Σχεδιασμός έξυπνου υποσταθμού τύπου box 10kV βασισμένος στην πλατφόρμα IoT Gizwits + STM32

Το έξυπνο σύστημα τηλεχειρισμού υποσταθμού τύπου κουτιού 10 kV που παρουσιάζεται σε αυτό το άρθρο σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε από τον Tian Hui του Πανεπιστημίου Επιστήμης και Τεχνολογίας Xi'an.

Το σύστημα λαμβάνει τον σχεδιασμό ενός έξυπνου συστήματος αλλαγής κιβωτίων 10 kV για ένα φοιτητικό διαμέρισμα σε ένα κολέγιο ως υπόβαθρο μηχανικής, και σχεδιάζει ένα έξυπνο σύστημα αλλαγής κιβωτίων 10kV με βάση το το διαδίκτυο των πραγμάτων. Το σύστημα αποτελείται από τρία μέρη: στρώμα αντίληψης, επίπεδο επικοινωνίας και επίπεδο εφαρμογής. Το επίπεδο αντίληψης είναι υπεύθυνο για τη συλλογή και μετάδοση δεδομένων αισθητήρα στον ελεγκτή πεδίου.

Συμπεριλαμβανομένου δευτερεύοντος εξοπλισμού συστήματος, όπως συσκευές προστασίας μικροϋπολογιστών, ευφυείς μετρητές δικτύου, και ευφυείς ελεγκτές αντιστάθμισης άεργου ισχύος, καθώς και εξοπλισμό ανίχνευσης περιβάλλοντος, όπως θερμοκρασία και υγρασία, καπνός, και αισθητήρες βύθισης στο νερό. Ο επιτόπιος ελεγκτής χρησιμοποιεί ενσωματωμένο μικροεπεξεργαστή STM32, συμπεριλαμβανομένης της οθόνης LCD, μονάδα φωνητικού συναγερμού, μονάδα επικοινωνίας ρελέ και GPRS, και τα λοιπά.; το επίπεδο επικοινωνίας χρησιμοποιεί ασύρματη επικοινωνία GPRS, η οποία είναι υπεύθυνη για την αμφίδρομη μετάδοση δεδομένων μεταξύ του επιτόπιου ελεγκτή και της πλατφόρμας cloud; Η πλατφόρμα cloud Gizwits αναπτύσσει ένα σύστημα απομακρυσμένης παρακολούθησης και μια εφαρμογή για φορητές συσκευές για μετασχηματιστές τύπου κουτιού, που είναι υπεύθυνη για την αποθήκευση, ανάλυση και επεξεργασία δεδομένων λειτουργίας μετασχηματιστή τύπου κουτιού.

Αυτό το σύστημα πραγματοποιεί τελικά την απομακρυσμένη παρακολούθηση περιβαλλοντικών παραμέτρων από τον χρήστη, όπως η μεταβλητή θερμοκρασία και υγρασία, συναγερμός καπνού και νερό λάκκου θεμελίωσης, καθώς και ηλεκτρικές παραμέτρους όπως το ρεύμα, Τάση, συχνότητα και συντελεστής ισχύος, και την κατάσταση λειτουργίας του εξοπλισμού μέσω του WEB του υπολογιστή ή της εφαρμογής για κινητά.

Όταν υπάρχει ανωμαλία ή σφάλμα στη λειτουργία του μετασχηματιστή τύπου κουτιού, το σύστημα παρακολούθησης κρίνει αυτόματα το επίπεδο βλάβης, και στέλνει συναγερμό μέσω διαφορετικών συνδυασμών κουδουνιού επιτόπου, ΕΦΑΡΜΟΓΗ κινητού τηλεφώνου, SMS και τηλέφωνο, και τα λοιπά., και ειδοποιεί το αρμόδιο προσωπικό για την έγκαιρη εξάλειψη των κρυφών προβλημάτων και την πρόληψη ηλεκτρολογικών ατυχημάτων. . Είναι κατάλληλο για απομακρυσμένη παρακολούθηση και κεντρική διαχείριση μετασχηματιστών κουτιού και χώρων διανομής ρεύματος, και μπορεί να βελτιώσει σημαντικά το επίπεδο νοημοσύνης και την ασφάλεια τροφοδοσίας και την αξιοπιστία του εξοπλισμού διανομής ηλεκτρικής ενέργειας στα σχολεία, επιχειρήσεις και κοινότητες.

1. Εισαγωγή

Με την κατασκευή και ανάπτυξη κοινωνικής οικονομίας και δικτύου διανομής, υπάρχουν όλο και περισσότεροι μετασχηματιστές κουτιού 10kV. Ο παραδοσιακός υποσταθμός τύπου κουτιού 10 kV υιοθετεί γενικά τον τρόπο λειτουργίας της τακτικής επιθεώρησης χωρίς επίβλεψη και χειροκίνητη, που έχει χαμηλό βαθμό ευφυΐας και δεν διαθέτει συστήματα απομακρυσμένης παρακολούθησης και συναγερμού βλαβών για το περιβάλλον και τον εξοπλισμό. Στο παρόν, με την ταχεία ανάπτυξη της τεχνολογίας έξυπνων αισθητήρων, ενσωματωμένη τεχνολογία, τεχνολογία επικοινωνιών και τεχνολογία cloud computing και τη μείωση του κόστους, ο υποσταθμός έξυπνου κουτιού 10kV που βασίζεται στο Διαδίκτυο των Πραγμάτων έχει γίνει η καλύτερη επιλογή για την αναβάθμιση και τον μετασχηματισμό των παραδοσιακών υποσταθμών τύπου box.

Το έξυπνο σύστημα απομακρυσμένης παρακολούθησης υποσταθμού τύπου κουτιού που βασίζεται στο Internet of Things μπορεί να παρακολουθεί εξ αποστάσεως το περιβάλλον του υποσταθμού τύπου κουτιού, παραμέτρους λειτουργίας και κατάσταση του εξοπλισμού σε πραγματικό χρόνο. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1.

Οι χρήστες μπορούν να παρακολουθούν εξ αποστάσεως περιβαλλοντικές παραμέτρους όπως η θερμοκρασία και η υγρασία του κουτιού, συναγερμός καπνού, και συσσώρευση νερού σε λάκκους θεμελίωσης, καθώς και ηλεκτρικές παραμέτρους όπως το ρεύμα, Τάση, συχνότητα, και συντελεστής ισχύος, και την κατάσταση του εξοπλισμού μέσω υπολογιστών ή φορητών εφαρμογών ανά πάσα στιγμή. Όταν ο υποσταθμός κουτιού λειτουργεί ασυνήθιστα ή αποτυγχάνει, το σύστημα παρακολούθησης θα ειδοποιήσει αυτόματα το αρμόδιο προσωπικό μέσω διαφορετικών μεθόδων εφαρμογής κινητού τηλεφώνου, SMS και τηλέφωνο ανάλογα με το επίπεδο βλάβης, ώστε να εξαλειφθούν έγκαιρα οι κρυφές βλάβες και να προληφθούν ηλεκτρολογικά ατυχήματα.

10Υποσταθμός τύπου έξυπνου κιβωτίου kV βασισμένος στο Internet of Things

Το σύστημα απομακρυσμένης παρακολούθησης του υποσταθμού τύπου smart box αποτελείται από α "fieldbus LAN" εντός του υποσταθμού τύπου κουτιού και α "δίκτυο ευρείας περιοχής πλατφόρμας cloud" εκτός του υποσταθμού τύπου box. Αυτό το δομικό μοντέλο μπορεί να εφαρμοστεί στην ανάπτυξη συστημάτων απομακρυσμένης παρακολούθησης για συστήματα απομακρυσμένης παρακολούθησης δευτερεύοντος εξοπλισμού παροχής νερού, οικιακά συστήματα διαχείρισης τελών ηλεκτρικής ενέργειας, και συστήματα απομακρυσμένης παρακολούθησης ανελκυστήρα για τη βελτίωση του επιπέδου νοημοσύνης και διαχείρισης του παραδοσιακού εξοπλισμού και την προώθηση της αναβάθμισης των παραδοσιακών βιομηχανιών. Έχει καλή αξία εφαρμογής.

2. Συνολικός σχεδιασμός προγράμματος

Ο σχεδιασμός ενός υποσταθμού τύπου smart box βασισμένος στο Internet of Things βασίζεται στον σχεδιασμό ενός υποσταθμού τύπου smart box 10 kV σε ένα φοιτητικό διαμέρισμα. Ο κύριος σχεδιασμός συστήματος του έξυπνου μετασχηματιστή τύπου κουτιού 10 kV είναι ο ίδιος με αυτόν του παραδοσιακού μετασχηματιστή τύπου κουτιού 10 kV, και τείνει να είναι ώριμο. Αυτό το άρθρο εστιάζει στον έξυπνο σχεδιασμό του μετασχηματιστή έξυπνου κουτιού 10 kV. Ακολουθεί μια σύντομη επισκόπηση του περιεχομένου σχεδιασμού του πρωτεύοντος συστήματος του μετασχηματιστή τύπου έξυπνου κουτιού 10 kV.

2.1 Σχεδιασμός πρωτεύοντος συστήματος 10kV ευφυούς υποσταθμού τύπου κουτιού

Το φορτίο ισχύος του Αρ. 5 φοιτητική πολυκατοικία σε πανεπιστήμιο είναι κυρίως φωτισμός, υπολογιστές και πρόσφατα προστεθέντα φορτία κλιματιστικών. Κάθε κοιτώνα υπολογίζεται ως 8 Ανθρωποι, το φορτίο φωτισμού είναι 100W, Το φορτίο κάθε μαθητικού υπολογιστή είναι 200W, και κάθε κρεμάστρα τύπου split 1,5P είναι πρόσφατα τοποθετημένη με κλιματιστικά Η ισχύς είναι 1,3 kW, και το φορτίο ενός ενιαίου κοιτώνα είναι 3,0kW. Σύμφωνα με την "Εγχειρίδιο Σχεδιασμού Βιομηχανικής και Πολιτικής Τροφοδοσίας και Διανομής", ο συντελεστής ζήτησης φορτίου ισχύος του κοιτώνα είναι 0.7, και ο συντελεστής ισχύος είναι 0.8.

Λαμβάνοντας υπόψη την αύξηση του ηλεκτρικού φορτίου του φοιτητικού διαμερίσματος στο μέλλον, ο μετασχηματιστής πρέπει να κρατήσει ένα ορισμένο περιθώριο, και επιλέγεται ο μετασχηματιστής χωρητικότητας 1000kVA. Λαμβάνοντας υπόψη το αρχικό κόστος επένδυσης και το κόστος λειτουργίας του μετασχηματιστή, καθώς και τις απαιτήσεις της εθνικής πολιτικής εξοικονόμησης ενέργειας και μείωσης των εκπομπών, ο πλήρως στεγανοποιημένος μετασχηματιστής χαμηλών απωλειών S13-M-1000/10-0.4 επιλέγεται για αυτό το σκοπό.

Με βάση τον στατιστικό υπολογισμό φορτίου, υπολογισμός βραχυκυκλώματος, επαλήθευση δυναμικής σταθερότητας και επαλήθευση θερμικής σταθερότητας, επιλέγεται ο κύριος εξοπλισμός του πρωτεύοντος συστήματος του μετασχηματιστή τύπου κουτιού. Τα συγκεκριμένα μοντέλα και οι τεχνικές παράμετροι του κύριου εξοπλισμού του πρωτεύοντος συστήματος φαίνονται στον Πίνακα 3, Τραπέζι 4, Τραπέζι 5 και Πίνακας 6.

Σύμφωνα με τις απαιτήσεις σχεδιασμού του Αρ. 5 υποσταθμός κιβωτίου έργου φοιτητικού διαμερίσματος και υπολογισμός σχεδίασης πρωτογενούς συστήματος, το κύριο διάγραμμα καλωδίωσης του σχεδιασμένου πρωτεύοντος συστήματος του Αρ. 5 Ο υποσταθμός κουτιού διαμερίσματος φοιτητών φαίνεται στο σχήμα 2.

Εικόνα 2 : Το κύριο διάγραμμα καλωδίωσης του πρωτεύοντος συστήματος ενός υποσταθμού τύπου κουτιού σε ένα φοιτητικό διαμέρισμα σε ένα πανεπιστήμιο

2.2 Σχέδιο ευφυούς σχεδίασης μετασχηματιστή κουτιού 10kV

Στοχεύοντας στα σχεδιαστικά ελαττώματα και προβλήματα που υπάρχουν στη διαχείριση λειτουργίας του παραδοσιακού υποσταθμού τύπου κουτιού 10kV, το κλειδί για την επίλυση του προβλήματος βρίσκεται στην κατασκευή ενός συστήματος κλειστού βρόχου για την ανίχνευση, απομακρυσμένη παρακολούθηση και συναγερμός του έξυπνου περιβάλλοντος και εξοπλισμού του υποσταθμού τύπου box, και ο σχεδιασμός έχει απομακρυσμένη παρακολούθηση του περιβάλλοντος λειτουργίας και του ηλεκτρικού εξοπλισμού Το έξυπνο σύστημα μετασχηματιστή κουτιού με διάφορες λειτουργίες μπορεί να συλλέγει και να παρακολουθεί περιβαλλοντικές παραμέτρους όπως έλεγχος πρόσβασης μετασχηματιστή κουτιού, θερμοκρασία και υγρασία περιβάλλοντος, συναγερμός καπνού, και νερό στην τάφρο καλωδίων, καθώς και τάση, ρεύμα, ενεργό ισχύ, δύναμη αντίδρασης, συντελεστής ισχύος, θερμοκρασία καλωδίου, μετασχηματιστή μετασχηματιστή, και τα λοιπά.

Σήμα συναγερμού θερμοκρασίας σώματος και αερίου και άλλες παράμετροι λειτουργίας εξοπλισμού, ανεμιστήρας εξάτμισης με τηλεχειριστήριο, συσκευή προστασίας μικροϋπολογιστή και διακόπτης διακόπτη κυκλώματος.

Το σύστημα υιοθετεί έξυπνα όργανα και έξυπνους αισθητήρες με λειτουργίες επικοινωνίας που χρησιμοποιούνται συνήθως σε βιομηχανικούς χώρους, και μεταδίδει τα συλλεγμένα δεδομένα στον ελεγκτή πεδίου μέσω επικοινωνίας διαύλου πεδίου, και ο ελεγκτής πεδίου μεταδίδει τα δεδομένα στον διακομιστή ή τον κεντρικό υπολογιστή cloud μέσω μιας μονάδας ασύρματης ή ενσύρματης επικοινωνίας. Πραγματοποιήστε λειτουργίες όπως η τηλεμετρία, τηλεχειριστήριο και τηλεχειριστήριο.

Το σύστημα απομακρυσμένης παρακολούθησης του έξυπνου κιβωτίου μετασχηματιστή 10kV που βασίζεται στο Internet of Things χρησιμοποιεί έξυπνα όργανα και αισθητήρες με λειτουργία ψηφιακής αμφίδρομης επικοινωνίας, και υιοθετεί ομοιόμορφα την τυπική διεπαφή διαύλου RS485 και το πρωτόκολλο επικοινωνίας Modbus-RTU. Το σύστημα απομακρυσμένης παρακολούθησης του ευφυούς μετασχηματιστή κουτιού που βασίζεται στο Internet of Things αποτελείται από τρία μέρη: το στρώμα αντίληψης, το επίπεδο επικοινωνίας και το επίπεδο εφαρμογής.
* Επίπεδο αντίληψης: μέσω διαφόρων έξυπνων μετρητών και έξυπνων αισθητήρων για τη συλλογή διαφόρων περιβαλλόντων, τις παραμέτρους λειτουργίας του εξοπλισμού και την κατάσταση λειτουργίας του εξοπλισμού του μετασχηματιστή κουτιού, και μεταδώστε τα δεδομένα στον ελεγκτή πεδίου μέσω του διαύλου RS485. Ο ελεγκτής πεδίου έχει ενσωματωμένο λειτουργικό σύστημα και έχει συλλογή δεδομένων, Χρήση υπολογιστή, λειτουργίες επεξεργασίας και ελέγχου.
* Επίπεδο επικοινωνίας: Αυτό το επίπεδο είναι η σύνδεση και ο σύνδεσμος μετάδοσης και ανταλλαγής δεδομένων, και είναι υπεύθυνος για την αμφίδρομη μετάδοση δεδομένων μεταξύ της πλατφόρμας cloud και του επιτόπιου ελεγκτή. Σύμφωνα με τις πραγματικές συνθήκες επικοινωνίας του μετασχηματιστή τύπου κουτιού, διάφορες μεθόδους επικοινωνίας όπως ενσύρματο οπτικό καλώδιο, Μπορείτε να επιλέξετε Ethernet ή ασύρματο GPRS για τη μετάδοση δεδομένων στην πλατφόρμα cloud.
*Επίπεδο εφαρμογής: Σχεδιάστε και αναπτύξτε ένα σύστημα απομακρυσμένης παρακολούθησης για μετασχηματιστές τύπου κουτιού στην πλατφόρμα cloud, υπεύθυνος για την αποστολή, λήψη και επεξεργασία ιστορικών δεδομένων, απομακρυσμένη παρακολούθηση των παραμέτρων λειτουργίας μετασχηματιστή τύπου κουτιού, και αποθήκευση καταγραφής και ανάλυση δεδομένων λειτουργίας συμβάντων. Και αναπτύξτε την εφαρμογή WEB και φορητών συσκευών στην πλατφόρμα cloud, ο ηλεκτρολόγος σε υπηρεσία μπορεί να παρακολουθεί τα δεδομένα λειτουργίας και την κατάσταση λειτουργίας του εξοπλισμού του μετασχηματιστή κουτιού ανά πάσα στιγμή μέσω της εφαρμογής υπολογιστή ή κινητού.

3. Σχεδιασμός υλικού συστήματος

3.1 Τοπικό δίκτυο διαύλου RS485 της τοποθεσίας μετασχηματιστή κουτιού

Με την ανάπτυξη και την πρόοδο της ενσωματωμένης τεχνολογίας και τη μείωση του κόστους, πολλά όργανα ανίχνευσης, οι αισθητήρες και οι ενεργοποιητές έχουν ενσωματωμένους μικροεπεξεργαστές για τις αδυναμίες και τα προβλήματα μετάδοσης πληροφοριών παραδοσιακού εξοπλισμού πεδίου τύπου κουτιού, που μπορεί να ολοκληρώσει τη μετατροπή και τη γραμμικοποίηση ADDA και το ψηφιακό φιλτράρισμα. Μέσα σε αυτές τις ψηφιακές συσκευές πεδίου προστίθεται μια διεπαφή δεδομένων σειριακής επικοινωνίας, και η σειριακή αμφίδρομη επικοινωνία μεταξύ συσκευών πεδίου μπορεί να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας ένα ενοποιημένο τυπικό πρωτόκολλο επικοινωνίας.

Χρησιμοποιείται κυρίως βιομηχανικό δίκτυο λεωφορείων προς το παρόν.

Ένα από τα κλειδιά για το σχεδιασμό του συστήματος απομακρυσμένης παρακολούθησης για μετασχηματιστές τύπου έξυπνου κουτιού είναι η επιλογή έξυπνων οργάνων και αισθητήρων με λειτουργίες ψηφιακής αμφίδρομης επικοινωνίας, και να υιοθετήσει τυπικές και ενοποιημένες διεπαφές διαύλου και πρωτόκολλα επικοινωνίας. Ξεκινώντας από την πρακτική μηχανικής του σχεδιασμού μετασχηματισμού έξυπνου κουτιού 10kV στο Αρ. 5 φοιτητικό διαμέρισμα, επιλέγονται ο δίαυλος RS485 και το πρωτόκολλο επικοινωνίας Modbus-RTU που υποστηρίζονται γενικά από έξυπνους αισθητήρες.

Σύμφωνα με το κύριο διάγραμμα καλωδίωσης του πρωτεύοντος συστήματος ενός κουτιού-μετασχηματιστή σε ένα φοιτητικό διαμέρισμα σε ένα κολέγιο και το μπλοκ διάγραμμα συστήματος του έξυπνου συστήματος απομακρυσμένης παρακολούθησης κουτιού-μετασχηματιστή 10 kV, ο σχεδιασμός υλικού του συστήματος παίρνει τον ελεγκτή πεδίου κουτιού-μετασχηματιστή ως πυρήνα, και αποτελείται από μια ενσωματωμένη συσκευή προστασίας μικροϋπολογιστή, ένας ευφυής μετρητής δικτύου και ένας ευφυής άεργος ισχύς Εξοπλισμός δευτερεύοντος συστήματος όπως αντισταθμιστές, και αισθητήρες ανίχνευσης περιβάλλοντος όπως αισθητήρες καπνού θερμοκρασίας και υγρασίας, Οι αισθητήρες θερμοκρασίας PT100 και οι αισθητήρες διείσδυσης νερού αποτελούν το τοπικό δίκτυο διαύλου RS485 της τοποθεσίας μετασχηματισμού box-to-box. Το διάγραμμα συστήματος τοπικού δικτύου διαύλου RS485 του μετασχηματιστή κουτιού φαίνεται στο σχήμα 4.

Διάγραμμα συστήματος τοπικού δικτύου διαύλου RS485 της τοποθεσίας μετασχηματισμού τύπου κουτιού

(1) Δίαυλος σειριακής επικοινωνίας RS485

Η λειτουργία επικοινωνίας του διαύλου RS485 είναι η λειτουργία master-slave, και η κύρια συσκευή μετράει κάθε εξαρτημένη συσκευή για επικοινωνία, και μπορεί να δημιουργηθεί δικτύωση από ένα προς πολλά σημεία για να σχηματιστεί ένα κατανεμημένο σύστημα. Η διεπαφή RS485 είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη σειριακή διεπαφή χαμηλής ταχύτητας, και η διεπαφή RS485 έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά.
* Διασύνδεση RS485.

Η επικοινωνία διασύνδεσης RS485 υιοθετεί τη λειτουργία διαφορικής μετάδοσης, και διαθέτει συνδυασμό ισορροπημένου οδηγού και διαφορικού δέκτη, και χρησιμοποιεί τη διαφορά τάσης και στα δύο άκρα του καλωδίου για τη μετάδοση σημάτων, το οποίο ενισχύει σημαντικά την ικανότητα αντίστασης στις παρεμβολές κοινής λειτουργίας και στις παρεμβολές κατά του θορύβου.
* Το λεωφορείο RS485 έχει υψηλό ρυθμό μετάδοσης και μεγάλη απόσταση μετάδοσης. Η μέγιστη απόσταση μετάδοσης είναι περίπου 1200 μέτρα, και ο μέγιστος ρυθμός μετάδοσης είναι 10 Mbps; Ο ρυθμός μετάδοσης του είναι αντιστρόφως ανάλογος με την απόσταση μετάδοσης, και η μέγιστη απόσταση μετάδοσης μπορεί να επιτευχθεί όταν ο ρυθμός είναι κάτω από 20 kbps.
* Υποστήριξη πολλαπλών κόμβων. Γενικά, ένας βρόχος διαύλου RS485 μπορεί θεωρητικά να υποστηρίξει 247 κόμβους συσκευής.

(2) Πρωτόκολλο σειριακής επικοινωνίας Modbus-RTU

Το πρωτόκολλο Modbus εφαρμόζεται στο βιομηχανικό δίκτυο λεωφορείων. Μέσω του πρωτοκόλλου, Η επικοινωνία δεδομένων μπορεί να πραγματοποιηθεί μεταξύ του ελεγκτή και του εξοπλισμού πεδίου. Ο εξοπλισμός που παράγεται από διαφορετικούς κατασκευαστές μπορεί να σχηματίσει ένα σύστημα παρακολούθησης δικτύου βιομηχανικών λεωφορείων ακολουθώντας ένα ενοποιημένο πρωτόκολλο. Το πρωτόκολλο έχει δομή master-slave, ένας κύριος κόμβος στο δίκτυο, και οι άλλοι είναι σκλάβοι κόμβοι, και κάθε slave κόμβος έχει μια μοναδική διεύθυνση συσκευής.

Στο σειριακό δίκτυο λεωφορείων, ο κύριος κόμβος ξεκινά μια εντολή, και όλες οι εξαρτημένες συσκευές θα λάβουν την εντολή. Η εντολή Modbus περιέχει τη διεύθυνση της εξαρτημένης συσκευής που εκτελεί την εντολή, και η εξαρτημένη συσκευή που ορίζεται από την κύρια συσκευή ανταποκρίνεται πρώτα και μετά εκτελεί την εντολή. Υπάρχουν αθροίσματα ελέγχου στις εντολές Modbus για να βεβαιωθείτε ότι οι εντολές που φτάνουν δεν έχουν καταστραφεί. Οι εντολές Modbus μπορούν να δώσουν εντολή στο RTU να αλλάξει την τιμή καταχωρητή του, ανάγνωση ή έλεγχος της θύρας I/O, και παραγγείλετε τη συσκευή να επιστρέψει ένα ή περισσότερα δεδομένα μητρώου.

Το Modbus περιλαμβάνει ASCII, RTU και TCP τρεις τύποι μηνυμάτων. Λειτουργία μετάδοσης ASCII, Άθροισμα ελέγχου LRC, χαμηλή απόδοση μετάδοσης, αλλά διαισθητικό, απλό και εύκολο στον εντοπισμό σφαλμάτων. Λειτουργία μετάδοσης RTU, χρησιμοποιώντας έλεγχο CRC, υψηλή απόδοση μετάδοσης, ελαφρώς πιο περίπλοκο από το ASCII. Γενικά μιλώντας, εάν ο όγκος των δεδομένων που πρέπει να μεταδοθεί είναι μικρός, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το πρωτόκολλο ASCII; εάν ο όγκος των δεδομένων που θα μεταδοθεί είναι σχετικά μεγάλος, είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε το πρωτόκολλο RTU. Γι 'αυτό το λόγο, τα έξυπνα όργανα και οι αισθητήρες αυτού του συστήματος υιοθετούν ομοιόμορφα τον τρόπο επικοινωνίας Modbus-RTU.

3.2 Σχεδιασμός υλικού του ελεγκτή πεδίου του Box Transformer

Ο ελεγκτής πεδίου του μετασχηματιστή κουτιού αποτελείται από ένα ενσωματωμένο σύστημα. Το ενσωματωμένο σύστημα είναι επικεντρωμένο στην εφαρμογή, το λογισμικό και το υλικό μπορούν να προσαρμοστούν, και πραγματοποιεί αυτοματισμό εξοπλισμού, νοημοσύνη, και λειτουργίες απομακρυσμένης παρακολούθησης. Αποτελείται κυρίως από ενσωματωμένους μικροεπεξεργαστές, σχετικό υλικό, ενσωματωμένα λειτουργικά συστήματα, και συστήματα λογισμικού εφαρμογών.

(1) Ελάχιστο σύστημα μικροεπεξεργαστή STM32

Το ελάχιστο σύστημα ενσωματωμένου μικροεπεξεργαστή περιλαμβάνει ενσωματωμένο μικροεπεξεργαστή, επαναφορά κυκλώματος και κύκλωμα εντοπισμού σφαλμάτων. Το κύκλωμα ρολογιού παρέχει το απαιτούμενο εξωτερικό σήμα ρολογιού, το κύκλωμα επαναφοράς παρέχει μια ενοποιημένη αρχική κατάσταση, και το κύκλωμα εντοπισμού σφαλμάτων παρέχει μια διεπαφή για λήψη προγράμματος και εντοπισμό σφαλμάτων.
* Επιλογή ενσωματωμένου μικροεπεξεργαστή. Σύμφωνα με τις απαιτήσεις του συστήματος απομακρυσμένης παρακολούθησης μετασχηματιστή έξυπνου κιβωτίου 10 kV για την απόδοση του επιτόπιου ελεγκτή, αυτό το σύστημα επιλέγει το τσιπ STM32F103ZET6 ως τον πυρήνα μικροεπεξεργαστή του επιτόπιου ελεγκτή. Ενσωματωμένος μικροεπεξεργαστής STM32F103ZET6, Το MCU έχει υψηλή ενοποίηση, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, και υψηλή απόδοση κόστους. Είναι κατάλληλο για διάφορες απαιτήσεις εφαρμογής στον βιομηχανικό ιατρικό τομέα, και μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις απόκτησης δεδομένων και επεξεργασίας σε πραγματικό χρόνο αυτού του συστήματος.
* Κύκλωμα ταλαντωτή κρυστάλλων. Το κύκλωμα κρυσταλλικού ταλαντωτή παρέχει έναν παλμό σταθερής συχνότητας στον μικροεπεξεργαστή για να κάνει τον μικροεπεξεργαστή να λειτουργεί κανονικά. Ο μικροεπεξεργαστής STM32 διαθέτει δύο κρυσταλλικούς ταλαντωτές, ο κρυσταλλικός ταλαντωτής 8 MHz παρέχει ένα εξωτερικό ρολόι υψηλής ταχύτητας, και ο κρυσταλλικός ταλαντωτής 32,768 KHz παρέχει ένα εξωτερικό ρολόι χαμηλής ταχύτητας.

* Επαναφορά κυκλώματος. Η λειτουργία του κυκλώματος επαναφοράς μικροεπεξεργαστή είναι η επανεκκίνηση του συστήματος. Όταν το σύστημα αποτύχει, πατήστε το κουμπί επαναφοράς για επανεκκίνηση της συσκευής. Γενικά, το κύκλωμα επαναφοράς χρησιμοποιεί ένα σήμα χαμηλής στάθμης για επανεκκίνηση.

(2) Σχεδιασμός κυκλώματος ισχύος

Το σύστημα επιλέγει εξωτερικό τροφοδοτικό DC με ονομαστική τάση 12V (2ΕΝΑ), και επιλέγει ένα DC 5V (2ΕΝΑ) μετασχηματιστής ρεύματος με διασύνδεση USB για παροχή ρεύματος στον ελεγκτή πεδίου. Το τροφοδοτικό 12V DC συνδέεται στον πίνακα ελέγχου, και το τροφοδοτικό DC 12V αποσύρεται για να αποκτήσει τροφοδοτικό DC 5V μέσω της μονάδας υποβάθμισης LM2596S. Στη συνέχεια, η τάση 5 V διέρχεται από το τσιπ ρυθμιστή AMS1117-3,3V για να ληφθεί μια τάση 3,3 V για την παροχή ρεύματος στο τσιπ STM32. Το διάγραμμα κυκλώματος του ρυθμιστή τροφοδοσίας LM2596S και AMS1117-3.3V φαίνεται στο Σχήμα 8.

(3) Διασύνδεση RS485 στη μονάδα TTL

Η διασύνδεση RS485 στη μονάδα TTL πραγματοποιεί την αμφίδρομη μετατροπή και επικοινωνία του σήματος RS485 και του σήματος TTL, αλλά το σήμα πρέπει να εκτελείται εναλλάξ, και δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί προς δύο κατευθύνσεις ταυτόχρονα. Όλες οι συσκευές πεδίου χρησιμοποιούν αυτή τη μονάδα για σύνδεση με τον μικροελεγκτή, και το διάγραμμα καλωδίωσης φαίνεται στο σχήμα 9.

Διάγραμμα καλωδίωσης TFT-LCD και STM32 MCU - Εικόνα 9

(4) Μονάδα οθόνης LCD

Επειδή ο επιτόπιος ελεγκτής του συστήματος απομακρυσμένης παρακολούθησης τύπου κουτιού πρέπει να εμφανίζει πολλούς αριθμούς και χαρακτήρες, Ως μονάδα οθόνης επιλέγεται μια οθόνη υγρών κρυστάλλων TFT-LCD 2,8 ιντσών, και υπάρχει ελεγκτής ILI9341 μέσα. Σκεφτείτε ότι το STM32 μπορεί να επικοινωνήσει με το ILI9341 μέσω της διεπαφής SPI, 8080 διεπαφή ή διασύνδεση RGB. Για να επιτύχετε ταχύτερο ρυθμό ανανέωσης, Χρήσεις TFT-LCD 8080 παράλληλη διεπαφή διαύλου δεδομένων. Το STM32 εξάγει δεδομένα στη μνήμη του ελεγκτή ILI9341 μέσω της μονάδας μεταβλητής στατικής μνήμης FSMC.

(5) Μονάδα φωνητικού συναγερμού

Όταν ο μικροεπεξεργαστής STM32 ανιχνεύσει ότι υπάρχει ανωμαλία ή σφάλμα στα δεδομένα λειτουργίας του μετασχηματιστή κουτιού, θα στείλει ένα μήνυμα στη σειριακή θύρα και θα ξεκινήσει έναν φωνητικό συναγερμό. Η μονάδα φωνητικού συναγερμού επιλέγει το τσιπ φωνής SYN6288 που χρησιμοποιείται συνήθως, και εκπέμπει αυτόματα πληροφορίες φωνητικού συναγερμού σύμφωνα με το προγραμματισμένο πρόγραμμα. Το σύστημα χρησιμοποιεί κωδικό GB2312, που είναι κατάλληλο για ανταλλαγή πληροφοριών στην επεξεργασία κινεζικών χαρακτήρων και στην επικοινωνία κινεζικών χαρακτήρων. Το SYN6288 αναγνωρίζει επίσης με ακρίβεια αριθμούς, ώρες και ημερομηνίες, και συνήθως χρησιμοποιούμενες μονάδες μέτρησης.

(6) Μονάδα ρελέ

Ο ελεγκτής πεδίου επιλέγει μια ομάδα μονάδων ρελέ απομόνωσης οπτοζεύκτη 2 δρόμων για τον έλεγχο του ανοίγματος και κλεισίματος του κουδουνιού συναγερμού DC 12V και του ανεμιστήρα, και το ρελέ στερεάς κατάστασης 220V AC μπορεί να επιλεγεί ανάλογα με τον τύπο τροφοδοσίας και την ισχύ του ανεμιστήρα εξάτμισης τύπου κουτιού. Κάθε μονάδα κυκλώματος ρελέ έχει κανονικά ανοιχτές και κανονικά κλειστές επαφές, καθώς και ένδειξη κατάστασης LED; κάθε κύκλωμα ρελέ απομονώνεται με οπτικούς συζεύκτες, και είναι εξοπλισμένο με δίοδο ελεύθερου τροχού για την απελευθέρωση της επαγόμενης τάσης του ρελέ και την προστασία του προηγούμενου κυκλώματος. Όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος του μετασχηματιστή κουτιού υπερβαίνει ένα συγκεκριμένο εύρος, ο επιτόπιος ελεγκτής βγάζει υψηλό επίπεδο, και ένα ρελέ απομόνωσης οπτικού συζεύκτη ενεργοποιεί τον ανεμιστήρα για να κρυώσει; όταν συμβαίνουν σοβαρά σφάλματα, όπως υπερβολική συγκέντρωση καπνού, ο ελεγκτής οδηγεί ένα άλλο ρελέ απομόνωσης οπτικού συζεύκτη για σύνδεση Ο βρόχος κουδουνιού συναγερμού στέλνει έναν επιτόπιο συναγερμό. Για το διάγραμμα αρχής λειτουργίας του ρελέ και το διάγραμμα σύνδεσης μεταξύ της μονάδας ρελέ και του τσιπ STM32, επικοινωνήστε με τον κατασκευαστή και στείλτε το αίτημα.

(7) Ενότητα επικοινωνίας

Σύμφωνα με τις απαιτήσεις σχεδιασμού του συστήματος απομακρυσμένης παρακολούθησης μετασχηματιστή έξυπνου κιβωτίου 10kV, Η επικοινωνία μεταξύ του μετασχηματιστή έξυπνου κουτιού και του νέφους επιλέγει τη μέθοδο ασύρματης επικοινωνίας GPRS με χαμηλό κόστος κίνησης. Μονάδα υλικολογισμικού Gizwits GPRS.
*Μονάδα υλικολογισμικού Gizwits GPRS (Υλικολογισμικό G510_GAgent). Αυτή η ενότητα είναι ένα πρόγραμμα εφαρμογής που εκτελείται σε διάφορες ενότητες επικοινωνίας, παρέχοντας λειτουργίες όπως αμφίδρομη μετάδοση δεδομένων cloud και συσκευής προϊόντος, διαμόρφωση της συσκευής στο δίκτυο, ανακάλυψη και δέσμευση, και αναβαθμίσεις προγραμμάτων. Μπορείτε να λάβετε το διάγραμμα κυκλώματος μεταξύ της μονάδας GPRS και του κύριου ελεγκτή επικοινωνώντας με τον κατασκευαστή.

*Μονάδα GPRS-GA6. Αυτή η ενότητα μπορεί να πραγματοποιήσει τη μετάδοση της φωνής, σύντομο μήνυμα και δεδομένα με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Είναι κατάλληλο για διάφορες σχεδιαστικές απαιτήσεις σε εφαρμογές M2M, ειδικά για το σχεδιασμό συμπαγών προϊόντων. κατα δευτερον, το πρωτόκολλο επικοινωνίας υιοθετεί τη μετάδοση διαύλου σειριακής θύρας UART, χρησιμοποιεί τυπικές εντολές AT για τον έλεγχο της μονάδας, και επιλέγει το baud rate 115200bps. Επικοινωνήστε με το Κατασκευαστής IoT για το διάγραμμα κυκλώματος σύνδεσης της μονάδας GPRS-GA6 και του μικροελεγκτή STM32.

3.3 Συσκευή ολοκληρωμένης προστασίας μικροϋπολογιστή

Σύμφωνα με τις προδιαγραφές σχεδιασμού προστασίας μετασχηματιστή ισχύος (GB/T 50062-2008), 10Οι μετασχηματιστές kV συνήθως χρειάζεται να εγκαταστήσουν προστασία υπερέντασης με χρονικό όριο. Η συσκευή προστασίας μικροϋπολογιστή έχει την προστασία, λειτουργίες μέτρησης και ελέγχου μετασχηματιστών και γραμμών, καθώς και τις λειτουργίες απόκτησης δεδομένων, παρακολούθηση και αυτοεπιθεώρηση συστήματος, και έχει υψηλή ευαισθησία και αξιοπιστία.

Σύμφωνα με τις απαιτήσεις σχεδιασμού του έξυπνου κιβωτίου 10kV αλλάξτε στο φοιτητικό διαμέρισμα, έχει επιλεγεί η συσκευή ολοκληρωμένης προστασίας μικροϋπολογιστή τρέχοντος τύπου Ankerui AM3-I με λειτουργία επικοινωνίας RS485, με ΙΑ, ΙΒ, IC, UA, UB, UC, Π, Q, Fr και άλλα ηλεκτρικά Μέτρηση παραμέτρων, 8-λήψη σήματος εξωτερικού διακόπτη καναλιού, Λειτουργίες ανοίγματος και κλεισίματος τηλεχειριστηρίου και διακόπτη κυκλώματος και άλλες λειτουργίες. Το διάγραμμα ακροδεκτών καλωδίωσης της συσκευής προστασίας μικροϋπολογιστή AM3-I έχει ως εξής:

Διάγραμμα ακροδεκτών καλωδίωσης συσκευής προστασίας μικροϋπολογιστή AM3-I

3.4. Έξυπνος μετρητής δικτύου

Οι έξυπνοι μετρητές δικτύου χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση ηλεκτρικών παραμέτρων όπως το τριφασικό ρεύμα, τάση και ισχύς κυκλωμάτων διανομής ισχύος χαμηλής τάσης, καθώς και την κατάσταση ανοίγματος και κλεισίματος μονωτικών διακοπτών και διακοπτών κυκλώματος. Σύμφωνα με τις απαιτήσεις σχεδιασμού του δευτερεύοντος συστήματος του έξυπνου κιβωτίου μετασχηματιστή 10kV, Επιλέγεται ο ευφυής μετρητής δικτύου Ankerui ACR με λειτουργία επικοινωνίας RS485, και επιλέγονται το διάγραμμα καλωδίωσης του έξυπνου μετρητή δικτύου ACR και του μετασχηματιστή ρεύματος χαμηλής τάσης και το διάγραμμα καλωδίωσης εισόδου και εξόδου διακόπτη.

Έξυπνος μετρητής δικτύου ACR Μετασχηματιστής ρεύματος χαμηλής τάσης και ψηφιακό διάγραμμα καλωδίωσης εισόδου και εξόδου

Ο έξυπνος μετρητής δικτύου ACR υιοθετεί το πρωτόκολλο Modbus-RTU, που μπορεί να μετρήσει και να συλλέξει παραμέτρους ισχύος. Η λειτουργία εισόδου διακόπτη μπορεί να ανιχνεύσει την κατάσταση μεταγωγής του διακόπτη απομόνωσης και του διακόπτη κυκλώματος, και η λειτουργία εξόδου ρελέ μπορεί να ενεργοποιήσει και να απενεργοποιήσει εξ αποστάσεως τον διακόπτη κυκλώματος. Ο έξυπνος μετρητής δικτύου ACR έχει ένα ενοποιημένο σχέδιο για τον πίνακα διευθύνσεων επικοινωνίας, που μπορεί να πραγματοποιήσει τις τρεις απομακρυσμένες λειτουργίες της τηλεμετρίας, τηλεχειριστήριο και τηλεχειριστήριο.

(1) Μετατροπή AD και υπολογισμός αναλογικού σήματος AC

ο 3 σήματα τάσης φάσης και 3 τρέχοντα σήματα (σήματα εξόδου μετασχηματιστή ρεύματος) που συλλέγονται απευθείας από τον έξυπνο μετρητή δικτύου ACR είναι όλες αναλογικές ποσότητες, τα οποία πρέπει να μετατραπούν σε ψηφιακά σήματα που μπορούν να αναγνωριστούν από την CPU για επεξεργασία δεδομένων. Πρώτα, ο 3 τάσεις φάσης 220V και 3 Τα ανάλογα ρεύματος μετατρέπονται σε σήματα χαμηλής τάσης μέσω του μετατροπέα, και μετατρέπεται στην τάση που επιτρέπεται από τον μετατροπέα AD μέσω ενός βρόχου σχηματισμού τάσης; , μετατρέπεται σε ψηφιακό σήμα από το AD και εισάγεται στην CPU. Μπορείτε να λάβετε το σχηματικό διάγραμμα της διαδικασίας δειγματοληψίας και μετατροπής AD της αναλογικής ποσότητας AC επικοινωνώντας με τον κατασκευαστή.

* Μετατροπή αναλογικής τάσης και χαμηλοπερατό φιλτράρισμα. Η λειτουργία του κυκλώματος σχηματισμού τάσης είναι να απομονώνει ηλεκτρικά και να μετασχηματίζει την ηλεκτρική ενέργεια. Γενικά, ο μετατροπέας AD απαιτεί το σήμα εισόδου να είναι ±5V και ±10V, έτσι μπορεί να προσδιοριστεί ο λόγος μετασχηματισμού του μετατροπέα τάσης. Τα χαμηλοπερατά φίλτρα χωρίζονται σε παθητικά και ενεργά φίλτρα. Τα ενεργά φίλτρα αποτελούνται από πυκνωτές, αντιστάσεις και ενσωματωμένους λειτουργικούς ενισχυτές, που ενισχύουν το σήμα κατά το φιλτράρισμα. Τα παθητικά φίλτρα έχουν μόνο λειτουργίες φιλτραρίσματος αλλά όχι λειτουργίες ενίσχυσης σήματος.
* Δειγματοληψία αναλογικού σήματος. Η διαδικασία δειγματοληψίας θα πρέπει να ακολουθεί το θεώρημα δειγματοληψίας του Shannon, αυτό είναι, η συχνότητα δειγματοληψίας δεν πρέπει να είναι μικρότερη από 2 φορές την υψηλότερη συχνότητα του σήματος εισόδου. Η διαδικασία δειγματοληψίας είναι πολύ γρήγορη. Η τρέχουσα δειγματοληψία μετατροπέα AD έχει φτάσει στο επίπεδο νανοδευτερόλεπτο, ενώ η περίοδος δειγματοληψίας της αυτόματης συσκευής του συστήματος ισχύος βρίσκεται στο επίπεδο του χιλιοστού του δευτερολέπτου, έτσι τα σήματα τάσης και ρεύματος των έξι βρόχων μπορούν να μοιράζονται έναν μετατροπέα AD, αλλά το κύκλωμα δειγματοληψίας Πρέπει να είναι εξοπλισμένο με συσκευή δειγματοληψίας και συγκράτησης και διακόπτη πολυπλέκτη.
* μετατροπή μ.Χ. Οι μετατροπείς AD περιλαμβάνουν διαδοχική προσέγγιση, αναπόσπαστο, αρίθμηση, παράλληλη σύγκριση, και μετατροπείς τάσης-συχνότητας VFC. Ο μετατροπέας AD διαδοχικής προσέγγισης είναι αντιπροσωπευτικός τόσο της ταχύτητας όσο και της ακρίβειας στο ADC, και έχει υψηλότερη ανάλυση μετατροπής σε υψηλότερο ποσοστό μετατροπής.

(2) Αλγόριθμος ολοκλήρωσης ημικυκλικής απόλυτης τιμής ημιτονοειδούς ηλεκτρικής ποσότητας

Το κλειδί του αλγορίθμου λογισμικού είναι να βελτιώσει την ακρίβεια και την ταχύτητα της λειτουργίας του αλγορίθμου. Το κλειδί του αλγορίθμου δειγματοληψίας εναλλασσόμενου ρεύματος του έξυπνου μετρητή είναι να λύσει τον τρόπο υπολογισμού του πλάτους ή της πραγματικής τιμής του σήματος ημιτονοειδούς δειγματοληψίας σύμφωνα με τη στιγμιαία τιμή του ημιτονοειδούς σήματος. Ο πιο συχνά χρησιμοποιούμενος αλγόριθμος για ημιτονοειδές ποσότητες είναι ο αλγόριθμος ολοκλήρωσης απόλυτης τιμής μισού κύκλου. Η αρχή του αλγορίθμου ολοκλήρωσης απόλυτης τιμής μισού κύκλου είναι ότι το ολοκλήρωμα της απόλυτης τιμής της ημιτονοειδής ποσότητας σε οποιοδήποτε μισό κύκλο είναι μια σταθερή S, και η σταθερά του ακέραιου S δεν έχει καμία σχέση με την ολοκληρωτική γωνία έναρξης . Ο αλγόριθμος ολοκλήρωσης απόλυτης τιμής μισού κύκλου με βάση το μοντέλο ημιτονικής συνάρτησης φαίνεται στο Σχήμα 19.

Αλγόριθμος ολοκλήρωσης απόλυτης τιμής μισού κύκλου με βάση το μοντέλο ημιτονικής συνάρτησης

Η έκφραση για τον υπολογισμό της πραγματικής τιμής του ρεύματος χρησιμοποιώντας τον ολοκληρωτικό αλγόριθμο απόλυτης τιμής μισού κύκλου φαίνεται στο παρακάτω σχήμα:

Στη φόρμουλα, Το S αντιπροσωπεύει το ολοκλήρωμα της απόλυτης τιμής μέσα σε μισό κύκλο; Το I αντιπροσωπεύει την πραγματική τιμή του ρεύματος; Το i αντιπροσωπεύει τη στιγμιαία τιμή του ρεύματος; Το w αντιπροσωπεύει τη γωνιακή ταχύτητα; Το T αντιπροσωπεύει τον κύκλο ισχύος AC; Το f αντιπροσωπεύει τη συχνότητα εναλλασσόμενου ρεύματος; Το N αντιπροσωπεύει τον αριθμό των δειγμάτων σε έναν κύκλο ; Το Ts αντιπροσωπεύει την περίοδο δειγματοληψίας.

3.5 Αισθητήρας καπνού θερμοκρασίας και υγρασίας RS485

Λαμβάνοντας υπόψη ότι η γραμμή παροχής ρεύματος στον μετασχηματιστή τύπου κουτιού μπορεί να έχει διαρροή, παραφορτώνω, βραχυκύκλωμα και υπερβολική αντίσταση επαφής, που μπορεί να προκαλέσει πυρκαγιές, και η αστοχία του μετασχηματιστή βυθισμένου στο μαζούτ μπορεί να προκαλέσει πυρκαγιές. Επομένως, είναι απαραίτητο να εγκαταστήσετε έναν αισθητήρα καπνού στον μετασχηματιστή τύπου κουτιού για την ανίχνευση πυρκαγιάς του μετασχηματιστή τύπου κουτιού. Προκειμένου να εντοπιστούν έγκαιρα πιθανές αστοχίες. Για να εξασφαλιστεί η ακρίβεια της μέτρησης και να μειωθεί το κόστος ταυτόχρονα, τη θερμοκρασία RS485, Ο αισθητήρας υγρασίας και καπνού τρία σε ένα χρησιμοποιείται για την ανίχνευση της θερμοκρασίας, υγρασία και συγκέντρωση καπνού στον μετασχηματιστή κουτιού. ο αισθητήρα θερμοκρασίας και υγρασίας χρησιμοποιεί τον αισθητήρα SHT30. Επί τόπου υπερτάσεις και παρεμβολές παλμών. Ο αισθητήρας έχει 4 σύρματα: το κόκκινο, μαύρος, κίτρινος, και πράσινο. For the specific wiring method of the temperature and humidity smoke sensor, please contact the IoT manufacturer.

The smart meters and sensors designed in this system adopt the Modbus-RTU protocol, which can communicate reliably within the full baud rate range of 1200-115200. The baud rate of smart meters and sensors is uniformly set to 9600bps. The data transmission format and data conversion format of the sensor are as follows:
Sensor data query frame format. The sensor follows the standard Modbus-RTU protocol, and the sensor reading is stored in the holding register, and the function code is 04. The upper computer reads the sensor data inquiry frame format, and the lower computer sensor data inquiry frame format.

3.6 PT100 temperature transmitter - working principle of RTD PT100 - working principle of temperature sensor

Ο πομπός θερμοκρασίας PT100 χρησιμοποιείται για την ανίχνευση της θερμοκρασίας του σώματος του μετασχηματιστή, θερμοκρασία καλωδίου υψηλής τάσης και χαμηλής τάσης, είναι κατάλληλο για διάφορες βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Ο μετασχηματιστής θα παράγει απώλειες κατά τη λειτουργία, κυρίως απώλεια σιδήρου και χαλκού, επίσης γνωστή ως απώλεια πυρήνα και απώλεια φορτίου. Η απώλεια χαλκού ποικίλλει ανάλογα με το ρεύμα φορτίου και είναι ανάλογη με το τετράγωνο του ρεύματος φορτίου. Ο τύπος υπολογισμού απωλειών μετασχηματιστή έχει ως εξής:

Στη φόρμουλα, Το P0 αντιπροσωπεύει την ενεργή ισχύ του μετασχηματιστή σε λειτουργία χωρίς φορτίο στην ονομαστική τάση; Τα I1 και I2 αντιπροσωπεύουν το ρεύμα γραμμής υψηλής τάσης και το ρεύμα πλευρικής γραμμής χαμηλής τάσης; Τα R1 και R2 αντιπροσωπεύουν την πλευρική αντίσταση υψηλής τάσης και την πλευρική αντίσταση χαμηλής τάσης.

Ο πομπός θερμοκρασίας PT100 είναι ενσωματωμένος στη διεπαφή διαύλου RS485, και μπορεί να συνδεθεί κάθε πομπός θερμοκρασίας 4 Αισθητήρες θερμοκρασίας PT100.

3.7 Αρχή λειτουργίας του πομπού εμβάπτισης στο νερό

Λόγω της χαμηλής στάθμης νερού του λάκκου θεμελίωσης υποσταθμού κιβωτίου, Συχνά υπάρχει συσσώρευση νερού στην τάφρο του καλωδίου και στο λάκκο θεμελίωσης μετά τη δυνατή βροχή, και υπάρχει πιθανός κίνδυνος για την ασφάλεια από διαρροή καλωδίου, οπότε απαιτείται ακανόνιστος έλεγχος και αποστράγγιση. Σε αυτό το σχέδιο, ο αισθητήρας βύθισης νερού χρησιμοποιείται για την ανίχνευση της συσσώρευσης νερού στο λάκκο θεμελίωσης της υποδομής του κιβωτίου. Ο αισθητήρας βύθισης στο νερό εφαρμόζει την αρχή της αγωγιμότητας του υγρού, και χρησιμοποιεί ηλεκτρόδια για να ανιχνεύσει αν υπάρχει νερό. Επιλέξτε έναν ανιχνευτή βύθισης νερού τύπου επαφής με λειτουργία επικοινωνίας RS485. Η αρχή λειτουργίας του ανιχνευτή εμβάπτισης νερού φαίνεται στο σχήμα 23.

4. Σχεδιασμός λογισμικού συστήματος

Ο σχεδιασμός λογισμικού συστήματος περιλαμβάνει δύο μέρη: 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. Η ενσωματωμένη συσκευή προστασίας μικροϋπολογιστή, Ο έξυπνος μετρητής δικτύου και ο έξυπνος αισθητήρας στο τοπικό δίκτυο διαύλου πεδίου του μετασχηματιστή κουτιού έχουν ενσωματωμένο λογισμικό εφαρμογής, οπότε απαιτείται μόνο η σχεδίαση προγράμματος λογισμικού του ελεγκτή πεδίου του μετασχηματιστή κουτιού.

4.1 Σχεδιασμός λογισμικού ελεγκτή πεδίου για μετασχηματιστή τύπου κουτιού

Ο ελεγκτής πεδίου του μετασχηματιστή κουτιού είναι ένα ενσωματωμένο σύστημα, και το σύστημα λογισμικού του αποτελείται από πρόγραμμα εφαρμογής, API, ενσωματωμένο λειτουργικό σύστημα και BSP (πακέτο υποστήριξης πλακέτας). Σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά πολλών παραμέτρων, πολλές εργασίες και υψηλές απαιτήσεις σε πραγματικό χρόνο που συλλέγονται από τον ελεγκτή πεδίου του ευφυούς μετασχηματιστή τύπου κουτιού 10 kV, το ενσωματωμένο λειτουργικό σύστημα μC/OS-Ⅲ σε πραγματικό χρόνο, που χρησιμοποιείται ευρέως στην ανάπτυξη εμπορικών προϊόντων και στην έρευνα διδασκαλίας, επιλέγεται. Το μC/OS-Ⅲ θεωρεί τις εργασίες ως τη μικρότερη μονάδα, και οποιαδήποτε εργασία δεν χρειάζεται να ενδιαφέρεται για τη συγκεκριμένη μέθοδο διαχείρισης των πόρων, που καθορίζεται από το λειτουργικό σύστημα.

4.2 Σχεδιασμός προγράμματος λογισμικού ελεγκτή πεδίου μετασχηματιστή τύπου κουτιού

Ολόκληρος ο σχεδιασμός του συστήματος λογισμικού βασίζεται στο κατανεμημένο σύστημα που αποτελείται από έξυπνα όργανα, Αισθητήρες, ελεγκτές πεδίου και πλατφόρμες cloud, και πραγματοποιείται ο σχεδιασμός και η ανάπτυξη λογισμικού εφαρμογών. Μετάδοση και ανταλλαγή δεδομένων, ο επιτόπιος ελεγκτής και ο διακομιστής cloud Gizwits χρησιμοποιούν το πρωτόκολλο επικοινωνίας Gizwits στο υλικολογισμικό GPRS για μετάδοση και ανταλλαγή δεδομένων. Το κύριο διάγραμμα ροής προγράμματος του λογισμικού εφαρμογής ελεγκτή πεδίου του μετασχηματιστή τύπου κουτιού.

*Το κύριο πρόγραμμα λογισμικού. Πρώτα, αρχικοποιήστε όλα τα μέρη του συστήματος, όπως το GPIO, σειριακή θύρα, ρολόι, διαχείριση μνήμης, και τα λοιπά., και δημιουργήστε εργασίες σε μC/OS-Ⅲ. Το STM32 εκτελεί τη λήψη και επεξεργασία δεδομένων αισθητήρα, και στέλνει σωστές πληροφορίες στην οθόνη LCD. Την ίδια στιγμή, το STM32 στέλνει εντολές AT στη μονάδα GPRS-G510, ανταλλάσσει δεδομένα, συνδέεται με την πλατφόρμα cloud Gizwits μέσω του πρωτοκόλλου LwM2M, και κρίνει εάν η μονάδα επικοινωνίας GPRS έχει συνδεθεί επιτυχώς στον διακομιστή cloud Gizwits. Εάν η σύνδεση είναι επιτυχής, πραγματοποιείται μετάδοση δεδομένων. Στη συνέχεια, κρίνετε εάν τα επεξεργασμένα δεδομένα είναι μεγαλύτερα από το καθορισμένο όριο.
Εάν πρόκειται για μικρή βλάβη του υποσταθμού κουτιού, στείλτε τις πληροφορίες δεδομένων στην εφαρμογή για κινητά μέσω της πλατφόρμας cloud; αν πρόκειται για γενική αποτυχία, στείλτε τις πληροφορίες συναγερμού δεδομένων στην εφαρμογή για κινητά μέσω της πλατφόρμας cloud, και ξεκινήστε τη μονάδα επικοινωνίας GPRS-GA6 για να στείλετε τις πληροφορίες συναγερμού μέσω SMS του κινητού τηλεφώνου; εάν πρόκειται για σοβαρό σφάλμα, οι πληροφορίες συναγερμού δεδομένων θα αποσταλούν στην εφαρμογή κινητού τηλεφώνου μέσω της πλατφόρμας cloud, και η μονάδα επικοινωνίας GPRS-GA6 θα ενεργοποιηθεί για να στείλει τις πληροφορίες συναγερμού μέσω του μηνύματος κειμένου του κινητού τηλεφώνου και να καλέσει το προκαθορισμένο σχετικό προσωπικό.