專利名稱：基于無線傳感器網(wǎng)絡的變電站接地線遠程監(jiān)測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種遠程電子監(jiān)測裝置，尤其是一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的變電站接地線遠程監(jiān)測裝置。
背景技術：
無線傳感器網(wǎng)絡(WSN)就是由許多集傳感與驅(qū)動控制能力、計算能力、通訊能力于一身的資源受限的嵌入式節(jié)點通過無線方式互連起來的網(wǎng)絡，無線傳感器網(wǎng)絡解決了機器間的互聯(lián)問題。接地裝置是將大地的零點電位與電氣設備相連接，泄放停電設備上的剩余電荷，在突然來電時限制設備對地電位的升高，電流經(jīng)過接地線短接直接流入大地，使所檢修的電氣設備始終處于安全電位，從而保護工作人員免受傷害。掛接地線(指臨時接地線)是電氣工作中常使用的一項重要安全技術措施，特別是準備在服役的電氣設備上進行檢修時，只有做完掛接地線的安全措施后，才能被允許開始工作。接地裝置是保護檢修人員不可缺少的安全屏障，由于使用簡單，經(jīng)常容易被忽視，甚至會失去了掛接地的安全保護效果。雖然上述的一些裝置已經(jīng)具備了良好的效果，但是它的工作狀態(tài)無法得到規(guī)范的監(jiān)視，任何細小的失誤都可能帶來不必要的損失和安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是對上述存在的問題，以實時在線監(jiān)測各接地裝置的狀態(tài)為主要目的，提出一種基于無線傳感器網(wǎng)絡技術的低功耗、低成本、高可靠性、高安全性的變電站接地線遠程監(jiān)測裝置。為達到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術方案:所述基于無線傳感器網(wǎng)絡的變電站接地線遠程監(jiān)測裝置包括:主機模塊、無線傳感器網(wǎng)絡基站、接地線遠程監(jiān)測節(jié)點和可編碼接地裝置，所述的主機模塊通過有線方式連接無線傳感器網(wǎng)絡基站，所述的無線傳感器網(wǎng)絡基站通過數(shù)字無線通訊連接多個接地線遠程監(jiān)測節(jié)點，接地線遠程監(jiān)測節(jié)點與可編碼接地裝置連接。其中，所述接地線遠程監(jiān)測節(jié)點包括:用電池供電的微控制器，所述微控制器外圍連接有射頻通訊單元、晶體振蕩器、電壓基準源、信號指示單元、接地頭傳感器單元和接地樁傳感器單元；所述晶體振蕩器連接所述微控制器和射頻通訊單元，提供基準時鐘；信號指示單元用于指示接地線遠程監(jiān)測節(jié)點工作狀態(tài)；電壓基準源為所述微控制器提供模擬測
量基準。所述可編碼接地裝置包括:使用磁性地址編碼的可編碼接地頭和可編碼接地樁，可編碼接地頭固定在可編碼接地樁上并電氣連接，所述接地線遠程監(jiān)測節(jié)點被固定在可編碼接地樁上；可編碼接地頭和可編碼接地樁的地址編碼信息分別被所述的接地頭傳感器單元、接地樁傳感器單元感知，并傳輸?shù)剿鲋鳈C模塊；可編碼接地樁的物理位置與地址編碼一起錄入在主機模塊的數(shù)據(jù)庫中。所述的無線傳感器網(wǎng)絡基站包括:帶有電源的微處理器單元分別連接有雙通道無線數(shù)字通訊模塊、隨機存儲器單元、大容量儲存單元、以太網(wǎng)通信接口 ；所述雙通道無線數(shù)字通訊模塊包括短距離射頻鏈路和長距離射頻鏈路，分別連接所述微處理器單元的SPI接□。所述無線傳感器網(wǎng)絡基站的電源包括太陽能電池、超級電容儲能單元、外部電源和備用蓄電池，多種形式的電源供給能夠確保電源的穩(wěn)定。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明的變電站接地線遠程監(jiān)測裝置能夠幫助電路維修人員時刻了解電路的安全情況，保證人員的安全，縮減安全隱患。


圖1是本發(fā)明總體結(jié)構示意圖。圖2是接地線遠程監(jiān)測節(jié)點電路框圖。圖3是無線傳感器網(wǎng)絡基站電路框圖。圖4是可編碼接地裝置和接地線遠程監(jiān)測節(jié)點安裝示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例中的技術方案進行進一步描述。如圖1所示，所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡的變電站接地線遠程監(jiān)測裝置，包括主機模塊，實施例中使用的是X86主機，所述的主機模塊通過有線(以太網(wǎng)、CAN總線、RS-485總線)方式連接無線傳感器網(wǎng)絡基站(Sink)，無線傳感器網(wǎng)絡基站通過數(shù)字無線通訊連接若干個接地線遠程監(jiān)測節(jié)點；能夠接收讀取信息的接地線遠程監(jiān)測節(jié)點被固定在可編碼接地裝置上。所述的可編碼接地裝置包括可編碼接地頭和可編碼接地樁。可編碼接地頭和可編碼接地樁均采用較高密度的磁性地址編碼，能實現(xiàn)大量不重復的地址編碼，該磁性編碼能被所述接地線遠程監(jiān)測節(jié)點通過非接觸的方式可靠讀取，達到分別識別接地頭和接地樁的目的。如圖2所示，接地線遠程監(jiān)測節(jié)點包括用電池供電的微控制器MCU，該微控制器外圍連接射頻通訊單元、第一晶體振蕩器、電壓基準源、信號指示單元、接地頭傳感器單元和接地樁傳感器單元。微控制器通過IO總線與接地頭傳感器單元及接地樁傳感器單元連接，并通過SPI串行總線連接射頻通訊單元，第一晶體振蕩器和第二晶體振蕩器分別連接微控制器和射頻通訊單元，為其提供基準時鐘；信號指示單元用于指示接地線遠程監(jiān)測節(jié)點工作狀態(tài)；電壓基準源為所述微控制器提供模擬測量基準。接地線遠程監(jiān)測節(jié)點被設置成大占空比的間歇工作模式，微控制器喚醒后開始讀取可編碼接地頭地址編碼、可編碼接地樁地址編碼和電池電壓等參數(shù)，然后將處理后的數(shù)據(jù)傳輸給射頻通訊單元發(fā)送出去，在完成數(shù)據(jù)的發(fā)送之后微控制器關閉所有的外設并進入休眠。如圖3所示，所述的無線傳感器網(wǎng)絡基站包括帶有電源的微處理器MPU單元，微處理器單元連接有隨機存儲器單元RAM、大容量儲存單元(如大容量flash ROM)、以太網(wǎng)通信接口、CAN總線接口、RS-485總線接口 ；所述微處理器單元還連接有雙通道無線數(shù)字通訊模塊，所述雙通道無線數(shù)字通訊模塊包括短距離射頻鏈路和長距離射頻鏈路，分別連接所述微處理器單元的SPI接口。無線傳感器網(wǎng)絡基站主要完成無線傳感器到主機模塊的通訊匯集功能和信息融合功能。無線傳感器網(wǎng)絡基站之間可以通過數(shù)字無線通訊構成長距離網(wǎng)狀網(wǎng)，然后由其中的至少一個無線傳感器網(wǎng)絡基站通過有線(以太網(wǎng)、CAN或RS-485總線接口)方式與主機模塊互聯(lián)。所述無線傳感器網(wǎng)絡基站的電源由太陽能電池、超級電容儲能單元、外部電源和備用電池組成，多種形式的電源供給能夠確保電源的穩(wěn)定。如圖4所示，所述的可編碼接地裝置包括能實現(xiàn)電氣連接的可編碼接地頭2和可編碼接地樁I?？删幋a接地頭2和可編碼接地樁I的地址編碼信息分別被所述的接地頭傳感器單元、接地樁傳感器單元感知，并傳輸?shù)剿鲋鳈C模塊?？删幋a接地樁I的安裝位置是固定的，在安裝接地樁時要記錄其物理位置并與地址編碼一起錄入主機模塊數(shù)據(jù)庫中。接地線遠程監(jiān)測節(jié)點3被固定在可編碼接地樁I上，接地線遠程監(jiān)測節(jié)點3定時啟動測量一次監(jiān)測點狀態(tài)，若已有可編碼接地頭2插入可編碼接地樁1，接地線遠程監(jiān)測節(jié)點3便可讀取可編碼接地頭2的地址編碼，然后將可編碼接地頭2的地址編碼、可編碼接地樁I的地址編碼和自身參數(shù)通過無線信道傳輸?shù)綗o線傳感器網(wǎng)絡基站。無線傳感器網(wǎng)絡基站將匯集到的各傳感器信息經(jīng)過融合、過濾、綜合后再傳輸給主機模塊，主機模塊存儲并分析這些數(shù)據(jù)，最終實現(xiàn)接地裝置管理、狀態(tài)監(jiān)測和告警信息的發(fā)布等功能。
權利要求
1.基于無線傳感器網(wǎng)絡的變電站接地線遠程監(jiān)測裝置，其特征在于，包括:主機模塊、無線傳感器網(wǎng)絡基站、接地線遠程監(jiān)測節(jié)點和可編碼接地裝置，所述的主機模塊通過有線方式連接無線傳感器網(wǎng)絡基站，所述的無線傳感器網(wǎng)絡基站通過數(shù)字無線通訊連接多個接地線遠程監(jiān)測節(jié)點，接地線遠程監(jiān)測節(jié)點與可編碼接地裝置連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡的變電站接地線遠程監(jiān)測裝置，其特征在于，所述接地線遠程監(jiān)測節(jié)點包括:用電池供電的微控制器，所述微控制器外圍連接有射頻通訊單元、晶體振蕩器、電壓基準源、信號指示單元、接地頭傳感器單元和接地樁傳感器單元；所述晶體振蕩器連接所述微控制器和射頻通訊單元，提供基準時鐘；信號指示單元用于指示接地線遠程監(jiān)測節(jié)點工作狀態(tài)；電壓基準源為所述微控制器提供模擬測量基準。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡的變電站接地線遠程監(jiān)測裝置，其特征在于，所述可編碼接地裝置包括:使用磁性地址編碼的可編碼接地頭(2)和可編碼接地樁(1)，可編碼接地頭(2)固定在可編碼接地樁(I)上并電氣連接，所述接地線遠程監(jiān)測節(jié)點(3 )被固定在可編碼接地樁(I)上；可編碼接地頭(2 )和可編碼接地樁(I)的地址編碼信息分別被所述的接地頭傳感器單元、接地樁傳感器單元感知，并傳輸?shù)剿鲋鳈C模塊；可編碼接地樁(I)的物理位置與地址編碼一起錄入在主機模塊的數(shù)據(jù)庫中。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡的變電站接地線遠程監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的無線傳感器網(wǎng)絡基站包括:帶有電源的微處理器單元分別連接有雙通道無線數(shù)字通訊模塊、隨機存儲器單元、大容量儲存單元、以太網(wǎng)通信接口 ；所述雙通道無線數(shù)字通訊模塊包括短距離射頻鏈路和長距離射頻鏈路，分別連接所述微處理器單元的SPI接□。
5.根據(jù)權利要求1或4所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡的變電站接地線遠程監(jiān)測裝置，其特征在于，所述無線傳感器網(wǎng)絡基站的電源包括太陽能電池、超級電容儲能單元、外部電源和備用蓄電池。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的變電站接地線遠程監(jiān)測裝置，其包括主機模塊、無線傳感器網(wǎng)絡基站、接地線遠程監(jiān)測節(jié)點和可編碼接地裝置，所述的主機模塊通過有線方式連接無線傳感器網(wǎng)絡基站，所述的無線傳感器網(wǎng)絡基站通過數(shù)字無線通訊連接多個接地線遠程監(jiān)測節(jié)點，接地線遠程監(jiān)測節(jié)點與可編碼接地裝置連接?？删幋a接地裝置包括使用磁性地址編碼的可編碼接地頭和可編碼接地樁，可編碼接地頭固定在可編碼接地樁上并電氣連接，所述接地線遠程監(jiān)測節(jié)點被固定在可編碼接地樁上；可編碼接地樁的物理位置與地址編碼一起錄入在主機模塊的數(shù)據(jù)庫中。本發(fā)明的優(yōu)點是能夠幫助電路維修人員時刻了解電路的安全情況，保證人員的安全，縮減安全隱患。
文檔編號H04W84/18GK103117601SQ20131007138
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月6日 優(yōu)先權日2013年3月6日
發(fā)明者王建明, 潘志新, 胡淼龍, 吳曦, 沈海平, 肖勻 申請人:江蘇省電力公司無錫供電公司, 浙江維思無線網(wǎng)絡技術有限公司, 國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司