一种基于自主多层次自适应的物联网组网装置论文和设计-周靖

全文摘要

本实用新型属于电力组网技术领域，尤其为一种基于自主多层次自适应的物联网组网装置，包括设备箱体、物联网主控芯片、无线通信芯片和数据转接排插口，所述设备箱体内腔中部通过绝缘支撑杆安装有电路板，所述电路板正面的中心通过芯片卡座嵌合安装所述物联网主控芯片，所述电路板正面的边侧嵌合安装有所述无线通信芯片和所述数据转接排插口，所述电路板的底面安装有AD转换电源和缓冲电源。本实用新型通过设置缓冲电源以保证本实用新型中物联网主控芯片和无线通信芯片持续、稳定的工作，使其在组网期间稳定的控制智能电容、漏电保护器、智能电表和自动换向开关工作，实现自主多层次自适应物联网组网的安全运行。

主设计要求

1.一种基于自主多层次自适应的物联网组网装置，包括设备箱体(1)、物联网主控芯片(4)、无线通信芯片(5)和数据转接排插口(6)，其特征在于：所述设备箱体(1)内腔中部通过绝缘支撑杆安装有电路板(2)，所述电路板(2)正面的中心通过芯片卡座(3)嵌合安装所述物联网主控芯片(4)，所述电路板(2)正面的边侧嵌合安装有所述无线通信芯片(5)和所述数据转接排插口(6)，所述电路板(2)的底面安装有AD转换电源(7)和缓冲电源(8)，所述AD转换电源(7)电性连接所述缓冲电源(8)的输入端，所述缓冲电源(8)的输出端通过所述电路板(2)的内部电路电性连接所述物联网主控芯片(4)、所述无线通信芯片(5)和所述数据转接排插口(6)。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种基于自主多层次自适应的物联网组网装置，其特征在于：所述设备箱体(1)内腔的底端安装有智能电容(9)，所述智能电容(9)的受控端通过数据转接排插口(6)或所述无线通信芯片(5)连接所述物联网主控芯片(4)。

3.根据权利要求1所述的一种基于自主多层次自适应的物联网组网装置，其特征在于：所述设备箱体(1)内腔的边侧安装有漏电保护器(10)，所述漏电保护器(10)的受控端通过数据转接排插口(6)或所述无线通信芯片(5)连接所述物联网主控芯片(4)。

4.根据权利要求1所述的一种基于自主多层次自适应的物联网组网装置，其特征在于：所述设备箱体(1)的正面通过箱盖安装有智能电表(11)，所述智能电表(11)的检测端电性连接所述物联网主控芯片(4)的输入端，所述物联网主控芯片(4)的指令端电性连接所述智能电表(11)的控制端。

5.根据权利要求1所述的一种基于自主多层次自适应的物联网组网装置，其特征在于：所述电路板(2)上安装有和自动换向开关(12)，所述物联网主控芯片(4)的输出端电性连接所述自动换向开关(12)的控制端。

6.根据权利要求1所述的一种基于自主多层次自适应的物联网组网装置，其特征在于：所述设备箱体(1)的正面通过箱盖安装有触控显示屏(13)，所述触控显示屏(13)通过所述无线通信芯片(5)和所述数据转接排插口(6)与所述物联网主控芯片(4)电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于自主多层次自适应的物联网组网装置，其特征在于：所述设备箱体(1)内腔的顶端安装有摄录头(14)，所述摄录头(14)具有独立供电电源，所述摄录头(14)通过无线通信芯片(5)和物联网连接远程控制终端。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电力组网技术领域，具体为一种基于自主多层次自适应的物联网组网装置。

背景技术

自从电力系统建立开始就出现了变电站，变电站作为电力系统不可或缺的部分，与电力系统共同发展了100多年，在这100多年的发展历程中，变电站在建造场地、电压等级、设备情况等方面都发生了巨大的变化，变电站内的电气设备分为一次设备和二次设备，一次设备指直接生产、输送、分配和使用电能的设备，主要包括变压器、高压断路器、隔离开关、母线、避雷器、电容器、电抗器等，变电站的二次设备是指对一次设备和系统的运行工况进行测量、监视、控制和保护的设备，它主要由包括继电保护装置、自动装置、测控装置(电流互感器、电压互感器)、计量装置、自动化系统以及为二次设备提供电源的直流设备。

目前在电力设备组网过程中存在下列问题：

1、组网过程中通信不畅，远程工作人员对组网部件的运行状态不能实时监测，对组网部件的运行不能远程控制；

2、在组网期间，产生的电力波动会影响控制电路，导致控制电路对主电网的组网控制会产生间断。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于自主多层次自适应的物联网组网装置，解决了现有的自主多层次自适应的物联网组网设备在组网过程中通信不畅和控制电源不能保证的问题，设置物联网主控芯片对组网部件进行精确控制，通过无线通信芯片连接物联网主控芯片和远程控制终端实时监控组网进程，并设置缓冲电源保证组网过程中电源稳定。

(二)技术方案

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于自主多层次自适应的物联网组网装置，包括设备箱体、物联网主控芯片、无线通信芯片和数据转接排插口，所述设备箱体内腔中部通过绝缘支撑杆安装有电路板，所述电路板正面的中心通过芯片卡座嵌合安装所述物联网主控芯片，所述电路板正面的边侧嵌合安装有所述无线通信芯片和所述数据转接排插口，所述电路板的底面安装有AD转换电源和缓冲电源，所述AD转换电源电性连接所述缓冲电源的输入端，所述缓冲电源的输出端通过所述电路板的内部电路电性连接所述物联网主控芯片、所述无线通信芯片和所述数据转接排插口。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述设备箱体内腔的底端安装有智能电容，所述智能电容的受控端通过数据转接排插口或所述无线通信芯片连接所述物联网主控芯片。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述设备箱体内腔的边侧安装有漏电保护器，所述漏电保护器的受控端通过数据转接排插口或所述无线通信芯片连接所述物联网主控芯片。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述设备箱体的正面通过箱盖安装有智能电表，所述智能电表的检测端电性连接所述物联网主控芯片的输入端，所述物联网主控芯片的指令端电性连接所述智能电表的控制端。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述电路板上安装有和自动换向开关，所述物联网主控芯片的输出端电性连接所述自动换向开关的控制端。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述设备箱体的正面通过箱盖安装有触控显示屏，所述触控显示屏通过所述无线通信芯片和所述数据转接排插口与所述物联网主控芯片电性连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述设备箱体内腔的顶端安装有摄录头，所述摄录头具有独立供电电源，所述摄录头通过无线通信芯片和物联网连接远程控制终端。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供了一种基于自主多层次自适应的物联网组网装置，具备以下有益效果：

1、该基于自主多层次自适应的物联网组网装置，设置智能电容、漏电保护器、智能电表和自动换向开关作为一次回路依次接入组网主交流电路中，同时设置物联网主控芯片对智能电容、漏电保护器、智能电表和自动换向开关进行精确控制，通过无线通信芯片连接物联网主控芯片和远程控制终端实时监控组网进程，如此，通过物联网主控芯片和物联网远程控制终端实现对组网电路的多层次控制与保护。

2、该基于自主多层次自适应的物联网组网装置，通过设置缓冲电源以保证本实用新型中物联网主控芯片和无线通信芯片持续、稳定的工作，使其在组网期间稳定的控制智能电容、漏电保护器、智能电表和自动换向开关工作，实现自主多层次自适应物联网组网的安全运行。

附图说明

图1为本实用新型主观结构示意图；

图2为本实用新型侧剖结构示意图；

图3为本实用新型通信传输示意图。

图中：1、设备箱体；2、电路板；3、芯片卡座；4、物联网主控芯片；5、无线通信芯片；6、数据转接排插口；7、转换电源；8、缓冲电源；9、智能电容；10、漏电保护器；11、智能电表；12、自动换向开关；13、触控显示屏；14、摄录头。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

请参阅图1-3，本实用新型提供以下技术方案：一种基于自主多层次自适应的物联网组网装置，包括设备箱体1、物联网主控芯片4、无线通信芯片5和数据转接排插口6，设备箱体1内腔中部通过绝缘支撑杆安装有电路板2，电路板2正面的中心通过芯片卡座3嵌合安装物联网主控芯片4，电路板2正面的边侧嵌合安装有无线通信芯片5和数据转接排插口6，电路板2的底面安装有AD转换电源7和缓冲电源8，AD转换电源7电性连接缓冲电源8的输入端，缓冲电源8的输出端通过电路板2的内部电路电性连接物联网主控芯片4、无线通信芯片5和数据转接排插口6。

本实施例中，物联网主控芯片4是作用更加细分化的智能芯片，与传统芯片相比更具有专业性和可靠性，因为传统的芯片智能用在特定的需要有计算处理的地方，而物联网芯片更加灵活，对技术的要求更高，也更注重应用场景的针对性，因此在物联网主控芯片4能够更好的对相应的信息参数进行处理、整合，然后针对性的发出相应控制指令。

无线通信芯片5采用MDM9206物联网芯片或Boudica系列芯片，其中MDM9206是一款面向LTE物联网的多模芯片，集成了eMTC、NB-IoT和GPRS三种技术，是首款支持多模的芯片，该芯片支持Cat-M1和Cat-NB1LTE的全球所有频段，集成了GPS、GNOSS、北斗和伽利略全球导航卫星定位服务，可实现低成本、低功耗、低带宽、广覆盖的物联网产品与服务，Boudica120\/Hi2110、Hi2150系列芯片是基于ARM Cortex-M0内核的超低功耗SoC芯片，并搭载了Huawei LiteOS嵌入式物联网操作系统，通过NB-IoT芯片搭载到各种设备中，然后通过设备获得数据进而为其大数据业务服务。

AD转换电源7是MCH-K485D型可调直流电源，AD转换电源7自电网取得能量，经过高压整流滤波得到一个直流高压，供DC\/DC变换器在输出端获得5V——48V稳定的直流电压，用于对物联网主控芯片4和无线通信芯片5进行供电，同时提供控制其它电器设备的通断信号电源，缓冲电源8采用SITOP电源缓冲模块，可以缓冲短时间断电故障，可在AD转换电源7发生电源故障，例如断电、电压急剧升高或降低时，自动接管5V——48V电源，以保证本实用新型中物联网主控芯片4和无线通信芯片5持续、稳定的工作，实现自主多层次自适应物联网组网的安全运行。

具体的，设备箱体1内腔的底端安装有智能电容9，智能电容9的受控端通过数据转接排插口6或无线通信芯片5连接物联网主控芯片4。

本实施例中，智能电容9采用WSC-ICAS3型三相大容量无功补偿电容，智能电容9集成了现代测控、电力电子、网络通讯、自动化控制和电力电容器等先进技术，改变了传统无功补偿装置落后的控制器技术和落后的机械式接触器或机电一体化开关作为投切电容器的投切技术，从而使新一代低压无功补偿设备具有补偿效果更好、体积更小、功耗更低、价格更廉，节约成本更多，使用更加灵活、维护更加方便、使用寿命更长、可靠性更高的特点，适应了现代电网对无功补偿的更高要求。

具体的，设备箱体1内腔的边侧安装有漏电保护器10，漏电保护器10的受控端通过数据转接排插口6或无线通信芯片5连接物联网主控芯片4。

本实施例中，漏电保护器10采用SR-AR-63AD型自动重合闸电源保护器，漏电保护器10具有对漏电流检测和判断的功能，和具有切断和接通主回路的电器元件，漏电保护继电器由零序互感器、脱扣器和输出信号的辅助接点组成，它可与大电流的自动开关配合，作为低压电网的总保护或主干路的漏电、接地或绝缘监视保护，当主回路有漏电流时，由于辅助接点和主回路开关的分离脱扣器串联成一回路。因此辅助接点接通分离脱扣器而断开空气开关、交流接触器等，使其掉闸切断主回路，辅助接点也可以接通声、光信号装置，发出漏电报警信号，反映线路的绝缘状况。

具体的，设备箱体1的正面通过箱盖安装有智能电表11，智能电表11的检测端电性连接物联网主控芯片4的输入端，物联网主控芯片4的指令端电性连接智能电表11的控制端。

本实施例中，智能电表11采用DTSY1886型电子式三相四线阶梯电能表，智能电表11是智能电网的智能终端，在具备传统电能表基本用电量的计量功能以外，为了适应智能电网和新能源的使用它还具有用电信息存储、双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化的功能，代表着未来节能型智能电网的发展方向。

具体的，电路板2上安装有和自动换向开关12，物联网主控芯片4的输出端电性连接自动换向开关12的控制端。

本实施例中，自动换向开关12是电控自动换相交流接触器开关，其具有两组通断触点，其中一对触点是三相正序，另外一对触点是三相逆序，自动换向开关12在物联网主控芯片4的指令下自动对三相进行正序和逆序之间切换，实现三相电源换向。

具体的，设备箱体1的正面通过箱盖安装有触控显示屏13，触控显示屏13通过无线通信芯片5和数据转接排插口6与物联网主控芯片4电性连接。

本实施例中，触控显示屏13是NT600S-ST121型触控屏，具有良好的数据输入功能，用于输入各类控制参数和运行指令，同时具有良好的分屏显示功能，能够在一块屏幕上同时显示运行状态、通信状态、过压欠压和故障问题。

具体的，设备箱体1内腔的顶端安装有摄录头14，摄录头14具有独立供电电源，摄录头14通过无线通信芯片5和物联网连接远程控制终端。

本实施例中，摄录头14型号是DS-2CE56C3T型吊顶式高清摄像头，能够对设备箱体1中的各种设备元件运行状态进行实时监控，并将监控结果通过无线通信芯片5传送至物联网远程控制终端，联网远程控制终端根据当前的运行状态实时调整上述电器元件的运行参数。

本实施例中物联网主控芯片4、无线通信芯片5、智能电容9、漏电保护器10、智能电表11、自动换向开关12为已经公开的广泛运用于工业控制和日常生活的已知技术。

本实用新型的工作原理及使用流程：当三相交流电源需要进行组网时，智能电容9、漏电保护器10、智能电表11和自动换向开关12作为一次回路依次接入主交流电路中，物联网主控芯片4的指令端分别与上述部件的控制端接口电性连接，同时，触控显示屏13分别用于显示组网电路的运行状态、通信状态、过压欠压和故障问题，摄录头14对上述部件的运行状态进行监测，如果摄录头14监测到异常信号，或触控显示屏13显示的组网运行状态异常，则，二者将信号通过信号导线或无线通信芯片5传输至物联网主控芯片4以及远程物联网终端，物联网主控芯片4根据自身设定的应对程序指令智能电容9、漏电保护器10、智能电表11以及自动换向开关12对组网电路进行调节或关断，实现组网电路的安全运行，同时物联网远程终端也根据自身设定的应对程序指令智能电容9、漏电保护器10、智能电表11以及自动换向开关12对组网电路进行调节或关断，如此，通过物联网主控芯片4和物联网远程控制终端实现对组网电路的多层次控制与保护。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

设计图

一种基于自主多层次自适应的物联网组网装置论文和设计

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