專利名稱：電網(wǎng)無線數(shù)據(jù)監(jiān)控儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電網(wǎng)無線數(shù)據(jù)監(jiān)控儀。
背景技術(shù)：
在實際生產(chǎn)、生活過程中，各電業(yè)局需對其管轄內(nèi)的企、事業(yè)單位、居民的用電情況進(jìn)行實時監(jiān)控和管理。目前，各電業(yè)局實時監(jiān)控和管理的方式主要有兩種一種是人工管理方式，即各電業(yè)局定期派人上門進(jìn)行數(shù)據(jù)的抄表、統(tǒng)計、上報。這種管理方式的缺點(diǎn)是耗費(fèi)大量的人力、物力、財力，生產(chǎn)效率低，管理水平落后，運(yùn)營成本高；而且容易造成錯抄、漏抄或人情電等現(xiàn)象。
另一種可以概括為非人工管理模式。它主要包括以下四種類型1、通過一些測量儀器實時采集各變電所、重要用戶臺區(qū)的變壓器數(shù)據(jù)，然后通過有線方式、數(shù)字微波方式、電力載波方式或集群方式將數(shù)據(jù)傳送至生產(chǎn)調(diào)度中心。2、通過低壓載波方式自動抄送用戶電表數(shù)，然后通過有線方式將數(shù)據(jù)傳至監(jiān)控中心。3、通過單獨(dú)的電網(wǎng)GIS地理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)對電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)、重要性能指標(biāo)、檔案信息等的管理。4、通過單獨(dú)的電費(fèi)繳費(fèi)系統(tǒng)、查詢系統(tǒng)，對各區(qū)域的電費(fèi)進(jìn)行管理。以上這四種方式在技術(shù)上是成熟的，但是在數(shù)據(jù)傳輸、通信方式上存在以下問題1、通過有線方式傳輸數(shù)據(jù)，在市區(qū)內(nèi)布線難度大，運(yùn)行中的線路維護(hù)困難，系統(tǒng)建設(shè)周期長，可靠性、穩(wěn)定性差，抗干擾能力不好，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍有限。2、采用數(shù)字微波方式只適用于點(diǎn)與點(diǎn)之間的局部通信，且數(shù)據(jù)定向傳輸，由于其直線傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，不適用于地域分散的監(jiān)控情況。3、集群方式用戶首先需申請一個專用頻點(diǎn)，并自建一個覆蓋一定范圍的基站，通過基站接收終端傳來的實時數(shù)據(jù)，再傳輸至監(jiān)控中心。這種方式網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍小，監(jiān)控范圍受到網(wǎng)絡(luò)范圍的限制，用戶需自建通信網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)濟(jì)投入大，維護(hù)量大，不具備可擴(kuò)展性且保密性差。4、低壓載波方式需在市內(nèi)進(jìn)行線路的布設(shè)，網(wǎng)絡(luò)范圍受限，系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性、安全性差，不能普及應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決目前電網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)管理水平差、通信方式上存在的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)復(fù)雜、網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍有限、普及性差、安全性差等問題，本實用新型的目的是提供一種采用無線通信方式將各監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)實時傳輸至監(jiān)控中心的電網(wǎng)無線數(shù)據(jù)監(jiān)控儀。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下設(shè)計方案一種電網(wǎng)無線數(shù)據(jù)監(jiān)控儀，它主要由模擬量采集電路、數(shù)字量采集電路、主控電路、無線通信電路和電源電路五大部分組成；所述模擬量采集電路將三相變壓器次級側(cè)的電壓、電流信號隔離、變送、采集后，變換成數(shù)字信號，傳輸至主控電路；所述數(shù)字量采集電路主要用于采集脈沖數(shù)字信號，并將脈沖信號整形、放大、隔離后傳輸至主控電路；所述主控電路是本實用新型的核心部分，它將模擬量采集電路和數(shù)字量采集電路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)存儲、判斷、處理后，經(jīng)通訊電路發(fā)送至監(jiān)控中心；并接收通過通訊電路接收的監(jiān)控中心下傳的指令；所述無線通信電路主要完成發(fā)送電壓電流數(shù)據(jù)、電量數(shù)據(jù)至監(jiān)控中心；以及接收監(jiān)控中心下傳的無線控制指令并傳送至主控電路；以上各部分的連接關(guān)系為模擬量采集電路和數(shù)字量采集電路的信號輸入端分別與三相電壓、電流、電量采集傳感器信號輸出端相連，其信號輸出端與主控電路的數(shù)據(jù)輸入口相連；主控電路的串行口/并行口與無線通訊電路的數(shù)據(jù)口相連；電源電路分別與模擬量采集電路、數(shù)字量采集電路、主控電路和無線通信電路相連。
所述模擬量采集電路包括依次相連的模擬量輸入電路和模擬量采集電路。
所述數(shù)字量采集電路包括依次相連的脈沖量輸入電路和脈沖量輸入信號調(diào)理電路。
本實用新型還包括一殼體，殼體上設(shè)有用于通訊的天線、用于識別巡檢人員身份的IC卡插槽、門鎖、狀態(tài)指示燈和信號輸入/輸出端口；IC卡捅槽、狀態(tài)指示燈分別與主控電路的信號輸入端、輸出端相連；殼體底部的信號輸入/輸出端口將三相電壓、電流、電度表的脈沖信號輸入至模擬量輸入電路和脈沖量輸入電路相應(yīng)的信號輸入端。
本實用新型在通訊方式上采用可覆蓋全球的具有數(shù)字傳輸功能、數(shù)據(jù)隱蔽性強(qiáng)的森泰克無線通訊網(wǎng)絡(luò)平臺。
由于本實用新型采用以上技術(shù)方案，故具有以下優(yōu)點(diǎn)1、由于本實用新型采用無線通訊方式傳輸數(shù)據(jù)，使用該電網(wǎng)無線數(shù)據(jù)監(jiān)控儀，用戶無需網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、只使用原有網(wǎng)絡(luò)即可實現(xiàn)全國范圍內(nèi)的系統(tǒng)監(jiān)控，且具有良好的擴(kuò)展性、安全性和普及性。2、將來實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)接入后，更將具有有線方式、集群通信等通信方式所無可比擬的優(yōu)越性。3、通過本實用新型可在監(jiān)控中心實時了解各用電設(shè)備的運(yùn)行情況，有效地改變目前電業(yè)局管理現(xiàn)狀，提高電業(yè)局的工作效率和管理水平。4、由于本實用新型可實時監(jiān)控各用電設(shè)備，所以可及時發(fā)現(xiàn)偷電、盜電行為，避免電量的意外流失，還可以及時發(fā)現(xiàn)線路是否損壞，避免企業(yè)因停電造成更大的損失。
圖2為本實用新型內(nèi)部各組成部分具體電路總圖，圖3～圖6為本實用新型各組成部分具體電路圖。
如圖3所示，模擬量采集電路1包括模擬量輸入電路11和模擬量采集電路12。模擬量輸入電路11包括二極管D1～D13、模擬量輸入切換芯片U5和AD脈沖整形芯片U3D、U3E。模擬量采集電路12包括負(fù)電壓發(fā)生器U4、基準(zhǔn)電壓發(fā)生器U6和模數(shù)轉(zhuǎn)換器J1等。模擬量輸入切換芯片U5的管腳13～15(X0～X2管腳)與三相變壓器次級側(cè)的電流檢測傳感器的信號輸出端相連，U5的管腳12、1、5(X3～X5管腳)與三相變壓器次級側(cè)電壓檢測傳感器的信號輸出端相連。U5的信號輸出管腳3(X管腳)與模擬量采集電路12中的A/D轉(zhuǎn)換芯片J1的管腳10(INLH管腳)相連，芯片J1將U5輸出的模擬信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通過管腳21(BUSY管腳)傳輸至主控電路3中的單片機(jī)U2，見圖5中的U2的P3.3管腳。為了控制模擬量輸入切換芯片U5的輸出數(shù)據(jù)，芯片U5的控制端管腳11、10、9即管腳A、B、C分別通過主控電路板上的插座J2與主控電路3中的單片機(jī)U2的控制信號輸出端P2.0～P2.2相連(參見圖5)。擬量輸入電路11中的二極管D1～D13主要起隔離、限壓的作用，脈沖整形芯片U3D、U3E主要是將傳感器檢測到的信號進(jìn)行整形、濾波。這部分電路主要完成對三相變壓器次級側(cè)的電壓、電流的采集、隔離、變送，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，傳輸至主控電路3。
如圖4所示，數(shù)字量采集電路2主要用于采集脈沖數(shù)字信號，包括電量脈沖信號。數(shù)字量采集電路2包括脈沖量輸入電路21和脈沖量輸入信號調(diào)理電路22。脈沖量輸入電路21包括降壓電阻R9～R11、R19、R35、R36、三極管Q1～Q3、光偶U8～U10、U12；電阻R9、R10、R11的一端分別與用來測量三相交流電每相用電量的電度表的信號輸出端相連，另一端通過三極管Q1～Q3、光偶U8～U10與脈沖量輸入信號調(diào)理電路22的信號輸入端相連。脈沖量輸入信號調(diào)理電路22包括信號脈寬整形芯片U1A、U1B、U2A和施密特觸發(fā)器U3A～U3C等；信號脈寬整形芯片U1A、U1B、U2A的信號輸入管腳A分別與脈沖量輸入電路21的信號輸出端相連，其信號輸出管腳Q經(jīng)施密特觸發(fā)器U3A～U3C、主控電路板上的插座J2與主控電路3中的單片機(jī)U2的P1.4、P1.5、P1.6口相連連(參見圖5)。這部分電路主要是將電度表的脈沖信號進(jìn)行放大、隔離、整形；然后將數(shù)據(jù)傳輸至主控電路3中的單片機(jī)中。
如圖5所示，主控電路3是本實用新型的核心部分，它包括單片機(jī)U2(型號89C54)、串行通訊芯片U1、U6、EPROM存儲器U3、時鐘芯片U4等。主控電路主要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和管理系統(tǒng)的運(yùn)行，將模擬量采集電路1和數(shù)字量采集電路2傳輸?shù)臄?shù)據(jù)存儲、判斷、處理后，經(jīng)通訊電路4發(fā)送至監(jiān)控中心；同時，主控電路3還可通過通訊電路4接收監(jiān)控中心下傳的指令。如圖所示，單片機(jī)U2的管腳13即P3.3口通過插座J2與模擬量采集電路12的數(shù)據(jù)輸出端即A/D轉(zhuǎn)換芯片J1的管腳21相連；單片機(jī)U2的管腳5、6、7即P1.4、P1.5、P1.6口通過插座J2與脈沖量輸入信號調(diào)理電路的數(shù)據(jù)輸出端PLUS1、PLUS2、PLUS3相連；接收模擬量采集電路1和數(shù)字量采集電路2輸出的數(shù)據(jù)；同時，單片機(jī)U2的P0.4～P0.7口還與EPROM存儲器U3相連，讀取、執(zhí)行其內(nèi)存儲的控制程序，對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷、處理；最后，將結(jié)果通過單片機(jī)U2的串行口RXD、TXD、圖6所示的無線通訊模塊M1的RX、TX管腳即管腳28、25傳輸至監(jiān)控中心；同時，也通過該通道接收監(jiān)控中心下傳的控制指令。
如圖6所示，無線通信電路4主要包括無線通訊模塊M1，主要完成發(fā)送電壓電流數(shù)據(jù)、電量數(shù)據(jù)至監(jiān)控中心；以及接收監(jiān)控中心下傳的無線控制指令并傳送至主控電路3。
本實用新型電源電路為常規(guī)電路，主要是為整個裝置提供工作電源，保證監(jiān)控儀正常工作。
本實用新型最大的特點(diǎn)在于數(shù)據(jù)的傳送采用無線方式，不必鋪設(shè)控制線路，成本低，組網(wǎng)方便、靈活，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。由于本裝置不改變配電線路，因此保證了原有供電系統(tǒng)的正常工作。
以上電路可以設(shè)置在被監(jiān)控設(shè)備的控制柜內(nèi)，也可以設(shè)置在一殼體6內(nèi)。如圖7、圖8所示，本實用新型殼體6上設(shè)置有用于通訊的天線61、用于識別巡檢人員身份的IC卡插槽62、門鎖63、狀態(tài)指示燈64和信號輸入/輸出端口65～68。IC卡插槽62、狀態(tài)指示燈64分別與主控電路3的信號輸入端、輸出端相連。殼體6底部的三相電壓輸入端口65和電流傳感器輸入端口66將三相電壓、電流模擬信號輸入至模擬量輸入電路11相應(yīng)的信號輸入端；脈沖輸入端67將電度表的脈沖信號輸入至脈沖量輸入電路21的信號輸入端。
權(quán)利要求1.一種電網(wǎng)無線數(shù)據(jù)監(jiān)控儀，其特征在于它主要由模擬量采集電路、數(shù)字量采集電路、主控電路、無線通信電路和電源電路五大部分組成；所述模擬量采集電路將三相變壓器次級側(cè)的電壓、電流信號隔離、變送、采集后，變換成數(shù)字信號，傳輸至主控電路；所述數(shù)字量采集電路主要用于采集脈沖數(shù)字信號，并將脈沖信號整形、放大、隔離后傳輸至主控電路；所述主控電路是本實用新型的核心部分，它將模擬量采集電路和數(shù)字量采集電路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)存儲、判斷、處理后，經(jīng)通訊電路發(fā)送至監(jiān)控中心；并接收通過通訊電路接收的監(jiān)控中心下傳的指令；所述無線通信電路主要完成發(fā)送電壓電流數(shù)據(jù)、電量數(shù)據(jù)至監(jiān)控中心；以及接收監(jiān)控中心下傳的無線控制指令并傳送至主控電路；以上各部分的連接關(guān)系為模擬量采集電路和數(shù)字量采集電路的信號輸入端分別與三相電壓、電流、電量采集傳感器信號輸出端相連，其信號輸出端與主控電路的數(shù)據(jù)輸入口相連；主控電路的串行口/并行口與無線通訊電路的數(shù)據(jù)口相連；電源電路分別與模擬量采集電路、數(shù)字量采集電路、主控電路和無線通信電路相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)無線數(shù)據(jù)監(jiān)控儀，其特征在于所述模擬量采集電路包括依次相連的模擬量輸入電路和模擬量采集電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電網(wǎng)無線數(shù)據(jù)監(jiān)控儀，其特征在于所述數(shù)字量采集電路包括依次相連的脈沖量輸入電路和脈沖量輸入信號調(diào)理電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電網(wǎng)無線數(shù)據(jù)監(jiān)控儀，其特征在于本實用新型還包括一殼體，殼體上設(shè)有用于通訊的天線、用于識別巡檢人員身份的IC卡插槽、門鎖、狀態(tài)指示燈和信號輸入/輸出端口；IC卡插槽、狀態(tài)指示燈分別與主控電路的信號輸入端、輸出端相連；殼體底部的信號輸入/輸出端口將三相電壓、電流、電度表的脈沖信號輸入至模擬量輸入電路和脈沖量輸入電路相應(yīng)的信號輸入端。
專利摘要本實用新型公開了一種電網(wǎng)無線數(shù)據(jù)監(jiān)控儀，它主要由模擬量采集電路、數(shù)字量采集電路、主控電路、無線通信電路和電源電路五大部分組成。模擬量采集電路和數(shù)字量采集電路主要是采集三相電壓、電流值和電度表的脈沖數(shù)，并將這些數(shù)據(jù)傳輸至主控電路；主控電路將模擬量采集電路和數(shù)字量采集電路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)存儲、判斷、處理后，通過無線通信方式經(jīng)無線通訊電路發(fā)送至監(jiān)控中心；同時，主控電路通過無線通訊電路接收監(jiān)控中心下傳的指令。本實用新型采用無線通訊方式傳輸數(shù)據(jù)，用戶無需網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、只使用原有網(wǎng)絡(luò)即可實現(xiàn)全國范圍內(nèi)的系統(tǒng)實時監(jiān)控，且具有良好的擴(kuò)展性、安全性和普及性；有效地改變目前電業(yè)局管理現(xiàn)狀，提高電業(yè)局的工作效率和管理水平。
文檔編號G08C17/00GK2575780SQ0224032
公開日2003年9月24日 申請日期2002年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月10日
發(fā)明者胡銀龍, 馬驥, 張春海, 朱赪, 李鎮(zhèn), 楊彤輝, 于新, 徐眾飛 申請人:吉林省森泰克數(shù)據(jù)通信技術(shù)有限公司