本发明涉及电力设备领域，特涉及一种适用于近距离数据传输的电力无线中继器系统。
背景技术：
电网系统设备在地理空间分散布置，随着减员增效工作的开展，逐步推广了无人值守。
现有杆塔上较多位置需要设置传感器以监控电力设备的运行情况，如何将众多的传感器信号有效期且经济的长时间传输至总体监控系统是本来的难点，因为在户外，特别是偏僻的荒野没有现成的可靠的无线或有线网络，采用设备直连等方式假设成本过于高，且设备如果布线过多也容易因为雨雪天气中断连接。同时由于每个杆塔需要安装的多个无线中继器，设备如何快速安装调节也存在问题。如每一个地点需要调节太阳能板的倾斜度，所以只能现场组装相应的器件，而现场环境一般比较复杂，致使安装时间较长。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供了一种适用于近距离数据传输的电力无线中继器系统。本发明的通讯方式便于将某一区域的电力运行数据集中传输至远方，且设备便于户外现场安装调节角度，只需简单安装即可。
本发明的技术方案是：一种适用于近距离数据传输的电力无线中继器系统，包括分无线中继器、路由器、总无线中继器，其特征在于：在一个区域，每个杆塔上的传感器数据通过分无线中继器与设置在该杆塔上的路由器连接，每个路由器通过zigbee网络与总无线中继器连接，总无线中继器通过串口将数据传输到中继器的主控模块，主控模块中控模块再将串口数据打包成i1报文的格式通过4g模块上传到电力信息平台，分无线中继器和总无线中继器为相同的无线中继器，其包括12v转5v降压电路、5v转3.3v降压电路、保护电路、主控板、信号采集接收模块、tf卡模块、4g发送模块，12v转5v降压电路、5v转3.3v降压电路以及保护电路,12v转5v降压电路与5v转3.3v降压电路连接，5v转3.3v降压电路与保护电路连接，保护电路分别与主控板、信号采集接收模块连接，主控板分别与信号采集接收模块、tf卡模块、4g发送模块连接。
本发明的有益效果是：一是便于将某一区域的电力运行数据集中传输至远方，成本低廉；二是现场只需要调节螺丝，便于现场安装。三是结构简单，重量较轻，适合于户外作业。四是给出了既可以作为无线中继器，有可以作为总无线中继器的无线中继器设备技术，增加了设备的通用性。
附图说明
图1为适用于近距离数据传输的电力无线中继器系统布局示意图。
图2为本发明的电力无线中继器固定结构。
图3为本发明调节装置的结构示意图。
图4为本发明结构示意图。
图5为供电部分结构示意图。
附图标记说明：分无线中继器101、路由器102、总无线中继器103、12v转5v降压电路11、5v转3.3v降压电路21、保护电路31、太阳能板2、锂电池3、太阳能连接线4、中继器连接线5、连接板6、调节装置7、固定板71、合页72、t型接头73、正牙螺杆74、反牙螺杆75、花篮螺丝76、反牙螺母77、正牙螺母78。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1所示，本发明的适用于近距离数据传输的电力无线中继器系统包括分无线中继器101、路由器102、总无线中继器103，在一个区域，每个杆塔上的传感器数据通过分无线中继器101与设置在该杆塔上的路由器102连接，该连接为zigbee网络无线数据传输连接。每个路由器102再通过zigbee网络与总无线中继器103连接，总无线中继器103通过串口将数据传输到中继器的主控模块，主控模块中控模块再将串口数据打包成i1报文的格式通过4g模块上传到电力信息平台。这样实现将一个局域内的所有数据远程传输至。本发明的区域可以为半径1km里面的所有杆塔。通过本发明的系统，可以将一个区域内的电力设备运行数据传输至远方的控制平台，且设备量少，适用于郊区不便于铺设网路的电网实时数据的检测系统。
如图2和图3所示，本发明的便于安装的电力无线中继器固定结构，包括分无线中继器101、太阳能板2、锂电池3、连接板6、调节装置7，分无线中继器101、锂电池3和调节装置7固定在连接板6，太阳能板2活动连接在调节装置7上，太阳能板2可调节相对于调节装置7的角度。分无线中继器101和锂电池3最好分别固定在太阳能板两侧，其位置可视情况对调。太阳能板2通过太阳能连接线4与锂电池3连接，使其能够为锂电池3充电，锂电池3通过中继器连接线5与分无线中继器101连接，使其可以为分无线中继器101正常工作提供电源。
如图3所示，本发明的调节装置7包括固定板71、太阳能板2、合页72和调角装置，固定板71固定安装在连接板6上，通过连接板6将整个装置安装在需要安装的位置上。固定板71和太阳能板2通过合页72连接在一起，合页72的数量可以为一个，两个或多个，图2中设置了两个合页72。俯仰角调节时，固定板71固定不动，通过调角装置长度的变化使太阳能板2绕着合页72的转轴旋转，从而实现固定板71与太阳能板2之间角度的调整。本发明每个调角装置包括两个t型接头73、正牙螺杆74、反牙螺杆75、花篮螺丝76、反牙螺母77、正牙螺母78，两个t型接头73分别固定在固定板71、太阳能板2上，反牙螺杆75活动连接与固定在太阳能板2上的t型接头73连接，正牙螺杆74活动连接与固定在固定板71上的t型接头73连接，如t型接头73与正牙螺杆74、反牙螺杆75采用销轴连接，使正牙螺杆74、反牙螺杆75可沿着t型接头73的轴转动，如图3所示，这样当调角装置变成或变短时，t型接头73与正牙螺杆74、反牙螺杆75的角度发生变化，从而改变俯仰角度。反牙螺杆75通过反牙螺母77与花篮螺丝76连接，正牙螺杆74通过正牙螺母78与花篮螺丝76连接。
本发明固定板71、太阳能板2之间可设置一个、两个或多个调角装置，如图3设置了两个调角装置，当需要调节长度时，转动花篮螺丝76即可调节调角装置的长度。
本发明进行角度调节时，松开拧紧的正牙螺母78、反牙螺母77(中心面左右各一)，当逆时针转动花篮螺丝76时，两根螺杆拧入花篮螺丝76的部分长度增加，带动太阳能板2绕着合页72顺时针转动，太阳能板2仰角变大；当顺时针转动花篮螺丝76时，太阳能板2仰角变小，当调节到需要的角度时，拧紧正牙螺母78、反牙螺母77。本发明太阳能板2俯仰角调节的范围，则取决于花篮螺丝76及螺杆的长度。本发明的采用通用零部件组装，降低了加工成本，具有性价比高，调节方便等特点。这样本发明的装置现场只需要调节花篮螺丝76即可调节太阳能板的角度，便于现场安装。
如图4所示，本发明的分无线中继器101和总无线中继器103可以为相同的无线中继器，本发明还公开了即可以作为分无线中继器101又可以作为总无线中继器103的无线中继器，该无线中继器包括12v转5v降压电路11、5v转3.3v降压电路21、保护电路31、主控板、信号采集接收模块、tf卡模块、4g发送模块，12v转5v降压电路11、5v转3.3v降压电路21以及保护电路31,其中12v转5v降压电路11与5v转3.3v降压电路21连接，5v转3.3v降压电路21与保护电路31连接，保护电路31分别与主控板、信号采集接收模块连接，为设备提供稳定的3.3v直流电源。主控板分别与信号采集接收模块、tf卡模块、4g发送模块连接。本发明的还可以包括usb模块，usb模块与主控板连接，usb模块是由usb_host和usb_otg部分组成，其中usb_host是传输模块，将摄像头取得的图像信息经过usb接口传输到usb芯片上，再由usb芯片通过信号线和主控板连接的usb_otg模块传输到tf卡模块中进行保存。
本发明的信号采集接收模块采用zigbee自组网方式获取传感器报文，并通过串口实现接收器与处理核心的交互，采用cc2530射频芯片，用于接收传感器节点cc2630发送过来的加密数据，并通过状态监测终端下行安全模块，即加密芯片解密后，得到传感器检测的实时数据，提供了本发明的通讯内容的安全性和保密性。信号采集接收模块可以采集微气象传感器、倾斜传感器、温度传感器等的数据。
本发明的tf卡模块与主芯片相连，tf卡模块可以用于存储本地产生的较大数据，如将摄像头获取的图像信息保存在tf卡模块中，tf卡模块也可以用于存储加密数据。
本发明的4g发送模块采用ec204g无线通信模块，作为汇聚节点与电力信息数据平台通信方式，数据通过tf卡加密方式，传输至电力数据库，满足无线通信系统对数据速率和连接可靠性的要求。
本发明的主控板采用t3-c主板负责数据的预处理、存储、初步分析等，最后将加密数据通过4g发送模块发送至电力信息数据平台。
如图5所示，本发明的12v转5v降压电路11包括太阳能板u1、蓄电池u、12v转5v芯片u2、第一电感l1、第二电感l2、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3，蓄电池u输入端与太阳能板u1连接，蓄电池u输出端与第一电感l1和第一电容c1连接，第一电感l1接入第二电容c2后与12v转5v芯片u2地连接端连接，第一电感l1与12v转5v芯片u2的输入电压端连接，这样太阳能板u1输出的12v电压可以被转化为5v电压，且通过电感、电容过滤，确保输出电压纹波小。12v转5v芯片u2输出端与第二电感l2连接，第二电感l2与第三电容c3并联后与5v转3.3v降压电路21输入连接。12v转5v芯片u2可以为b1205s-1s芯片。由于电力无线中继器为小功耗电器设备，一般地区的太阳能足够全天候使用，使本发明的装置可以长期使用，无需单独供电或更换电池，使本发明的装置特别使用与野外。
本发明的5v转3.3v降压电路21包括5v转3.3v芯片u2、第四电容c4、第五电容c5，5v转3.3v芯片u2电压输入端与12v转5v芯片u2的输出端连接，第四电容c4、第五电容c5一端分别接入5v转3.3v芯片u2的电压输入端和输出端，另一端与直流地连接。5v转3.3v芯片u2可以为mcp33-33芯片。
如图5所示，本发明的保护电路31包括保险丝r1、稳压二极管d1、二极管d2。5v转3.3v芯片u2的电压输出端与保险丝r1连接，保险丝r1的输出端与稳压二极管d1的阴极相连，稳压二极管d1的阳极与直流地连接，稳压二极管d1的阴极与二极管d2的阳极相连，二极管d2的阴极与直流输出端连接。保险丝r1、稳压二极管d1组成交流、直流输入过压保护电路31，当直流输入电压较高时，稳压二极管d1会将输入高压嵌位到低压直流输入能承受的电压范围内，只要能量达到烧毁保险丝r1时，保险丝r1烧毁，从而保护后端电路不会损坏。二极管d2的作用是保护二极管2后端电路免受反向电压的损害。当直流输入从接地端反向输入时，稳压二极管d1正向导通后把电压嵌位到-0.7v，这0.7v反压对耐反压低的器件有时候也是致命的，为了更好的保护二极管d2后端电路免受反向电压的损害，设置二极管d2。本发明的使用了保险丝r1的大电流熔断特性、稳压二极管d1的耐瞬间大电流特性和二极管d2的方向不导通性，对无线中继器的器件起到了良好的保护作用，避免电源的大面积损坏或更严重的事故发生。
本发明的在数据无线接收方面，采用zigbee自组网方式获取传感器报文，并通过串口实现接收器与处理核心的交互。对于数据处理，不同类型的传感器报文接入到各自的数据处理程序模块中去。在中继器与服务器数据通信方面，为实现数据加密传输，中继器采用tf卡模块加密方式建立vpn通道，实现i1数据报文的加密传输，提高输电线路传感数据安全性。本发明的无线中继器具备接收灵敏度高，实时性好，数据传输安全等特性。本发明的加密模式实现了传感器监测终端与电力信息平台间数据的安全传输；另一方面，采用zigbee多跳模式解决传感器与中继器间传输距离远或ap流量过大形成拥塞而导致数据接收异常或无法上传的问题，适用于电力系统保密通信。
本发明的无线中继器适用于2km范围内的无线数据传输，所以本发明的近距离数据传输指距离小于等于2km范围内的无线电力数据传输。
1.一种适用于近距离数据传输的电力无线中继器系统，包括分无线中继器、路由器、总无线中继器，其特征在于：在一个区域，每个杆塔上的传感器数据通过分无线中继器与设置在该杆塔上的路由器连接，每个路由器通过zigbee网络与总无线中继器连接，总无线中继器通过串口将数据传输到中继器的主控模块，主控模块中控模块再将串口数据打包成i1报文的格式通过4g模块上传到电力信息平台；分无线中继器和总无线中继器为相同的无线中继器，其包括12v转5v降压电路、5v转3.3v降压电路、保护电路、主控板、信号采集接收模块、tf卡模块、4g发送模块，12v转5v降压电路、5v转3.3v降压电路以及保护电路,12v转5v降压电路与5v转3.3v降压电路连接，5v转3.3v降压电路与保护电路连接，保护电路分别与主控板、信号采集接收模块连接，主控板分别与信号采集接收模块、tf卡模块、4g发送模块连接。
2.根据权利要求1所述的所述的一种适用于近距离数据传输的电力无线中继器系统，其特征在于：所述的区域为半径1km里面的所有杆塔。
3.根据权利要求1所述的所述的一种适用于近距离数据传输的电力无线中继器系统，其特征在于：还包括电力无线中继器固定结构，电力无线中继器固定结构包括无线中继器、太阳能板、锂电池、连接板、调节装置，无线中继器、锂电池和调节装置固定在连接板，太阳能板通过太阳能连接线与锂电池连接，锂电池通过中继器连接线与无线中继器连接，其特征在于：太阳能板活动连接在调节装置上，太阳能板可调节相对于调节装置的角度，调节装置包括固定板、太阳能板、合页和调角装置，固定板固定安装在连接板上，固定板和太阳能板通过合页连接在一起，调角装置包括两个t型接头、正牙螺杆、反牙螺杆、花篮螺丝、反牙螺母、正牙螺母，两个t型接头分别固定在固定板、太阳能板上，反牙螺杆活动连接与固定在太阳能板上的t型接头连接，正牙螺杆活动连接与固定在固定板上的t型接头连接，反牙螺杆通过反牙螺母与花篮螺丝连接，正牙螺杆通过正牙螺母与花篮螺丝连接。
4.根据权利要求3所述的所述的一种适用于近距离数据传输的电力无线中继器系统，其特征在于：t型接头与正牙螺杆、反牙螺杆采用销轴连接。
5.根据权利要求3所述的所述的一种适用于近距离数据传输的电力无线中继器系统，其特征在于：固定板、太阳能板之间设置两个调角装置。
6.根据权利要求3所述的所述的一种适用于近距离数据传输的电力无线中继器系统，其特征在于：无线中继器和锂电池分别固定在太阳能板两侧。
7.根据权利要求1所述的所述的一种适用于近距离数据传输的电力无线中继器系统，其特征在于：12v转5v降压电路包括太阳能板、蓄电池、12v转5v芯片、第一电感、第二电感、第一电容、第二电容、第三电容，蓄电池输入端与太阳能板连接，蓄电池输出端与第一电感和第一电容连接，第一电感接入第二电容后与12v转5v芯片地连接端连接，第一电感与12v转5v芯片的输入电压端连接，12v转5v芯片输出端与第二电感连接，第二电感与第三电容并联后与5v转3.3v降压电路输入连接。
8.根据权利要求1所述的所述的一种适用于近距离数据传输的电力无线中继器系统，其特征在于：5v转3.3v降压电路包括5v转3.3v芯片、第四电容、第五电容，5v转3.3v芯片电压输入端与12v转5v芯片的输出端连接，第四电容、第五电容一端分别接入5v转3.3v芯片的电压输入端和输出端，另一端与直流地连接。
9.根据权利要求1所述的所述的一种适用于近距离数据传输的电力无线中继器系统，其特征在于：保护电路包括保险丝、稳压二极管、二极管，5v转3.3v芯片的电压输出端与保险丝连接，保险丝的输出端与稳压二极管的阴极相连，稳压二极管的阳极与直流地连接，稳压二极管的阴极与二极管的阳极相连，二极管的阴极与直流输出端连接。
技术总结