Usanifu wa kituo chenye akili cha aina ya kisanduku cha 10kV kulingana na jukwaa la Gizwits IoT + STM32

Mfumo wa udhibiti wa kijijini wenye akili wa aina ya 10kV ulioanzishwa katika makala haya uliundwa na kuendelezwa na Tian Hui wa Chuo Kikuu cha Xi'an cha Sayansi na Teknolojia..

Mfumo huu unachukua muundo wa mfumo wa akili wa 10kV wa kubadilisha masanduku kwa ghorofa ya wanafunzi katika chuo kama msingi wa uhandisi., na hutengeneza mfumo wa akili wa kubadilisha masanduku wa 10kV kulingana na Mtandao wa Mambo. Mfumo huo una sehemu tatu: safu ya mtazamo, safu ya mawasiliano na safu ya maombi. Safu ya mtizamo inawajibika kwa ukusanyaji wa data ya vitambuzi na uwasilishaji kwa kidhibiti cha uga.

Ikiwa ni pamoja na vifaa vya mfumo wa pili kama vile vifaa vya ulinzi wa kompyuta ndogo, mita za mtandao zenye akili, na vidhibiti mahiri vya fidia ya nguvu tendaji, pamoja na vifaa vya kutambua mazingira kama vile joto na unyevunyevu, moshi, na vitambuzi vya kuzamishwa kwa maji. Kidhibiti kwenye tovuti hutumia microprocessor iliyopachikwa STM32, ikiwa ni pamoja na kuonyesha LCD, moduli ya kengele ya sauti, relay na moduli ya mawasiliano ya GPRS, na kadhalika.; safu ya mawasiliano hutumia mawasiliano ya wireless ya GPRS, ambayo inawajibika kwa uwasilishaji wa data wa njia mbili kati ya kidhibiti cha tovuti na jukwaa la wingu; Jukwaa la wingu la Gizwits hutengeneza mfumo wa ufuatiliaji wa mbali na programu ya simu ya transfoma ya aina ya sanduku, ambayo inawajibika kwa uhifadhi, uchambuzi na usindikaji wa data ya operesheni ya transfoma ya aina ya sanduku.

Mfumo huu hatimaye hutambua ufuatiliaji wa mbali wa mtumiaji wa vigezo vya mazingira kama vile halijoto tofauti na unyevunyevu, kengele ya moshi na maji ya shimo la msingi, pamoja na vigezo vya umeme kama vile sasa, voltage, frequency na sababu ya nguvu, na hali ya kufanya kazi ya vifaa kupitia WEB ya kompyuta au APP ya rununu.

Wakati kuna hali isiyo ya kawaida au kosa katika uendeshaji wa transformer ya aina ya sanduku, mfumo wa ufuatiliaji huhukumu moja kwa moja kiwango cha kosa, na kutuma kengele kupitia michanganyiko tofauti ya kengele ya tovuti, APP ya simu ya mkononi, SMS na simu, na kadhalika., na kuwajulisha wafanyakazi husika ili kuondoa matatizo yaliyojificha kwa wakati na kuzuia ajali za umeme. . Inafaa kwa ufuatiliaji wa kijijini na usimamizi wa kati wa transfoma ya sanduku na vyumba vya usambazaji wa nguvu, na inaweza kuboresha kwa kiwango kikubwa kiwango cha kijasusi na usalama wa usambazaji wa nishati na kutegemewa kwa vifaa vya usambazaji wa umeme shuleni, makampuni na jumuiya.

1. Utangulizi

Pamoja na ujenzi na maendeleo ya uchumi wa kijamii na mtandao wa usambazaji, kuna transfoma zaidi na zaidi ya 10kV box. Kituo kidogo cha kawaida cha aina ya kisanduku cha 10kV kwa ujumla huchukua hali ya uendeshaji ya ukaguzi wa mara kwa mara bila kusimamiwa na mwongozo., ambayo ina kiwango cha chini cha akili na haina ufuatiliaji wa mbali na mifumo ya kengele ya hitilafu kwa mazingira na vifaa. Wakati huu, na maendeleo ya haraka ya teknolojia ya sensorer smart, teknolojia iliyoingia, teknolojia ya mawasiliano na teknolojia ya kompyuta ya wingu na kupunguza gharama, kituo mahiri cha aina ya 10kV kulingana na Mtandao wa Mambo kimekuwa chaguo bora zaidi kwa uboreshaji na ugeuzaji wa vituo vidogo vya kawaida vya aina ya kisanduku..

Mfumo wa akili wa ufuatiliaji wa kituo kidogo cha aina ya kisanduku kulingana na Mtandao wa Mambo unaweza kufuatilia kwa mbali mazingira ya kituo cha aina ya kisanduku., vigezo vya uendeshaji na hali ya vifaa kwa wakati halisi. Kama inavyoonyeshwa kwenye Kielelezo 1.

Watumiaji wanaweza kufuatilia kwa mbali vigezo vya mazingira kama vile halijoto na unyevunyevu wa kisanduku, kengele ya moshi, na mkusanyiko wa maji katika mashimo ya msingi, pamoja na vigezo vya umeme kama vile sasa, voltage, masafa, na kipengele cha nguvu, na hali ya kifaa kupitia kompyuta au APP za simu wakati wowote. Wakati kisanduku cha kituo kinapofanya kazi kwa njia isiyo ya kawaida au kushindwa, mfumo wa ufuatiliaji utawajulisha wafanyakazi husika moja kwa moja kupitia mbinu tofauti za APP ya simu ya mkononi, SMS na simu kulingana na kiwango cha kosa, ili kuondoa hitilafu zilizojificha kwa wakati na kuzuia ajali za umeme.

10kituo kidogo cha kV smart aina ya box kulingana na Mtandao wa Mambo

Mfumo wa ufuatiliaji wa mbali wa kituo mahiri cha aina ya kisanduku unajumuisha a "LAN ya basi la shambani" ndani ya kituo cha aina ya sanduku na a "jukwaa la wingu mtandao wa eneo pana" nje ya kituo cha aina ya sanduku. Mtindo huu wa kimuundo unaweza kutumika kwa maendeleo ya mifumo ya ufuatiliaji wa kijijini kwa vifaa vya sekondari vya ugavi wa maji mifumo ya ufuatiliaji wa kijijini, mifumo ya usimamizi wa malipo ya umeme ya makazi, na mifumo ya ufuatiliaji wa kijijini ili kuboresha kiwango cha akili na usimamizi wa vifaa vya jadi na kukuza uboreshaji wa tasnia ya jadi.. Ina thamani nzuri ya maombi.

2. Ubunifu wa programu kwa ujumla

Muundo wa kituo mahiri cha aina ya box box kulingana na Mtandao wa Mambo unatokana na muundo wa kituo mahiri cha aina ya 10kV katika ghorofa ya wanafunzi wa chuo.. Muundo wa msingi wa kibadilishaji chenye akili cha aina ya kisanduku cha 10kV ni sawa na ule wa kibadilishaji cha jadi cha aina ya 10kV., na inaelekea kukomaa. Makala haya yanaangazia muundo wa akili wa kibadilishaji mahiri cha aina ya kisanduku cha 10kV. Ufuatao ni muhtasari mfupi wa maudhui ya muundo wa mfumo msingi wa kibadilishaji mahiri cha aina ya kisanduku cha 10kV.

2.1 Muundo wa msingi wa kituo cha 10kV chenye akili cha aina ya sanduku

Mzigo wa nguvu wa No. 5 jengo la ghorofa la wanafunzi katika chuo kikuu ni taa, kompyuta na mizigo mpya ya kiyoyozi iliyoongezwa. Kila bweni limehesabiwa kama 8 watu, mzigo wa taa ni 100W, kila mzigo wa kompyuta wa mwanafunzi ni 200W, na kila hanger ya aina ya mgawanyiko ya 1.5P imewekwa upya na viyoyozi Nguvu ni 1.3kW, na mzigo wa bweni moja ni 3.0kW. Kwa mujibu wa "Mwongozo wa Muundo wa Ugavi na Usambazaji wa Nguvu za Viwandani na Kiraia", mgawo wa mahitaji ya mzigo wa nguvu bwenini ni 0.7, na sababu ya nguvu ni 0.8.

Kuzingatia ongezeko la mzigo wa umeme wa ghorofa ya wanafunzi katika siku zijazo, transformer inahitaji kuhifadhi kiasi fulani, na transformer yenye uwezo wa 1000kVA imechaguliwa. Kwa kuzingatia gharama ya awali ya uwekezaji na gharama ya uendeshaji wa transformer, pamoja na mahitaji ya sera ya kitaifa ya kuhifadhi na kupunguza uzalishaji wa nishati, transformer ya chini-hasara iliyotiwa muhuri kikamilifu ya mafuta S13-M-1000/10-0.4 imechaguliwa kwa kusudi hili..

Kwa msingi wa hesabu ya takwimu ya mzigo, hesabu ya mzunguko mfupi, uthibitishaji wa uthabiti wenye nguvu na uthibitishaji wa uthabiti wa joto, vifaa kuu vya mfumo wa msingi wa transformer ya aina ya sanduku huchaguliwa. Mifano maalum na vigezo vya kiufundi vya vifaa kuu vya mfumo wa msingi vinaonyeshwa kwenye Jedwali 3, Jedwali 4, Jedwali 5 na Jedwali 6.

Kulingana na mahitaji ya muundo wa Na. 5 kituo cha kisanduku cha mradi wa ghorofa ya wanafunzi na hesabu ya muundo msingi wa mfumo, mchoro kuu wa wiring wa mfumo wa msingi ulioundwa wa No. 5 kituo cha kisanduku cha ghorofa ya wanafunzi kinaonyeshwa kwenye Kielelezo 2.

Kielelezo 2 : Mchoro mkuu wa wiring wa mfumo wa msingi wa kituo kidogo cha aina ya sanduku katika ghorofa ya wanafunzi katika chuo kikuu

2.2 Mpango wa Usanifu wa Akili wa Kibadilishaji Sanduku cha 10kV

Kulenga kasoro za muundo na matatizo yaliyopo katika usimamizi wa uendeshaji wa kituo kidogo cha aina ya kisanduku cha 10kV., ufunguo wa kutatua tatizo liko katika ujenzi wa mfumo wa kitanzi kilichofungwa kwa ajili ya kugundua, ufuatiliaji wa mbali na kengele ya mazingira yenye akili ya kituo kidogo cha aina ya sanduku na vifaa, na muundo una ufuatiliaji wa mbali wa mazingira ya uendeshaji na vifaa vya umeme Mfumo wa akili wa kibadilishaji kisanduku chenye kazi mbalimbali unaweza kukusanya na kufuatilia vigezo vya mazingira kama vile udhibiti wa upatikanaji wa kibadilishaji cha sanduku., joto iliyoko na unyevunyevu, kengele ya moshi, na maji katika mfereji wa kebo, pamoja na voltage, sasa, nguvu hai, nguvu tendaji, kipengele cha nguvu, joto la cable, transformer transformer, na kadhalika.

Joto la mwili na ishara ya kengele ya gesi na vigezo vingine vya uendeshaji wa vifaa, feni ya kutolea nje ya udhibiti wa kijijini, kifaa cha ulinzi wa kompyuta ndogo na swichi ya kivunja mzunguko.

Mfumo hupitisha ala mahiri na vihisi mahiri vilivyo na kazi za mawasiliano zinazotumiwa sana katika tovuti za viwanda, na hutuma data iliyokusanywa kwa kidhibiti cha shamba kupitia mawasiliano ya basi la shambani, na kidhibiti cha uga kinasambaza data kwa seva au kompyuta mwenyeji wa wingu kupitia moduli ya mawasiliano isiyotumia waya au ya waya. Tambua vitendaji kama vile telemetry, ishara ya kijijini na udhibiti wa kijijini.

Mfumo wa ufuatiliaji wa mbali wa kibadilishaji kisanduku chenye akili cha 10kV kulingana na Mtandao wa Mambo hutumia ala na vihisi mahiri vyenye utendakazi wa mawasiliano wa njia mbili za kidijitali., na inapitisha kiolesura cha kawaida cha basi cha RS485 na itifaki ya mawasiliano ya Modbus-RTU. Mfumo wa ufuatiliaji wa kijijini wa kibadilishaji kisanduku chenye akili kulingana na Mtandao wa Mambo kinaundwa na sehemu tatu: safu ya utambuzi, safu ya mawasiliano na safu ya maombi.
* Safu ya mtazamo: kupitia mita mbalimbali smart na sensorer smart kukusanya mazingira mbalimbali, vigezo vya uendeshaji wa vifaa na hali ya kazi ya vifaa vya transformer ya sanduku, na kusambaza data kwa kidhibiti shamba kupitia basi RS485. Kidhibiti cha shamba kina mfumo wa uendeshaji uliojengwa na una mkusanyiko wa data, Kompyuta, usindikaji na udhibiti wa kazi.
* Safu ya mawasiliano: Safu hii ni muunganisho na kiungo cha maambukizi na kubadilishana data, na inawajibika kwa uwasilishaji wa data wa njia mbili kati ya jukwaa la wingu na kidhibiti cha tovuti. Kulingana na hali halisi ya mawasiliano ya kibadilishaji cha aina ya sanduku, njia mbalimbali za mawasiliano kama vile kebo ya macho yenye waya, Ethernet au GPRS isiyo na waya inaweza kuchaguliwa ili kusambaza data kwenye jukwaa la wingu.
*Safu ya maombi: Kubuni na kuendeleza mfumo wa ufuatiliaji wa mbali kwa transfoma za aina ya sanduku kwenye jukwaa la wingu, kuwajibika kwa kutuma, kupokea na usindikaji wa data ya kihistoria, ufuatiliaji wa kijijini wa vigezo vya uendeshaji wa transformer ya aina ya sanduku, na kuhifadhi kumbukumbu na uchanganuzi wa data ya operesheni ya tukio. Na tengeneza WEB na APP ya simu kwenye jukwaa la wingu, fundi umeme aliye zamu anaweza kufuatilia data ya operesheni na hali ya kufanya kazi ya vifaa vya kibadilishaji kisanduku wakati wowote kupitia kompyuta au APP ya rununu..

3. Ubunifu wa vifaa vya mfumo

3.1 Mtandao wa eneo la ndani wa basi la RS485 la tovuti ya kibadilishaji sanduku

Pamoja na maendeleo na maendeleo ya teknolojia iliyoingia na kupunguza gharama, vyombo vingi vya utambuzi, Sensorer na vitendaji vina vichakataji vidogo vilivyojengwa ndani kwa mapungufu na shida za usambazaji wa habari wa vifaa vya kawaida vya uwanja wa aina ya sanduku., ambayo inaweza kukamilisha ubadilishaji na uwekaji mstari wa ADDA na uchujaji wa dijiti. Kiolesura cha data ya mawasiliano ya mfululizo huongezwa ndani ya vifaa hivi vya uga wa kidijitali, na mawasiliano ya serial ya njia mbili kati ya vifaa vya shamba yanaweza kupatikana kwa kutumia itifaki ya mawasiliano ya kawaida.

Mtandao wa mabasi ya viwandani unaotumika kwa sasa.

Mojawapo ya funguo za uundaji wa mfumo wa ufuatiliaji wa mbali wa transfoma mahiri za aina ya sanduku ni kuchagua ala mahiri na vihisi vyenye utendaji wa mawasiliano wa njia mbili za kidijitali., na kupitisha miingiliano ya kawaida na iliyounganishwa ya mabasi na itifaki za mawasiliano. Kuanzia mazoezi ya uhandisi ya muundo wa mageuzi ya aina ya kisanduku mahiri wa 10kV katika toleo la nambari 1. 5 ghorofa ya wanafunzi, itifaki ya mawasiliano ya basi ya RS485 na Modbus-RTU kwa ujumla inayoungwa mkono na vihisi mahiri huchaguliwa.

Kulingana na mchoro mkuu wa mfumo wa msingi wa sanduku-transfoma katika ghorofa ya wanafunzi katika chuo na mchoro wa kuzuia mfumo wa mfumo wa ufuatiliaji wa kijijini wa 10kV wa sanduku-transformer., muundo wa maunzi ya mfumo huchukua kidhibiti cha uga cha kibadilishaji kisanduku kama msingi, na inajumuisha kifaa cha ulinzi kilichounganishwa cha kompyuta ndogo, mita ya mtandao yenye akili na nguvu tendaji ya akili Vifaa vya mfumo wa sekondari kama vile vifidia, na vitambuzi vya kutambua mazingira kama vile joto na unyevu moshi sensorer, Vihisi joto vya PT100 na vitambuzi vya kuingilia maji vinaunda mtandao wa eneo la karibu wa basi la RS485 la tovuti ya kubadilisha sanduku hadi sanduku.. Mchoro wa mfumo wa mtandao wa eneo la ndani wa basi wa RS485 wa kibadilishaji kisanduku umeonyeshwa kwenye Kielelezo 4.

Mchoro wa mfumo wa mtandao wa eneo la karibu wa basi wa RS485 wa tovuti ya mabadiliko ya aina ya sanduku

(1) RS485 basi ya mawasiliano ya serial

Njia ya mawasiliano ya basi ya RS485 ni hali ya bwana-mtumwa, na kifaa kikuu huchagua kila kifaa cha mtumwa kwa mawasiliano, na mtandao wa moja hadi nyingi unaweza kuanzishwa ili kuunda mfumo uliosambazwa. Kiolesura cha RS485 ni kiolesura cha serial cha kasi ya chini kinachotumiwa sana, na kiolesura cha RS485 kina sifa zifuatazo.
* Kiolesura cha RS485.

Mawasiliano ya kiolesura cha RS485 inachukua hali ya upitishaji tofauti, na ina mchanganyiko wa kiendeshi uwiano na kipokea tofauti, na hutumia tofauti ya voltage kwenye ncha zote mbili za kebo ili kupitisha mawimbi, ambayo huongeza sana uwezo wa kupinga kuingiliwa kwa hali ya kawaida na kuingiliwa kwa kelele.
* Basi la RS485 lina kiwango cha juu cha maambukizi na umbali mrefu wa maambukizi. Umbali wa juu wa maambukizi ni kuhusu 1200 mita, na kiwango cha juu cha maambukizi ni 10Mbps; kasi yake ya upitishaji inawiana kinyume na umbali wa upitishaji, na umbali wa juu zaidi wa upitishaji unaweza kufikiwa wakati kasi iko chini ya 20kbps.
* Kusaidia nodi nyingi. Kwa ujumla, kitanzi cha basi cha RS485 kinaweza kuunga mkono kinadharia 247 nodi za kifaa.

(2) Itifaki ya mawasiliano ya serial ya Modbus-RTU

Itifaki ya Modbus inatumika kwa mtandao wa mabasi ya viwandani. Kupitia itifaki, mawasiliano ya data yanaweza kufanywa kati ya mtawala na vifaa vya shamba. Vifaa vinavyozalishwa na watengenezaji tofauti vinaweza kuunda mfumo wa ufuatiliaji wa mtandao wa mabasi ya viwandani kufuatia itifaki iliyounganishwa. Itifaki ina muundo wa bwana-mtumwa, nodi moja kuu kwenye mtandao, na nyingine ni nodi za watumwa, na kila nodi ya watumwa ina anwani ya kipekee ya kifaa.

Katika mtandao wa basi wa serial, nodi kuu huanza amri, na vifaa vyote vya watumwa vitapokea amri. Amri ya Modbus ina anwani ya kifaa cha mtumwa kinachotekeleza amri, na kifaa cha mtumwa kilichoteuliwa na kifaa kikuu kinajibu kwanza na kisha kutekeleza amri. Kuna cheki katika amri za Modbus ili kuhakikisha kuwa amri zinazowasili hazijaharibiwa.. Amri za Modbus zinaweza kuagiza RTU kubadilisha thamani yake ya rejista, soma au udhibiti bandari ya I/O, na uagize kifaa kurejesha data moja au zaidi ya usajili.

Modbus ni pamoja na ASCII, RTU na TCP aina tatu za ujumbe. Njia ya maambukizi ya ASCII, Kiasi cha fedha cha LRC, ufanisi mdogo wa maambukizi, lakini angavu, rahisi na rahisi kutatua. Njia ya maambukizi ya RTU, kwa kutumia ukaguzi wa CRC, ufanisi mkubwa wa maambukizi, ngumu kidogo kuliko ASCII. Kwa ujumla, ikiwa kiasi cha data kinachotumwa ni kidogo, unaweza kufikiria kutumia itifaki ya ASCII; ikiwa kiasi cha data kinachotumwa ni kikubwa, ni bora kutumia itifaki ya RTU. Kwa sababu hii, vyombo vya akili na sensorer za mfumo huu hupitisha hali ya mawasiliano ya Modbus-RTU kwa usawa.

3.2 Muundo wa maunzi ya Kidhibiti cha Uga cha Kibadilishaji Sanduku

Kidhibiti cha shamba cha kibadilishaji cha sanduku kinajumuishwa na mfumo ulioingia. Mfumo uliopachikwa ni wa msingi wa matumizi, programu na maunzi yanaweza kulengwa, na inatambua otomatiki ya vifaa, akili, na kazi za ufuatiliaji wa mbali. Inaundwa hasa na microprocessors iliyoingia, vifaa vinavyohusiana, mifumo ya uendeshaji iliyoingia, na mifumo ya programu ya programu.

(1) Mfumo wa kima cha chini cha STM32 microprocessor

Mfumo wa chini wa microprocessor iliyoingia ni pamoja na microprocessor iliyoingia, weka upya mzunguko na utatuzi wa mzunguko. Mzunguko wa saa hutoa ishara ya saa ya nje inayohitajika, mzunguko wa kuweka upya hutoa hali ya awali ya umoja, na mzunguko wa utatuzi hutoa kiolesura cha upakuaji wa programu na utatuzi.
* Chaguo la microprocessor iliyopachikwa. Kulingana na mahitaji ya mfumo wa ufuatiliaji wa kijijini wa kibadilishaji kisanduku cha 10kV kwa utendaji wa kidhibiti cha tovuti., mfumo huu unachagua chipu ya STM32F103ZET6 kama kichakataji cha msingi cha kidhibiti cha tovuti.. STM32F103ZET6 microprocessor iliyopachikwa, MCU ina muunganisho wa hali ya juu, matumizi ya chini ya nguvu, na utendaji wa gharama kubwa. Inafaa kwa mahitaji mbalimbali ya maombi katika uwanja wa matibabu wa viwanda, na inaweza kukidhi mahitaji ya kupata data na usindikaji wa wakati halisi wa mfumo huu.
* Mzunguko wa oscillator wa kioo. Saketi ya kioo cha oscillator hutoa mapigo ya masafa yasiyobadilika kwa kichakataji ili kufanya microprocessor kufanya kazi kwa kawaida.. Microprocessor ya STM32 ina oscillators mbili za kioo, oscillator ya kioo ya 8MHz hutoa saa ya nje ya kasi ya juu, na oscillator kioo 32.768KHz hutoa saa ya nje ya kasi ya chini.

* Weka upya mzunguko. Kazi ya mzunguko wa upyaji wa microprocessor ni kuanzisha upya mfumo. Wakati mfumo unashindwa, bonyeza kitufe cha kuweka upya ili kuanzisha upya kifaa. Kwa ujumla, mzunguko wa kuweka upya hutumia ishara ya kiwango cha chini ili kuanzisha upya.

(2) Ubunifu wa mzunguko wa nguvu

Mfumo huchagua umeme wa nje wa DC na voltage iliyopimwa ya 12V (2A), na kuchagua DC 5V (2A) adapta ya umeme yenye kiolesura cha USB ili kusambaza nguvu kwa kidhibiti cha sehemu. Ugavi wa umeme wa 12V DC umeunganishwa kwenye ubao wa kudhibiti, na usambazaji wa umeme wa DC 12V unashushwa ili kupata usambazaji wa umeme wa DC 5V kupitia moduli ya kushuka ya LM2596S.. Voltage ya 5V kisha hupitishwa kupitia chipu ya kidhibiti cha AMS1117-3.3V ili kupata volti 3.3V ili kusambaza nguvu kwa chipu ya STM32.. Mchoro wa mzunguko wa kidhibiti cha umeme cha LM2596S na AMS1117-3.3V umeonyeshwa kwenye Mchoro. 8.

(3) Kiolesura cha RS485 kwa moduli ya TTL

Kiolesura cha RS485 kwa moduli ya TTL inatambua ubadilishaji wa njia mbili na mawasiliano ya ishara ya RS485 na ishara ya TTL., lakini ishara lazima itekelezwe kwa njia mbadala, na haiwezi kufanywa kwa njia mbili kwa wakati mmoja. Vifaa vyote vya uga vinatumia moduli hii ili kuunganishwa na kidhibiti kidogo, na mchoro wa wiring umeonyeshwa kwenye Kielelezo 9.

Mchoro wa Wiring wa TFT-LCD na STM32 MCU - Kielelezo 9

(4) Moduli ya kuonyesha LCD

Kwa kuwa kidhibiti cha tovuti cha mfumo wa ufuatiliaji wa kijijini wa aina ya kisanduku kinahitaji kuonyesha nambari na herufi nyingi, onyesho la kioo kioevu la TFT-LCD la inchi 2.8 limechaguliwa kama moduli ya kuonyesha, na kuna kidhibiti ILI9341 ndani. Zingatia STM32 inaweza kuwasiliana na ILI9341 kupitia kiolesura cha SPI, 8080 interface au kiolesura cha RGB. Ili kufikia kasi ya kuonyesha upya, TFT-LCD hutumia 8080 kiolesura cha basi cha data sambamba. STM32 hutoa data kwa kumbukumbu ya kidhibiti ILI9341 kupitia moduli ya kumbukumbu tuli ya FSMC..

(5) Moduli ya kengele ya sauti

Wakati microprocessor ya STM32 inapogundua kuwa kuna hali isiyo ya kawaida au kosa katika data ya operesheni ya kibadilishaji cha sanduku., itatuma ujumbe kwa bandari ya serial na kuanza kengele ya sauti. Moduli ya kengele ya sauti huchagua chipu ya sauti inayotumiwa sana SYN6288, na inatangaza kiotomati habari ya kengele ya sauti kulingana na programu iliyopangwa. Mfumo hutumia msimbo wa GB2312, ambayo yanafaa kwa kubadilishana habari katika usindikaji wa wahusika wa Kichina na mawasiliano ya wahusika wa Kichina. SYN6288 pia inatambua nambari kwa usahihi, nyakati na tarehe, na vitengo vya kipimo vinavyotumika kawaida.

(6) Moduli ya relay

Kidhibiti cha sehemu huchagua kikundi cha moduli za njia 2 za upeanaji wa optocoupler ili kudhibiti ufunguzi na kufungwa kwa kengele ya kengele ya DC 12V na feni., na relay ya hali dhabiti ya 220V AC inaweza kuchaguliwa kulingana na aina ya usambazaji wa nguvu na nguvu ya feni ya kutolea nje ya aina ya sanduku.. Kila moduli ya mzunguko wa relay huwa na waasiliani wazi na wa kawaida kufungwa, pamoja na dalili ya hali ya LED; kila mzunguko wa relay umetengwa na optocouplers, na ina diode ya bure ya kutoa voltage iliyoingizwa ya relay na kulinda mzunguko uliopita.. Wakati joto la kawaida la kibadilishaji cha sanduku linazidi anuwai fulani, kidhibiti kwenye tovuti hutoa kiwango cha juu, na relay moja ya kutengwa kwa optocoupler hufanya kazi kuwasha feni ili kupoeza; wakati makosa makubwa kama vile mkusanyiko wa moshi mwingi hutokea, kidhibiti huendesha upeanaji mwingine wa kutenganisha optocoupler ili kuunganisha Kitanzi cha kengele ya kengele hutuma kengele kwenye tovuti. Kwa mchoro wa kanuni ya kazi ya relay na mchoro wa unganisho kati ya moduli ya relay na chip STM32., tafadhali wasiliana na mtengenezaji na utume ombi.

(7) Moduli ya mawasiliano

Kulingana na mahitaji ya muundo wa mfumo wa ufuatiliaji wa kijijini wa kibadilishaji kisanduku cha 10kV, mawasiliano kati ya kibadilishaji kisanduku chenye akili na wingu huchagua njia ya mawasiliano isiyo na waya ya GPRS na gharama ya chini ya trafiki. Moduli ya GPRS ya firmware ya Gizwits.
*Moduli ya GPRS ya firmware ya Gizwits (G510_GAgent firmware). Moduli hii ni programu ya programu inayoendeshwa kwenye moduli mbalimbali za mawasiliano, kutoa utendakazi kama vile utumaji wa njia mbili wa data ya kifaa cha wingu na bidhaa, usanidi wa kifaa kwenye mtandao, ugunduzi na kufunga, na uboreshaji wa programu. Mchoro wa mzunguko kati ya moduli ya GPRS na mtawala mkuu unaweza kupatikana kwa kuwasiliana na mtengenezaji.

*Sehemu ya GPRS-GA6. Moduli hii inaweza kutambua usambazaji wa sauti, ujumbe mfupi na data yenye matumizi ya chini ya nishati. Inafaa kwa mahitaji mbalimbali ya kubuni katika programu za M2M, hasa kwa ajili ya kubuni ya bidhaa compact. Pili, itifaki ya mawasiliano inachukua usafirishaji wa basi la bandari la UART, hutumia amri za kawaida za AT kudhibiti moduli, na kuchagua kiwango cha baud cha 115200bps. Wasiliana na Mtengenezaji wa IoT kwa mchoro wa mzunguko wa uunganisho wa moduli ya GPRS-GA6 na microcontroller STM32.

3.3 Kifaa cha ulinzi wa kina cha kompyuta ndogo

Kwa mujibu wa vipimo vya muundo wa ulinzi wa transfoma ya nguvu (GB/T 50062-2008), 10Transfoma za kV kawaida zinahitaji kusakinisha ulinzi wa kupita kiasi na kikomo cha muda. Kifaa cha ulinzi cha kompyuta ndogo kina ulinzi, kazi za kipimo na udhibiti wa transfoma na mistari, pamoja na kazi za kupata data, ufuatiliaji na ukaguzi wa kibinafsi wa mfumo, na ina unyeti wa juu na kuegemea.

Kulingana na mahitaji ya muundo wa 10kV akili sanduku mabadiliko katika ghorofa mwanafunzi, kifaa cha ulinzi wa kina cha kompyuta ndogo aina ya Ankerui AM3-I chenye kipengele cha mawasiliano cha RS485 kimechaguliwa., pamoja na IA, IB, IC, UA, UB, UC, P, Q, Fr na kipimo kingine cha Parameta ya umeme, 8-upataji wa mawimbi ya nje ya kituo, na kivunja mzunguko wa udhibiti wa kijijini wa kufungua na kufunga shughuli na kazi nyingine. Mchoro wa terminal ya wiring ya kifaa cha ulinzi wa kompyuta ndogo ya AM3-I ni kama ifuatavyo:

Mchoro wa terminal ya wiring ya kifaa cha ulinzi wa kompyuta ndogo ya AM3-I

3.4. Mita ya mtandao mahiri

Mita za mtandao mahiri hutumika kugundua vigezo vya umeme kama vile mkondo wa awamu tatu, voltage na nguvu ya nyaya za usambazaji wa nguvu za chini-voltage, pamoja na hali ya kufungua na kufunga ya swichi za kutenganisha na wavunjaji wa mzunguko. Kulingana na mahitaji ya muundo wa mfumo wa sekondari wa 10kV akili sanduku transformer, Mita ya mtandao ya Ankerui ACR yenye utendakazi wa mawasiliano ya RS485 imechaguliwa, na mchoro wa wiring wa mita ya mtandao yenye akili ya ACR na kibadilishaji cha sasa cha voltage ya chini na mchoro wa wiring wa pembejeo na pato la swichi huchaguliwa..

ACR mita ya mtandao mahiri ya kibadilishaji cha sasa cha voltage ya chini na mchoro wa wiring wa pembejeo wa dijiti

Mita mahiri ya mtandao ya ACR inachukua itifaki ya Modbus-RTU, ambayo inaweza kupima na kukusanya vigezo vya nguvu. Kitendaji cha kuingiza swichi kinaweza kugundua hali ya ubadilishaji wa swichi ya kutenganisha na kivunja mzunguko, na kazi ya pato la relay inaweza kuwasha na kuzima kivunja mzunguko kwa mbali. Mita ya mtandao yenye akili ya ACR ina mpango uliounganishwa wa jedwali la anwani ya mawasiliano, ambayo inaweza kutambua kazi tatu za mbali za telemetry, ishara ya kijijini na udhibiti wa kijijini.

(1) Ubadilishaji wa AD na hesabu ya ishara ya analogi ya AC

ya 3 ishara za voltage ya awamu na 3 ishara za sasa (ishara za pato la sasa la transformer) zilizokusanywa moja kwa moja na mita ya mtandao mahiri ya ACR zote ni kiasi cha analogi, ambayo yanahitaji kugeuzwa kuwa mawimbi ya dijitali ambayo yanaweza kutambuliwa na CPU kwa ajili ya kuchakata data. Kwanza, ya 3 voltages awamu ya 220V na 3 analogi za sasa zinabadilishwa kuwa ishara za chini-voltage kupitia kibadilishaji, na kubadilishwa kuwa voltage inayoruhusiwa na kibadilishaji cha AD kupitia kitanzi cha kutengeneza voltage; , kugeuzwa kuwa mawimbi ya dijitali na AD na kuingiza kwenye CPU. Mchoro wa mpangilio wa sampuli na mchakato wa ubadilishaji wa AD wa wingi wa analogi ya AC unaweza kupatikana kwa kuwasiliana na mtengenezaji..

* Ubadilishaji wa voltage ya Analogi na uchujaji wa pasi ya chini. Kazi ya mzunguko wa kutengeneza voltage ni kutenganisha umeme na kubadilisha umeme. Kwa ujumla, kigeuzi cha AD kinahitaji ishara ya ingizo kuwa ± 5V na ± 10V, hivyo uwiano wa mabadiliko ya kubadilisha voltage inaweza kuamua. Vichungi vya kupitisha chini vimegawanywa katika vichungi vya passiv na vichujio vinavyofanya kazi. Vichungi vinavyofanya kazi vinaundwa na capacitors, resistors na amplifiers jumuishi za uendeshaji, ambayo huongeza ishara wakati wa kuchuja. Vichujio vya passiv vina vitendaji vya kuchuja pekee lakini hakuna vitendaji vya ukuzaji wa mawimbi.
* Sampuli ya ishara ya analogi. Mchakato wa sampuli unapaswa kufuata nadharia ya sampuli ya Shannon, hiyo ni, mzunguko wa sampuli lazima usiwe chini ya 2 mara masafa ya juu zaidi ya mawimbi ya pembejeo. Mchakato wa sampuli ni haraka sana. Sampuli ya kibadilishaji cha AD ya sasa imefikia kiwango cha nanosecond, wakati kipindi cha sampuli ya kifaa cha kiotomatiki cha mfumo wa nguvu kiko katika kiwango cha millisecond, kwa hivyo ishara za voltage na za sasa za loops sita zinaweza kushiriki kibadilishaji kimoja cha AD, lakini mzunguko wa sampuli Lazima iwe na kifaa cha sampuli-na-kushikilia na swichi ya kuzidisha.
* Kubadilisha AD. Vigeuzi vya AD ni pamoja na ukadiriaji unaofuatana, muhimu, kuhesabu, kulinganisha sambamba, na vibadilishaji masafa ya voltage ya VFC. Kigeuzi kinachofuata cha makadirio ya AD ni kiwakilishi cha kasi na usahihi katika ADC, na ina azimio la juu la ubadilishaji kwa kiwango cha juu cha ubadilishaji.

(2) Algorithm ya ujumuishaji wa thamani kamili ya mzunguko wa nusu ya wingi wa umeme wa sinusoidal

Muhimu wa algorithm ya programu ni kuboresha usahihi na kasi ya uendeshaji wa algorithm. Ufunguo wa algorithm ya sampuli ya AC ya mita smart ni kutatua jinsi ya kuhesabu amplitude au thamani bora ya ishara ya sampuli ya sinusoidal kulingana na thamani ya papo hapo ya ishara ya sinusoidal.. Algorithm inayotumika sana kwa wingi wa sine ni algoriti ya ujumuishaji wa thamani ya nusu-mzunguko.. Kanuni ya algoriti ya ujumuishaji wa thamani kamili ya nusu-mzunguko ni kwamba kiambatanisho cha thamani kamili ya wingi wa sine katika mzunguko wowote wa nusu ni S isiyobadilika., na thamani muhimu ya mara kwa mara S haina uhusiano wowote na pembe muhimu ya kuanza . Algorithm ya ujumuishaji wa thamani kamili ya nusu-mzunguko kulingana na muundo wa utendaji wa sine imeonyeshwa kwenye Kielelezo 19.

Algorithm ya ujumuishaji wa thamani kamili ya nusu-mzunguko kulingana na muundo wa utendaji wa sine

Usemi wa kukokotoa thamani faafu ya mkondo kwa kutumia algoriti ya thamani kamili ya nusu-mzunguko umeonyeshwa kwenye mchoro ulio hapa chini.:

Katika fomula, S inawakilisha muunganisho wa thamani kamili ndani ya nusu ya mzunguko; Ninawakilisha thamani bora ya sasa; ninawakilisha thamani ya papo hapo ya mkondo; w inawakilisha kasi ya angular; T inawakilisha mzunguko wa nguvu wa AC; f inawakilisha mzunguko wa nguvu wa AC; N inawakilisha idadi ya sampuli katika mzunguko mmoja ; Ts inawakilisha kipindi cha sampuli.

3.5 RS485 kihisi joto na unyevunyevu moshi

Kwa kuzingatia kwamba mstari wa usambazaji wa nguvu katika transformer ya aina ya sanduku inaweza kuwa na uvujaji, mzigo kupita kiasi, mzunguko mfupi na upinzani mwingi wa mawasiliano, ambayo inaweza kusababisha moto, na kushindwa kwa transfoma ya mafuta ya mafuta inaweza kusababisha moto. Kwa hiyo, ni muhimu kufunga sensor ya moshi katika transformer ya aina ya sanduku kwa ajili ya kugundua moto wa transformer ya aina ya sanduku. Ili kugundua mapungufu yanayowezekana mapema. Ili kuhakikisha usahihi wa kipimo na kupunguza gharama kwa wakati mmoja, joto la RS485, unyevu na moshi sensor tatu-kwa-moja hutumika kutambua halijoto, unyevu na mkusanyiko wa moshi katika kibadilishaji cha sanduku. ya sensor ya joto na unyevu hutumia uchunguzi wa SHT30. Kuongezeka kwa tovuti na kuingiliwa kwa mapigo. Sensor ina 4 waya: nyekundu, nyeusi, njano, na kijani. Kwa njia maalum ya wiring ya sensor ya joto na unyevu wa moshi, tafadhali wasiliana na mtengenezaji wa IoT.

Mita mahiri na vitambuzi vilivyoundwa katika mfumo huu vinapitisha itifaki ya Modbus-RTU, ambayo inaweza kuwasiliana kwa uhakika ndani ya masafa kamili ya kiwango cha baud 1200-115200. Kiwango cha baud cha mita mahiri na vitambuzi kimewekwa kwa usawa kuwa 9600bps. Umbizo la upitishaji data na umbizo la ubadilishaji wa data la kihisi ni kama ifuatavyo:
Muundo wa fremu ya swala la data ya kitambuzi. Sensor hufuata itifaki ya kawaida ya Modbus-RTU, na usomaji wa sensor huhifadhiwa kwenye rejista ya kushikilia, na nambari ya kazi ni 04. Kompyuta ya juu inasoma muundo wa sura ya uchunguzi wa data ya sensor, na umbizo la fremu ya uchunguzi wa data ya sensor ya chini ya kompyuta.

3.6 Kisambaza joto cha PT100 - kanuni ya kazi ya RTD PT100 - kanuni ya kazi ya sensor ya joto

Kisambaza joto cha PT100 hutumika kutambua halijoto ya mwili ya kibadilishaji joto, high voltage na joto la chini la cable, inafaa kwa maeneo mbalimbali ya viwanda. Transformer itatoa hasara wakati wa operesheni, hasa upotevu wa chuma na upotevu wa shaba, Pia inajulikana kama upotezaji wa msingi na upotezaji wa mzigo. Hasara ya shaba inatofautiana na sasa ya mzigo na ni sawa na mraba wa sasa wa mzigo. Fomula ya hesabu ya upotezaji wa kibadilishaji ni kama ifuatavyo:

Katika fomula, P0 inawakilisha nguvu ya kazi ya transformer katika uendeshaji usio na mzigo kwenye voltage iliyopimwa; I1 na I2 zinawakilisha sasa ya mstari wa juu-voltage na mstari wa upande wa chini wa voltage ya sasa; R1 na R2 zinawakilisha upinzani wa upande wa juu-voltage na upinzani wa upande wa chini-voltage.

Kisambaza joto cha PT100 kimepachikwa na kiolesura cha basi cha RS485, na kila kisambaza joto kinaweza kuunganishwa 4 Sensorer za joto za PT100.

3.7 Kanuni ya kazi ya transmita ya kuzamishwa kwa maji

Kutokana na kiwango cha chini cha maji ya shimo la msingi la sanduku la substation, mara nyingi kuna mkusanyiko wa maji katika mfereji wa cable na shimo la msingi baada ya mvua kubwa, na kuna uwezekano wa hatari ya usalama ya kuvuja kwa kebo, kwa hivyo ukaguzi usio wa kawaida na mifereji ya maji inahitajika. Katika kubuni hii, sensor ya kuzamishwa kwa maji hutumiwa kugundua mkusanyiko wa maji kwenye shimo la msingi la muundo wa sanduku.. Sensor ya kuzamishwa kwa maji hutumia kanuni ya uendeshaji wa kioevu, na hutumia elektroni kugundua kama kuna maji. Chagua kigunduzi cha kuzamishwa kwa maji cha aina ya mwasiliani chenye utendaji wa mawasiliano wa RS485. Kanuni ya kazi ya detector ya kuzamishwa kwa maji imeonyeshwa kwenye Mchoro 23.

4. Ubunifu wa programu ya mfumo

Muundo wa programu ya mfumo ni pamoja na sehemu mbili: 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. Kifaa cha ulinzi kilichounganishwa cha kompyuta ndogo, mita ya mtandao mahiri na kitambuzi mahiri kwenye eneo la basi la shamba mtandao wa eneo la kibadilishaji kisanduku zimepachika programu ya programu, kwa hivyo tu mpango wa programu ya mtawala wa shamba wa transformer ya sanduku inahitajika.

4.1 Ubunifu wa programu ya kidhibiti cha shamba kwa kibadilishaji cha aina ya sanduku

Mdhibiti wa shamba wa kibadilishaji cha sanduku ni mfumo ulioingia, na mfumo wake wa programu unajumuisha programu ya programu, API, mfumo wa uendeshaji ulioingia na BSP (kifurushi cha msaada wa bodi). Kulingana na sifa za vigezo vingi, kazi nyingi na mahitaji ya juu ya wakati halisi yaliyokusanywa na kidhibiti shambani cha kibadilishaji chenye akili cha aina ya kisanduku cha 10kV., μC/OS-Ⅲ mfumo wa uendeshaji uliopachikwa wa wakati halisi, ambayo hutumiwa sana katika ukuzaji wa bidhaa za kibiashara na utafiti wa kufundisha, imechaguliwa. μC/OS-Ⅲ inachukulia majukumu kama kitengo kidogo zaidi, na kazi yoyote haihitaji kujali mbinu mahususi ya usimamizi wa rasilimali, ambayo imedhamiriwa na mfumo wa uendeshaji.

4.2 Ubunifu wa programu ya kidhibiti cha shamba cha kibadilishaji cha aina ya sanduku

Muundo mzima wa mfumo wa programu unategemea mfumo uliosambazwa unaojumuisha vyombo vyenye akili, vihisi, vidhibiti shamba na majukwaa ya wingu, na uundaji na ukuzaji wa programu ya programu hufanywa. Uhamisho wa data na kubadilishana, kidhibiti kwenye tovuti na seva ya wingu ya Gizwits hutumia itifaki ya mawasiliano ya Gizwits katika programu dhibiti ya GPRS kwa usambazaji na kubadilishana data.. Chati kuu ya mtiririko wa programu ya programu ya utumizi ya kidhibiti shamba cha kibadilishaji cha aina ya kisanduku.

*Programu kuu ya programu. Kwanza, anzisha sehemu zote za mfumo, kama vile GPIO, bandari ya serial, saa, usimamizi wa kumbukumbu, na kadhalika., na kuunda kazi katika μC/OS-Ⅲ. STM32 hufanya upataji na usindikaji wa data ya kihisi, na hutuma taarifa sahihi kwa onyesho la LCD. Wakati huo huo, STM32 hutuma amri za AT kwa moduli ya GPRS-G510, kubadilishana data, inaunganisha kwenye jukwaa la wingu la Gizwits kupitia itifaki ya LwM2M, na kuhukumu ikiwa moduli ya mawasiliano ya GPRS imeunganishwa kwa mafanikio kwenye seva ya wingu ya Gizwits. Ikiwa uunganisho umefanikiwa, usambazaji wa data unafanywa. Kisha amua ikiwa data iliyochakatwa ni kubwa kuliko kizingiti kilichowekwa.
Ikiwa ni kushindwa kidogo kwa kituo cha sanduku, tuma habari ya data kwa APP ya rununu kupitia jukwaa la wingu; ikiwa ni kushindwa kwa ujumla, tuma habari ya kengele ya data kwa APP ya rununu kupitia jukwaa la wingu, na uanzishe moduli ya mawasiliano ya GPRS-GA6 kutuma taarifa ya kengele kupitia SMS ya simu ya mkononi; ikiwa ni kosa kubwa, habari ya kengele ya data itatumwa kwa APP ya simu ya rununu kupitia jukwaa la wingu, na moduli ya mawasiliano ya GPRS-GA6 itawashwa kutuma taarifa ya kengele kupitia ujumbe wa maandishi wa simu ya mkononi na kuwapigia simu wafanyakazi wanaofaa waliowekwa awali..