[发明专利]一种基于NB-IOT的高压电缆低功耗在线监测设备

说明书

本发明公开了一种基于NB‑IOT的高压电缆低功耗在线监测设备，包括电流传感器、AD转换模块、主控芯片、PC终端、上位机、NB‑IOT无线通信模块、传感器组和电源管理模块。本发明通过主控芯片将所需的各种数据通过设备工作模式进行优先级分类，护层电流数据与故障录波数据设置为第一优先级，在所有工作模式下，该级别数据都需要进行传输。温度、振动、设备信息等数据设置为第二优先级，该级别数据只会在正常工作模式进行传输。数据传输时通过数据包大小限制，对数据量过大的数据包进行剔除，减少无效数据的上传，在不同工作模式下，数据通信的频率与数据通信的传输量也会相应的进行改变，既降低了通信功耗，也保证了设备的正常运行。

技术领域

本发明涉及电力工程领域，尤其涉及一种基于NB-IOT的高压电缆低功耗在线监测设备。

背景技术

高压电缆传输的交流电周围存在着变化的电场，会导致电缆金属护层上产生相应的感应电流，电缆通过交叉互联接地的方式降低感应电流，而当电缆绝缘老化时，会破坏金属护层接地方式，导致接地电流迅速增大，产生电缆故障隐患。通过对接地电流的监测是如今较为流行的在线监测方法，但目前市面上的高压电缆在线监测设备多致力于如何高效的检测电缆故障，却很少对监测设备本身的运行稳定性与功耗进行研究与设计，导致监测设备的故障率较高，无法长时间稳定运行，造成了监测结果的偶然性增加。因此本发明的目标是在能够在有效的完成高压电缆监测设备的基础功能的之上，通过结合窄带物联网等新兴技术，减少监测设备的运行功耗，提高监测设备运行的稳定性，减少监测设备供电侧的压力，增加应对恶劣环境的能力。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于NB-IOT的高压电缆低功耗在线监测设备。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明包括电流传感器、AD转换模块、主控芯片、PC终端、上位机、NB-IOT无线通信模块、传感器组和电源管理模块，所述电流传感器通过所述AD转换模块与所述主控芯片连接，所述电流传感器和所述传感器组采集所述电源管理模块的数据，所述传感器组与所述主控芯片的信号输入端连接，所述主控芯片的数据输出端与所述PC终端连接，所述主控芯片的数据传输断奶通过所述NB-IOT无线通信模块与所述上位机通信连接。

所述主控芯片采用低功耗的STM32L4单片机作为数据处理系统的核心。

所述电源管理模块由太阳能电池板，大容量铁锂电池，电压转换模块，内置掉电保护电源组成。

本发明的有益效果在于：

本发明是一种基于NB-IOT的高压电缆低功耗在线监测设备，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明采用NB-IOT作为通信架构，相对于传统的无线通信模块，该模块具有覆盖广、连接多、速率快、成本低、功耗低等优点，并且支持5G通信，在5G通信时代能够得到更大的优势凸显，同时该模块具有多种传输模式，在PSM模式下，可以最大程度的维持设备通信在最低耗能下运行。

(2)本发明通过将监测设备的工作模式进行设计，将设备分为三类工作模式，正常工作模式，非稳定工作模式，掉电工作模式，通过对外界情况与供能情况进行分析，选择不同的工作模式，能够保证监测设备的长时间运行，减少突发情况对监测设备的影响；

(3)本发明的设备端与服务端的通信协议采用CoAP协议，该协议基于UDP协议封装，是一种专用于受限设备的应用协议，可以有效的降低设备运行压力，所以十分的适配NB-IOT模块。