一种应用于电网微型传感器系统的网关设备的制作方法

本实用新型涉及电网数据采集领域，特别是涉及一种应用于电网微型传感器系统的网关设备。

背景技术：

作为电网“末端神经系统”的各类传感器，可以感知电流、电压、功率、波形等电网基础运行数据，实现状态监测、故障预测和诊断等功能，是实现电网可靠、经济、高效和安全运行的基础。电网中的传感器逐步向小型化甚至微型化发展。超低功率，低成本，即贴即用的电网微型传感器，成为智能电网透明化的重要保障。然而现有技术中的微型传感器的功耗较小，数据传输能力较弱，在电网微型传感器系统中，难以实现与云端数据平台间的远距离的数据传输。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种应用于电网微型传感器系统的网关设备，实现了远距离的数据传输，且可获取电网基础运行数据的采集时间，提高了工作效率。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种应用于电网微型传感器系统的网关设备，包括：

分别与微型传感器以及处理器连接，用于将所述微型传感器采集到的电网基础运行数据传输至所述处理器的蓝牙低能耗BLE通信模块；

分别与云端数据平台以及所述处理器连接的上行通信模块；

与所述处理器连接，用于为所述处理器、所述BLE通信模块、所述上行通信模块以及网络时钟模块供电的电源模块；

与所述处理器连接，用于获取网络标准时间的所述网络时钟模块；

所述处理器，用于将所述电网基础运行数据以及所述网络标准时间通过所述上行通信模块传输至所述云端数据平台。

优选地，该网关设备还包括数据接口单元；

所述数据接口单元与所述处理器连接；

则所述处理器还用于通过所述数据接口单元接收参数配置数据和/或升级维护数据，并根据所述参数配置数据和/或所述升级维护数据执行相应的参数配置和/或升级维护动作。

优选地，所述数据接口单元包括以太网卡和/或通用串行总线USB接口。

优选地，所述处理器包括处理单元以及存储单元；

所述处理单元与所述存储单元连接；

所述处理单元用于将通过所述BLE通信模块接收的所述微型传感器采集到的电网基础运行数据通过所述上行通信模块传输至所述云端数据平台；

所述存储单元用于存储所述电网基础运行数据。

优选地，该网关设备还包括用于存储所述电网基础运行数据的外部存储模块；

所述外部存储模块与所述处理器连接。

优选地，所述上行通信模块包括低功耗广域物联网LPWAN通信单元、通用分组无线网络GPRS通信单元以及长期演进LTE通信单元中的至少一者。

优选地，所述电源模块包括主电源单元以及备用电源单元。

优选地，所述处理器还用于：

在将所述电网基础运行数据通过所述上行通信模块传输至所述云端数据平台前，对所述电网基础运行数据进行预设处理。

优选地，该网关设备还包括用于检测所述网关设备周围的环境数据的环境传感模块；

所述环境传感模块与所述处理器连接；

则所述处理器还用于通过所述上行通信模块将所述环境数据传输至所述云端数据平台。

优选地，所述环境传感模块包括用于采集温度数据的温度传感器和/或用于采集湿度数据的湿度传感器。

本实用新型提供了一种应用于电网微型传感器系统的网关设备，包括分别与微型传感器以及处理器连接，用于将微型传感器采集到的电网基础运行数据传输至处理器的蓝牙低能耗BLE通信模块；分别与云端数据平台以及处理器连接的上行通信模块；与处理器连接，用于为处理器供电的电源模块；与处理器连接，用于获取网络标准时间的网络时钟模块；处理器，用于将电网基础运行数据以及网络标准时间通过上行通信模块传输至云端数据平台。

可见，本实用新型中，BLE通信模块的功耗能级较低，能够与微型传感器适配并传输微型传感器采集到的电网基础运行数据，处理器能够将电网基础运行数据通过上行通信网络传输至云端数据平台，实现了远距离的数据传输，且处理器还可以将网络时钟模块获取的网络标准时间同时传输至云端数据平台，相当于为电网基础运行数据打上了时间标记，以满足云端数据平台对于电网基础运行数据采集时间上的要求，满足多元的数据处理需求，提高了工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种应用于电网微型传感器系统的网关设备的结构示意图；

图2为本实用新型提供的另一种应用于电网微型传感器系统的网关设备的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种应用于电网微型传感器系统的网关设备，实现了远距离的数据传输，且可获取电网基础运行数据的采集时间，提高了工作效率。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1，图1为本实用新型提供的一种应用于电网微型传感器系统的网关设备的结构示意图，包括：

分别与微型传感器以及处理器5连接，用于将微型传感器采集到的电网基础运行数据传输至处理器5的BLE(Bluetooth Low Energy，蓝牙低能耗)通信模块；

分别与云端数据平台以及处理器5连接的上行通信模块2；

与处理器5连接，用于为处理器5、BLE通信模块1、上行通信模块2以及网络时钟模块4供电的电源模块3；

与处理器5连接，用于获取网络标准时间的网络时钟模块4；

处理器5，用于将电网基础运行数据以及网络标准时间通过上行通信模块2传输至云端数据平台。

考虑到上述背景技术中的技术问题，本实用新型实施例中的BLE通信模块1可以将微型传感器采集到的电网基础运行数据传输至处理器5，处理器5通过上行通信模块2将电网基础运行数据传输至云端数据平台，实现了微型传感器与云端数据平台之间的远距离的数据传输，其中BLE通信模块1的能耗为毫瓦级，与微型传感器的能耗等级相同，因此可以实现良好的数据传输，同时，本实用新型实施例中的处理器5还可以在传输电网基础运行数据的同时，将网络标准时间标记在电网基础运行数据上，为电网基础运行数据打上时标，传输至云端数据平台，此种情况下，获得的电网基础运行数据便有了时间属性，云端数据平台可以获取电网基础运行数据的获取时间，以满足不同的计算需求。

具体的，除了BLE通信模块1外，还可以采用其他类型的低能耗级别的通信模块来实现微型传感器与处理器5之间的数据传输，本实用新型实施例在此不做限定。

具体的，网络时钟模块4可以用于网关设备间的时间校准，并在与微型传感器终端组网通信时进行时间同步，减小传感采样数据间的同步时间差，提升传感数据的使用价值。

其中，网络时钟模块4可以为多种类型，例如通过GPS(Global Positioning System，全球定位系统)获取网络标准时间或者通过GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)模块获取网络标准时间的网络时钟模块4等，也可以采用5G空口授时技术等，本实用新型实施例在此不做限定。

另外，处理器5可以采用低功耗微处理器5，实现数据存储，协议解析，协议封装等功能。网关设备对微型传感器采集到的数据进行的任何解析处理等过程均可以依靠处理器5进行。借助处理器5的计算能力，可以协助下挂微型传感器拓展必要的边缘计算功能。例如，网关可对下挂的三相线路微型电流传感器的三路电流传感数据进行解析，计算，通过一定的算法进行优化，提升三相线路磁场互干扰下的电流传感精度。处理器5可采用诸如TI MSP 432系列微控制器等，本实用新型实施例在此不做限定。

本实用新型提供了一种应用于电网微型传感器系统的网关设备，包括分别与微型传感器以及处理器连接，用于将微型传感器采集到的电网基础运行数据传输至处理器的蓝牙低能耗BLE通信模块；分别与云端数据平台以及处理器连接的上行通信模块；与处理器连接，用于为处理器供电的电源模块；与处理器连接，用于获取网络标准时间的网络时钟模块；处理器，用于将电网基础运行数据以及网络标准时间通过上行通信模块传输至云端数据平台。

可见，本实用新型中，BLE通信模块的功耗能级较低，能够与微型传感器适配并传输微型传感器采集到的电网基础运行数据，处理器能够将电网基础运行数据通过上行通信网络传输至云端数据平台，实现了远距离的数据传输，且处理器还可以将网络时钟模块获取的网络标准时间同时传输至云端数据平台，相当于为电网基础运行数据打上了时间标记，以满足云端数据平台对于电网基础运行数据采集时间上的要求，满足多元的数据处理需求，提高了工作效率。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，该网关设备还包括数据接口单元7；

数据接口单元7与处理器5连接；

则处理器5还用于通过数据接口单元7接收参数配置数据和/或升级维护数据，并根据参数配置数据和/或升级维护数据执行相应的参数配置和/或升级维护动作。

具体的，本实用新型实施例中的数据接口单元7可以将参数配置数据和/或升级维护数据发送至处理器5，处理器5接收到参数配置数据和/或升级维护数据后，可以根据接收到的数据进行对应的参数配置和/或升级维护动作，其中，参数配置和/或升级维护动作可以是对处理器5本身执行的，也可以是对网关设备中的其他模块执行的，还可以是对于电网微型传感器系统中的其他设备执行的，例如对微型传感器进行升级维护操作等，可以方便快捷地进行参数配置和/或升级维护动作，提高了工作效率。

具体的，可通过网关设备的数据接口单元7对下挂的微型传感器进行必要配置，包括必要的终端设备识别码与认证鉴权流程等，实现微型传感器与对应网关设备的蓝牙配对。

其中，除了参数配置和/或升级维护动作外，通过数据接口单元7还可以进行数据存储或导出等动作，本实用新型实施例在此不做限定。

另外，除了通过数据接口单元7进行参数配置和/或升级维护动作外，本实用新型实施例中，还可以利用网络终端与BLE通信模块1连接并发送参数配置数据和/或升级维护数据，并实现与上述数据接口单元7相同的功能，区别之处仅在于数据传输方式变为了BLE通信模块1，其中，网络终端可以为手机或平板等终端，通过网络终端上的应用程序可以实现可视化的设备参数整定与配置维护、数据存储导出显示等。

作为一种优选的实施例，数据接口单元7包括以太网卡和/或USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口。

具体的，以太网具有传输速度快，兼容性强等优点，USB具有结构简单、价格低廉以及兼容性强等优点。

当然，除了以太网卡或者USB接口外，数据接口单元7还可以为其他类型，本实用新型实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，处理器5包括处理单元以及存储单元；

处理单元与存储单元连接；

处理单元用于将通过BLE通信模块1接收的微型传感器采集到的电网基础运行数据通过上行通信模块2传输至云端数据平台；

存储单元用于存储电网基础运行数据。

具体的，本实用新型实施例中的处理器5中的存储单元可以存储电网基础运行数据，以便用户在需要时使用，满足用户的调用需求。

当然，处理器5除了上述形式外，还可以由其他各类单元组成，本实用新型实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，该网关设备还包括用于存储电网基础运行数据的外部存储模块；

外部存储模块与处理器5连接。

具体的，本实用新型实施例中，外部存储模块同样可以用于存储电网基础运行数据，其可以在处理器5内部的存储单元的基础上，扩充大量的存储空间，以存储大量的电网基础运行数据，满足用户更大的存储需求。

其中，对于外部存储模块的具体类型，本实用新型实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，上行通信模块2包括LPWAN(Low-Power Wide-Area Network，低功耗广域物联网)通信单元、GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线网络)通信单元以及LTE(Long Term Evolution，长期演进)通信单元中的至少一者。

具体的，LPWAN通信单元具有超低功率、深度覆盖以及可连接设备数量大等优点，使得上行通信网络不容易发生拥塞，符合未来电网海量微型传感器部署形态下的物联接入需求。而GPRS通信单元具有传输速度快以及持久在线等优点。LTE通信单元具有峰值速率和频谱效率高、结构简单以及成本低等优点。

其中，LPWAN通信单元可以根据实际情况，选择NB-IoT(Narrow Band Internet of Things，窄带物联网)、LoRaWAN、eMTC等LPWAN(Low-Power Wide-Area Network，低功耗广域网络)技术及相关模组。LPWAN通信单元一般可以配置物联网专用eSIM(Embedded-SIM，虚拟智能卡)卡槽，与运营商网络或专用网络进行鉴权认证。

其中，本实用新型实施例可以包括上述三种通信单元中的至少一种，可以为单模的上行通信模块2，也可以为多模的上行通信模块2，多模的上行通信模块2可以在需要的情况下，例如某种上行通信模块2出现故障的情况下进行切换，实现网关设备的正常使用等，本实用新型实施例在此不做限定。

当然，除了上述三种通信单元外，上行通信模块2还可以为其他的通信模块，本实用新型实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，电源模块3包括主电源单元以及备用电源单元。

具体的，本实用新型实施例中，主电源单元以及备用电源单元可以根据网关设备部署场景的不同采取不同方案。例如当网关设备安装在架空线路等场景时，可以采用太阳能板+蓄电池模式，具体可以包括太阳能板、蓄电电池、充电电路以及滤波整流电路等，其中蓄电池作为备用电源。当网关设备安装在配电房或电缆沟内部时，可以采用交流或直流电压感应PT(Potential transformer，电压互感器)取电+超级电容模式，其中超级电容作为备用电源，本实用新型实施例在此不做限定。

具体的，本实用新型实施例中，处理器可以对电网基础运行数据进行预设处理，减轻了云端数据平台的计算负担，也不必在微型传感器上附加计算模块进行预设处理，简化了微型传感器的结构，更加有利于微型传感器的设置，也节约了数量庞大的微型传感器的成本。

其中，预设处理可以为多种类型的处理，例如将电网基础运行数据进行综合统计并转换为图表的形式等，本实用新型实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，该网关设备还包括用于检测网关设备周围的环境数据的环境传感模块8；

环境传感模块8与处理器5连接；

则处理器5还用于通过上行通信模块2将环境数据传输至云端数据平台。

为了更好地对本实用新型实施例进行说明，请参考图2，图2为本实用新型提供的另一种应用于电网微型传感器系统的网关设备的结构示意图，包括BLE通信模块1、上行通信模块2、电源模块3、网络时钟模块4、处理器5、数据接口单元7、外部存储模块以及环境传感模块8。

具体的，本实用新型实施例中，环境传感模块8可以开展诸如网关设备的现场温度、湿度等参数的传感，丰富电网微型传感器系统的传感维度，以实现多种功能，例如可以通过环境数据对网关设备的故障进行预测等，本实用新型实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，环境传感模块8包括用于采集温度数据的温度传感器和/或用于采集湿度数据的湿度传感器。

具体的，本实用新型实施例中的环境传感模块8包括用于采集温度数据的温度传感器和/或用于采集湿度数据的湿度传感器，通过采集的这两类数据可以进行环境危害程度判断，例如当温度或者湿度不在预设范围内时，对现场环境进行检查整改等，防止故障的发生，有利于整个电网微型传感器系统的平稳运行。

当然，除了温度传感器和/或湿度传感器外，环境传感模块8还可以为其他类型，本实用新型实施例在此不做限定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。还需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。