全文摘要
本实用新型提供了一种基于蓝牙和LoRa的电力监测系统，采集主站通过无线网络与智能采集设备连接；智能采集设备通过LoRa无线通讯与中转单元连接；中转单元通过蓝牙无线通讯与监测终端连接；将蓝牙技术与LoRa技术结合运用于电力系统设备的监测数据传输过程中，满足低功耗、高性能以及各端对于不同传输距离的要求，同时又便于运用移动终端通过蓝牙接入监测系统进行设备的调试维护。
主设计要求
1.一种基于蓝牙和LoRa的电力监测系统，它包括：采集主站，其特征在于：采集主站通过无线网络与智能采集设备连接；智能采集设备通过LoRa无线通讯与中转单元连接；中转单元通过蓝牙无线通讯与监测终端连接。
设计方案
1.一种基于蓝牙和LoRa的电力监测系统，它包括：采集主站，其特征在于：采集主站通过无线网络与智能采集设备连接；智能采集设备通过LoRa无线通讯与中转单元连接；中转单元通过蓝牙无线通讯与监测终端连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙和LoRa的电力监测系统，其特征在于：智能采集设备包括无线网络模块，无线网络模块与数据处理模块导线连接；数据处理模块与LoRa通讯基站导线连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于蓝牙和LoRa的电力监测系统，其特征在于：智能采集设备还包括第二RS485对接模块，第二RS485对接模块与数据处理模块导线连接；第二RS485对接模块通过RS485总线与监测终端连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙和LoRa的电力监测系统，其特征在于：中转单元包括LoRa通讯模块，LoRa通讯模块与蓝牙\/LoRa转换模块导线连接，蓝牙\/LoRa转换模块与蓝牙通讯模块导线连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于蓝牙和LoRa的电力监测系统，其特征在于：中转单元还包括第一RS485对接模块，第一RS485对接模块与LoRa通讯模块导线连接。
6.根据权利要求4所述的一种基于蓝牙和LoRa的电力监测系统，其特征在于：所述蓝牙\/LoRa转换模块包括蓝牙-LoRa转换通道和LoRa-蓝牙转换通道；蓝牙-LoRa转换通道包括依次连接的第一净荷获取模块、数据分割模块和第一数据组装模块，第一净荷获取模块与蓝牙通讯模块对接，第一数据组装模块与LoRa通讯模块对接，第一净荷获取模块获取蓝牙信号的净荷值，数据分割模块将蓝牙信号的净荷值分割成一个以上预定大小的子数据包，第一数据组装模块将分割好的子数据包分别封装为LoRa信号并传输至LoRa通讯模块；LoRa-蓝牙转换通道包括依次连接的第二净荷获取模块、数据组合模块和第二数据组装模块，第二净荷获取模块与LoRa通讯模块对接，第二数据组装模块与蓝牙通讯模块对接，第二净荷获取模块获取LoRa信号的净荷值，数据组合模块将LoRa信号的净荷值按照接收的先后顺序依次连接形成集合数据包，第二数据组装模块将集合数据包封装成蓝牙信号并传输至蓝牙通讯模块。
设计说明书
技术领域
本实用新型属于电力监测技术，尤其涉及一种基于蓝牙和LoRa的电力监测系统。
背景技术
在电力系统的运行管理过程中需要实时对系统中的各种设备进行数据监测和调试维护，以保证电力系统的稳定运行，随着物联网技术的快速发展，电力系统设备的数据监测和调试维护开始逐渐依靠物联网通信技术来实现。
现今物联网大多是以无线射频识别系统(RFID\/NFC)、蓝牙(Bluetooth)、ZigBee、无线局域网络(WiFi)或行动通讯(3G、4G、LTE等)等无线通信技术进行数据传输，其中该ZigBee传输的距离短、适用于小数据传输，蓝牙传输的距离短、适用于中数据传输，WiFi传输的距离短、适用于大数据传输，而行动通讯虽然传输的距离长且适用于大数据传输，但是这些无线通信技术并无法满足物联网的应用，便有厂商组成LoRa联盟推出低功耗广域网(LPWAN)的LoRa无线通信技术，可使用于各种物联网设备，以实现物联网的LoRa无线感测网络，最大的特色是具备有远距离且低功耗的传输特性，并利用其低功耗的特性使设备仅靠着内建电池即可维持长达多年的使用时间，便可满足物联网对于少量数据(低带宽)、远距离、低功耗又低成本的通讯需求。
LoRa无线感测网络包括有节点(Node)、网关(Gateway)、网络服务器(NetworkServer)及应用服务器(ApplicationServer)等，当物联网前端感知层搜集节点端设备所检知的对象数据后，可通过网络层的网关进行桥接设备间的数据传输，并与后端服务的网络服务器连接，便可将数据后送至云端或应用服务器上进行运算处理与分析数据等。但是LoRa节点端设备的对象数据只能通过网关以公开网络或私有网络的方式与后端网络服务器连接，其通讯方式及传输距离将受到LoRa网关的限制，并依传输功率及地形的限制可以达到大约数公里至十几公里的传输距离，且该LoRa节点端只能与LoRa网关作连接，使移动设备或装置等只能通过内建的WiFi、行动通讯等无线通信接口与网络服务器或网络服务器所连接的无线网络基地台(AccessPoint或Wireless Access Point)进行对象数据传输，整体数据传输架构不仅较为复杂，并会受到无线通信接口种类与传输距离的限制，造成行动设备无法直接存取该LoRa节点端的对象数据。
目前，一些监测设备配置有蓝牙功能，但是因为其传输距离短，而电力系统设备监测数据的传输需要较长的距离，就造成了使用率偏低的情况，但是在另一方面，巡检维护人员在对一些监测设备进行调试维护时，如果可以使用移动设备的蓝牙功能来进行设备的调试维护，则可以节省大量的时间和精力，使工作变得更便捷。
在物联网技术的推动下，蓝牙技术与LoRa技术均蓬勃发展，但是由于蓝牙移动设备不支持LoRa通信的原因，使得两者并未在电力系统监测维护领域中得到有效的结合运用。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种基于蓝牙和LoRa的电力监测系统，以将蓝牙技术与LoRa技术结合运用于电力系统设备的监测数据传输过程中，满足低功耗、高性能以及各端对于不同传输距离的要求，同时又便于运用移动终端通过蓝牙接入监测系统进行设备的调试维护。
本实用新型的技术方案是：
一种基于蓝牙和LoRa的电力监测系统，它包括：采集主站，采集主站通过无线网络与智能采集设备连接；智能采集设备通过LoRa无线通讯与中转单元连接；中转单元通过蓝牙无线通讯与监测终端连接。
智能采集设备包括无线网络模块，无线网络模块与数据处理模块导线连接；数据处理模块与LoRa通讯基站导线连接。
智能采集设备还包括第二RS485对接模块，第二RS485对接模块与数据处理模块导线连接；第二RS485对接模块通过RS485总线与监测终端连接。
中转单元包括LoRa通讯模块，LoRa通讯模块与蓝牙\/LoRa转换模块导线连接，蓝牙\/LoRa转换模块与蓝牙通讯模块导线连接。
中转单元还包括第一RS485对接模块，第一RS485对接模块与LoRa通讯模块导线连接。
所述蓝牙\/LoRa转换模块包括蓝牙-LoRa转换通道和LoRa-蓝牙转换通道；蓝牙-LoRa转换通道包括依次连接的第一净荷获取模块、数据分割模块和第一数据组装模块，第一净荷获取模块与蓝牙通讯模块对接，第一数据组装模块与LoRa通讯模块对接，第一净荷获取模块获取蓝牙信号的净荷值，数据分割模块将蓝牙信号的净荷值分割成一个以上预定大小的子数据包，第一数据组装模块将分割好的子数据包分别封装为LoRa信号并传输至LoRa通讯模块；LoRa-蓝牙转换通道包括依次连接的第二净荷获取模块、数据组合模块和第二数据组装模块，第二净荷获取模块与LoRa通讯模块对接，第二数据组装模块与蓝牙通讯模块对接，第二净荷获取模块获取LoRa信号的净荷值，数据组合模块将LoRa信号的净荷值按照接收的先后顺序依次连接形成集合数据包，第二数据组装模块将集合数据包封装成蓝牙信号并传输至蓝牙通讯模块。
本实用新型有益效果：
本实用新型基于蓝牙和LoRa的电力监测系统及其运维方法，可以将蓝牙技术与LoRa技术结合运用于电力系统设备的监测数据传输过程中，满足低功耗、高性能以及各端对于不同传输距离的要求。
2、本实用新型基于蓝牙和LoRa的电力监测系统及其运维方法，设置蓝牙和LoRa的双通道中转单元，便于进行种信号的快速对接转换。
3、本实用新型基于蓝牙和LoRa的电力监测系统及其运维方法，便于运用移动终端通过蓝牙接入监测系统进行设备的调试维护。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
实施例
如图1所示，基于蓝牙和LoRa的电力监测系统，包括采集主站、智能采集设备、中转单元和若干监测终端，所述智能采集设备设有依次连接的无线网络模块、数据处理模块和LoRa通讯基站，中转单元设有LoRa通讯模块、蓝牙\/LoRa转换模块和蓝牙通讯模块，智能采集设备通过无线网络模块与采集主站建立远程网络对接，LoRa通讯基站与LoRa通讯模块之间建立双向通信，使得智能采集设备与中转单元进行通讯连接，蓝牙\/LoRa转换模块连接于LoRa通讯模块和蓝牙通讯模块之间，中转单元通过蓝牙通讯模块与监测终端建立蓝牙对接，其中：各监测终端用于采集对应监测数据，并通过蓝牙上传至中转单元，中转单元通过蓝牙通讯模块接受各监测数据后，通过蓝牙\/LoRa转换模块将数据由蓝牙信号转换为LoRa信号，再通过LoRa通讯模块将LoRa信号发送至智能采集设备，智能采集设备通过LoRa通讯基站接受监测数据，通过数据处理模块进行数据整理，再通过无线网络模块将整理后数据发送至采集主站。
中转单元还设有第一RS485对接模块，第一RS485对接模块与LoRa通讯模块对接，用于通过485总线与中转单元附近的监测终端进行本地连接，并接收其连接的监测终端所采集的监测数据，然后传输至LoRa通讯模块，通过LoRa通讯模块发送至智能采集设备。
智能采集设备还设有第二RS485对接模块，第二RS485对接模块与数据处理模块对接，用于通过485总线与智能采集设备附近的监测终端进行本地连接，并接收其连接的监测终端所采集的监测数据，然后传输至数据处理模块进行数据整理。
监测终端包括但不仅限于漏电保护器、温度监测器、无功补偿装置、三相不平衡装置、电压监测装置、电流监测装置。
蓝牙\/LoRa转换模块包括蓝牙-LoRa转换通道和LoRa-蓝牙转换通道。蓝牙帧结构一般每个封装包包含三个部分：存取码，头部和负载。还有一种封装包格式包含6部分：存取码，头部，保护周期，同步序列，增强型数据速率负载和尾部。存取码和头部采用Basic Rate模块模式，而同步序列、负载和尾部使用EDR模块模式，保护周期允许两种模块之间的传输。
而LoRa数据结构与蓝牙数据结构完全不同，其包括头部、类型码，数据域字节数、数据域、校验位和尾部。
蓝牙-LoRa转换通道包括依次连接的第一净荷获取模块、数据分割模块和第一数据组装模块，第一净荷获取模块与蓝牙通讯模块对接，第一数据组装模块与LoRa通讯模块对接，第一净荷获取模块获取蓝牙信号的净荷值，数据分割模块将蓝牙信号的净荷值分割成多个预定大小的子数据包，第一数据组装模块将分割好的子数据包分别封装为LoRa信号并传输至LoRa通讯模块。将净荷值分割成多个预定大小的子数据包时，根据蓝牙低功耗技术将净荷值拆分成具备预置数据量的若干个子数据包，最后一个子数据包的大小为等于或者小于预设大小；再对子数据包插入一个字节表示帧序号。拆分后，按照帧序号对子数据包进行封装，其中头部中包括帧序号信息，并依次生成类型码，数据域字节数、数据域、校验位和尾部，并且尾部数据中携带有下一段数据的帧序号，便于以后连接。
LoRa-蓝牙转换通道包括依次连接的第二净荷获取模块、数据组合模块和第二数据组装模块，第二净荷获取模块与LoRa通讯模块对接，第二数据组装模块与蓝牙通讯模块对接，第二净荷获取模块获取LoRa信号的净荷值，数据组合模块将LoRa信号的净荷值按照接收的先后顺序依次连接形成集合数据包，第二数据组装模块将集合数据包封装成蓝牙信号并传输至蓝牙通讯模块。具体处理过程为：
将接收到的LoRa信号按照帧序号的顺序取出净荷值并去掉帧序号后连接形成集合数据；
根据待传输数据的类型和长度等信息，生成集合数据包的头属性；
对集合数据包的头属性和待传输数据，依次进行校验处理，生成尾校验；
将头属性、待传输数据和尾校验，依次连结以生成完整的集合数据包。
基于蓝牙和LoRa的电力监测系统运维方法，包括以下步骤：
S1、通过带有蓝牙功能的移动终端与中转单元的蓝牙通讯模块进行配对，密码验证。
S2、移动终端下发参数配置LoRa蓝牙转换模块，LoRa转发模块与智能采集设备LoRa通信基站通过密码验证配对建立连接。
S3、移动终端获取与中转单元对接的监测终端的现场实时监测数据，同时，将移动终端与采集主站进行对接，获取采集主站最终获得的监测数据；
S4、将移动终端获得的现场实时数据与采集主站最终获得的监测数据进行分析比对，得出数据差异值，若数据差异值未超过设定阈值，则表明中转单元和智能采集设备工作正常，若数据差异值超过设定阈值，则表明中转单元和\/或智能采集设备工作不正常；
S5、当中转单元和\/或智能采集设备工作不正常时，通过移动终端对中转单元和\/或智能采集设备进行参数配置和\/或调试；
S6、重复上述步骤S1~ S3，直至数据差异值在设定阈值范围内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920311627.7
申请日:2019-03-12
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:52(贵州)
授权编号:CN209234069U
授权时间:20190809
主分类号:H04W 4/38
专利分类号:H04W4/38;H04W4/80;H04W12/06;H04W76/10;H04W76/14;H04W84/18
范畴分类:39C;
申请人:贵州电网有限责任公司
第一申请人:贵州电网有限责任公司
申请人地址:550002 贵州省贵阳市南明区滨河路17号
发明人:张俊玮;张秋雁;欧家祥;张博;代辉;杨正聪
第一发明人:张俊玮
当前权利人:贵州电网有限责任公司
代理人:商小川
代理机构:52100
代理机构编号:贵阳中新专利商标事务所
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计