一种带物联网感知的高压电缆智能接地箱及监控系统的制作方法

本实用新型涉及一种带物联网感知的高压电缆智能接地箱及监控系统。

背景技术：

接地箱是放接地线的，起保护接地线的作用。接地箱与接地母排一个作用，就是汇集接地线的连接设备。具体分为直接接地箱、保护接地箱、三相交叉互联接地箱、三相六线接地箱。

对于高压单芯电缆系统，应根据实际情况采用合适的电缆护套接地方式。目前的电力智能接地箱在安装运行中，存在着设备信号接入单一、感知原件较少、组网方式不灵活、数据通信流量大、无法接入到云服务等问题，制约了泛在电力物联网在电力接地箱中的推广应用。在实际应用中存在下述问题：

1)现场智能接地箱在电缆发送异常后，将数据发送给主站平台，由主站平台接收数据进行故障分析、评估，加大主站的数据处理压力，延缓故障的分析与处理。

2)目前现场智能接地箱通讯方式大多采样gprs/3g/4g模式来与主站平台通讯，通讯流量较大，在无线信号较弱的地区，难以进行组网通讯，影响安装、实施效率。

3)目前现场智能接地箱通讯协议大多采用输变电通讯规约，接入平台单一。通讯协议定向开发及测试周期较长，无法统一接入企业物联网数据平台。

技术实现要素：

为解决现有技术中所存在的问题，本实用新型在此的目的在于提供一种具有接入数量多、数据流量小、模块功耗低，可以快速、方便的接入到各种云服务中，实现万物互联互通的带物联网感知的高压电缆智能接地箱。

为实现本实用新型的目的，在此提供的带物联网感知的高压电缆智能接地箱包括智能感知模块、数据采集模块、事件报警模块、nb-iot模块、物联网通讯模块和数据处理模块，所述智能感知模块的信号输出端与所述数据采集模块的信号输入端连接，所述数据采集模块的信号输出端与所述数据处理模块的信号输入端连接，所述事件报警模块的信号输入端与所述数据处理模块的信号输出端连接，所述nb-iot模块和所述物联网通讯模块分别与所述数据处理模块通信连接。

在此，本实用新型还提供了一种由本实用新型提供的带物联网感知的高压电缆智能接地箱构成的监控系统，包括接地箱、信号塔和数据中心，所述接地箱通过所述信号塔与所述数据中心通信连接；所述接地箱为本实用新型提供的带物联网感知的高压电缆智能接地箱。

本实用新型的有益效果是：传统的组网方式一般采用gprs/3g/4g方式，但是在设备安装的户外，一直受移动信号差、数据流量大、模块功耗大等问题困扰。本实用新型采用nb-iot模块具有接入数量多、数据流量小、模块功耗低等优点。

传统的电力接地箱采用输变电接入协议，在与现在的物联网大数据平台的接入中存在困难，在此采用采用物联网通讯模块实现了物联网接入协议，可以快速、方便的接入到各种云服务中，实现了万物互联互通。

附图说明

图1为本实用新型所提供的接地箱的原理图；

图2为本实用新型所提供的数据采集模块的电路原理图；

图3为本实用新型所提供的事件报警模块的电路原理图；

图4为本实用新型所提供的物联网通讯模块的电路原理图；

图5为本实用新型提供的监控系统的系统图；

附图中，sile1～sile4，m1～m4均为信号塔。

具体实施方式

在此结合附图和具体实施例对本实用新型所要求保护的技术方案作进一步详细的说明。

首先，本实用新型在此要求保护的技术方案是一种带物联网感知的高压电缆智能接地箱，其原理结构图图1所示，包括智能感知模块、数据采集模块、事件报警模块、nb-iot模块、物联网通讯模块和数据处理模块，智能感知模块的信号输出端与数据采集模块的信号输入端连接，数据采集模块的信号输出端与数据处理模块的信号输入端连接，事件报警模块的信号输入端与数据处理模块的信号输出端连接，nb-iot模块和物联网通讯模块分别与数据处理模块通信连接。

以上各功能模块的作用如下：

智能感知模块，包括包括电流传感器、电压传感器、温湿度传感器、压力振动传感器和周界防入侵探测器，安装在电缆和周界环境上，来感知智能接地箱电缆状态、周围环境、入侵监测、电缆防盗信息，并将感应到的数据输入数据采集模块。

数据采集模块，用于对智能感知模块输出的信号进行处理，智能感知模块输出的信号以k11表示。本实用新型在此采用的数据采集模块包括了光耦q2，电路结构如图2所示；智能能感知模块输出信号k11经电阻r44和电阻r47加载于光耦q2的输入端；光耦q2的输出端接数据处理模块。

此外，本实用新型提供的数据采集模块还包括并联于光耦q2的输入端的电阻r50、电容c34和二极管d3。

事件报警模块，当智能感知模块感知到的电流、电压、温度和压力等数据不符合预设值时，事件报警模块进行报警，报警方式可以是产生报警通讯报文、报警短信通知、报警指示灯闪烁、报警蜂鸣器联动等报警方式。本实用新型提供的事件报警模块包括开关otj2b、开关otj2c、压敏电阻rv8、光耦oj2和开关qtj2a，具体电路结构如图3所示，开关otj2b、开关otj2c和压敏电阻rv8并联，两端分别加载qd2信号，工作电压分别经电阻r93和电阻r94加载于光耦oj2的输入端，光耦oj2的输出端接参考地24g；开关qtj2a的两端并联有二极管d17和电容c72。

事件报警模块中的开关qtj2a、开关otj2b和开关otj2c为继电器，触点端作为输出端，qd2信号控制开关qtj2a、开关otj2b和开关otj2c的通断。根据报警方式连接不同的负载，在此采用的报警方式为声光报警，故在继电器的触点接发光二极管和蜂鸣器，通过控制信号qd2控制继电器的通断，驱动发光二极管和蜂鸣器工作，实现声光报警。

nb-iot模块，利用现在4g/5g移动互联网技术，采用低功耗、低流量的nb-iot模块进行物联网组网。

物联网通讯模块，采用mqtt协议作为物联网通信的主要载体，实现物联网通讯的互联互通。可以采用任何一种物联网通信电路，在此采用的物联网通讯模块包括物联网通信芯片u19、电阻r59、电阻r60、电阻r61、电阻r62、电阻r64、电阻r65、可调电阻r66、可调电阻6、双向瞬变抑制二极管z4、双向瞬变抑制二极管z5和jp3，其中jp3为跳线；具体电路结构如图4所示。

数据处理模块，用于存储计算机程序，对输入的数据进行处理，并输出通过物联网模块和nb-iot模块实现无线传输，将数据上传至数据中心；在此采用的数据处理模块为cpu。

本实用新型提供的接地箱在配合信号塔时可以将数据无线上传至数据中心，由本实用新型提供的接地箱、信号塔和数据中心构成对电缆周围的电流、电压、温度和压力等数据进行有效监控的监控系统，其系统结构如图5所示。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：

1.一种带物联网感知的高压电缆智能接地箱，其特征在于：包括智能感知模块、数据采集模块、事件报警模块、nb-iot模块、物联网通讯模块和数据处理模块，所述智能感知模块的信号输出端与所述数据采集模块的信号输入端连接，所述数据采集模块的信号输出端与所述数据处理模块的信号输入端连接，所述事件报警模块的信号输入端与所述数据处理模块的信号输出端连接，所述nb-iot模块和所述物联网通讯模块分别与所述数据处理模块通信连接。

2.根据权利要求1所述的带物联网感知的高压电缆智能接地箱，其特征在于：所述智能感知模块包括电流传感器、电压传感器、温湿度传感器、压力振动传感器和周界防入侵探测器。

3.根据权利要求1所述的带物联网感知的高压电缆智能接地箱，其特征在于：所述数据采集模块包括光耦q2，所述智能能感知模块输出信号k11经电阻r44和电阻r47加载于所述光耦q2的输入端；所述光耦q2的输出端接数据处理模块。

4.根据权利要求3所述的带物联网感知的高压电缆智能接地箱，其特征在于：所述数据采集模块还包括并联于所述光耦q2的输入端的电阻r50、电容c34和二极管d3。

5.根据权利要求1所述的带物联网感知的高压电缆智能接地箱，其特征在于：所述事件报警模块包括开关otj2b、开关otj2c、压敏电阻rv8、光耦oj2和开关qtj2a，所述开关otj2b、所述开关otj2c和所述压敏电阻rv8并联，两端分别加载qd2信号，工作电压分别经电阻r93和电阻r94加载于所述光耦oj2的输入端，所述光耦oj2的输出端接参考地24g；所述qtj2a的两端并联有二极管d17和电容c72。

6.根据权利要求1所述的带物联网感知的高压电缆智能接地箱，其特征在于：物联网通讯模块包括物联网通信芯片u19、电阻r59、电阻r60、电阻r61、电阻r62、电阻r64、电阻r65、可调电阻r66、可调电阻6、双向瞬变抑制二极管z4、双向瞬变抑制二极管z5和jp3。

7.根据权利要求1所述的带物联网感知的高压电缆智能接地箱，其特征在于：所述数据处理模块为cpu。

8.一种由权利要求1-7所述的任何一项所述的带物联网感知的高压电缆智能接地箱构成的监控系统，其特征在于：包括接地箱、信号塔和数据中心，所述接地箱通过所述信号塔与所述数据中心通信连接；所述接地箱为权利要求1-7任意一项所述的带物联网感知的高压电缆智能接地箱。

技术总结
本实用新型公开了一种带物联网感知的高压电缆智能接地箱及监控系统，智能接地箱包括智能感知模块、数据采集模块、事件报警模块、NB‑IOT模块、物联网通讯模块和数据处理模块，所述智能感知模块的信号输出端与所述数据采集模块的信号输入端连接，所述数据采集模块的信号输出端与所述数据处理模块的信号输入端连接，所述事件报警模块的信号输入端与所述数据处理模块的信号输出端连接，所述NB‑IOT模块和所述物联网通讯模块分别与所述数据处理模块通信连接。本实用新型具有接入数量多、数据流量小、模块功耗低等优点现了万物互联互通。

技术研发人员：洪伟
受保护的技术使用者：上海谷元电气科技有限公司
技术研发日：2019.05.31
技术公布日：2020.05.19