專利名稱：基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的變電站接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種遠(yuǎn)程電子監(jiān)測(cè)裝置，尤其是一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的變電站接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)就是由許多集傳感與驅(qū)動(dòng)控制能力、計(jì)算能力、通訊能力于一身的資源受限的嵌入式節(jié)點(diǎn)通過無線方式互連起來的網(wǎng)絡(luò)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)解決了機(jī)器間的互聯(lián)問題。接地裝置是將大地的零點(diǎn)電位與電氣設(shè)備相連接，泄放停電設(shè)備上的剩余電荷，在突然來電時(shí)限制設(shè)備對(duì)地電位的升高，電流經(jīng)過接地線短接直接流入大地，使所檢修的電氣設(shè)備始終處于安全電位，從而保護(hù)工作人員免受傷害。掛接地線(指臨時(shí)接地線)是電氣工作中常使用的一項(xiàng)重要安全技術(shù)措施，特別是準(zhǔn)備在服役的電氣設(shè)備上進(jìn)行檢修時(shí)，只有做完掛接地線的安全措施后，才能被允許開始工作。接地裝置是保護(hù)檢修人員不可缺少的安全屏障，由于使用簡單，經(jīng)常容易被忽視，甚至?xí)チ藪旖拥氐陌踩Ｗo(hù)效果。雖然上述的一些裝置已經(jīng)具備了良好的效果，但是它的工作狀態(tài)無法得到規(guī)范的監(jiān)視，任何細(xì)小的失誤都可能帶來不必要的損失和安全隱患。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是對(duì)上述存在的問題，以實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)各接地裝置的狀態(tài)為主要目的，提出一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的低功耗、低成本、高可靠性、高安全性的變電站接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用了下列技術(shù)方案:所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的變電站接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置包括:主機(jī)模塊、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基站、接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和可編碼接地裝置，所述的主機(jī)模塊通過有線方式連接無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基站，所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基站通過數(shù)字無線通訊連接多個(gè)接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)與可編碼接地裝置連接。其中，所述接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)包括:用電池供電的微控制器，所述微控制器外圍連接有射頻通訊單元、晶體振蕩器、電壓基準(zhǔn)源、信號(hào)指示單元、接地頭傳感器單元和接地樁傳感器單元；所述晶體振蕩器連接所述微控制器和射頻通訊單元，提供基準(zhǔn)時(shí)鐘；信號(hào)指示單元用于指示接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)工作狀態(tài)；電壓基準(zhǔn)源為所述微控制器提供模擬測(cè)
量基準(zhǔn)。所述可編碼接地裝置包括:使用磁性地址編碼的可編碼接地頭和可編碼接地樁，可編碼接地頭固定在可編碼接地樁上并電氣連接，所述接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)被固定在可編碼接地樁上；可編碼接地頭和可編碼接地樁的地址編碼信息分別被所述的接地頭傳感器單元、接地樁傳感器單元感知，并傳輸?shù)剿鲋鳈C(jī)模塊；可編碼接地樁的物理位置與地址編碼一起錄入在主機(jī)模塊的數(shù)據(jù)庫中。所述的 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基站包括:帶有電源的微處理器單元分別連接有雙通道無線數(shù)字通訊模塊、隨機(jī)存儲(chǔ)器單元、大容量儲(chǔ)存單元、以太網(wǎng)通信接口 ；所述雙通道無線數(shù)字通訊模塊包括短距離射頻鏈路和長距離射頻鏈路，分別連接所述微處理器單元的SPI接□。所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基站的電源包括太陽能電池、超級(jí)電容儲(chǔ)能單元、外部電源和備用蓄電池，多種形式的電源供給能夠確保電源的穩(wěn)定。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:本實(shí)用新型的變電站接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置能夠幫助電路維修人員時(shí)刻了解電路的安全情況，保證人員的安全，縮減安全隱患。

圖1是本實(shí)用新型總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)電路框圖。圖3是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基站電路框圖。圖4是可編碼接地裝置和接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)安裝示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步描述。如圖1所示，所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的變電站接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置，包括主機(jī)模塊，實(shí)施例中使用的是X86主機(jī)，所述的主機(jī)模塊通過有線(以太網(wǎng)、CAN總線、RS-485總線)方式連接無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基站(Sink)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基站通過數(shù)字無線通訊連接若干個(gè)接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)；能夠接收讀取信息的接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)被固定在可編碼接地裝置上。所述的可編 碼接地裝置包括可編碼接地頭和可編碼接地樁?？删幋a接地頭和可編碼接地樁均采用較高密度的磁性地址編碼，能實(shí)現(xiàn)大量不重復(fù)的地址編碼，該磁性編碼能被所述接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)通過非接觸的方式可靠讀取，達(dá)到分別識(shí)別接地頭和接地樁的目的。如圖2所示，接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)包括用電池供電的微控制器MCU，該微控制器外圍連接射頻通訊單元、第一晶體振蕩器、電壓基準(zhǔn)源、信號(hào)指示單元、接地頭傳感器單元和接地樁傳感器單元。微控制器通過IO總線與接地頭傳感器單元及接地樁傳感器單元連接，并通過SPI串行總線連接射頻通訊單元，第一晶體振蕩器和第二晶體振蕩器分別連接微控制器和射頻通訊單元，為其提供基準(zhǔn)時(shí)鐘；信號(hào)指示單元用于指示接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)工作狀態(tài)；電壓基準(zhǔn)源為所述微控制器提供模擬測(cè)量基準(zhǔn)。接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)被設(shè)置成大占空比的間歇工作模式，微控制器喚醒后開始讀取可編碼接地頭地址編碼、可編碼接地樁地址編碼和電池電壓等參數(shù)，然后將處理后的數(shù)據(jù)傳輸給射頻通訊單元發(fā)送出去，在完成數(shù)據(jù)的發(fā)送之后微控制器關(guān)閉所有的外設(shè)并進(jìn)入休眠。如圖3所示，所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基站包括帶有電源的微處理器MPU單元，微處理器單元連接有隨機(jī)存儲(chǔ)器單元RAM、大容量儲(chǔ)存單元(如大容量flash ROM)、以太網(wǎng)通信接口、CAN總線接口、RS-485總線接口 ；所述微處理器單元還連接有雙通道無線數(shù)字通訊模塊，所述雙通道無線數(shù)字通訊模塊包括短距離射頻鏈路和長距離射頻鏈路，分別連接所述微處理器單元的SPI接口。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基站主要完成無線傳感器到主機(jī)模塊的通訊匯集功能和信息融合功能。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基站之間可以通過數(shù)字無線通訊構(gòu)成長距離網(wǎng)狀網(wǎng)，然后由其中的至少一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基站通過有線(以太網(wǎng)、CAN或RS-485總線接口)方式與主機(jī)模塊互聯(lián)。所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基站的電源由太陽能電池、超級(jí)電容儲(chǔ)能單元、外部電源和備用電池組成，多種形式的電源供給能夠確保電源的穩(wěn)定。如圖4所示，所述的可編碼接地裝置包括能實(shí)現(xiàn)電氣連接的可編碼接地頭2和可編碼接地樁I?？删幋a接地頭2和可編碼接地樁I的地址編碼信息分別被所述的接地頭傳感器單元、接地樁傳感器單元感知，并傳輸?shù)剿鲋鳈C(jī)模塊?？删幋a接地樁I的安裝位置是固定的，在安裝接地樁時(shí)要記錄其物理位置并與地址編碼一起錄入主機(jī)模塊數(shù)據(jù)庫中。接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)3被固定在可編碼接地樁I上，接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)3定時(shí)啟動(dòng)測(cè)量一次監(jiān)測(cè)點(diǎn)狀態(tài)，若已有可編碼接地頭2插入可編碼接地樁1，接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)3便可讀取可編碼接地頭2的地址編碼，然后將可編碼接地頭2的地址編碼、可編碼接地樁I的地址編碼和自身參數(shù)通過無線信道傳輸?shù)綗o線傳感器網(wǎng)絡(luò)基站。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基站將匯集到的各傳感器信息經(jīng)過融合、過濾、綜合后再傳輸給主機(jī)模塊，主機(jī)模塊存儲(chǔ)并分析這些數(shù)據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)接地裝置管理、狀態(tài)監(jiān)測(cè)和告警信息的發(fā)布等 功能。
權(quán)利要求1.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的變電站接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，包括:主機(jī)模塊、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基站、接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和可編碼接地裝置，所述的主機(jī)模塊通過有線方式連接無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基站，所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基站通過數(shù)字無線通訊連接多個(gè)接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)與可編碼接地裝置連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的變電站接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)包括:用電池供電的微控制器，所述微控制器外圍連接有射頻通訊單元、晶體振蕩器、電壓基準(zhǔn)源、信號(hào)指示單元、接地頭傳感器單元和接地樁傳感器單元；所述晶體振蕩器連接所述微控制器和射頻通訊單元，提供基準(zhǔn)時(shí)鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的變電站接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述可編碼接地裝置包括:使用磁性地址編碼的可編碼接地頭(2)和可編碼接地樁(1)，可編碼接地頭(2)固定在可編碼接地樁(I)上并電氣連接，所述接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)(3 )被固定在可編碼接地樁(I)上；可編碼接地頭(2 )和可編碼接地樁(I)的地址編碼信息分別被所述的接地頭傳感器單元、接地樁傳感器單元感知，并傳輸?shù)剿鲋鳈C(jī)模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的變電站接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述的 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基站包括:帶有電源的微處理器單元分別連接有雙通道無線數(shù)字通訊模塊、隨機(jī)存儲(chǔ)器單元、大容量儲(chǔ)存單元、以太網(wǎng)通信接口 ；所述雙通道無線數(shù)字通訊模塊包括短距離射頻鏈路和長距離射頻鏈路，分別連接所述微處理器單元的SPI接□。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的變電站接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基站的電源包括太陽能電池、超級(jí)電容儲(chǔ)能單元、外部電源和備用蓄電池。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的變電站接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置，其包括主機(jī)模塊、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基站、接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和可編碼接地裝置，所述的主機(jī)模塊通過有線方式連接無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基站，所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基站通過數(shù)字無線通訊連接多個(gè)接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)與可編碼接地裝置連接。可編碼接地裝置包括使用磁性地址編碼的可編碼接地頭和可編碼接地樁，可編碼接地頭固定在可編碼接地樁上并電氣連接，所述接地線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)被固定在可編碼接地樁上；可編碼接地樁的物理位置與地址編碼一起錄入在主機(jī)模塊的數(shù)據(jù)庫中。其優(yōu)點(diǎn)是能夠幫助電路維修人員時(shí)刻了解電路的安全情況，保證人員的安全，縮減安全隱患。
文檔編號(hào)H02J13/00GK203119628SQ20132010285
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月6日
發(fā)明者王建明, 潘志新, 胡淼龍, 吳曦, 沈海平, 肖勻 申請(qǐng)人:江蘇省電力公司無錫供電公司, 浙江維思無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司, 國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司