监测装置和系统的制作方法

本实用新型涉及一种电力监测领域，特别是涉及监测装置和系统。

背景技术：

保护压板是非常重要的电气设备，是保护装置联系外部接线的桥梁和纽带，关系到保护的功能和动作出口能否正常发挥作用。目前，保护压板正朝着智能化、自动化的方向大步迈进，诸多厂家均已在制造生产各种智能保护压板。

但是，现有智能保护压板的测控单元均安装在保护屏柜的背面，安装时要求停电才能拆卸原有非智能压板的接线，还需历经打孔、扩孔等工序，导致工作量巨大，工作程序繁琐，容易出错，以及容易发生接线错误等技术问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型要解决的技术问题在于提供监测装置和系统，以解决现有技术中安装智能保护压板的测控单元时工作量巨大，工作程序繁琐，容易出错，以及容易发生接线错误等技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种监测装置，用于电气设备，所述监测装置包括：状态监测模块，用于采集所述电气设备的运动部件的运行状态信息；通讯模块，电性连接所述状态监测模块，以接收所述运行状态信息；其中，所述通讯模块通信连接外部控制设备，以将所述运行状态信息传输至所述外部控制设备，并通过所述外部控制设备控制所述电气设备。

于本实用新型的一实施例中，所述状态监测模块包括姿态监测模块，用于监测所述电气设备开关的姿态信息。

于本实用新型的一实施例中，所述运动部件包括开关部件、柜门部件；所述运动部件的姿态信息包括如下信息中的任意一种或多种组合：电力压板的投退信息，电气开关的开合信息，有关箱体的开合信息，有关柜门的开合信息，以及电气设备的倒伏、倾斜角度、旋转角度、掉落、被外物撞击/击打、旋转方向、旋转速度信息。

于本实用新型的一实施例中，所述姿态监测模块包括9轴陀螺仪。

于本实用新型的一实施例中，所述通讯模块包括无线通讯模块。

于本实用新型的一实施例中，所述无线通讯模块与外部控制设备之间可通过如下通讯方式中的任意一种或多种组合建立通信连接：ZigBee通讯、Wifi通讯、移动网络通讯、以及蓝牙通讯。

于本实用新型的一实施例中，所述监测装置还包括：第一供电模块，电性连接所述状态监测模块和通讯模块，以提供电能。

于本实用新型的一实施例中，所述监测装置还包括：第二供电模块，电性连接所述第一供电模块，以提供电能。

于本实用新型的一实施例中，所述第一供电模块包括蓄电池，所述第二供电模块包括太阳能电池板；其中，所述太阳能电池板外露于所述监测装置，以汲取光能。

于本实用新型的一实施例中，所述太阳能电池板采用非晶硅弱光敏感材料。

于本实用新型的一实施例中，所述电气设备设于电气保护屏柜上，所述监测装置设于所述电气保护屏柜的正面且与所述电气设备可拆卸连接。

于本实用新型的一实施例中，所述监测装置包括：所述监测装置包括外壳，所述外壳设有第一卡合部；所述电气设备设有与所述第一卡合部相匹配的第二卡合部；其中，所述监测装置和电气设备通过所述第一卡合部和第二卡合部进行卡合连接。

于本实用新型的一实施例中，所述第一卡合部设于所述外壳的底部，所述第二卡合部设于所述电气设备的顶部；所述第一卡合部设有插入部，所述第二卡合部设有用于限位所述插入部的限位件。

于本实用新型的一实施例中，所述第一卡合部内凹设于所述外壳的底部，所述插入部设于所述第一卡合部的内缘；所述第二卡合部外凸设于所述电气设备的顶部，所述限位件设于所述第二卡合部的外缘。

于本实用新型的一实施例中，所述监测装置包括壳盖，盖合于所述外壳上。

于本实用新型的一实施例中，所述壳盖采用透明材质。

于本实用新型的一实施例中，所述电气设备包括如下设备中的任意一种：电气压板、万能转换开关、切换把手、以及柜门开合器。

为实现上述目的，本实用新型提供一种监测系统，其包括：至少一个监测装置，设于电气设备上；所述监测装置用于采集并发送所述电气设备的运动部件的运行姿态信息；其中，所述电气设备包括如下设备中的任意一种：电气压板、万能转换开关、切换把手、以及柜门开合器；所述电气设备的运动部件包括开关部件、柜门部件；所述运动部件的姿态信息包括如下信息中的任意一种或多种组合：电力压板的投退信息，电气开关的开合信息，有关箱体的开合信息，有关柜门的开合信息；以及电气设备的倒伏、倾斜角度、旋转角度、掉落、被外物撞击/击打、旋转方向、旋转速度信息。

于本实用新型的一实施例中，所述外部设备包括信号中继设备，用于通信连接所述监测装置，以转发所述电气设备的运行状态信息；控制装置，用于接收并分析所述运行状态信息，据以发出控制指令。

于本实用新型的一实施例中，所述监测装置用于将所述9轴参考方向上的所述原始采样数据转换为所述电气设备的运行状态。

于本实用新型的一实施例中，所述电气设备的运行状态包括如下状态中的任意一种或多种组合：电力压板的投退、电气开关的开合、有关箱体的开合、有关柜门的开合、以及电气设备的倒伏，倾斜角度，旋转角度，掉落，被外物撞击或击打，旋转方向，旋转速度。

如上所述，本实用新型涉及的监测装置和系统，具有以下有益效果：本实用新型提供的监测装置，无需拆解保护压板的接线，可通过所述状态监测模块直接监测压板的运行状态；此外，所述监测装置无需电力线路停电即可插入使用，通过无线网络与中继器建立通信连接。因此，本实用新型提供的监测装置实现了保护压板监控的智能化，且安装简单无需打孔、扩孔、更无需拆解压板，大大降低了安装成本，降低了人为出错概率。

附图说明

图1a展示本实用新型一实施例中监测装置的示意图。

图1b展示本实用新型一实施例中监测装置的示意图。

图2展示本实用新型一实施例中监测装置的模块示意图。

图3a展示本实用新型一实施例中监测装置的分解图。

图3b展示本实用新型一实施例中监测装置的分解图。

图3c展示本实用新型一实施例中监测装置的安装示意图。

图4展示本实用新型一实施例中监测系统的示意图。

图5a展示本实用新型一实施例中保护压板投入的状态示意图。

图5b展示本实用新型一实施例中保护压板退出的状态示意图

元件标号说明

11 监测装置

111 第一卡合部

112 插入部

12 保护压板

121 第二卡合部

122 限位件

21 状态监测模块

22 通讯模块

23 第一供电模块

24 第二供电模块

31 外壳

32 电路板

33 第一供电模块

34 第二供电模块

35 壳盖

36 密封盖

41 监测装置

42 中继器

43 上位机

44 保护监测控制装置

45 保护压板

46 电气保护屏柜

51 监测装置

52 保护压板

A 方向

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

本实用新型提供一种监测装置，用于监测电气设备的运行状态。所述电气设备，例如可以是保护压板、万能转换开关、切换把手、或者柜门开合器等设备。因监测原理类似，故下面以保护压板为例予以说明所述监测装置的工作原理，本领域技术人员可在此基础上知晓其他类型电气设备的监测原理。

如图1所示，展示本实用新型一实施例中监测装置的示意图。所述监测装置11朝着图中箭头A的方向装设于保护压板12上，以采集所述保护压板12内运动部件的运行状态信息。所述运动部件包括开关部件、柜门部件等部件，所述运动部件的姿态信息包括如下信息中的任意一种或多种组合：电力压板的投退信息、电气开关的开合信息、有关箱体的开合信息、有关柜门的开合信息、以及电气设备的倒伏信息，倾斜角度信息，旋转角度信息，掉落信息，被外物撞击或击打信息，旋转方向信息，旋转速度信息。下面结合具体的实施例，说明所述监测装置11如何监测所述保护压板12的运行状态。其中，所述有关箱体、有关柜门是指带有关合部件的箱体或柜门。

如图2所示，展示本实用新型一实施例中监测装置的示意图。所述监测装置2包括状态监测模块21和通讯模块22。其中，所述状态监测模块21电性连接所述通讯模块22，所述通讯模块22还通信连接外部控制设备。

优选的，所述状态监测模块21和通讯模块22集成于同一电路板中，以节约所述监测装置的安装空间且降低生产成本。当然，所述状态监测模块21和通讯模块22也可分开设于不同的电路板上，本实用新型对此不做限定。

所述状态监测模块21，用于采集所述保护压板的运行状态信息，所述运行状态信息主要用于展示所述保护压板的投入状态和退出状态。一般而言，当开关在合闸位置时，投入保护压板前需用高内阻电压表测量两端电位，只有当出口压板两端无异极性电压后方可投入保护压板，否则将造成开关跳闸。

可选的，所述状态监测模块21包括姿态监测模块，用于监测所述保护压板的姿态信息，判断保护压板的开关位置信息，据以判断所述保护压板的运行状态。可选的，所述姿态检测模块可采用陀螺仪，所述陀螺仪是绕支点高速转动的刚体，其利用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的角运动监测装置。

优选的，所述姿态监测模块包括9轴陀螺仪，所述9轴陀螺仪是指包括有三轴加速度计、三轴陀螺仪、以及三轴磁强计的运动感测单元。其中，所述三轴加速度计通常也被称为 G-sensor，用于检测保护压板在X、Y、Z轴上的重力加速度，其单位为m/s²。所述三轴陀螺仪通常也被称为Gyro-sensor，用于检测保护压板在X、Y、Z轴上的旋转速率，其单位为 rad/s。所述三轴磁强计通常也被称为磁感器，用于检测磁场强度和方向，以定位所述保护压板的方位，其原理类似指南针，可测量保护压板与东南西北四个方向上的夹角。需要说明的是，所述9轴陀螺仪虽为本实用新型优选但非唯一可选方案，在其他的实施例中也可采用三轴陀螺仪，6轴陀螺仪等等，本实用新型对此不做限定。

具体的，所述三轴磁强计可检测所述保护压板开关的位置信息，可据以判断所述保护压板处于投入或者退出的状态。当所述保护压板未产生作动时，所述9轴陀螺仪在X、Y、Z轴上检测到的参数变化量接近为0，也即所述保护压板在X、Y、Z轴上的重力加速度变化量、旋转速率变化量、以及方位变化量均接近0。而当所述保护压板执行投入或者退出的动作时，所述9轴陀螺仪在X、Y、Z轴上检测到参数变化量，也即检测到X、Y、Z轴上的重力加速度变化量、旋转速率变化量、或者方位产生变化量，由此可实现监测所述保护压板的运行状态发生变化。

值得注意的是，本实用新型的应用场景是电力线路，保护压板是否正常运行直接影响到电力线路是否稳定运行，其影响甚广，小至以家庭为单位的供电情况，大至整个用电区域是否供电正常。举例来说，若所述保护压板在原本应该退出的情况下却处于投入状态，也即工作人员因疏忽导致的漏退“投闭锁重合闸”压板，则会导致重合闸不动作，造成经济损失。所以，本实用新型提供的监测装置实现了监测的智能化和自动化，消除因人为因素导致的失误，避免经济损失或者大面积停电等事故。

此外，电力线路具有电压高、电流大、电磁场强等特点，故本实用新型采用9轴陀螺仪，分别从重力加速度、旋转速率、及磁强度等方面进行检测，以确保保护压板状态检测的精准度，进一步地保护了电力线路的运营安全。

所述通讯模块22，用于接收来自所述状态监测模块21采集得到的保护压板运行状态信息，且将所述运行状态信息通信传输至外部控制设备。所述外部控制设备例如可以是中继器，工作在物理层上，用于通过对数据信号的重新发送或转发来扩大网络传输的距离。

优选的，所述监测装置与中继器之间基于ZigBee网络建立无线连接。值得注意的是，本实用新型提供的监测装置需通过蓄电池供电，而电力线路的监测装置通常设于偏远地区，故蓄电池的充电或者更换等操作实为不便。基于上述考虑，本实用新型采用基于ZigBee网络的无线连接方式，ZigBee节点在工作模式下非常省电，且在非工作模式下更是处于休眠状态，故非常利于本实用新型中监测装置的应用场景。此外，ZigBee网络还具有容量大的优势，可容纳多个ZigBee节点，而电力系统中需要数据传输的节点非常多，故采用ZigBee网络解决上述问题。

需要说明的是，ZigBee网络通讯虽为优选方案，但所述监测装置与中继器之间还可通过 Wifi、3G/4G/5G等移动网络、或者蓝牙等无线通讯方式建立连接，或者还可通过有线连接的方式建立连接，本实用新型对此不做限定。

简而言之，本实用新型提供的监测装置，无需拆解保护压板的接线，可通过所述状态监测模块直接监测压板的运行状态，并通过无线网络与中继器建立通信连接。所述状态监测模块通过监测保护压板的姿态信息即可实现运行状态的监测，而无需电力线路停电后将电气压板拆开后再按照测控单元，也即本实用新型提供的监测装置可即插即用，实现了保护压板监控的智能化，安装简单，无需打孔、扩孔、更无需拆解压板，大大降低了安装成本，降低了人为出错概率。

所述监测装置还包括第一供电模块23和第二供电模块24。所述第一供电模块23分别电性连接状态监测模块21和通讯模块22，用于为所述状态监测模块21和通讯模块22供电。所述第二供电模块24电性连接第一供电模块23，用于为所述第一供电模块23供电。下面以具体的实物图说明所述第一供电模块23和第二供电模块24的结构及原理。

如图3a所示，展示本实用新型一实施例中所述监测装置的分解图。所述监测装置包括外壳31、电路板32、第一供电模块33、以及第二供电模块34。其中，所述电路板32装设有所述状态监测模块和通讯模块。于该实施例中，所述监测装置采用3.7V锂电池作为所述第一供电模块33，还采用两片太阳能电池充电板作为所述第二供电模块34。

优选的，所述非太阳能电池充电板外露于所述监测装置以便于汲取阳光，以实现光电转换。所述两片太阳能电池充电板分设于所述监测装置的左右两侧，从而更大面积地汲取阳光，经过光电转换后能够得到更多的电能。

优选的，所述太阳能电池充电板采用非晶硅弱光敏感材料。所述非晶硅弱光敏材料与单晶硅或者多晶硅等其他材料相比，寿命更长，硅材料消耗少电耗更低，且在弱光条件下亦能发电。通常来说，电力线路设于偏远地区，电池的更换或者维护非常不便且人工成本极高，故本实用新型提供太阳能电池为蓄电池充电，非常适用于电力线路的应用场景。

如图3b所示，所述监测装置设有壳盖35和密封盖36，所述壳盖盖合于外壳31上，所述密封盖36盖合于所述外壳31的侧面，从而保护所述监测装置免受潮湿、暴晒、或者灰尘等外部环境影响。

优选的，所述壳盖35采用透明材质，例如透明亚克力或者透明塑料等等，便于用户透过所述壳盖观察所述监测装置及其压板名称标签。此外，透明材质的壳盖35还利于保护压板名称以免标签脱落。

如图3c所示，展示本实用新型一实施例中监测装置的安装示意图。结合图3a以及3b可清晰地知晓如何将所述电路板32、第一供电模块33、和第二供电模块34装设于所述外壳31 内，以及如何将所述壳盖35装设于所述外壳31上。

如图3a所示，所述外壳31的底部设有第一卡合部311，用于与未图示的保护压板的第二卡合部连接，所述监测装置与保护压板通过所述第一卡合部和第二卡合部实现卡合连接，图3a结合图1a、图1b可知其具体结构。

如图1a所示，所述监测装置11设有第一卡合部111，所述保护压板12设有第二卡合部 121，所述第一卡合部111和第二卡合部121相互卡合连接。具体的，所述第一卡合部111内凹设于所述监测装置外壳的底部，所述第二卡合部121外凸设于保护压板的顶部，且所述第二卡合部121的外缘还设有限位件122。

如图1b所示，展示了本实用新型一实施例中的所述监测装置11。图1b中清晰地展示了所述第一卡合部111内凹于所述外壳，且所述第一卡合部111的内缘设有插入部112。

结合图1a和图1b可知，在所述监测装置11朝着箭头A的方向靠近所述保护压板12的过程中，所述第一卡合部111朝着所述第二卡合部121靠近移动。当所述第一卡合部111和第二卡合部121触碰后，所述第一卡合部111的内缘贴合所述第二卡合部的外缘摩擦移动。直至当所述第一卡合部111内的插入部112限位于所述第二卡合部121上的限位件122时，所述监测装置11实现与所述保护压板12之间的卡合连接。

在其他可选的实施例中，所述第一卡合部111也可是外凸结构，而第二卡合部121相应为内凹结构，本实用新型对此不做限定。举例来说，所述第一卡合部111外凸于所述监测装置外壳，所述插入部112设于所述第一卡合部111的外缘；相应地，所述第二卡合部121则内凹于所述保护压板12，所述限位件122设于所述第二卡合部121的内缘。于该实施例中，所述第一卡合部111和第二卡合部121同样可通过所述插入部112与限位件122实现卡合连接。

需要说明的是，所述监测装置与保护压板之间，还可通过铰接连接、卡扣连接、或者螺纹连接等方式实现可拆卸连接，本实用新型对此不做限定。

如图4所示，展示本实用新型一实施例中监测系统的示意图。所述监测系统包括多个监测装置41，中继器42，上位机43，以及保护监测控制装置44。各所述监测装置41分别设于对应的保护压板45上，以采集各个保护压板45的运行状态信息，各所述保护压板45设于电气保护屏柜46上，图中用矩形框代表所述电气保护屏柜46，所述上位机43设于操作员站内。

各所述监测装置41基于ZigBee网络分别与所述中继器42建立无线通信连接，从而将各所述保护压板45的运行状态信息传输至所述中继器42，图中用虚线代表所述监测装置41与中继器42之间的通信连接关系。所述中继器42可通过RS485总线与上位机43和保护监测控制装置44相连，从而实现信号的转发作用。

所述上位机43可以是一PC机，所述PC机结合本实用新型提供的监测装置以及现有的相关软件技术，可根据接收到的运行状态信息判断该保护压板45是否处于正常运行状态，并据以发出控制指令至所述中继器42，所述中继器42接收该控制指令后执行以控制该保护压板45的投入和退出动作。

此外，所述PC机结合本实用新型提供的监测装置以及现有的相关软件技术，还可用于根据各所述保护压板45的运行数据生成相应的运行数据库，存储保护压板45开关位置，以实现远方实时查询、历史数据查询、报表生成、自动压板状态核对、或者告警灯等功能，还可在PC机上实现对保护压板45投入、退出动作的预演并下传至各保护压板45。

需要说明的是，图4中展示的监测系统所述监测装置41的数量，以及中继器42的数量仅供参考，并不以此为限。此外，所述中继器与上位机和保护监测控制装置之间可通过 RS485总线连接，除此之外还可通过其他接口连接，例如RS232接口，COM接口，或者 TTL接口等等，本实用新型对此不做限定。

再次需要说明的是，通过电气设备的运行状态信息判断其运行状态的技术均为现有，本实用新型提供的监测装置以及监测系统配合于该些现有技术的软件使用，但并不涉及软件技术的改进。

如图5a所示，展示本实用新型一实施例中保护压板投入的状态示意图。当所述监测装置51与所述保护压板52的夹角为0度时，所述监测装置51判定所述保护压板52的状态为投入。

如图5b所示，展示本实用新型一实施例中保护压板退出的状态示意图。当所述监测装置51与所述保护压板52的夹角大于45度或者小于-45度时，所述监测装置51判定所述保护压板52的状态为退出。

综上所述，本实用新型提供的监测装置，无需拆解保护压板的接线，可通过所述状态监测模块直接监测压板的运行状态；此外，所述监测装置无需电力线路停电即可插入使用，通过无线网络与中继器建立通信连接。因此，本实用新型提供的监测装置实现了保护压板监控的智能化，且安装简单无需打孔、扩孔、更无需拆解压板，大大降低了安装成本，降低了人为出错概率，故本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。