本發(fā)明涉及一種用于斷路器監(jiān)控的通信裝置，屬于低壓配電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，低壓配電領(lǐng)域中的斷路器等配電設(shè)備都是通過現(xiàn)場總線來進(jìn)行組網(wǎng)，通過上位機(jī)來進(jìn)行監(jiān)控?，F(xiàn)場總線一般采用Modbus 、Profibus-DP、CAN等等。采用現(xiàn)場總線組網(wǎng)，由于必須采用線纜進(jìn)行設(shè)備連接，因此上位機(jī)的位置被限制在總線設(shè)備的附近，這就需要專門的工作人員在固定的地點(diǎn)進(jìn)行值守。

目前已經(jīng)有一些產(chǎn)品已經(jīng)開始擺脫現(xiàn)場總線，利用局域網(wǎng)來對設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)，但是其只是更換了現(xiàn)場總線的傳輸協(xié)議，以及傳輸介質(zhì)，依然無法擺脫利用上位機(jī)進(jìn)行監(jiān)控的問題。

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，使各種工業(yè)設(shè)備融入至互聯(lián)網(wǎng)成為現(xiàn)實(shí)，使用手機(jī)、PC等終端通過互聯(lián)網(wǎng)對現(xiàn)場設(shè)備監(jiān)控已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)。由于互聯(lián)網(wǎng)無地域限制的特點(diǎn)，該種監(jiān)控方式與傳統(tǒng)的上位機(jī)監(jiān)控方式相比，不需要固定的人員值守在固定的地點(diǎn)，能夠真正意義上的實(shí)現(xiàn)無人值守。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有斷路器監(jiān)控技術(shù)的不足，提供一種用于斷路器監(jiān)控的通信裝置，可以較低成本實(shí)現(xiàn)對配電現(xiàn)場斷路器的遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控。

本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：

一種用于斷路器監(jiān)控的通信裝置，包括依次信號連接的格式轉(zhuǎn)換模塊、控制模塊、網(wǎng)絡(luò)連接模塊，所述格式轉(zhuǎn)換模塊用于實(shí)現(xiàn)連接有待監(jiān)控?cái)嗦菲鞯默F(xiàn)場總線與控制模塊之間的雙向數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，所述網(wǎng)絡(luò)連接模塊用于實(shí)現(xiàn)控制模塊與外部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信，所述控制模塊用于對格式轉(zhuǎn)換模塊、網(wǎng)絡(luò)連接模塊進(jìn)行控制；所述通信裝置進(jìn)行斷路器監(jiān)控的過程包括數(shù)據(jù)讀取過程和數(shù)據(jù)上傳過程；

數(shù)據(jù)讀取過程具體包括以下步驟：

步驟1、控制模塊通過格式轉(zhuǎn)換模塊向現(xiàn)場總線上發(fā)送查詢指令，并根據(jù)所收到的反饋信息，確定并記錄現(xiàn)場總線上存在的斷路器；

步驟2、控制模塊為現(xiàn)場總線上所存在的每臺斷路器劃分出特定的存儲空間；

步驟3、控制模塊依次向每一臺斷路器發(fā)送狀態(tài)數(shù)據(jù)讀取指令，并將各斷路器所反饋的狀態(tài)數(shù)據(jù)存入對應(yīng)的存儲空間；

步驟4、控制模塊循環(huán)讀取每一臺斷路器的狀態(tài)數(shù)據(jù)并對相應(yīng)存儲空間中的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新；

數(shù)據(jù)上傳過程具體包括以下步驟：

步驟1、控制模塊按照預(yù)設(shè)周期對所述存儲空間進(jìn)行掃描，找出最近更新了狀態(tài)數(shù)據(jù)的存儲空間；

步驟2、控制模塊將所找出的存儲空間中的狀態(tài)數(shù)據(jù)上傳至外部網(wǎng)絡(luò)的預(yù)設(shè)地址。

進(jìn)一步地，所述通信裝置進(jìn)行斷路器監(jiān)控的過程還包括命令響應(yīng)過程，具體如下：控制模塊通過網(wǎng)絡(luò)連接模塊接收外部的控制命令，并在接收到控制命令時停止當(dāng)前的數(shù)據(jù)讀取過程和數(shù)據(jù)上傳過程，對所接收到的控制命令進(jìn)行響應(yīng)，并在一段預(yù)設(shè)時間未收到新的控制命令的情況下恢復(fù)當(dāng)前的數(shù)據(jù)讀取過程和數(shù)據(jù)上傳過程。

進(jìn)一步地，所述通信裝置還包括與控制模塊信號連接的人機(jī)交互模塊。

優(yōu)選地，控制模塊分別通過異步通信串口與格式轉(zhuǎn)換模塊、網(wǎng)絡(luò)連接模塊連接。

優(yōu)選地，所述現(xiàn)場總線為Modbus總線、Profibus-DP總線或CAN總線。

優(yōu)選地，所述斷路器的狀態(tài)數(shù)據(jù)包括以下斷路器數(shù)據(jù)中的至少一種：實(shí)時電流、實(shí)時電壓、實(shí)時功率、保護(hù)設(shè)定值、合分閘狀態(tài)、各部件的工作狀態(tài)。

優(yōu)選地，在數(shù)據(jù)上傳過程中，控制模塊將所找出的存儲空間中的狀態(tài)數(shù)據(jù)逐一上傳或打包后上傳至外部網(wǎng)絡(luò)的預(yù)設(shè)地址。

優(yōu)選地，斷路器的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)被預(yù)先設(shè)定為不同的優(yōu)先級；在數(shù)據(jù)上傳過程中，控制模塊按照發(fā)生變化的狀態(tài)數(shù)據(jù)的優(yōu)先級由高到低的次序?qū)⑺页龅拇鎯臻g中的狀態(tài)數(shù)據(jù)依次上傳至外部網(wǎng)絡(luò)的預(yù)設(shè)地址。

優(yōu)選地，所述外部網(wǎng)絡(luò)的預(yù)設(shè)地址為云服務(wù)器地址。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明充利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線，可以實(shí)現(xiàn)對配電現(xiàn)場斷路器的遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控；在任何有互聯(lián)網(wǎng)的地方都能通過手機(jī)、PC等終端設(shè)備對配電現(xiàn)場的斷路器進(jìn)行監(jiān)控，擺脫了現(xiàn)有技術(shù)中固定上位機(jī)的束縛，從而實(shí)現(xiàn)無人值守。

本發(fā)明可利用一臺通信裝置對多臺斷路器進(jìn)行監(jiān)控，且無需配備專門的上位機(jī)，可利用目前已廣泛普及的智能手機(jī)、PC等終端設(shè)備通過訪問云服務(wù)器的方式對現(xiàn)場的斷路器進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，可有效降低用戶的實(shí)現(xiàn)成本。

附圖說明

圖1為斷路器監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意框圖；

圖2為狀態(tài)數(shù)據(jù)讀取和上傳的原理示意圖；

圖3為微處理器電路的一種控制流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為了實(shí)現(xiàn)對配電現(xiàn)場的斷路器進(jìn)行無人值守的遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控，本發(fā)明首先提出了一種用于斷路器監(jiān)控的通信裝置，其包括依次信號連接的格式轉(zhuǎn)換模塊、控制模塊、網(wǎng)絡(luò)連接模塊，所述格式轉(zhuǎn)換模塊用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場總線與控制模塊之間的雙向數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，所述網(wǎng)絡(luò)連接模塊用于實(shí)現(xiàn)控制模塊與外部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信，所述控制模塊用于對格式轉(zhuǎn)換模塊、網(wǎng)絡(luò)連接模塊進(jìn)行控制。

所述通信裝置進(jìn)行斷路器監(jiān)控的過程包括數(shù)據(jù)讀取過程和數(shù)據(jù)上傳過程；

數(shù)據(jù)讀取過程具體包括以下步驟：

步驟1、控制模塊通過格式轉(zhuǎn)換模塊向現(xiàn)場總線上發(fā)送查詢指令，并根據(jù)所收到的反饋信息，確定并記錄現(xiàn)場總線上存在的斷路器；

步驟2、控制模塊為現(xiàn)場總線上所存在的每臺斷路器劃分出特定的存儲空間；

步驟3、控制模塊依次向每一臺斷路器發(fā)送狀態(tài)數(shù)據(jù)讀取指令，并將各斷路器所反饋的狀態(tài)數(shù)據(jù)存入對應(yīng)的存儲空間；

步驟4、控制模塊循環(huán)讀取每一臺斷路器的狀態(tài)數(shù)據(jù)并對相應(yīng)存儲空間中的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新；

數(shù)據(jù)上傳過程具體包括以下步驟：

步驟1、控制模塊按照預(yù)設(shè)周期對所述存儲空間進(jìn)行掃描，找出最近更新了狀態(tài)數(shù)據(jù)的存儲空間；

步驟2、控制模塊將所找出的存儲空間中的狀態(tài)數(shù)據(jù)上傳至外部網(wǎng)絡(luò)的預(yù)設(shè)地址。

所述斷路器監(jiān)控過程還可進(jìn)一步包括命令響應(yīng)過程，具體如下：控制模塊通過網(wǎng)絡(luò)連接模塊接收外部的控制命令，并在接收到控制命令時停止當(dāng)前的數(shù)據(jù)讀取過程和數(shù)據(jù)上傳過程，對所接收到的控制命令進(jìn)行響應(yīng)，并在一段預(yù)設(shè)時間未收到新的控制命令的情況下恢復(fù)當(dāng)前的數(shù)據(jù)讀取過程和數(shù)據(jù)上傳過程。

為了便于公眾理解，下面以一個具體實(shí)施例并結(jié)合附圖來對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1為本實(shí)施例中的斷路器監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意框圖。如圖1所示，其包括本發(fā)明的通信裝置，該通信裝置包括微處理器電路（控制模塊）以及分別與微處理器電路信號連接的電源電路、格式轉(zhuǎn)換模塊、網(wǎng)絡(luò)連接模塊、人機(jī)交互模塊。

其中的格式轉(zhuǎn)換模塊一端連接現(xiàn)場總線（該現(xiàn)場總線上連接有一組要監(jiān)控的斷路器），另一端通過微處理器電路自帶的異步通信串口與微處理器電路連接，其作用是將現(xiàn)場總線傳輸?shù)男盘柛袷胶臀⑻幚砥髦С值男盘柛袷竭M(jìn)行雙向轉(zhuǎn)換。所述現(xiàn)場總線可以是Modbus、Profibus-DP、CAN等各類現(xiàn)有的現(xiàn)場總線，由于現(xiàn)場總線傳輸?shù)男盘柺遣罘中盘?，而微處理器所能識別的信號是TTL電平信號，因此格式轉(zhuǎn)換模塊的作用就是將兩種格式的信號進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)換。格式轉(zhuǎn)換模塊所采用的具體格式轉(zhuǎn)換方案，可根據(jù)實(shí)際的現(xiàn)場總線類型選用各種現(xiàn)有的方案，此處不再贅述。

網(wǎng)絡(luò)連接模塊的一端同樣通過微處理器電路自帶的異步通信串口與微處理器電路連接，另一端連接路由器。網(wǎng)絡(luò)連接模塊的作用是實(shí)現(xiàn)微處理器電路與外部網(wǎng)絡(luò)之間的雙向信息交互，其主要是由網(wǎng)絡(luò)芯片及網(wǎng)絡(luò)接口組成，所述網(wǎng)絡(luò)接口可以是RJ45標(biāo)準(zhǔn)的有線接口，也可以是Zigbee標(biāo)準(zhǔn)、WiFi標(biāo)準(zhǔn)等無線接口。

微處理器電路作為本發(fā)明通信裝置的控制核心，用于對格式轉(zhuǎn)換模塊、網(wǎng)絡(luò)連接模塊、人機(jī)交互模塊進(jìn)行控制。

本實(shí)施例中的人機(jī)交互模塊主要由按鍵、指示燈、顯示屏等組成，其與微處理器電路之間采用異步通信串口或普通I/O口連接，用于顯示通信裝置的工作狀態(tài)，以及對通信裝置的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。

電源電路用于為微處理器電路、格式轉(zhuǎn)換模塊、網(wǎng)絡(luò)連接模塊、人機(jī)交互模塊提供電能。

本發(fā)明的斷路器監(jiān)控過程包括數(shù)據(jù)讀取過程和數(shù)據(jù)上傳過程；其中的數(shù)據(jù)讀取過程具體包括以下步驟：

步驟1、微處理器通過格式轉(zhuǎn)換模塊向現(xiàn)場總線上發(fā)送查詢指令，并根據(jù)所收到的反饋信息，確定并記錄現(xiàn)場總線上存在的斷路器；

微處理器由于計(jì)算能力以及存儲空間的限制，對于帶載的斷路器數(shù)量有一定限制，根據(jù)這個限制預(yù)先設(shè)定允許的地址范圍，例如1-n。微處理器上電后，向1-n每個地址分別發(fā)送查詢指令，為了防止通信過程中發(fā)生錯誤導(dǎo)致斷路器未能正確識別的情況，更加優(yōu)選的，微處理器向每一個地址發(fā)送多次查詢指令。如果微處理器收到一條某個地址所回復(fù)的指令，那么則認(rèn)定該地址上存在斷路器，如未收到，則認(rèn)為該地址上不存在斷路器。完成查詢工作后，微處理器將所有查詢到的斷路器的相關(guān)信息及對應(yīng)的地址保存起來。如果微處理器查詢不到任何斷路器，則反復(fù)發(fā)送查詢命令，直到收到斷路器回復(fù)信息為止。

步驟2、微處理器為現(xiàn)場總線上所存在的每臺斷路器劃分出特定的存儲空間；

在斷路器查詢工作完成后，根據(jù)已記錄的斷路器及其地址信息，微處理器在其內(nèi)部存儲器中或在外設(shè)存儲器中為每一臺斷路器劃分一定的內(nèi)存空間，作為每臺斷路器的狀態(tài)數(shù)據(jù)的特定存儲空間。

步驟3、微處理器依次向每一臺斷路器發(fā)送狀態(tài)數(shù)據(jù)讀取指令，并將各斷路器所反饋的狀態(tài)數(shù)據(jù)存入對應(yīng)的存儲空間；

微處理器依次（可以是按斷路器的編號次序或地址次序）向每一臺斷路器發(fā)送讀取命令，讀取的內(nèi)容包括斷路器的實(shí)時電流、實(shí)時電壓、實(shí)時功率、保護(hù)設(shè)定值、合閘分閘狀態(tài)、各部件的工作狀態(tài)等斷路器狀態(tài)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)讀取完成后，微處理器將其保存在對應(yīng)的內(nèi)存空間中，從而完成了第一次讀取循環(huán)。

微處理器向斷路器發(fā)送的狀態(tài)數(shù)據(jù)讀取指令中，包含有讀取斷路器具有唯一性標(biāo)識的命令。唯一性標(biāo)識，例如斷路器的出廠編號，能夠通過該標(biāo)識具體定位至某一臺斷路器。該標(biāo)識讀取后同樣存儲在對應(yīng)的內(nèi)存空間中，當(dāng)微處理器執(zhí)行數(shù)據(jù)上傳時，每一個上傳數(shù)據(jù)包中都包含有該唯一性標(biāo)識。

步驟4、微處理器循環(huán)讀取每一臺斷路器的狀態(tài)數(shù)據(jù)并對相應(yīng)存儲空間中的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新；

為了保證數(shù)據(jù)的實(shí)時性，本實(shí)施例中微處理器在完成一次循環(huán)后，立即開始執(zhí)行下一次讀取循環(huán)；同時為了節(jié)約內(nèi)存空間（存儲空間），新讀取的數(shù)據(jù)將覆蓋掉前一次存入的數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，從第二個讀取循環(huán)開始，微處理器在收到斷路器的回復(fù)信息后，將其與對應(yīng)內(nèi)存中的信息進(jìn)行比較，如果信息相同，則將信息丟棄并直接讀取下一臺斷路器信息，如果信息不相同，則將信息覆蓋至對應(yīng)的內(nèi)存空間中，并將該內(nèi)存空間設(shè)置上傳標(biāo)記，完成后繼續(xù)讀取下一臺斷路器信息。這樣可有效提高數(shù)據(jù)讀取的效率。

在數(shù)據(jù)讀取過程的同時或者之后即可進(jìn)行數(shù)據(jù)的上傳，即將內(nèi)存空間中的狀態(tài)數(shù)據(jù)上傳至外部網(wǎng)絡(luò)的預(yù)設(shè)地址。所述預(yù)設(shè)地址可以是接入網(wǎng)絡(luò)中的具有固定IP的某一終端設(shè)備，在本實(shí)施例中，該地址是具有固定IP地址的云服務(wù)器地址。云服務(wù)器接收到上傳的數(shù)據(jù)包后，根據(jù)數(shù)據(jù)包中的唯一性標(biāo)識，將數(shù)據(jù)包進(jìn)行歸類緩存。手機(jī)或者PC等終端設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)連接至該云服務(wù)器后，通過指定需要查詢的斷路器的唯一性標(biāo)識，服務(wù)器將具有該唯一性標(biāo)識的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給用戶，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視。另外，由于手機(jī)、PC等連接的是服務(wù)器，因此能夠?qū)崿F(xiàn)多個用戶同時對一臺斷路器設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視。

微處理器對于斷路器狀態(tài)數(shù)據(jù)的上傳方式默認(rèn)按照斷路器地址1-n依次進(jìn)行。為了提高數(shù)據(jù)上傳效率并降低帶寬占用，本發(fā)明優(yōu)選的數(shù)據(jù)上傳過程具體如下：

步驟1、微處理器按照預(yù)設(shè)周期對所述存儲空間進(jìn)行掃描，找出最近更新了狀態(tài)數(shù)據(jù)的存儲空間；

步驟2、控制模塊將所找出的存儲空間中的狀態(tài)數(shù)據(jù)上傳至外部網(wǎng)絡(luò)的預(yù)設(shè)地址；

即僅上傳最近有更新的斷路器狀態(tài)數(shù)據(jù)，具體地，如圖3所示，從第二個上傳循環(huán)開始，微處理器依次循環(huán)檢測每一個內(nèi)存空間中是否具有上傳標(biāo)記，如果有，則將該內(nèi)存中的狀態(tài)數(shù)據(jù)向預(yù)置的網(wǎng)絡(luò)地址發(fā)送，并在完成上傳后清除該上傳標(biāo)記；如果沒有，則跳過該內(nèi)存空間，對下一個內(nèi)存空間進(jìn)行判斷和處理。

為了緩解服務(wù)器的壓力，兩次數(shù)據(jù)上傳通常需要間隔一定的時間，一般情況下需要幾秒鐘，為了能將一些重要信息及時上傳，本實(shí)施例中為微處理器預(yù)先設(shè)置了優(yōu)先級判定，對于一些重要狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)生變化的斷路器的狀態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)行優(yōu)先上傳。一旦某些重要狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)生了變化，例如斷路器的合閘分閘狀態(tài)發(fā)生了改變，斷路器的保護(hù)設(shè)定值發(fā)生了變更，斷路器附件發(fā)生了故障等等，則將這些重要狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)生變化的斷路器數(shù)據(jù)先進(jìn)行上傳。如果有多個斷路器同時發(fā)生了重要狀態(tài)數(shù)據(jù)變化，對于該些斷路器執(zhí)行按照地址排序的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳。

圖3顯示了微處理器電路的一種控制流程。

本發(fā)明監(jiān)控方法還可進(jìn)一步包括命令響應(yīng)過程，具體如下：控制模塊通過網(wǎng)絡(luò)連接模塊接收外部的控制命令，并在接收到控制命令時停止當(dāng)前的數(shù)據(jù)讀取過程和數(shù)據(jù)上傳過程，對所接收到的控制命令進(jìn)行響應(yīng)，并在一段預(yù)設(shè)時間未收到新的控制命令的情況下恢復(fù)當(dāng)前的數(shù)據(jù)讀取過程和數(shù)據(jù)上傳過程。

例如，在微處理器中預(yù)置一個權(quán)限設(shè)置功能，用于設(shè)定微處理器允許或者禁止響應(yīng)來自于網(wǎng)絡(luò)連接模塊的命令，該命令可以是來自于互聯(lián)網(wǎng)，也可以來自于連接路由器的其他本地設(shè)備。如果設(shè)定為允許，則微處理器接收到來自于網(wǎng)絡(luò)連接模塊的命令后，停止斷路器數(shù)據(jù)讀取以及數(shù)據(jù)上傳工作，對接收到的命令進(jìn)行響應(yīng)，并在持續(xù)一段時間未收到命令的情況下，恢復(fù)斷路器讀取及數(shù)據(jù)上傳工作；如果設(shè)定為禁止，則微處理器忽略來自于網(wǎng)絡(luò)連接模塊的命令，持續(xù)執(zhí)行斷路器讀取及數(shù)據(jù)上傳工作。

采用上述改進(jìn)方案后，除了可以利用手機(jī)、PC等實(shí)現(xiàn)配電現(xiàn)場的斷路器遠(yuǎn)程監(jiān)視功能，還能利用手機(jī)、PC等對斷路器設(shè)備進(jìn)行完全控制，拓展了本發(fā)明通信裝置的應(yīng)用場合；權(quán)限設(shè)置功能的加入，可以在用戶不需要遠(yuǎn)程控制功能時，防止斷路器設(shè)備受到來自互聯(lián)網(wǎng)的惡意操控的威脅，提高網(wǎng)絡(luò)安全性。