Gizwits IoT platforması əsasında 10 kV-luq intellektual qutu tipli yarımstansiyanın layihələndirilməsi + STM32

Gizwits IoT platforması əsasında 10 kV-luq intellektual qutu tipli yarımstansiyanın layihələndirilməsi + STM32

Bu məqalədə təqdim olunan 10 kV-luq ağıllı qutu tipli yarımstansiyanın uzaqdan idarəetmə sistemi Xi'an Elm və Texnologiya Universitetinin Tian Hui tərəfindən hazırlanmış və hazırlanmışdır..

Sistem mühəndislik fonu kimi kollecdəki tələbə mənzili üçün 10 kV-luq ağıllı qutu dəyişdirmə sisteminin dizaynını götürür., əsasında 10kV-luq ağıllı qutu dəyişdirmə sistemini dizayn edir Əşyaların İnterneti. Sistem üç hissədən ibarətdir: qavrayış təbəqəsi, rabitə qatı və tətbiq təbəqəsi. Qavrayış təbəqəsi sensor məlumatlarının toplanması və sahə nəzarətçisinə ötürülməsinə cavabdehdir.

Mikrokompüter mühafizə cihazları kimi ikinci dərəcəli sistem avadanlığı da daxil olmaqla, ağıllı şəbəkə sayğacları, və ağıllı reaktiv güc kompensasiya nəzarətçiləri, həmçinin temperatur və rütubət kimi ətraf mühitin aşkarlanması avadanlığı, tüstü, və suya batırma sensorları. Yerli nəzarətçi STM32 quraşdırılmış mikroprosessorundan istifadə edir, LCD displey daxil olmaqla, səs siqnalı modulu, rele və GPRS rabitə modulu, və s.; rabitə təbəqəsi GPRS simsiz rabitədən istifadə edir, yerində nəzarətçi və bulud platforması arasında ikitərəfli məlumat ötürülməsinə cavabdehdir; Gizwits bulud platforması qutu tipli transformatorlar üçün uzaqdan monitorinq sistemi və mobil proqram hazırlayır, saxlanmasına cavabdeh olan, qutu tipli transformatorun istismar məlumatlarının təhlili və emalı.

This system finally realizes the user's remote monitoring of environmental parameters such as variable temperature and humidity, tüstü siqnalı və təməl çuxur suyu, eləcə də cərəyan kimi elektrik parametrləri, gərginlik, tezlik və güc amili, kompüter WEB və ya mobil APP vasitəsilə avadanlıqların iş vəziyyəti.

Qutu tipli transformatorun işində anormallıq və ya nasazlıq olduqda, monitorinq sistemi avtomatik olaraq nasazlıq səviyyəsini qiymətləndirir, və saytdakı zəngin müxtəlif kombinasiyaları vasitəsilə həyəcan siqnalı göndərir, mobil telefon APP, SMS və telefon, və s., gizli nasazlıqların vaxtında aradan qaldırılması və elektrik qəzalarının qarşısının alınması üçün müvafiq işçilərə məlumat verir. . O, qutu transformatorlarının və elektrik paylayıcı otaqların uzaqdan monitorinqi və mərkəzləşdirilmiş idarə olunması üçün uyğundur, və məktəblərdə enerji paylayıcı avadanlıqların kəşfiyyat səviyyəsini və enerji təchizatı təhlükəsizliyini və etibarlılığını əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər, müəssisələr və icmalar.

1. Giriş

Sosial iqtisadiyyatın və paylama şəbəkəsinin qurulması və inkişafı ilə, getdikcə daha çox 10kV qutu transformatorlar var. Ənənəvi 10kV qutu tipli yarımstansiya ümumiyyətlə nəzarətsiz və əl ilə müntəzəm yoxlamanın iş rejimini qəbul edir., aşağı intellektə malik olan və ətraf mühit və avadanlıq üçün uzaqdan monitorinq və nasazlıq siqnalı sistemlərindən məhrum olan. Hal hazırda, smart sensor texnologiyasının sürətli inkişafı ilə, quraşdırılmış texnologiya, rabitə texnologiyası və bulud hesablama texnologiyası və xərclərin azaldılması, “Əşyaların interneti” əsasında 10 kV-luq “ağıllı qutu” tipli yarımstansiya ənənəvi qutu tipli yarımstansiyaların təkmilləşdirilməsi və transformasiyası üçün ən yaxşı seçim oldu..

Əşyaların İnternetinə əsaslanan ağıllı qutu tipli yarımstansiyanın uzaqdan monitorinq sistemi qutu tipli yarımstansiya mühitinə uzaqdan nəzarət edə bilər., real vaxt rejimində avadanlığın iş parametrləri və vəziyyəti. Şəkildə göstərildiyi kimi 1.

İstifadəçilər qutunun temperaturu və rütubəti kimi ətraf mühit parametrlərinə uzaqdan nəzarət edə bilərlər, tüstü siqnalı, və təməl çuxurlarında suyun yığılması, eləcə də cərəyan kimi elektrik parametrləri, gərginlik, tezlik, və güc amili, və istənilən vaxt kompüterlər və ya mobil proqramlar vasitəsilə avadanlığın vəziyyəti. Qutu yarımstansiyası anormal işlədikdə və ya uğursuz olduqda, monitorinq sistemi cib telefonu APP-nin müxtəlif üsulları vasitəsilə avtomatik olaraq müvafiq işçilərə məlumat verəcəkdir, Səhv səviyyəsinə uyğun olaraq SMS və telefon, gizli nasazlıqları vaxtında aradan qaldırmaq və elektrik qəzalarının qarşısını almaq üçün.

10kV-luq “Əşyaların interneti”nə əsaslanan smart qutu tipli yarımstansiya

Ağıllı qutu tipli yarımstansiyanın uzaqdan monitorinq sistemi aşağıdakılardan ibarətdir "fieldbus LAN" qutu tipli yarımstansiyanın daxilində və a "bulud platforması geniş sahə şəbəkəsi" qutu tipli yarımstansiyadan kənarda. Bu struktur model ikinci dərəcəli su təchizatı avadanlığının uzaqdan monitorinq sistemlərinin uzaqdan monitorinq sistemlərinin işlənib hazırlanmasında tətbiq oluna bilər, yaşayış elektrik enerjisi ödənişlərinin idarə edilməsi sistemləri, və ənənəvi avadanlıqların kəşfiyyat və idarəetmə səviyyəsini yaxşılaşdırmaq və ənənəvi sənayelərin təkmilləşdirilməsini təşviq etmək üçün liftin uzaqdan monitorinq sistemləri. Yaxşı tətbiq dəyəri var.

2. Proqramın ümumi dizaynı

Əşyaların İnternetinə əsaslanan smart qutu tipli yarımstansiyanın dizaynı kollec tələbəsi mənzilində 10 kV-luq smart qutu tipli yarımstansiyanın dizaynına əsaslanır.. 10kV-luq ağıllı qutu tipli transformatorun əsas sistem dizaynı ənənəvi 10kV qutu tipli transformatorun dizaynı ilə eynidir., və yetkin olmağa meyllidir. Bu məqalə 10kV-luq ağıllı qutu tipli transformatorun ağıllı dizaynına diqqət yetirir. Aşağıda 10 kV-luq ağıllı qutu tipli transformatorun əsas sisteminin dizayn məzmununun qısa icmalı verilmişdir..

2.1 10kV intellektual qutu tipli yarımstansiyanın ilkin sistem dizaynı

Enerji yükü №. 5 Bir universitetdə tələbə binası əsasən işıqlandırmadır, kompüterlər və yeni əlavə edilmiş kondisioner yükləri. Hər bir yataqxana kimi hesablanır 8 Xalq, işıqlandırma yükü 100W-dir, hər tələbə kompüterinin yükü 200 Vt-dır, və hər 1,5P split tipli asılqan kondisionerlərlə yeni quraşdırılıb Gücü 1,3 kVt, tək yataqxananın yükü isə 3,0 kVt-dır. görə "Sənaye və Mülki Enerji Təchizatı və Paylayıcı Dizayn Təlimatı", the dormitory's power load demand coefficient is 0.7, və güc amili 0.8.

Gələcəkdə tələbə mənzilinin elektrik yükünün artırılması nəzərə alınaraq, transformator müəyyən bir marja ehtiyatı saxlamalıdır, və gücü 1000kVA olan transformator seçilir. Transformatorun ilkin investisiya dəyəri və istismar dəyəri nəzərə alınmaqla, habelə milli enerjiyə qənaət və emissiyaların azaldılması siyasətinin tələbləri, Bunun üçün az itkili tam möhürlənmiş yağlı transformator S13-M-1000/10-0.4 seçilir..

Yükün statistik hesablanması əsasında, qısaqapanmanın hesablanması, dinamik sabitliyin yoxlanılması və istilik sabitliyinin yoxlanılması, qutu tipli transformatorun ilkin sisteminin əsas avadanlığı seçilir. İlkin sistemin əsas avadanlıqlarının xüsusi modelləri və texniki parametrləri Cədvəldə göstərilmişdir 3, Cədvəl 4, Cədvəl 5 və Cədvəl 6.

№-nin dizayn tələblərinə uyğun olaraq. 5 tələbə mənzili layihəsi qutusu yarımstansiyası və ilkin sistem dizaynının hesablanması, №-li dizayn edilmiş ilkin sistemin əsas naqil diaqramı. 5 tələbə mənzil qutusu yarımstansiyası Şəkildə göstərilmişdir 2.

Şəkil 2 : Universitetdəki bir tələbə mənzilində qutu tipli yarımstansiyanın əsas sisteminin əsas naqil diaqramı

2.2 10kV qutu transformatorunun intellektual dizayn sxemi

10 kV-luq ənənəvi qutu tipli yarımstansiyanın istismarının idarə edilməsində mövcud olan dizayn qüsurları və problemlərin aradan qaldırılması məqsədi ilə, problemin həllinin açarı aşkarlama üçün qapalı dövrə sisteminin qurulmasındadır, ağıllı qutu tipli yarımstansiya mühitinin və avadanlığının uzaqdan monitorinqi və siqnalizasiyası, və dizayn iş mühitinin və elektrik avadanlığının uzaqdan monitorinqinə malikdir Müxtəlif funksiyaları olan ağıllı qutu transformator sistemi qutu transformatoruna giriş nəzarəti kimi ətraf mühit parametrlərini toplaya və nəzarət edə bilər., ətraf mühitin temperaturu və rütubəti, tüstü siqnalı, və kabel xəndəyindəki su, həmçinin gərginlik, cari, aktiv güc, reaktiv güc, güc amili, kabel temperaturu, transformator transformatoru, və s.

Bədən temperaturu və qaz həyəcan siqnalı və digər avadanlıqların iş parametrləri, uzaqdan idarə olunan egzoz fanı, mikrokompüter mühafizə cihazı və elektrik açarı açarı.

Sistem sənaye sahələrində tez-tez istifadə olunan rabitə funksiyalarına malik ağıllı alətlər və ağıllı sensorları qəbul edir, və toplanmış məlumatları sahə avtobusu rabitəsi vasitəsilə sahə nəzarətçisinə ötürür, və sahə nəzarətçisi verilənləri simsiz və ya simli rabitə modulu vasitəsilə serverə və ya bulud əsas kompüterinə ötürür. Telemetriya kimi funksiyaları həyata keçirin, uzaqdan siqnalizasiya və uzaqdan idarəetmə.

Əşyaların İnternetinə əsaslanan 10 kV-luq ağıllı qutu transformatorunun uzaqdan monitorinq sistemi ikitərəfli rəqəmsal rabitə funksiyasına malik ağıllı alətlər və sensorlardan istifadə edir., standart RS485 avtobus interfeysi və Modbus-RTU rabitə protokolunu vahid şəkildə qəbul edir. Əşyaların İnternetinə əsaslanan intellektual qutu transformatorunun uzaqdan monitorinq sistemi üç hissədən ibarətdir: qavrayış təbəqəsi, rabitə qatı və tətbiq təbəqəsi.
* Qavrama təbəqəsi: müxtəlif mühitləri toplamaq üçün müxtəlif smart sayğaclar və smart sensorlar vasitəsilə, avadanlığın iş parametrləri və qutu transformatorunun avadanlığının iş vəziyyəti, və məlumatları RS485 avtobusu vasitəsilə sahə nəzarətçisinə ötürmək. Sahə nəzarətçisi daxili əməliyyat sisteminə malikdir və məlumatların toplanmasına malikdir, Hesablama, emal və nəzarət funksiyaları.
* Rabitə təbəqəsi: Bu təbəqə məlumatların ötürülməsi və mübadiləsinin əlaqə və həlqəsidir, və bulud platforması ilə yerində nəzarətçi arasında məlumatların ikitərəfli ötürülməsinə cavabdehdir. Qutu tipli transformatorun faktiki rabitə şərtlərinə görə, simli optik kabel kimi müxtəlif rabitə üsulları, Bulud platformasına məlumat ötürmək üçün Ethernet və ya simsiz GPRS seçilə bilər.
*Tətbiq təbəqəsi: Bulud platformasında qutu tipli transformatorlar üçün uzaqdan monitorinq sistemini layihələndirin və inkişaf etdirin, göndərilməsinə cavabdehdir, tarixi məlumatların qəbulu və işlənməsi, qutu tipli transformatorun iş parametrlərinin uzaqdan monitorinqi, və hadisə əməliyyatı məlumatlarının saxlanması və təhlilini qeyd edin. Və bulud platformasında WEB və mobil APP inkişaf etdirin, Növbətçi elektrikçi istənilən vaxt kompüter və ya mobil APP vasitəsilə qutu transformatorunun iş məlumatlarına və avadanlıqların iş vəziyyətinə nəzarət edə bilər..

3. Sistem avadanlıqlarının dizaynı

3.1 Qutu transformator sahəsinin RS485 avtobus lokal şəbəkəsi

Quraşdırılmış texnologiyanın inkişafı və tərəqqisi və xərclərin azaldılması ilə, bir çox aşkarlama alətləri, sensorlar və aktuatorlar ənənəvi qutu tipli sahə avadanlıqlarının məlumat ötürülməsinin çatışmazlıqları və problemləri üçün quraşdırılmış mikroprosessorlara malikdir., ADDA çevirmə və xəttiləşdirmə və rəqəmsal filtrləməni tamamlaya bilər. Bu rəqəmsal sahə cihazlarına serial rabitə məlumat interfeysi əlavə olunur, və sahə cihazları arasında ardıcıl ikitərəfli əlaqə vahid standart rabitə protokolundan istifadə etməklə həyata keçirilə bilər.

Hazırda əsasən sənaye avtobus şəbəkəsindən istifadə olunur.

Ağıllı qutu tipli transformatorlar üçün uzaqdan monitorinq sisteminin dizaynının açarlarından biri rəqəmsal ikitərəfli rabitə funksiyalarına malik smart alətlər və sensorlar seçməkdir., və standart və vahid avtobus interfeysləri və rabitə protokollarını qəbul etmək. № 10-da 10kV smart qutu tipli transformasiya dizaynının mühəndislik təcrübəsindən başlayaraq. 5 tələbə mənzili, ümumiyyətlə smart sensorlar tərəfindən dəstəklənən RS485 avtobusu və Modbus-RTU rabitə protokolu seçilir.

Bir kollecdəki tələbə mənzilində qutu-transformatorun ilkin sisteminin əsas naqil sxeminə və 10kV-luq ağıllı qutu-transformatorun uzaqdan izləmə sisteminin sistem blok diaqramına görə, sistem aparatının dizaynı qutu-transformator sahə nəzarətçisini nüvə kimi qəbul edir, və mikrokompüterlə inteqrasiya olunmuş mühafizə qurğusundan ibarətdir, ağıllı şəbəkə sayğacı və ağıllı reaktiv güc Kompensatorlar kimi ikincil sistem avadanlığı, kimi ətraf mühitin aşkarlanması sensorları temperatur və rütubət tüstü sensorları, PT100 temperatur sensorları və suya müdaxilə sensorları qutudan qutuya transformasiya sahəsinin RS485 avtobus yerli şəbəkəsini təşkil edir.. Qutu transformatorunun RS485 avtobusunun lokal şəbəkə sisteminin diaqramı Şəkildə göstərilmişdir 4.

Qutu tipli transformasiya sahəsinin RS485 avtobus lokal şəbəkə sistemi diaqramı

(1) RS485 serial rabitə avtobusu

RS485 avtobusunun rabitə rejimi master-slave rejimidir, və əsas cihaz rabitə üçün hər bir kölə cihazı sorğulayır, və paylanmış sistemi formalaşdırmaq üçün birdən çox nöqtəli şəbəkə qurmaq olar. RS485 interfeysi geniş istifadə olunan aşağı sürətli serial interfeysdir, və RS485 interfeysi aşağıdakı xüsusiyyətlərə malikdir.
* RS485 interfeysi.

RS485 interfeys rabitəsi diferensial ötürmə rejimini qəbul edir, və balanslaşdırılmış sürücü və diferensial qəbuledicinin birləşməsinə malikdir, və siqnalları ötürmək üçün kabelin hər iki ucundakı gərginlik fərqindən istifadə edir, ümumi rejim müdaxiləsinə və səs-küyə qarşı müdaxiləyə müqavimət göstərmək qabiliyyətini xeyli artırır.
* RS485 avtobusu yüksək ötürmə sürətinə və uzun ötürmə məsafəsinə malikdir. Maksimum ötürmə məsafəsi təxminəndir 1200 metr, və maksimum ötürmə sürəti 10Mbps-dir; onun ötürmə sürəti ötürmə məsafəsinə tərs mütənasibdir, və sürət 20kbps-dən aşağı olduqda maksimum ötürmə məsafəsinə çatmaq olar.
* Çoxlu qovşaqları dəstəkləyin. Ümumiyyətlə, RS485 avtobus döngəsi nəzəri cəhətdən dəstəkləyə bilər 247 cihaz qovşaqları.

(2) Modbus-RTU serial rabitə protokolu

Modbus protokolu sənaye avtobus şəbəkəsinə tətbiq edilir. Protokol vasitəsilə, nəzarətçi ilə sahə avadanlığı arasında məlumat rabitəsi həyata keçirilə bilər. Müxtəlif istehsalçılar tərəfindən istehsal olunan avadanlıq vahid protokol əsasında sənaye avtobus şəbəkəsinin monitorinq sistemini təşkil edə bilər. Protokol master-slave strukturuna malikdir, şəbəkədə bir master node, digərləri isə qul qovşaqlarıdır, və hər bir kölə node unikal cihaz ünvanı var.

Serial avtobus şəbəkəsində, master node əmri işə salır, və bütün kölə qurğular əmri alacaq. Modbus əmri əmri yerinə yetirən kölə qurğunun ünvanını ehtiva edir, və master cihaz tərəfindən təyin edilmiş kölə cihaz əvvəlcə cavab verir və sonra əmri yerinə yetirir. Gələn əmrlərin pozulmadığından əmin olmaq üçün Modbus əmrlərində yoxlama məbləğləri var.. Modbus əmrləri RTU-ya registr dəyərini dəyişməyi əmr edə bilər, I/O portunu oxuyun və ya idarə edin, və cihaza bir və ya daha çox qeydiyyat məlumatını qaytarmağı əmr edin.

Modbus-a ASCII daxildir, RTU və TCP üç mesaj növü. ASCII ötürmə rejimi, LRC yoxlama məbləği, aşağı ötürmə səmərəliliyi, lakin intuitiv, sadə və asan sazlanır. RTU ötürmə rejimi, CRC yoxlamasından istifadə etməklə, yüksək ötürmə səmərəliliyi, ASCII-dən biraz daha mürəkkəbdir. Ümumiyyətlə desək, ötürüləcək məlumatların miqdarı azdırsa, ASCII protokolundan istifadə etməyi düşünə bilərsiniz; ötürüləcək məlumatların həcmi nisbətən böyükdürsə, RTU protokolundan istifadə etmək ən yaxşısıdır. Bu səbəbdən, bu sistemin ağıllı alətləri və sensorları Modbus-RTU rabitə rejimini bərabər şəkildə qəbul edir.

3.2 Qutu transformatorunun sahə nəzarətçisinin aparat dizaynı

Qutu transformatorunun sahə nəzarətçisi quraşdırılmış sistemdən ibarətdir. Quraşdırılmış sistem tətbiq mərkəzlidir, proqram təminatı və avadanlıqlar uyğunlaşdırıla bilər, və avadanlıqların avtomatlaşdırılmasını həyata keçirir, kəşfiyyat, və uzaqdan monitorinq funksiyaları. Əsasən, quraşdırılmış mikroprosessorlardan ibarətdir, əlaqəli hardware, quraşdırılmış əməliyyat sistemləri, və tətbiqi proqram sistemləri.

(1) STM32 mikroprosessor minimum sistemi

Quraşdırılmış mikroprosessorun minimum sisteminə quraşdırılmış mikroprosessor daxildir, reset dövrə və sazlama dövrə. Saat sxemi tələb olunan xarici saat siqnalını təmin edir, sıfırlama sxemi vahid başlanğıc vəziyyətini təmin edir, və sazlama sxemi proqramı yükləmək və sazlamaq üçün interfeys təqdim edir.
* Quraşdırılmış mikroprosessor seçimi. Yerli nəzarətçinin işləməsi üçün 10kV ağıllı qutu transformatorunun uzaqdan monitorinq sisteminin tələblərinə uyğun olaraq, bu sistem yerində nəzarətçinin əsas mikroprosessoru kimi STM32F103ZET6 çipini seçir.. STM32F103ZET6 quraşdırılmış mikroprosessor, MCU yüksək inteqrasiyaya malikdir, aşağı enerji istehlakı, və yüksək qiymət performansı. Sənaye tibb sahəsində müxtəlif tətbiq tələbləri üçün uyğundur, və bu sistemin məlumatların alınması və real vaxt rejimində işlənməsi tələblərinə cavab verə bilər.
* Kristal osilator dövrəsi. Kristal osilator sxemi mikroprosessorun normal işləməsi üçün mikroprosessora sabit tezlikli impuls verir.. STM32 mikroprosessorunda iki kristal osilator var, 8MHz kristal osilator xarici yüksək sürətli saat təmin edir, və 32.768KHz kristal osilator xarici aşağı sürətli saat təmin edir.

* Dövrəni sıfırlayın. Mikroprosessorun sıfırlanması dövrəsinin funksiyası sistemi yenidən işə salmaqdır. Sistem uğursuz olduqda, cihazı yenidən başlatmaq üçün sıfırlama düyməsini basın. Ümumiyyətlə, sıfırlama sxemi yenidən işə salmaq üçün aşağı səviyyəli siqnaldan istifadə edir.

(2) Elektrik dövrəsinin dizaynı

Sistem nominal gərginliyi 12V olan DC xarici enerji təchizatını seçir (2A), və DC 5V seçir (2A) sahə nəzarətçisinə enerji vermək üçün USB interfeysli güc adapteri. 12V DC enerji təchizatı idarəetmə lövhəsinə qoşulur, və DC 12V enerji təchizatı LM2596S aşağı endirmə modulu vasitəsilə DC 5V enerji təchizatı əldə etmək üçün azaldılır.. Daha sonra 5V gərginlik AMS1117-3.3V tənzimləyici çipindən keçirilir və STM32 çipini enerji ilə təmin etmək üçün 3.3V gərginlik əldə edilir.. LM2596S və AMS1117-3.3V enerji təchizatı tənzimləyicisinin dövrə diaqramı Şəkildə göstərilmişdir. 8.

(3) TTL moduluna RS485 interfeysi

TTL moduluna RS485 interfeysi RS485 siqnalının və TTL siqnalının ikitərəfli çevrilməsini və rabitəsini həyata keçirir., lakin siqnal növbə ilə yerinə yetirilməlidir, və eyni zamanda iki istiqamətdə həyata keçirilə bilməz. Bütün sahə cihazları mikrokontroller ilə əlaqə yaratmaq üçün bu moduldan istifadə edir, və naqil diaqramı Şəkildə göstərilmişdir 9.

TFT-LCD və STM32 MCU-nun məftil diaqramı - Şəkil 9

(4) LCD displey modulu

Qutu tipli uzaqdan monitorinq sisteminin yerində nəzarətçi bir çox nömrə və simvol göstərməlidir, displey modulu kimi 2,8 düymlük TFT-LCD maye kristal displey seçilib, və içərisində ILI9341 nəzarətçi var. STM32-nin SPI interfeysi vasitəsilə ILI9341 ilə əlaqə qura biləcəyini düşünün, 8080 interfeys və ya RGB interfeysi. Daha sürətli yeniləmə sürətinə nail olmaq üçün, TFT-LCD istifadə edir 8080 paralel məlumat avtobus interfeysi. STM32 dəyişən statik yaddaş FSMC modulu vasitəsilə məlumatları ILI9341 nəzarətçi yaddaşına çıxarır.

(5) Səs siqnalı modulu

STM32 mikroprosessoru qutu transformatorunun iş məlumatlarında anormallıq və ya nasazlıq olduğunu aşkar etdikdə, o, serial porta mesaj göndərəcək və səsli siqnalı işə salacaq. Səs siqnalı modulu çox istifadə edilən SYN6288 səs çipini seçir, və proqramlaşdırılmış proqrama uyğun olaraq səs siqnalı məlumatlarını avtomatik yayımlayır. Sistem GB2312 kodundan istifadə edir, Çin simvollarının işlənməsi və Çin simvolu ünsiyyətində məlumat mübadiləsi üçün uyğundur. SYN6288 də nömrələri dəqiq tanıyır, vaxtlar və tarixlər, və ümumi istifadə olunan ölçü vahidləri.

(6) Relay modulu

Sahə nəzarətçisi DC 12V həyəcan zəngi və ventilyatorun açılması və bağlanmasına nəzarət etmək üçün 2 yollu optokupl izolyasiya rölesi modulları qrupunu seçir., və 220V AC bərk hal rölesi qutu tipli egzoz fanının enerji təchizatı növünə və gücünə görə seçilə bilər.. Hər bir rele sxemi modulu normal olaraq açıq və normal olaraq qapalı kontaktlara malikdir, həmçinin LED statusunun göstəricisi; hər bir rele dövrəsi optokupllarla təcrid olunur, və rölin induksiya edilmiş gərginliyini buraxmaq və əvvəlki dövrəni qorumaq üçün sərbəst dönən diodla təchiz edilmişdir.. Qutu transformatorunun ətraf mühitin temperaturu müəyyən bir diapazonu aşdıqda, yerində nəzarətçi yüksək səviyyədə çıxış edir, və bir optokupl izolyasiya rölesi ventilyatoru soyutmaq üçün işə salır; həddindən artıq tüstü konsentrasiyası kimi ciddi nasazlıqlar baş verdikdə, nəzarətçi birləşdirmək üçün başqa bir optokupl izolyasiya rölesini idarə edir Siqnal zəngi dövrəsi yerində həyəcan siqnalı göndərir. Rölenin iş prinsipi diaqramı və rele modulu ilə STM32 çipi arasında əlaqə diaqramı üçün, istehsalçı ilə əlaqə saxlayın və sorğu göndərin.

(7) Rabitə modulu

10kV ağıllı qutu transformatorunun uzaqdan monitorinq sisteminin dizayn tələblərinə uyğun olaraq, ağıllı qutu transformatoru və bulud arasındakı əlaqə aşağı trafik dəyəri ilə GPRS simsiz rabitə metodunu seçir. Gizwits proqram təminatı GPRS modulu.
*Gizwits proqram təminatı GPRS modulu (G510_GAgent proqram təminatı). Bu modul müxtəlif rabitə modulları üzərində işləyən tətbiq proqramıdır, bulud və məhsul cihaz məlumatlarının ikitərəfli ötürülməsi kimi funksiyaların təmin edilməsi, şəbəkəyə cihaz konfiqurasiyası, kəşf və bağlama, və proqram təkmilləşdirmələri. GPRS modulu ilə əsas nəzarətçi arasındakı dövrə diaqramını istehsalçı ilə əlaqə saxlamaqla əldə etmək olar.

*GPRS-GA6 modulu. Bu modul səsin ötürülməsini həyata keçirə bilər, qısa mesaj və aşağı enerji istehlakı ilə məlumat. M2M tətbiqlərində müxtəlif dizayn tələbləri üçün uyğundur, xüsusilə kompakt məhsulların dizaynı üçün. İkincisi, rabitə protokolu UART serial port avtobus ötürülməsini qəbul edir, modulu idarə etmək üçün standart AT əmrlərindən istifadə edir, və 115200bps ötürmə sürətini seçir. ilə əlaqə saxlayın IoT istehsalçısı GPRS-GA6 modulunun və STM32 mikro nəzarətçinin əlaqə sxemi üçün.

3.3 Mikrokompüter hərtərəfli mühafizə cihazı

Güc transformatorunun mühafizəsi dizayn spesifikasiyasına uyğun olaraq (GB/T 50062-2008), 10kV-lik transformatorlar adətən vaxt məhdudiyyəti ilə həddindən artıq cərəyandan qorunma qurmalıdırlar. Mikrokompüter qoruyucu qurğunun mühafizəsi var, transformatorların və xətlərin ölçü və idarəetmə funksiyalarını, həmçinin məlumatların əldə edilməsi funksiyaları, monitorinq və sistemin özünü yoxlaması, və yüksək həssaslığa və etibarlılığa malikdir.

Dizayn tələblərinə uyğun olaraq tələbə mənzilində 10kV intellektual qutu dəyişikliyi, RS485 rabitə funksiyası ilə Ankerui AM3-I cərəyan tipli mikrokompüter hərtərəfli mühafizə cihazı seçildi, IA ilə, IB, İ C, UA, UB, UC, P, Q, Fr və digər elektrik Parametr ölçüləri, 8-kanal xarici keçid siqnalının alınması, və elektrik açarının uzaqdan idarə edilməsinin açılması və bağlanması əməliyyatları və digər funksiyalar. AM3-I mikrokompüter mühafizə cihazının naqil terminal diaqramı aşağıdakı kimidir:

AM3-I mikrokompüter mühafizə cihazının naqil terminal diaqramı

3.4. Ağıllı şəbəkə sayğacı

Ağıllı şəbəkə sayğacları üç fazalı cərəyan kimi elektrik parametrlərini aşkar etmək üçün istifadə olunur, aşağı gərginlikli elektrik paylayıcı sxemlərin gərginliyi və gücü, həmçinin ayırıcı açarların və elektrik açarlarının açılması və bağlanması vəziyyəti. 10kV ağıllı qutu transformatorunun ikincil sisteminin dizayn tələblərinə uyğun olaraq, RS485 rabitə funksiyası ilə Ankerui ACR ağıllı şəbəkə sayğacı seçilib, və ACR ağıllı şəbəkə sayğacının və aşağı gərginlikli cərəyan transformatorunun naqil diaqramı və keçid giriş və çıxışının naqil diaqramı seçilir..

ACR smart şəbəkə sayğacı aşağı gərginlikli cərəyan transformatoru və rəqəmsal giriş və çıxış naqil diaqramı

ACR smart şəbəkə sayğacı Modbus-RTU protokolunu qəbul edir, güc parametrlərini ölçə və toplaya bilər. Keçid giriş funksiyası izolyasiya açarının və elektrik açarının keçid vəziyyətini aşkar edə bilər, və rele çıxış funksiyası elektrik açarını uzaqdan yandırıb söndürə bilər. ACR intellektual şəbəkə sayğacı rabitə ünvan cədvəli üçün vahid plana malikdir, telemetriyanın üç uzaq funksiyasını həyata keçirə bilir, uzaqdan siqnalizasiya və uzaqdan idarəetmə.

(1) AD çevrilməsi və AC analoq siqnalının hesablanması

The 3 faza gərginlik siqnalları və 3 cari siqnallar (cərəyan transformatorunun çıxış siqnalları) birbaşa ACR smart şəbəkə sayğacı tərəfindən toplanan bütün analoq kəmiyyətlərdir, verilənlərin emalı üçün CPU tərəfindən tanınacaq rəqəmsal siqnallara çevrilməlidir. Birinci, the 3 faza gərginlikləri 220V və 3 cərəyan analoqları çevirici vasitəsilə aşağı gərginlikli siqnallara çevrilir, və gərginlik meydana gətirən dövrə vasitəsilə AD çeviricisi tərəfindən icazə verilən gərginliyə çevrilir; , AD tərəfindən rəqəmsal siqnala çevrilir və CPU-ya daxil edilir. AC analoq kəmiyyətinin nümunə götürmə və AD çevrilmə prosesinin sxematik diaqramını istehsalçı ilə əlaqə saxlamaqla əldə etmək olar..

* Analoq gərginliyin çevrilməsi və aşağı keçid filtrasiyası. Gərginlik yaradan dövrənin funksiyası elektrik enerjisini elektriklə təcrid etmək və çevirməkdir. Ümumiyyətlə, AD çeviricisi giriş siqnalının ±5V və ±10V olmasını tələb edir, beləliklə, gərginlik çeviricisinin transformasiya nisbəti müəyyən edilə bilər. Aşağı ötürücü filtrlər passiv filtrlərə və aktiv filtrlərə bölünür. Aktiv filtrlər kondansatörlərdən ibarətdir, rezistorlar və inteqrasiya olunmuş əməliyyat gücləndiriciləri, filtrasiya zamanı siqnalı gücləndirən. Passiv filtrlər yalnız filtrləmə funksiyalarına malikdir, lakin siqnal gücləndirmə funksiyaları yoxdur.
* Analoq siqnal seçmə. The sampling process should follow Shannon's sampling theorem, yəni, seçmə tezliyi -dən az olmamalıdır 2 giriş siqnalının ən yüksək tezliyindən dəfələrlə. Nümunə alma prosesi çox sürətlidir. Cari AD çeviricisinin seçilməsi nanosaniyə səviyyəsinə çatıb, enerji sisteminin avtomatik qurğusunun seçmə müddəti millisaniyə səviyyəsində olduğu halda, beləliklə, altı döngənin gərginlik və cərəyan siqnalları bir AD çeviricisini paylaşa bilər, lakin nümunə götürmə sxemi nümunə götürmə və saxlama cihazı və multipleksor açarı ilə təchiz olunmalıdır.
* AD çevrilməsi. AD çeviricilərinə ardıcıl yaxınlaşma daxildir, inteqral, saymaq, paralel müqayisə, və VFC gərginlik tezliyi çeviriciləri. Ardıcıl yaxınlaşma AD çeviricisi ADC-də həm sürətin, həm də dəqiqliyin nümayəndəsidir, və daha yüksək dönüşüm nisbətində daha yüksək konvertasiya həllinə malikdir.

(2) Sinusoidal elektrik kəmiyyətinin yarımdövrü mütləq qiymət inteqrasiyası alqoritmi

Proqram alqoritminin açarı alqoritm əməliyyatının dəqiqliyini və sürətini artırmaqdır.. Ağıllı sayğacın AC seçmə alqoritminin açarı sinusoidal siqnalın ani dəyərinə uyğun olaraq sinusoidal seçmə siqnalının amplitüdünün və ya effektiv dəyərinin necə hesablanacağını həll etməkdir.. Sinus kəmiyyətləri üçün ən çox istifadə edilən alqoritm yarım dövrlü mütləq dəyər inteqrasiyası alqoritmidir.. Yarım dövrənin mütləq dəyərin inteqrasiyası alqoritminin prinsipi ondan ibarətdir ki, istənilən yarım dövrədə sinus kəmiyyətinin mütləq qiymətinin inteqralı sabit S-dir., və inteqral qiymət sabiti S inteqral başlanğıc bucağı ilə heç bir əlaqəsi yoxdur . Sinus funksiyası modelinə əsaslanan yarımdövrə mütləq dəyər inteqrasiyası alqoritmi Şəkildə göstərilmişdir 19.

Sinus funksiyası modelinə əsaslanan yarımdövrə mütləq qiymət inteqrasiyasının alqoritmi

Yarım dövrəli mütləq dəyər inteqral alqoritmindən istifadə etməklə cərəyanın effektiv dəyərinin hesablanması ifadəsi aşağıdakı şəkildə göstərilmişdir.:

Formulada, S yarım dövr ərzində mütləq dəyərin inteqralını təmsil edir; I cərəyanın effektiv dəyərini təmsil edir; i cərəyanın ani dəyərini təmsil edir; w bucaq sürətini təmsil edir; T AC güc dövrəsini təmsil edir; f AC güc tezliyini təmsil edir; N bir dövrədə nümunələrin sayını göstərir ; Ts seçmə müddətini ifadə edir.

3.5 RS485 temperatur və rütubət tüstü sensoru

Nəzərə alsaq ki, qutu tipli transformatorda enerji təchizatı xəttində sızma ola bilər, həddindən artıq yüklənmə, qısaqapanma və həddindən artıq kontakt müqaviməti, yanğınlara səbəb ola bilər, və mazutla işləyən transformatorun sıradan çıxması yanğınlara səbəb ola bilər. Buna görə də, qutu tipli transformatorun yanğın aşkarlanması üçün qutu tipli transformatorda tüstü sensoru quraşdırmaq lazımdır.. Potensial uğursuzluqları erkən aşkar etmək üçün. Ölçmə dəqiqliyini təmin etmək və eyni zamanda xərcləri azaltmaq üçün, RS485 temperaturu, rütubət və tüstü üçü birdə sensor temperaturu təyin etmək üçün istifadə olunur, qutu transformatorunda rütubət və tüstü konsentrasiyası. The temperatur və rütubət sensoru SHT30 zondundan istifadə edir. Yerində dalğalanma və nəbz müdaxiləsi. Sensor var 4 məftillər: qırmızı, qara, sarı, və yaşıl. Temperatur və rütubət tüstü sensorunun xüsusi naqil üsulu üçün, IoT istehsalçısı ilə əlaqə saxlayın.

Bu sistemdə hazırlanmış smart sayğaclar və sensorlar Modbus-RTU protokolunu qəbul edir, tam ötürmə sürəti diapazonunda etibarlı şəkildə əlaqə saxlaya bilən 1200-115200. Ağıllı sayğacların və sensorların ötürmə sürəti vahid olaraq 9600bps-ə təyin edilmişdir. Sensorun məlumat ötürmə formatı və məlumat çevirmə formatı aşağıdakı kimidir:
Sensor məlumat sorğu çərçivəsi formatı. Sensor standart Modbus-RTU protokolunu izləyir, və sensorun oxunuşu saxlama registrində saxlanılır, və funksiya kodudur 04. Üst kompüter sensor məlumat sorğu çərçivəsi formatını oxuyur, və aşağı kompüter sensoru məlumat sorğu çərçivəsi formatı.

3.6 PT100 temperatur ötürücü - RTD PT100 iş prinsipi - temperatur sensorunun iş prinsipi

PT100 temperatur ötürücüsü transformatorun bədən istiliyini aşkar etmək üçün istifadə olunur, yüksək gərginlikli və aşağı gərginlikli kabel temperaturu, müxtəlif sənaye sahələri üçün uyğundur. Transformator əməliyyat zamanı itkilərə səbəb olacaq, əsasən dəmir itkisi və mis itkisi, əsas itki və yük itkisi kimi də tanınır. Mis itkisi yük cərəyanı ilə dəyişir və yük cərəyanının kvadratına mütənasibdir. Transformator itkisinin hesablanması düsturu aşağıdakı kimidir:

Formulada, P0 nominal gərginlikdə yüksüz rejimdə transformatorun aktiv gücünü göstərir; I1 və I2 yüksək gərginlikli xətt cərəyanını və aşağı gərginlikli yan xətt cərəyanını təmsil edir; R1 və R2 yüksək gərginlikli yan müqaviməti və aşağı gərginlikli yan müqaviməti təmsil edir.

PT100 temperatur ötürücüsü RS485 avtobus interfeysi ilə quraşdırılmışdır, və hər bir temperatur ötürücü qoşula bilər 4 PT100 temperatur sensorları.

3.7 Suya daldırma ötürücüsünün iş prinsipi

Qutu yarımstansiyasının təməl çuxurunun su səviyyəsinin aşağı olması səbəbindən, güclü yağışdan sonra kabel xəndəyində və təməl çuxurunda tez-tez su yığılması olur, və kabel sızması potensial təhlükəsizlik təhlükəsi var, belə ki, nizamsız yoxlama və drenaj tələb olunur. Bu dizaynda, suya batırma sensoru qutunun alt quruluşunun təməl çuxurunda suyun yığılmasını aşkar etmək üçün istifadə olunur. Suya daldırma sensoru maye keçirmə prinsipini tətbiq edir, və suyun olub olmadığını müəyyən etmək üçün elektrodlardan istifadə edir. RS485 rabitə funksiyası ilə kontakt tipli suya batırma detektorunu seçin. Suya daldırma detektorunun iş prinsipi Şəkildə göstərilmişdir 23.

4. Sistem proqram təminatının dizaynı

Sistem proqram təminatının dizaynı iki hissədən ibarətdir: the field bus LAN software design of the box-type transformer and the remote monitoring system design of the box-type transformer based on the Gizwits cloud platform. Mikrokompüterin inteqrasiya olunmuş mühafizə cihazı, qutu transformatorunun sahə avtobusunun yerli şəbəkəsindəki smart şəbəkə sayğacı və smart sensoru quraşdırılmış proqram təminatına malikdir, ona görə də qutu transformatorunun sahə nəzarətçisinin yalnız proqram təminatının dizaynı tələb olunur.

4.1 Qutu tipli transformator üçün sahə nəzarətçi proqramının dizaynı

Qutu transformatorunun sahə nəzarətçisi quraşdırılmış sistemdir, və onun proqram sistemi tətbiqi proqramdan ibarətdir, API, quraşdırılmış əməliyyat sistemi və BSP (board dəstək paketi). Bir çox parametrlərin xüsusiyyətlərinə görə, 10kV-luq ağıllı qutu tipli transformatorun sahə nəzarətçisi tərəfindən toplanan bir çox tapşırıq və yüksək real vaxt tələbləri, μC/OS-Ⅲ quraşdırılmış real vaxt əməliyyat sistemi, kommersiya məhsullarının hazırlanmasında və tədris tədqiqatlarında geniş istifadə olunur, seçilir. μC/OS-Ⅲ tapşırıqları ən kiçik vahid kimi qəbul edir, və hər hansı bir tapşırıq üçün resursların xüsusi idarəetmə metodu ilə maraqlanmağa ehtiyac yoxdur, əməliyyat sistemi tərəfindən müəyyən edilir.

4.2 Qutu tipli transformatorun sahə nəzarətçisinin proqram təminatının dizaynı

Bütün proqram sisteminin dizaynı intellektual alətlərdən ibarət paylanmış sistemə əsaslanır, sensorlar, sahə nəzarətçiləri və bulud platformaları, və tətbiqi proqram təminatının layihələndirilməsi və işlənməsi həyata keçirilir. Məlumatların ötürülməsi və mübadiləsi, yerində nəzarətçi və Gizwits bulud serveri məlumatların ötürülməsi və mübadiləsi üçün GPRS proqram təminatında Gizwits rabitə protokolundan istifadə edir.. Qutu tipli transformatorun sahə nəzarətçi tətbiqi proqramının əsas proqram axını diaqramı.

*Əsas proqram təminatı. Birinci, sistemin bütün hissələrini işə salın, GPIO kimi, serial port, saat, yaddaşın idarə edilməsi, və s., və μC/OS-Ⅲ-da tapşırıqlar yaradın. STM32 sensor məlumatlarının alınması və işlənməsini həyata keçirir, və LCD displeyə düzgün məlumat göndərir. Eyni vaxtda, STM32 AT əmrlərini GPRS-G510 moduluna göndərir, məlumat mübadiləsi aparır, LwM2M protokolu vasitəsilə Gizwits bulud platformasına qoşulur, və GPRS rabitə modulunun Gizwits bulud serverinə uğurla qoşulub-qoşulmadığını mühakimə edir. Bağlantı uğurlu olarsa, məlumatların ötürülməsi həyata keçirilir. Sonra emal edilmiş məlumatların müəyyən edilmiş hədddən böyük olub-olmadığını mühakimə edin.
Əgər bu qutu yarımstansiyasının kiçik nasazlığıdırsa, bulud platforması vasitəsilə məlumat məlumatını mobil APP-ə göndərin; ümumi uğursuzluqdursa, bulud platforması vasitəsilə mobil APP-yə məlumat siqnalı məlumatını göndərin, və mobil telefon SMS vasitəsilə həyəcan məlumatını göndərmək üçün GPRS-GA6 rabitə modulunu işə salın; əgər bu ciddi bir günahdırsa, məlumat siqnalizasiya məlumatı bulud platforması vasitəsilə mobil telefon APP-ə göndəriləcək, və GPRS-GA6 rabitə modulu mobil telefon mətn mesajı vasitəsilə həyəcan məlumatını göndərmək və əvvəlcədən təyin edilmiş müvafiq personala zəng etmək üçün aktivləşdiriləcək..