一种电力杆塔通讯自组网终端的制作方法

1.本实用新型涉及电力杆塔通讯领域，尤其涉及一种电力杆塔通讯自组网终端。


背景技术：

2.目前，电力通信常用的通信方式主要是opgw光纤、运营商的通信基站和电力载波通信这几种方式。偏远山区的电力巡检时，通信基站信号难以有效覆盖，巡检作业时难以与调度中心进行可视化交流。若在偏远山区部署opgw光纤解决通信问题，则面临着工程量大、资金投入成本高和部署难度大的问题。电力载波通信通过电力线载波数传模块将载有信息的高频信号加载到电力线上，用电力线进行数据传输，然后再通过电力线载波数传模块将高频信号从电力线上分离出来传送到终端设备，该方式是有线通信，但由于依赖电力传输线路,易受线路干扰且传输速率低，无法满足变电站通信传输容量日益增长的要求。其他的通信方式还包括逐渐发展起来的数字载波、工频通信等改良方式，但也只能在小范围内应用。
3.通讯网络难以有效覆盖偏远山区，这无疑增加了巡检的难度和巡检的危险系数，同时完善电力通信网络的建设也与未来智能电网的建设息息相关。


技术实现要素：

4.本解决上述问题，本实用新型提供一种电力杆塔通讯自组网终端，所述终端包括控制模块、外围模块、通讯模块和电源模块，电源模块使用太阳能发电和从现场电力线路取电，转换成所需电压后输出给各工作单元。控制模块与外围模块连接以采集电力杆塔状态、接收设置指令和显示状态信息，与通讯模块连接实现终端与终端之间、终端与周围设备之间以及终端与上位机之间通信。所述终端在组网过程中，无需中心设备转接、无需设置，通电后自行寻找周围信号，自动就近连接形成网络，无需人工干预设置；随着工程进度的推进还可以在解除部署回收后部署在新的位置，无需重新配置、通电既用。
5.为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：
6.一种电力杆塔通讯自组网终端，包括通讯模块、外围模块、控制模块和供电模块；所述外围模块中设有传感器采集单元、按键电路单元和显示单元；所述供电模块分别与通讯模块、外围模块和控制模块连接，向各工作模块提供电源电压；所述控制模块与外围模块连接以采集电力杆塔状态信息、接收设置指令和显示运行状态；所述控制模块与通讯模块连接以实现终端与终端、终端与上位机以及终端与周围通讯设备之间通信。
7.进一步的，所述通讯模块包括收发器、天线和rs232/485接口单元；所述收发器与所述天线连接以发送或接收数据；所述rs232/485接口单元用于与上位机连接。
8.进一步的，所述传感器采集单元用于与电力杆塔上的传感器连接，以实现电力杆塔各种状态信息的采集；所述按键电路单元用于产生复位指令、功能设置指令和中断指令；所述显示单元用于显示网络状态、错误报警、超限报警、运行参数和电力杆塔状态数据。
9.进一步的，所述控制模块包括微处理器和存储器；所述微处理器与存储器连接以
读取或存储数据。
10.进一步的，所述微处理器分别与所述收发器、rs232/485接口单元、传感器采集单元、按键电路单元和显示单元连接。
11.进一步的，所述供电模块包括太阳能电源、ac/dc转换器和电源电路；所述电源电路分别与太阳能电源和ac/dc转换器连接；所述ac/dc转换器用于与终端外部电力线路连接，将终端外部电源转换成电源电路需求的输入电源。
12.进一步的，所述电源电路分别与所述微处理器、存储器、收发器、rs232/485 接口单元、传感器采集单元、按键电路单元和显示单元连接以提供工作电压。
13.进一步的，所述通讯模块采用多频、多信道rf模块通讯方式。
14.本实用新型提供一种电力杆塔通讯自组网终端，所述终端包括控制模块、外围模块、通讯模块和电源模块，电源模块使用太阳能发电和从现场电力线路取电，转换成所需电压后输出给各工作单元。控制模块与外围模块连接以采集电力杆塔状态、接收设置指令和显示状态信息，与通讯模块连接实现终端与终端之间、终端与周围设备之间以及终端与上位机之间通信。所述终端在组网过程中，区别于传统组网最大的优势在于去中心化，无需中心设备转接；同时无需设置，通电后自行寻找周围信号，自动就近连接形成网络，无需人工干预设置；随着工程进度的推进还可以在解除部署回收后部署在新的位置，无需重新配置、通电既用。
附图说明
15.图1为一种电力杆塔通讯自组网终端结构示意图。
具体实施方式
16.下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
17.以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
18.实施例一
19.如图1所示为一种电力杆塔通讯自组网终端的结构示意图，所述终端包括通讯模块、外围模块、控制模块和供电模块，其中，供电模块分别与通讯模块、外围模块和控制模块连接，向各个模块提供工作电源；控制模块与外围模块连接，通过外围模块采集电力杆塔的状态数据、接收设置指令或者显示终端状态；控制模块与通讯模块连接，通过通讯模块实现终端与终端之间、终端与周围设备之间和终端与上位机之间通信，对其他终端或设备转发来的数据进行存储、管理和转发等处理，起到终端和路由器双重功能。
20.外围模块包括传感器采集单元、按键电路单元和显示单元，其中，传感器采集单元中包括多种传感器的连接接口，可以与电力杆塔上的各种传感器连接，以实现电力杆塔各
种状态信息的采集，诸如刀闸、开关的状态变化等。按键电路单元包括复位电路与功能设置电路，各种电路均采用典型的上拉电阻式接法，用于产生复位指令和各种功能设置、中断指令。显示单元包括两部分，一部分包括红绿黄蓝四种颜色的四个led指示灯，用于显示终端连网的运行状态、错误报警和超限报警等；另一部分包括高清显示屏，用于显示终端连网的运行参数和监测到的电力杆塔的状态数据，为上位机显示提供辅助作用。
21.通讯模块包括收发器、天线和rs232/485接口单元，其中收发器与天线连接，rs232/485接口单元用于实现终端与上位机串口通讯。在终端离指挥中心的距离比较近、可以用有线连接情况下，距离一般在15米以内时用rs232/485接口单元中的rs232接口即可实现终端与指挥中心通讯，在距离超过15米后则需要用rs485接口才可以与指挥中心通讯。在终端远离指挥中心、无法用有线连接的情况下，终端通过收发器与天线自组无线网络实现与指挥中心通讯。收发器中的射频电路采用的是高频传输信号，为消除收发器中低速数字电路对高频信号的影响，收发器采用了模块化的pcb设计方法，即把射频电路与低速数字电路分别设计在两块不同的pcb上，二者通过排针相互连接，达到高频低频互不干扰的效果，同时也降低了设计的复杂程度，增强了硬件系统的可移植性。
22.控制模块包括微处理器和存储器，其中微处理器与存储器连接以读取或存储数据。作为终端的核心，控制模块担负着建立和管理网络、收集和处理传感器数据、向其它节点设备发送控制指令以及显示网络状态和监测数据的任务，微处理器采用的是超低功耗的嵌入式芯片。
23.具体实施中，微处理器与传感器采集单元连接，以收集和处理采集到的电力杆塔上各种传感器的数据，其中包括根据实时采集的电压、电流等数据计算出有功功率、无功功率、功率因数、电度及频率等参数，完成模拟蜇、状态量的处理，起到监测电力杆塔状态的作用；微处理器与按键电路单元连接，保持对复位指令生效状态监测，同时接收各种设置指令和中断指令，根据指令执行相应的处理程序；微处理器与显示单元连接，把终端的连网状态、运行参数和电力杆塔关键的状态数据通过显示单元直观明了的显示出来，方便现场操作人员迅速了解自组网络和杆塔的状态。
24.具体实施中，微处理器与收发器连接，采用多频、多信道rf模块方式与其他终端自行组网并以wifi网络供周边设备接入，通过电力杆塔分站的多跳连接能力与指挥中心建立连接，满足电力巡检现场与指挥中心的可视化交流，提高变电设备巡检人员的工作效率。在终端与距离指挥中心较近时，微处理器与 rs232/485接口单元连接，通过rs232/485接口单元与指挥中心连接。
25.具体实施中，控制模块与通讯模块连接，采用ieee 802.11e标准作为mac 层协议标准，采用的路由协议包括先应式路由协议、反应式路由协议、基于拓扑的路由协议、基于位置的路由协议和混合路由协议，采用ieee 802.16标准作为电力监控数据的聚合机制。
26.具体实施中，针对电力系统通信中数据量小、带有突发性质的重要信息，路由协议采用dsr反应式路由协议；针对数据庞杂、流量大的信息，采用dsdv 先应式路由协议。
27.具体实施中，控制模块通过通讯模块发送的数据包中除了必备的源地址、目的地址外，还需根据电网的实际情况加入位置信息编码，用于故障定位和数据计量，了解事件发生地点等；同时在数据包中还加入事件发生时间和事件类型则是为了明确要处理的业务种类，方便比较和查询；另外，数据包中还按照紧急程度设置优先级标志位，以便在网络繁忙
的情况下，将高优先级的数据包及时发送。
28.供电模块包括太阳能电源、ac/dc转换器和电源电路，其中ac/dc转换器用于与终端外部电力杆塔的电力线路连接，把交流电转换成直流电输出，电源电路分别与太阳能电源和ac/dc转换器连接，把太阳能电源和ac/dc转换器输出的电压转换成各工作模块需求的电压，以实现向其他各模块提供持续稳定电源。供电模块的电源电路分别与微处理器、存储器、外传感器采集单元、按键电路单元、显示单元、收发器和rs232/485接口单元连接，根据各工作部件的电压需求提供相应的电源电压，其中向rs232/485接口单元提供5v直流电源，向其他的部件提供3.3v直流电源。供电模块持续供电的方式保证了终端不用更换电池即可持续不中断地工作，减少操作人员的操作风险。
29.本实用新型提供一种电力杆塔通讯自组网终端，所述终端包括控制模块、外围模块、通讯模块和电源模块，电源模块使用太阳能发电和从现场电力线路取电，转换成所需电压后输出给各工作单元，保障了终端可持续不中断地工作。控制模块与外围模块连接以采集电力杆塔状态、接收设置指令和显示状态信息，与通讯模块连接，实现终端与终端之间、终端与周围设备之间以及终端与上位机之间通信，对其他终端或设备转发来的数据进行存储、管理或转发处理，起到终端和路由器双重功能。所述终端在组网过程中，区别于传统组网最大的优势在于去中心化，即无需中心设备转接。有线连接情况下，可以使用无线链路灾备，当有线意外中断时，无线链路快速自行连接，不影响现场设备应用。同时终端无需设置，通电后自行寻找周围信号，自动就近连接形成网络，无需人工干预设置。随着工程进度的推进还可以解除部署回收后部署在新的位置，无需重新配置，通电既用。
30.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
31.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.以上仅为说明本实用新型的实施方式，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，凡在本实用新型的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。