當(dāng)前位置:首頁(yè) > 電源 > 數(shù)字電源
[導(dǎo)讀]本文提出了一種利用GSM 通信來(lái)對(duì)剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,該方案中的系統(tǒng)可在農(nóng)網(wǎng)智能化改造中推廣應(yīng)用。本系統(tǒng)采用單片機(jī)作為主控制系統(tǒng)對(duì)剩余電流動(dòng)作保護(hù)器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,通過(guò)GSM 模塊TC35i 進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸,以短信的方式發(fā)送到監(jiān)控計(jì)算機(jī)和移動(dòng)終端上,實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的及時(shí)監(jiān)控。

0 引言

剩余電流動(dòng)作保護(hù)器是低壓電網(wǎng)中的重要保護(hù)裝置,在農(nóng)網(wǎng)的智能化改造中對(duì)剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè),可以大大提高工作效率和節(jié)約人力成本。針對(duì)農(nóng)網(wǎng)設(shè)備分布區(qū)域大而散的特點(diǎn),本文提出了一種基于GSM 的剩余電流動(dòng)作保護(hù)器遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

剩余電流動(dòng)作保護(hù)器遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)檢測(cè)系統(tǒng)) 由前端剩余電流動(dòng)作保護(hù)器、單片機(jī)控制系統(tǒng)、GSM 短信收發(fā)模塊、監(jiān)控計(jì)算機(jī)和移動(dòng)終端構(gòu)成。一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)同時(shí)連接多臺(tái)剩余電流動(dòng)作保護(hù)器,進(jìn)行數(shù)據(jù)通信和傳輸控制。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)控制用的單片機(jī)選用某公司的MC68HC90JL8產(chǎn)品,檢測(cè)連接到的剩余電流動(dòng)作保護(hù)器狀態(tài)并完成相關(guān)數(shù)據(jù)通信。設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)以短信方式傳送,通過(guò)GSM 收發(fā)模塊到移動(dòng)終端或監(jiān)控計(jì)算機(jī)上。

短信收發(fā)模塊選用某公司的 G100 型號(hào)產(chǎn)品,集成了關(guān)鍵的GSM 模塊TC35i 以及模塊的射頻處理電路、SIM 卡槽和MCU 微處理器單元,利用 RS232 通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)透明數(shù)據(jù)傳輸。

1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作原理

剩余電流動(dòng)作保護(hù)器作為系統(tǒng)前端,安裝在各個(gè)低壓電網(wǎng)控制箱內(nèi),自動(dòng)監(jiān)測(cè)用電線路的狀態(tài)數(shù)據(jù)(包括負(fù)載電壓/負(fù)載電流/ 漏電電流等)。當(dāng)用電線路發(fā)生過(guò)載、短路、缺相、過(guò)壓、欠壓或剩余電流故障跳閘情況時(shí),剩余電流動(dòng)作保護(hù)器就會(huì)通過(guò)核心單片機(jī)控制系統(tǒng)和GSM 短信收發(fā)模塊向移動(dòng)終端或監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)送短信,主要內(nèi)容包括告警地點(diǎn)、告警線路、告警原因、告警數(shù)值等狀態(tài)數(shù)據(jù)。管理人員就可以據(jù)此及時(shí)掌握故障信息,迅速采取措施,保證正常供電。

在整個(gè)系統(tǒng)工作過(guò)程中,單片機(jī)控制系統(tǒng)不但對(duì)保護(hù)器狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),當(dāng)用電線路的狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí),能夠自動(dòng)將告警信息發(fā)送到管理平臺(tái)和移動(dòng)終端上。同時(shí),單片機(jī)控制系統(tǒng)還可接收管理人員的指令進(jìn)行對(duì)應(yīng)操作。

當(dāng)控制系統(tǒng)接收到短信形式的指令后,也能實(shí)時(shí)采集剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)參數(shù),并回傳給監(jiān)控平臺(tái)和移動(dòng)終端,供管理人員分析和統(tǒng)計(jì)。

在管理平臺(tái)上,監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過(guò)收集到的各個(gè)用電線路剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的狀態(tài)信息與數(shù)據(jù)參數(shù),基于已有的比對(duì)數(shù)據(jù),對(duì)運(yùn)行情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,并且能以輸出報(bào)表的形式為管理部門(mén)決策提供有效的參考信息。

2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用有比較優(yōu)勢(shì)的功能模塊化設(shè)計(jì),主要可分為單片機(jī)控制系統(tǒng)與通信模塊設(shè)計(jì);其中單片機(jī)控制系統(tǒng)與通信部分設(shè)計(jì)包括硬件電路設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)。

控制系統(tǒng)與通信模塊主要由核心單片機(jī)、電源處理電路、鍵盤(pán)輸入電路、信號(hào)處理電路、液晶顯示電路、GSM 收發(fā)模塊等單元構(gòu)成,如圖1 所示。

 

 

根據(jù)實(shí)地調(diào)研分析,一般情況下連接在同一低壓電網(wǎng)變壓器上的剩余電流動(dòng)作保護(hù)器基本布局在同一配電柜中,安裝的保護(hù)器的數(shù)量相對(duì)較少,并且相互安裝之間距離較近,這是在低壓電網(wǎng)中剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的安裝特點(diǎn)。針對(duì)其特點(diǎn)本系統(tǒng)中剩余電流動(dòng)作保護(hù)器與單片機(jī)控制系統(tǒng)的連接采用 TTL 電平直接方式,同時(shí)滿(mǎn)足每個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)可以連接控制4 個(gè)剩余電流動(dòng)作保護(hù)器。

單片機(jī)控制系統(tǒng)和GSM 收發(fā)模塊的供電主要采用AC220V 輸入經(jīng)過(guò)變壓、整流、濾波后來(lái)供給其使用;剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的編號(hào)由單片機(jī)控制系統(tǒng)的通訊接口編碼來(lái)決定;按鍵輸入部分采用 4*4 行列掃描查詢(xún)的方式,實(shí)現(xiàn)數(shù)字和相應(yīng)字符命令的輸入;顯示單元部分采用點(diǎn)陣顯示液晶,既能顯示按鍵輸入對(duì)應(yīng)中文信息,也在收發(fā)短信、收發(fā)模塊初始化和工作失常狀態(tài)下顯示相應(yīng)的告警信息。

3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)主要功能

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下功能:

(1)實(shí)現(xiàn)對(duì)所控制的剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的狀態(tài)數(shù)據(jù)采集;

(2)按照規(guī)定格式,實(shí)現(xiàn)收發(fā)模塊之間的雙向通信;

(3)實(shí)現(xiàn)對(duì)剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的狀態(tài)數(shù)據(jù)的分析、處理、編碼工作,并生成數(shù)據(jù)幀,再通過(guò)GSM 模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控計(jì)算機(jī)和移動(dòng)終端上;

(4)實(shí)現(xiàn)對(duì)接收到的短信的解碼、分析、處理,將控制命令作用于剩余電流動(dòng)作保護(hù)器,使之完成相應(yīng)的動(dòng)作;

(5)此外,可以靈活實(shí)現(xiàn)利用按鍵來(lái)設(shè)置或更改要發(fā)送的手機(jī)號(hào)碼,同時(shí)在液晶單元上顯示相關(guān)信息;

(6)將剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的各種故障顯示在液晶單元上。

3.2 主要功能模塊設(shè)計(jì)

3.2.1 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)

單片機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)所連接的多臺(tái)剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。剩余電流動(dòng)作保護(hù)器本身會(huì)在線路上有欠壓、過(guò)壓、短路、漏電流過(guò)大等故障發(fā)生時(shí)有相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作,現(xiàn)在,單片機(jī)要對(duì)這類(lèi)故障信息做到即時(shí)的采集,并做出相應(yīng)的識(shí)別、處理,以判斷出發(fā)生故障的具體線路和具體的故障類(lèi)型。后期完成故障信息整合,準(zhǔn)備發(fā)出線路故障告警信息,故障信息內(nèi)容一般包括發(fā)生故障的地點(diǎn),線路和具體的時(shí)間等。圖2 為數(shù)據(jù)采集模塊程序流程圖。[!--empirenews.page--]

 

 

3.2.2 TC35i 模塊初始化

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件的另一主要功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠雙向通信傳輸。一是能準(zhǔn)確地把線路的具體告警信息及時(shí)發(fā)送給計(jì)算機(jī)管理平臺(tái)或移動(dòng)終端上,一線管理人員可以實(shí)時(shí)掌握線路的運(yùn)行狀態(tài);二是能實(shí)現(xiàn)被動(dòng)的查詢(xún),在管理人員發(fā)送的查詢(xún)請(qǐng)求信息傳輸給單片機(jī)系統(tǒng),單片機(jī)系統(tǒng)完成相應(yīng)的查詢(xún)?nèi)蝿?wù)并把獲得的信息重新發(fā)送回管理人員。

數(shù)據(jù)通信部分的軟件設(shè)計(jì)主要包括 TC35i 模塊的初始化、接口定義、對(duì)短信的編碼格式設(shè)定以及與單片機(jī)的通信等內(nèi)容。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中TC35i 模塊初始化過(guò)程為:(1)發(fā)送握手信號(hào)(3 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)),也就是指令A(yù)T ;

(2)發(fā)送指令A(yù)T+IPR=9600,設(shè)置串口通信波特率為9600HZ ;

(3)發(fā)送指令A(yù)T+CSCA=+8613800573500,設(shè)置短信服務(wù)中心號(hào)碼;

(4)發(fā)送指令A(yù)T+CNMI=2,1,設(shè)置短信的工作模式;

(5)發(fā)送指令A(yù)T+CMGF=0,短信發(fā)送采用PDU 編碼模式。

從以上分析可以看出,TC35i 模塊初始化時(shí),通過(guò)發(fā)送一系列的AT 指令就可以完成工作方式的相關(guān)設(shè)置。

3.2.3 發(fā)送線路告警短信

剩余電流動(dòng)作保護(hù)器在線路故障時(shí)的相關(guān)狀態(tài)信息被單片機(jī)采集并處理編輯,具體內(nèi)容包括故障位置、線路標(biāo)號(hào)、采集時(shí)間,最后通過(guò)TC35i 模塊將短信發(fā)送給管理平臺(tái)。管理平臺(tái)如果成功接收短信,系統(tǒng)能自動(dòng)返回“OK”信息,提示告警短信發(fā)送成功;相反,短信如果發(fā)送失敗,系統(tǒng)能在短暫延時(shí)后重發(fā)信息,以保證故障報(bào)警信息的成功接收。

3.2.4 系統(tǒng)接收查詢(xún)短信

要使系統(tǒng)能接收短信,先要在TC35i 初始化過(guò)程中設(shè)置系統(tǒng)工作方式為可以接收短信。處理流程是,管理人員可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)監(jiān)控計(jì)算機(jī)或者移動(dòng)終端發(fā)送規(guī)定格式的查詢(xún)請(qǐng)求短信,請(qǐng)求短信通過(guò)TC35i 模塊經(jīng)過(guò)GSM 網(wǎng)絡(luò)傳輸給中心控制系統(tǒng),單片機(jī)成功接收信息后經(jīng)過(guò)信息解碼、讀取、識(shí)別、判斷等處理,對(duì)查詢(xún)信息的正確性進(jìn)行判斷。如果是的正確查詢(xún)信息,單片機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行查詢(xún)請(qǐng)求并將查詢(xún)結(jié)果以短信的形式回傳給管理人員;如果是錯(cuò)誤的查詢(xún)請(qǐng)求,系統(tǒng)不予執(zhí)行,并返回“ERROR”警告信息進(jìn)行提示。

管理人員發(fā)送的查詢(xún)信息的格式規(guī)定為:線路編號(hào)+ 剩余電流動(dòng)作保護(hù)器編號(hào)。

3.2.5 液晶顯示模塊

該部分主要針對(duì)選取的 LCM12864 點(diǎn)陣液晶顯示模塊進(jìn)行編程。LCM12864 點(diǎn)陣液晶顯示模塊的優(yōu)勢(shì)在于內(nèi)置行列驅(qū)動(dòng)控制模塊,有專(zhuān)門(mén)的液晶模塊指令集,模塊的指令比較簡(jiǎn)潔,包括顯示開(kāi)關(guān)指令,顯示起始行控制命令,頁(yè)設(shè)置命令,列地址設(shè)置指令,讀狀態(tài)指令,寫(xiě)狀態(tài)指令和讀數(shù)據(jù)指令。通過(guò)編程,最終實(shí)現(xiàn) 128 點(diǎn)*64 點(diǎn)大小的平板顯示。

3.2.6 鍵盤(pán)輸入設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)中選擇矩陣式鍵盤(pán),為單片機(jī)系統(tǒng)節(jié)省了I/O口資源,采用掃描法來(lái)進(jìn)行行列鍵盤(pán)的掃描來(lái)獲取鍵盤(pán)輸入的鍵值。具體程序?qū)崿F(xiàn)流程如下:

(1)第一步判斷是否有按鍵按下。先向行掃描口輸出全零掃描碼,再?gòu)牧袡z測(cè)口開(kāi)始檢測(cè)信號(hào),只要有信號(hào)不為“1”,就表示有鍵被按下,并判斷按下鍵所在的列。

(2)第二步查詢(xún)按鍵所在的行和列的位置。第一步已經(jīng)得到了按下鍵所在的列號(hào),下來(lái)只要確定按鍵所在行。即采取的是逐行掃描的方法,進(jìn)行逐行檢測(cè),直到找到按下鍵所在的行。

(3)第三步對(duì)以上獲得的行號(hào)和列號(hào)進(jìn)行譯碼就能得到具體的鍵值。

4 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果分析

經(jīng)過(guò)前期的局部仿真和后期多次實(shí)體試驗(yàn),本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)預(yù)定全部功能并正常工作:實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或故障信息可GSM 網(wǎng)絡(luò)可靠發(fā)到計(jì)算機(jī)平臺(tái)和移動(dòng)終端上;對(duì)于管理人員的查詢(xún)請(qǐng)求能做到即時(shí)準(zhǔn)確回復(fù);管理人員也可以通過(guò)鍵盤(pán)更改手機(jī)號(hào)碼,在LCD 顯示相關(guān)信息。該系統(tǒng)完成軟硬件開(kāi)發(fā)、調(diào)試后,經(jīng)過(guò)測(cè)試,所有功能和性能指標(biāo)均達(dá)到系統(tǒng)功能要求。

5 結(jié)論

本方案中所設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)GSM 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信,可以覆蓋整個(gè)線路上的保護(hù)器,無(wú)線通信方式可以使其不受安裝地點(diǎn)的限制。在實(shí)際應(yīng)用中,本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、實(shí)用、性?xún)r(jià)比較高。在設(shè)計(jì)時(shí),主要考慮到現(xiàn)階段對(duì)成本、可靠性等因素的要求,但隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,采用更為先進(jìn)的3G 網(wǎng)絡(luò)或是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),在較大供電范圍內(nèi),對(duì)剩余電流動(dòng)作保護(hù)器實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)管理,處理的數(shù)據(jù)量可以更大,管理起來(lái)也更加方便,應(yīng)用層面可以更智能化。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專(zhuān)欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車(chē)的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國(guó)汽車(chē)技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車(chē)工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車(chē)。 SODA V工具的開(kāi)發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車(chē) 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來(lái)越多用戶(hù)希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來(lái)越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場(chǎng)的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開(kāi)幕式在貴陽(yáng)舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱(chēng),數(shù)字世界的話語(yǔ)權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤(rùn)率延續(xù)升勢(shì) 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長(zhǎng) 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營(yíng)商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國(guó)電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng) NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)"軟通動(dòng)力")與長(zhǎng)三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉