基于RFID和LoRa融合网络的分布式变电站巡检系统的制作方法

本发明设计变电站巡检系统，具体为一种基于RFID和LoRa融合网络的分布式变电站巡检系统。

背景技术：

传统的变电站巡检方式是由巡检员定期巡检，如果电气设备发生故障，需要维修人员对所有设备进行彻底检查，这种方式的人工成本很高，而且效率低下。申请号为201410159569.2，公开号为103928856A《变电站巡检信息跟踪系统》采用手持终端对变电站设备进行巡检，避免了因为巡检人员经验的不同而产生的设备故障风险，但是还是由巡检人员进行定期巡检，不能有效地降低人力成本。

技术实现要素：

本发明所要解决的问题是，克服上述背景技术的不足，提供一种能有效降低人工成本，提高工作效率的基于RFID和LoRa融合网络的分布式变电站巡检系统。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：

基于RFID和LoRa融合网络的分布式变电站巡检系统，包括至少一个RFID传感标签、至少一个中继节点、网关、数据中心和巡检机器人，RFID传感标签与中继节点连接，中继节点与网关连接，网关与数据中心双向连接，网关与巡检机器人双向连接。

RFID传感标签放置于变电站电气设备的指定位置，用于感知电气设备的运行状态，并将感知的信息实时地无线传输到中继节点。

中继节点用于接收对应的RFID传感标签传输过来的电气设备实时状态信息，并将电气设备的实时状态信息无线传输到网关。

所述网关接收中继节点传输过来的电气设备的实时状态信息，并将这些信息传送到数据中心。

所述数据中心对从中继节点传输过来的电气设备的实时状态信息进行进一步的分析和处理。如果发现某个RFID传感标签对应位置的电气设备状态异常，数据中心将对应RFID传感标签的位置信息传送给网关。网关再将信息无线传输给巡检机器人。

所述巡检机器人根据接收到的RFID传感标签的位置信息自动转移到待检设备的旁边，对待检设备进行状态确认。巡检机器人将待检设备的真实状态信息无线传输给网关，并通过网关传送给数据中心。若待检设备确实发生故障，数据中心通知维修人员进行维修。

所述维修人员将维修的结果反馈给数据中心。

进一步，所述RFID传感标签分为m组，每组包含n个RFID传感标签，将RFID传感标签编号为11号RFID传感标签～mn号RFID传感标签；所述中继节点设有m个，编号为1号中继节点～m号中继节点；一个中继节点对应接收一组RFID传感标签的信息，1号中继节点对应接收11号RFID传感标签～1n号RFID传感标签的信息,2号中继节点对应接收21号RFID传感标签～2n号RFID传感标签的信息,m号中继节点对应接收m1号RFID传感标签～mn号传感标签的信息。

以所述11号RFID传感标签～1n号RFID传感标签为例，它们被放置到变电站电气设备的指定位置，用于感知电气设备的运行状态，并将感知的信息实时地无线传输到1号中继节点。所述1号中继节点用于接收对应的11号RFID传感标签～1n号RFID传感标签传输过来的电气设备实时状态信息，并将电气设备的实时状态信息无线传输到网关。

进一步，所述中继节点包括阅读器天线、阅读器、LoRa发射模块和LoRa天线。阅读器通过UART串口与LoRa发射模块连接，阅读器外接阅读器天线，LoRa发射模块外接LoRa天线。

所述阅读器天线用于接收中继节点对应的RFID传感标签无线传送的电气设备的实时状态信息，并将信息传送给阅读器。

所述阅读器将信息打包为符合RFID协议的数据包，并通过UART串口将数据包传送该LoRa发射模块。

所述LoRa发射模块将数据包重新打包为符合LoRa通信协议的数据包，并通过LoRa天线传送给网关。

以1号中继节点为例，阅读器天线用于接收1号中继节点对应RFID传感标签无线传送的电气设备的实时状态信息，并将信息传送给阅读器。

进一步，所述巡检机器人上面携带有信息收发和设备检测装置，具体包括收发天线、LoRa接收与发射模块、MCU模块、气体检测装置、温度检测装置、电流电压检测装置。LoRa接收与发射模块外接收发天线，LoRa接收与发射模块和MCU模块双向连接，气体检测装置、温度检测装置、电流电压检测装置均与MCU模块双向连接。

所述收发天线，一方面用于接收网关发送的待检设备的位置信息，并将信息传送给LoRa接收与发射模块；另一方面将气体检测装置、温度检测装置、电流电压检测装置检测到的待检设备的真实状态信息无线传输给网关。

所述LoRa接收与发射模块，一方面用于接收从收发天线传送的数据信息，并将数据信息传送给MCU模块；另一方面用于将MCU模块传送的待检设备的真实状态信息传送给收发天线。

所述MCU模块，一方面调度巡检机器人找到待检设备的位置，另一方面用于调度气体检测装置、温度检测装置、电流电压检测装置对待检设备的真实状态进行检测，并接收气体检测装置、温度检测装置、电流电压检测装置对待检设备的检测结果。

所述气体检测装置、所述温度检测装置、所述电流电压检测装置分别对待检设备周围是否有有毒气体泄漏、温度、电压和电流状态进行检测，并将检测结果传送给MCU模块。

本发明之基于RFID和LoRa融合网络的分布式变电站巡检系统具有网络化和信息化的特点。网络化主要体现在本发明具有三层网络构架，网络构架如下：

（1）1层网络是由RFID传感标签到中继节点中的阅读器组成的RFID网络；

（2）2层网络是由中继节点中的LoRa发射模块和网关组成的LoRa通信网络；

（3）3层网络是由网关和数据中心组成的顶层网络。

信息化主要体现在，对可能发生的故障进行两次确认，第一次是由RFID传感标签对电气设备的状态进行实时监测，第二次是由巡检机器人对可能发生故障的待检设备进行状态复检。经过两次状态确认后，如果确认故障存在，再由数据中心通知维修人员进行设备维修。这样就避免了RFID传感标签可能产生的误报，大大提高了维修人员的工作效率。

本发明之基于RFID和LoRa融合网络的分布式变电站巡检系统，网络化和信息化程度都很高，巡检系统采用3层分布式网络结构，对可能发生故障的电气设备进行两次状态检测。故障被确认后，维修人员会对故障设备进行维修，这样就大大降低了人工成本，同时提高了系统的可靠性。

附图说明

图1为分布式变电站巡检系统的网络构架图。

图2为图1所示中继节点的结构示意图（以1号中继节点为例）。

图3为图1所示巡检机器人的信息收发和设备检测装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

参照图1，本发明之基于RFID和LoRa融合网络的分布式变电站巡检系统包括11号RFID传感标签U111～mn号RFID传感标签U1mn、1号中继节点U21～m号中继节点U2m、网关U3、数据中心U4、巡检机器人U5、待检设备U6和维修人员U7。其中每一个中继节点对应接收n个RFID传感标签的信息，1号中继节点对应11号RFID传感标签U111～1n号RFID传感标签U11n,2号中继节点对应21号RFID传感标签U121～2n号RFID传感标签U12n,m号中继节点对应m1号RFID传感标签U1m1～mn号传感标签U1mn。

以11号RFID传感标签U111～1n号RFID传感标签U11n为例，它们被放置到变电站电气设备的指定位置，用于感知电气设备的运行状态，并将感知的信息实时地无线传输到1号中继节点U21。

1号中继节点U21用于接收对应的11号RFID传感标签U111～1n号RFID传感标签传输过来的电气设备实时状态信息，并将电气设备的实时状态信息无线传输到网关U3。

网关U3接收到1号中继节点U21～m号中继节点U2m传输过来的电气设备的实时状态信息，并将这些信息传送到数据中心U4中进行进一步的分析和处理。如果发现某个RFID传感标签对应位置的电气设备状态异常，数据中心U4将对应RFID传感标签的位置信息传送给网关U3。网关U3再将信息无线传输给巡检机器人U5。

巡检机器人U5根据接收到的RFID传感标签的位置信息自动转移到待检设备U6的旁边，对待检设备U6进行状态确认。巡检机器人U5将待检设备U6的真实状态信息无线传输给网关U3，并通过网关U3传送给数据中心U4。若待检设备U6确实发生故障，数据中心U4通知维修人员U7进行维修，维修人员U7将维修的结果反馈给数据中心U4。

参照图2，以1号中继节点U21为例，其包括阅读器天线U211、阅读器U212、LoRa发射模块U213和LoRa天线U214。

阅读器天线U211用于接收1号中继节点U21对应RFID传感标签无线传送的电气设备的实时状态信息，并将信息传送给阅读器U212。

阅读器U212将信息打包为符合RFID协议的数据包，并通过UART串口将数据包传送该LoRa发射模块U213。

LoRa发射模块U213将数据包重新打包为符合LoRa通信协议的数据包，并通过LoRa天线传送给网关U3。

参照图3，巡检机器人U5上面携带有信息收发和设备检测装置，具体包括收发天线U51、LoRa接收与发射模块U52、MCU模块U53、气体检测装置U54、温度检测装置U55、电流电压检测装置U56。

收发天线U51一方面用于接收网关发送的待检设备U6的位置信息，并将信息传送给LoRa接收与发射模块U52；另一方面将气体检测装置U54、温度检测装置U55、电流电压检测装置U56检测到的待检设备U6的真实状态信息无线传输给网关U3。

LoRa接收与发射模块U52一方面用于接收从收发天线U51传送的数据信息，并将数据信息传送给MCU模块U53；另一方面用于将MCU模块U53传送的待检设备U6的真实状态信息传送给收发天线U51。

MCU模块U53一方面调度巡检机器人U5找到待检设备U6的位置，另一方面用于调度气体检测装置U54、温度检测装置U55、电流电压检测装置U56对待检设备U6的真实状态进行检测，并接收气体检测装置U54、温度检测装置U55、电流电压检测装置U56对待检设备U6的检测结果。

气体检测装置U54、温度检测装置U55、电流电压检测装置U56分别对待检设备U6周围是否有有毒气体泄漏、温度、电压和电流状态进行检测，并将检测结果传送给MCU模块U53。

本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。