一种电力通道安防环境无线监测装置论文和设计-陈岗

全文摘要

本实用新型公开了一种电力通道安防环境无线监测装置，包括设置在电力通道内的环境监测传感器阵列模块和无线覆盖电力通道的LoRa传输装置；所述的LoRa传输装置包括设置在电力通道上的多个可接力传输的LoRa无线基站，以及设置在环境监测传感器阵列模块上的LoRa天线和LoRa无线模块；LoRa无线基站中的一个或几个还通过光纤与电力通道监控服务器相连接；所述的环境监测传感器阵列模块包括设有LoRa天线和LoRa无线模块的阵列框架，阵列框架上设有多个分别与电源转换模块相连接的传感器安装位；温湿度传感器、烟感传感器、水浸传感器分别设置在传感器安装位上，并分别通过传输线与LoRa无线模块相连接。本实用新型实现了电力通道低成本、无线化、集成化、简约化和高效化监控。

主设计要求

1.一种电力通道安防环境无线监测装置，其特征在于，包括设置在电力通道内的环境监测传感器阵列模块和无线覆盖电力通道的LoRa传输装置；所述的LoRa传输装置包括设置在电力通道上的多个可接力传输的LoRa无线基站(2)，以及设置在环境监测传感器阵列模块上的LoRa天线(3)和LoRa无线模块(4)；LoRa无线基站中的一个或几个还通过光纤与电力通道监控服务器(6)相连接；所述的环境监测传感器阵列模块包括设有LoRa天线(3)和LoRa无线模块(4)的阵列框架，阵列框架上设有多个分别与电源转换模块相连接的传感器安装位；温湿度传感器、烟感传感器、水浸传感器分别设置在传感器安装位上，并分别通过传输线与LoRa无线模块(4)相连接。

设计方案

1.一种电力通道安防环境无线监测装置，其特征在于，包括设置在电力通道内的环境监测传感器阵列模块和无线覆盖电力通道的LoRa传输装置；

所述的LoRa传输装置包括设置在电力通道上的多个可接力传输的LoRa无线基站(2)，以及设置在环境监测传感器阵列模块上的LoRa天线(3)和LoRa无线模块(4)；LoRa无线基站中的一个或几个还通过光纤与电力通道监控服务器(6)相连接；

所述的环境监测传感器阵列模块包括设有LoRa天线(3)和LoRa无线模块(4)的阵列框架，阵列框架上设有多个分别与电源转换模块相连接的传感器安装位；温湿度传感器、烟感传感器、水浸传感器分别设置在传感器安装位上，并分别通过传输线与LoRa无线模块(4)相连接。

2.如权利要求1所述的电力通道安防环境无线监测装置，其特征在于，所述的温湿度传感器、烟感传感器、水浸传感器分别通过485总线与LoRa无线模块(4)相连接；其检测的信号经过485总线传输至LoRa无线模块(4)，再依次经LoRa天线(3)、LoRa无线基站(2)和光纤传输至电力通道监控服务器(6)。

3.如权利要求1所述的电力通道安防环境无线监测装置，其特征在于，所述的阵列框架上的传感器安装位上还设有氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、硫化氢浓度传感器和甲烷浓度传感器，其分别通过485总线与LoRa无线模块(4)相连接；其检测的信号经过485总线传输至LoRa无线模块(4)，再依次经LoRa天线(3)、LoRa无线基站(2)和光纤传输至电力通道监控服务器(6)。

4.如权利要求1所述的电力通道安防环境无线监测装置，其特征在于，还包括设置在电力通道内并设有LoRa无线模块(4)、LoRa天线(3)的水风控制器(9)，水泵(7)、风机(8)的启动控制开关分别与水风控制器(9)相连接并接收其指令；

水风控制器(9)通过LoRa传输装置接收电力通道监控服务器(6)发送的指令，根据指令控制水泵(7)和\/或风机(8)的开启、关停。

5.如权利要求1所述的电力通道安防环境无线监测装置，其特征在于，还包括设置在电力通道井口上的智能井盖；所述的智能井盖包括设置在电力通道井口上的井盖本体，井盖本体内嵌设有设有LoRa无线模块(4)、LoRa天线(3)和MCU，MCU通过LoRa无线模块(4)、LoRa天线(3)与LoRa无线基站(2)无线通信。

6.如权利要求5所述的电力通道安防环境无线监测装置，其特征在于，所述的井盖本体与井口之间还设有井盖电子锁和开盖传感器；MCU还接收开盖传感器发送的井盖状态信息并将其发出，MCU接收执行信息后向井盖电子锁发出执行指令，井盖电子锁打开井盖本体；电源模块为井盖电子锁、开盖传感器和MCU供电。

7.如权利要求1或5所述的电力通道安防环境无线监测装置，其特征在于，还包括设置在电力通道内并设置在电缆(11)旁侧的电缆测温装置(10)；所述的电缆测温装置包括LoRa无线模块、感应取电模块和电缆温度传感器；

感应取电模块分别与LoRa无线模块、电缆温度传感器相连接并为其分别提供直流电压；电缆温度检测模块将测量的电缆温度发送给LoRa无线模块，再依次经LoRa无线基站(2)和光纤传输至电力通道监控服务器(6)。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于电力通道安防技术领域，涉及一种电力通道安防环境无线监测装置。

背景技术

电力通道安防环境监测是实时获得电缆通道内各分区的环境温度；通过气体采集装置对通道内部易燃气体、有害气体、氧气等气体浓度进行实时监控。现有的解决方式是采用有线方法：将各类传感器利用有线光纤连接，在电力通道内布设大量光纤线路，每种传感器布设数量不等的光纤线路，将光纤线路汇总到变电站后，再进行级联光纤传输汇聚到后台服务器。其缺陷在于：1、光纤线路敷设现场实施困难；2、光纤线路维护成本过高。

发明内容

本实用新型解决的技术问题在于提供一种电力通道安防环境无线监测装置，实现对电力通道环境的无线监测。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种电力通道安防环境无线监测装置，包括设置在电力通道内的环境监测传感器阵列模块和无线覆盖电力通道的LoRa传输装置；

所述的LoRa传输装置包括设置在电力通道上的多个可接力传输的LoRa无线基站，以及设置在环境监测传感器阵列模块上的LoRa天线和LoRa无线模块；LoRa无线基站中的一个或几个还通过光纤与电力通道监控服务器相连接；

所述的环境监测传感器阵列模块包括设有LoRa天线和LoRa无线模块的阵列框架，阵列框架上设有多个分别与电源转换模块相连接的传感器安装位；温湿度传感器、烟感传感器、水浸传感器分别设置在传感器安装位上，并分别通过传输线与LoRa无线模块相连接。

所述的温湿度传感器、烟感传感器、水浸传感器分别通过485总线与LoRa无线模块相连接；其检测的信号经过485总线传输至LoRa无线模块，再依次经LoRa天线、LoRa无线基站和光纤传输至电力通道监控服务器。

所述的阵列框架上的传感器安装位上还设有氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、硫化氢浓度传感器和甲烷浓度传感器，其分别通过485总线与LoRa无线模块相连接；其检测的信号经过485总线传输至LoRa无线模块，再依次经LoRa天线、LoRa无线基站和光纤传输至电力通道监控服务器。

进一步的，还包括设置在电力通道内并设有LoRa无线模块、LoRa天线的水风控制器，水泵、风机的启动控制开关分别与水风控制器相连接并接收其指令；

水风控制器通过LoRa传输装置接收电力通道监控服务器发送的指令，根据指令控制水泵和\/或风机的开启、关停。

进一步的，还包括设置在电力通道井口上的智能井盖；所述的智能井盖包括设置在电力通道井口上的井盖本体，井盖本体内嵌设有设有LoRa无线模块、LoRa天线和MCU，MCU通过LoRa无线模块、LoRa天线与LoRa无线基站无线通信。

所述的井盖本体与井口之间还设有井盖电子锁和开盖传感器；MCU还接收开盖传感器发送的井盖状态信息并将其发出，MCU接收执行信息后向井盖电子锁发出执行指令，井盖电子锁打开井盖本体；电源模块为井盖电子锁、开盖传感器和MCU供电。

进一步，还包括设置在电力通道内并设置在电缆旁侧的电缆测温装置；所述的电缆测温装置包括LoRa无线模块、感应取电模块和电缆温度传感器；

感应取电模块分别与LoRa无线模块、电缆温度传感器相连接并为其分别提供直流电压；电缆温度检测模块将测量的电缆温度发送给LoRa无线模块，再依次经LoRa无线基站和光纤传输至电力通道监控服务器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型提供的电力通道安防环境无线监测装置，通过对电力通道内的井盖以及环境监测设备集成LORA模块，达到在线实时获得电缆通道内各分区的环境温度；集成化的设置既避免了光纤等高成本的缺陷，而且多种方式的检测可以使得监控人员集中处理；进一步通过气体采集装置对通道内部易燃气体、有害气体、氧气等气体浓度进行实时监控；通过高精度水位、湿度探测器对通道内部积水深度、空气湿度进行实时监控；通过高灵敏烟感探测器对隧道内部进行火灾异常监控，进一步通过无线方式实时在线远程开闭电力通道井盖，并可对电力通道井盖开闭状态在线实时监测；还基于表带式电缆测温装置对电缆温度进行监控，实现了电力通道的低成本、无线化、集成化、简约化和高效化监控。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为安防环境监测传感器阵列的结构示意图；

图3为智能井盖内部的模块布设示意图；

图4为电缆测温装置的模块布设示意图。

其中，1为智能井盖，2为LoRa无线基站，3为LoRa天线，4为LoRa无线模块，5为安防环境监测传感器阵列，6为电力通道监控服务器，7为水泵，8为风机，9为水风控制器，10为电缆测温装置，11为电缆。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

参见图1，一种电力通道安防环境无线监测装置，包括设置在电力通道内的环境监测传感器阵列模块和无线覆盖电力通道的LoRa传输装置；

所述的LoRa传输装置包括设置在电力通道上的多个可接力传输的LoRa无线基站2，以及设置在环境监测传感器阵列模块上的LoRa天线3和LoRa无线模块4；LoRa无线基站中的一个或几个还通过光纤与电力通道监控服务器6相连接；

所述的环境监测传感器阵列模块包括设有LoRa天线3和LoRa无线模块4的阵列框架，阵列框架上设有多个分别与电源转换模块相连接的传感器安装位；温湿度传感器、烟感传感器、水浸传感器分别设置在传感器安装位上，并分别通过传输线与LoRa无线模块4相连接。

本实用新型通过LoRa天线、LoRa无线模块和LoRa无线基站来使电力通道(沟道)环境内无线LORA覆盖；然后再将多个传感器集成到环境监测传感器阵列模块当中，所述的温湿度传感器、烟感传感器、水浸传感器分别通过485总线与LoRa无线模块4相连接；其检测的信号经过485总线传输至LoRa无线模块4，再依次经LoRa天线3、LoRa无线基站2和光纤传输至电力通道监控服务器6，这样就可以实现电力通道无线检测和传输。

进一步的，参见图2，所述的阵列框架上的传感器安装位上还设有氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、硫化氢浓度传感器和甲烷浓度传感器，其分别通过485总线与LoRa无线模块4相连接；其检测的信号经过485总线传输至LoRa无线模块4，再依次经LoRa天线3、LoRa无线基站2和光纤传输至电力通道监控服务器6；这样就可以实现对电力通道内的空气进行监测，当需要巡查人员进入电力通道时，电力通道监控服务器6就可以知道电力通道内的空气质量，提醒巡查人员是否可以进入。

进一步的，参见图1，还包括设置在电力通道内并设有LoRa无线模块4、LoRa天线3的水风控制器9，水泵7、风机8的启动控制开关分别与水风控制器9相连接并接收其指令；

水风控制器9通过LoRa传输装置接收电力通道监控服务器6发送的指令，根据指令控制水泵7和\/或风机8的开启、关停。

在下雨或其他原因使得电力通道内积水时，温湿度传感器将检测到的湿度、水浸传感器检测到积水产生并发送给电力通道监控服务器；操作人员可以通过电力通道监控服务器发送操作指令，操作指令经光纤、LoRa无线基站2、LoRa天线3和LoRa无线模块发送给水风控制器9，水风控制器9控制水泵7的开启排除积水、控制风机8的开启排出湿气；当积水排干后，水浸传感器将相应的信号传输给电力通道监控服务器，电力通道监控服务器再发送指令给水风控制器9，水风控制器9控制水泵7的关停；当湿度恢复后，温湿度传感器将相应的信号传输给电力通道监控服务器，电力通道监控服务器再发送指令给水风控制器9，水风控制器9控制风机8的关停。

进一步的，为了出于安全因素或者电力通道的通风等因素的考虑，因此本实用新型还包括设置在电力通道井口上的智能井盖；所述的智能井盖包括设置在电力通道井口上的井盖本体，井盖本体内嵌设有设有LoRa无线模块4、LoRa天线3和MCU，MCU通过LoRa无线模块4、LoRa天线3与LoRa无线基站2无线通信。

具体的，所述的井盖本体与井口之间还设有井盖电子锁和开盖传感器；MCU还接收开盖传感器发送的井盖状态信息并将其发出，MCU接收执行信息后向井盖电子锁发出执行指令，井盖电子锁打开井盖本体；电源模块为井盖电子锁、开盖传感器和MCU供电。

当开盖传感器检测到井盖被打开后，发送信号给MCU，MCU再将信号经LoRa无线模块4、LoRa天线3发出，再通过LoRa无线基站2发送到电力通道监控服务器6，由操作人员进行核对该井盖是否是被允许打开的；若再有需要打开井盖时，电力通道监控服务器6发出指令传输到MCU，MCU接收执行信息后向井盖电子锁发出执行指令，井盖电子锁打开井盖本体，让巡查人员进入通道进行巡查，或者供电力通道通风。

参见图4，为了更好的对电力通道进行监控，本实用新型还包括设置在电力通道内并设置在电缆11旁侧的电缆测温装置10；所述的电缆测温装置包括LoRa无线模块、感应取电模块和电缆温度传感器；

感应取电模块分别与LoRa无线模块、电缆温度传感器相连接并为其分别提供直流电压；电缆温度检测模块将测量的电缆温度发送给LoRa无线模块，再依次经LoRa无线基站2和光纤传输至电力通道监控服务器6。

下面给出具体的实施例。

参见图1，一种电力通道安防环境无线监测装置，包括：LORA基站、环境监测传感器阵列模块、电缆测温装置(LoRa表带式电缆测温装置)和无线智能井盖模块；

LoRa传输装置包括设置在电力通道上的多个可接力传输的LoRa无线基站，以及设置在环境监测传感器阵列模块上的LoRa天线和LoRa无线模块；LoRa无线基站中的一个或几个还通过光纤与电力通道监控服务器相连接；具体的，LoRa天线、LoRa无线模块和LoRa无线基站可以通过选择众多的LoRa技术厂家之一即可。比如LoRa无线模块采用：LoRa610AES、LoRa611AES、LoRa611PRO、LoRa6500AES；LoRa天线块采用与LoRa无线模块匹配的弹簧天线、棒状天线或者吸盘天线；LoRa基站选择F8L10GW；而电力通道监控服务器可以为电力系统当中设置的变电站监控服务器，也方便操作人员的监控和操作。

环境监测传感器阵列模块集成有气体传感器、温湿度传感器、烟感传感器、水浸传感器等。将LORA无线传输模块与环境监测传感器阵列模块连接后，各传感器所采集的信息传输通过LORA无线模块发送给LORA无线基站，再通过LORA无线基站接力完成信息传输。

LoRa表带式电缆测温装置将检测的多条电缆的温度数据，通过无线方式发送给LoRa基站通信，再通过光纤传送给服务器；

无线智能井盖内部集成无线LORA通信模块后，利用无线传输可实现井盖远程开闭，并实时监控其开闭状态。

参见图2所示的安防环境监测传感器阵列模块，220V交流电通过交直流电源转换后，形成12V安全电压后给安防环境监测传感器阵列模块供电，安防环境监测传感器阵列模块集成气体传感器、温湿度传感器、烟感传感器、水浸传感器、报警传感器、LORA模块等；由直流电源模块统一直流安全电压供电。气体传感器、温湿度传感器、烟感传感器、水浸传感器、报警传感器等通过485总线与LORA模块连接汇聚，将信息通过LORA模块无线上传。其中，气体传感器、温湿度传感器、烟感传感器、水浸传感器均可以采用现有市售的传感器即可，比如温湿度传感器采用SHT10或EG-TH-K-531传感器，烟感传感器采用RS485或EG-YG-301烟感探头，水浸传感器采用EG-SJP12传感器

参见图3所示的无线智能井盖模块，井盖本体与井口之间还设有井盖电子锁和开盖传感器；MCU还接收开盖传感器发送的井盖状态信息并将其发出，MCU接收执行信息后向井盖电子锁发出执行指令，井盖电子锁打开井盖本体；电源模块为井盖电子锁、开盖传感器和MCU供电；其中MCU单元是主控制器单元，它的功能主要完成对信息控制处理；LORA无线模块是将信息从模拟信号转化为数字信号的处理单元以及完成中继转发功能；LORA天线是将经过调整或解调的处理后的数字信号发射或接收的功能。主控制单元(MCU)与LORA无线模块连接，LORA无线模块与LORA天线连接，完成整个信息处理、转换、发射。

MCU单元是主控制器单元，它的功能主要完成对井盖开闭的控制以及对井盖实时状态信息的处理功能；电源是给井盖控制单元供电的功能；MCU单元还设有寄存器单元、A\/D转换模块，其中寄存器单元主要是将MCU处理后的实时监控信息缓存，A\/D转换模块将实时开闭信息转换为高低电平方式输出功能。无线智能井盖模块将信息输出给LORA收发模块，由LORA收发模块转换后以无线电磁波方式传播。具体的，MCU可采用ST公司的STM32F103系列，而井盖电子锁采用OaERf7h电子锁，开盖传感器可以采用压力传感器、继电器或者触点感应开关等。

参见图4所示的电缆测温装置，所述的电缆测温装置包括LoRa无线模块、感应取电模块和电缆温度传感器；其中，感应取电模块的从高压电缆电流感应出电能，然后经整流稳压电路输出稳定的直流电，而LoRa无线模块(采用Mesh LoRa模块)和电缆温度传感器提供稳定的直流电压。

电缆温度传感器实现多根电缆温度的测量；Mesh LoRa实现和LoRa基站的无线通信，完成电缆温度数据的上传，并且完成LoRa信号的多跳传输。MESH LORA感应取电表带式电缆测温装置实现了互感取电、多根电缆的温度测量数据上传、中继传输等。具体的，感应取电模块采用CT感应取电模块，Mesh LoRa模块采用LoRa611-MESH模块。

以上给出的实施例是实现本实用新型较优的例子，本实用新型不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本实用新型技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本实用新型的保护范围。

设计图

一种电力通道安防环境无线监测装置论文和设计

一种电力通道安防环境无线监测装置论文和设计-陈岗

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