基于窄带物联网通讯技术的三相电网失电集中管理装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种基于窄带物联网通讯技术的三相电网失电集中管理装置，广泛应用于各类电力系统。


背景技术：

2.目前市面上大多以单相失电检测装置为主，个别三相失电检测的装置也不具备显示安装位置的功能，不能方便用户在线查看各个装置安装位置，如果某失电检测装置出现故障而用户当时又没有及时更换，经过一段时间一旦忘记，就会出现该装置所在所用变发生失电故障后不能被及时处理的情况。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种能够实时检测三相电失电情况、可及时发出消息提示以及查看安装位置的基于窄带物联网通讯技术的三相电网失电集中管理装置。
4.本实用新型涉及的三相电网失电集中管理装置，包括微控制单元和电源模块，其特殊之处是还包括失电检测模块、窄带物联网通讯模块、卫星定位模块、后备电源管理模块、网络服务器和内置地图app的用户手机；
5.所述失电检测模块，包括三个高速双向光耦、电阻rb1～电阻rb9，其中第一高速双向光耦e1第1脚～第4脚分别连接电阻rb2、电阻rb1、系统地gnd和电阻rb3，电阻rb1、电阻rb2和电阻rb3另一端分别连接交流高压侧l1、n和电源端vcc，第二高速双向光耦 e2第1脚～第4脚分别连接电阻rb5、电阻rb4、系统地gnd和电阻rb6，电阻rb4、电阻 rb5和电阻rb6另一端分别连接交流高压侧l2、n和电源端vcc，第三高速双向光耦e3第 1脚～第4脚分别连接电阻rb8、电阻rb5、系统地gnd和电阻rb9，电阻rb7、电阻rb8 和电阻rb9另一端分别连接交流高压侧l3、n和电源端vcc，通过高速双向光耦实现交流高压侧与装置电路板低压侧的电压隔离，光耦高压侧失电情况通反映到光耦低压侧的微控制单元的引脚jc1～引脚jc3，从而被检测到；
6.所述窄带物联网通讯模块，与微控制单元连接，用于实现本地串口数据到网络服务器的双向数据透明传输；
7.所述卫星定位模块，与微控制单元连接，用于将装置定位信息通过本地串口发送给微控制单元；
8.所述后备电源管理模块，采用基于电容充电管理芯片ltc33502的超级电容充电电路，保证装置在失电情况下继续稳定工作；
9.所述微控制单元，负责检测高速双向光耦低压侧的电平高低变化，通过窄带物联网通讯模块向网络服务器读取或发送数据，以及读取卫星定位模块的位置信息；
10.所述网络服务器接收失电检测装置数据并存入数据库中进行相应判断；
11.所述用户手机通过app远程读取所述数据库数据，显示装置定位信息以及记录、状态和历史信息。
12.进一步地，所述窄带物联网通讯模块的型号为wh-nb73-ba，支持多个频段，具有体积小、功耗低的特点，用于实现失电检测装置与网络服务器通过运营商nb-iot网络相互传输数据。
13.进一步地，所述卫星定位模块采用基于联发科mt3331单芯片架构的gnss模块，跟踪灵敏度高，大大扩大了其定位的覆盖面，rf信号应用于模块的天线输入，并且可呈现具体位置、速度和时间等信息。
14.进一步，所述微控制单元采用内核为cortex-m3的32位arm微控制器。
15.本实用新型的有益效果是：
16.1、本装置与网络服务器的通讯方式采用窄带物联网技术，与传统装置采用4g通讯技术相比，无需插入4g手机卡只需插入物联卡即可，该卡资费更低，年租只需十元左右，大大降低后期使用成本；
17.2、本装置功能丰富，具有同时检测三相电网失电、失电短消息提示、装置当前状态显示、安装位置显示、历史记录查询等功能；
18.3、本装置体积更小，方便安装，用户可以清晰查看每个装置的安装位置和当前状态，方便用户后期维护；
19.4、本装置后备电源模块由于采用超级电容和专用电源控制芯片，因此与市面类似装置所采用的锂电池供电相比，具有使用寿命长、安全可靠的特点，更适合应用于对安全性要求较高的电力系统领域。
附图说明
20.图1是本实用新型的电路框图；
21.图2是失电检测模块电路原理图；
22.图3是本实用新型的系统工作流程图；
23.图4是用户手机app装置运行状态图。
具体实施方式
24.如图1和图2所示，该三相电网失电集中管理装置，包括微控制单元、ac220v转5v 电源模块、失电检测模块、窄带物联网通讯模块、卫星定位模块、后备电源管理模块、网络服务器和用户手机；
25.所述失电检测模块，包括三个高速双向光耦、电阻rb1～电阻rb9，其中第一高速双向光耦e1第1脚～第4脚分别连接电阻rb2、电阻rb1、系统地gnd和电阻rb3，电阻rb1、电阻rb2和电阻rb3另一端分别连接交流高压侧l1、n和电源端vcc，第二高速双向光耦 e2第1脚～第4脚分别连接电阻rb5、电阻rb4、系统地gnd和电阻rb6，电阻rb4、电阻 rb5和电阻rb6另一端分别连接交流高压侧l2、n和电源端vcc，第三高速双向光耦e3第 1脚～第4脚分别连接电阻rb8、电阻rb5、系统地gnd和电阻rb9，电阻rb7、电阻rb8 和电阻rb9另一端分别连接交流高压侧l3、n和电源端vcc，通过高速双向光耦实现交流高压侧与装置电路板低压侧的电压隔离，光耦高压侧失电情况通反映到光耦低压侧的微控制单元的引脚jc1～引脚jc3，从而被检测到；
26.所述窄带物联网通讯模块，与微控制单元连接，用于实现本地串口数据到网络服
务器的双向数据透明传输；
27.所述卫星定位模块，与微控制单元连接，用于将装置定位信息通过本地串口发送给微控制单元；
28.所述后备电源管理模块，采用基于电容充电管理芯片ltc33502的超级电容充电电路，当电网失电时，可以将超级电容无缝、稳压接入，保证装置在失电情况下继续稳定工作；
29.所述微控制单元，负责检测高速双向光耦低压侧的电平高低变化，通过窄带物联网通讯模块向网络服务器读取或发送数据，以及读取卫星定位模块的位置信息；
30.所述网络服务器接收失电检测装置数据并存入数据库中进行相应判断；
31.所述用户手机通过app远程读取所述数据库数据，显示装置定位信息以及记录、状态和历史信息。
32.所述窄带物联网通讯模块的型号为wh-nb73-ba，支持多个频段，具有体积小、功耗低的特点，用于实现失电检测装置与网络服务器通过运营商nb-iot网络相互传输数据。
33.所述卫星定位模块采用基于联发科mt3331单芯片架构的gnss模块，跟踪灵敏度高，大大扩大了其定位的覆盖面，rf信号应用于模块的天线输入，并且可呈现具体位置、速度和时间等信息。
34.所述微控制单元采用内核为cortex-m3的32位arm微控制器。
35.如图3所示，所述失电检测模块负责实时将检测到的三相电的状态发送给微控制单元，平时微控制单元只需每5分钟向网络服务器上传一次状态，当失电情况发生时，2秒内就会向网络服务器上传该失电状态；所述窄带物联网通讯模块是将从微控制单元的串口接收到的数据打包成nb-iot数据，通过nb-iot基站、因特网最终将数据包发送给网络服务器，或者将网络服务器的数据包通过因特网、nb-iot基站发送给失电检测装置的窄带物联网通讯模块，窄带物联网通讯模块对数据包进行处理并通过串口发送给微控制单元，从而实现装置串口数据到网络服务器的双向数据透明传输；所述卫星定位模块是一款具有gps定位和北斗定位的双模定位终端，卫星定位模块内含双模定位芯片，可以快速、精确定位位置，并且将定位信息通过串口发送给微控制单元；所述后备电源管理模块平时由专用后备电源控制器对其充电，当主电源无电压输出时，后备电源能自动无缝投入，并具有维持装置正常工作至少10分钟的能力；所述网络服务器负责将所有失电检测装置的信息汇总、按不同用户类别分类存入数据库中并负责按类别推送短消息，如图4所示，“锦州供电”下划分“鸿大站”和“66kv变电站”两个类别，66kv变电站下的失电检测装置只能将短消息发送给66kv变电站的负责人而不是鸿大站的负责人；所述用户手机app负责调取远方数据库数据和调用手机地图来显示相关信息。
36.以图4为例，在“状态”栏下任意点击“66kv变电站”栏下装置图标，手机app会自动调取用户预先安装的高德地图或百度地图从而进入“装置地图”界面，在此界面下只显示该66kv变电站栏下所有失电检测装置的安装位置和当前状态，并不会显示“鸿大站”栏下失电检测装置的相关信息，具体为交流高压侧供电正常、交流高压侧失电告警和装置故障失联。
37.以上仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。