CN110531145A - 一种具备自组网功能的智能雷电计数器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具备自组网功能的智能雷电计数器，由雷击数据接收单元、主控制单元、LoRa通信单元、设备低功耗控制单元以及供电单元五部分组成，改变了传统的登杆塔读取避雷器动作数据方式，减少了班组人员工作负担，降低了高空作业风险；同一条线路上的智能雷电计数器可利用Lora通信单元进行自由组网，实现雷击监测信息的共享，运行维护更加方便，一种具备自组网功能的智能雷电计数器体积小、标准化模块，可带电安装，无需停电作业，安装简便，从而保证快速、高效率地检修与维护输变电防雷设备。

Description

一种具备自组网功能的智能雷电计数器

技术领域

本发明涉及变电检修输变电防雷设备状态监测领域，特别是一种具备自组网功能的智能雷电计数器。

背景技术

目前市面上的雷电计数器智能化水平差，大多为机械指针式，无法记录雷击时间，记录次数有限（最大99次）；雷击数据读取困难，需要读取雷击数据时，须用望远镜或者上杆塔去读取数据，效率太低；设备采用有线数据传输，需现场安装基础及铺设电缆，设备安装工作量较大；雷电计数器不具有电池能量管理系统，电池使用寿命一般不大于3年，此外，目前同一条线路上的智能雷电计数器不具备组网功能，区域内的多个雷电计数仪只能一对一进行数据远程传输，导致功耗较大、效率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种具备自组网功能的智能雷电计数器，能够实现雷击次数信息的自由组网及无线远程传输，减少运维班组人员巡线频次，降低高空作业风险，提高工作效率。

本发明采用以下方案实现：一种具备自组网功能的智能雷电计数器，包括雷击数据接收单元、主控制单元、LoRa通信单元、设备低功耗控制单元和供电单元；所述雷击数据接收单元与外部雷电采集设备通信相连，用以接收所述雷电采集设备发送的雷电数据，接收成功后输出高电平；所述雷击数据接收单元与所述主控制单元电性相连，用以向所述主控制单元传输所述雷电数据；所述主控制单元与所述LoRa通信单元电性相连，用以将接收到的雷电数据输送给LoRa通信单元；所述LoRa通信单元还与所述后台数据中心通信相连，用以将所述雷电数据发送到所述后台数据中心，由所述后台数据中心进行处理；所述设备低功耗控制单元与所述LoRa通信单元电性相连，用以控制所述LoRa通信单元的电源；所述设备低功耗控制单元与所述主控制单元电性相连，用以控制所述主控制单元的供电电源；所述供电单元分别与所述雷击数据接收单元、所述主控制单元和所述设备低功耗控制单元电性相连，用以为所述雷击数据接收单元、所述主控制单元和所述设备低功耗控制单元供电。

进一步地，所述设备低功耗控制单元控制所述LoRa通信单元的电源的具体内容为：当所述设备低功耗控制单元与主控制单元相连的I/O口为低电平时，所述LoRa通信单元被关断电源；为高电平时所述LoRa通信单元被接通电源；所述主控制单元接收到雷电数据时，所述I/O口为高电平；所述主控制单元未接收到雷电数据时，所述I/O口为低电平。

进一步地，所述主控制单元采用的是单片机，型号为STM32L031K6T6。

进一步地，本发明还提供一种基于具备自组网功能的智能雷电计数器的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：启动智能雷电计数器进行初始化，设定数据发送标志位SendFlag，其初始值为0；闹钟中断次数统计标志位ClockNumber，其初值为0；采集设备故障标志位为DeviFaultFlag，其初始值为0；

步骤S2：判断数据发送标志位SendFlag数值，若标志位SendFlag=0时，主控制单元、LoRa通信单元自动进入低功耗模式；若标志位SendFlag = 1时，所述主控制单元将获取的雷电数据打包并通过所述LoRa通信单元发送给后台数据中心，后台数据中心成功接收到雷电数据会返回确认信息给主控制单元，主控制单元成功接收到回复信息后便会设置数据发送标志位SendFlag = 0，然后进入低功耗运行模式；

步骤S3：进入低功耗模式后，只有内设的RTC闹钟中断和与外部雷击数据接收单元相连接的数据I/O口产生了外部中断才能唤醒所述主控制单元；若智能雷电计数器的低功耗模式被所述雷击数据接收单元连接外部中断唤醒，此时所述主控制单元判断与所述雷击数据接收单元相连接的数据I/O口的状态，若数据I/O口的状态为高电平则表示接收到外部雷电采集设备的工作正常信息，此时设置DeviFaultFlag = 1，然后退出中断；若数据I/O口的状态为低电平，则表示接收到外部雷电采集设备发送的雷电数据，此时读取当前时间以及相位把并发送给所述LoRa通信单元，并且设置SendFlag = 1、DeviFaultFlag = 1，然后退出中断；

步骤S4：若智能雷电计数器的低功耗模式被内部的RTC闹钟中断唤醒，此时闹钟中断次数统计标志位ClockNumber自动加一，然后判断ClockNumber的值，若ClockNumber = 10，打包校时请求数据包并设置SendFlag = 1、清零ClockNumber标志位，然后退出中断；若ClockNumber = 3，便判定DeviFaultFlag是否等于零，若DeviFaultFlag = 0，便打包采集设备异常报警数据包并设置SendFlag = 1，然后退出中断，若DeviFaultFlag不等于0，便直接设置DeviFaultFlag = 0然后退出中断；若ClockNumber为其他值则直接退出中断；

步骤S5：智能雷电计数器退出中断后，主控制单元需重新初始化，初始化完成后判断数据发送标志位SendFlag的状态，当判断SendFlag = 1时，便会主动与后台数据中心发起通信，把打包好的数据包内容发送给后台数据中心，并获取后台数据中心的回复信息，成功接收到回复信息后便会设置SendFlag = 0，然后自动的进入低功耗模式；当判断SendFlag =0时,便直接进入低功耗模式。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明实现雷击次数信息的自由组网及无线远程传输，减少运维班组人员巡线频次，降低高空作业风险，提高工作效率，最终实现实时、准确的雷击警示，保证快速、高效率地检修与维护输变电防雷设备。

（2）针对现有雷电计数器智能化水平较低、数据读取困难、安装施工量较大等问题，本发明智能化程度较高，改变了传统的登杆塔读取避雷器动作数据方式，同一条线路上的智能雷电计数器可利用Lora系统进行自由组网，实现雷击监测信息的共享，运行维护更加方便。

（3）本发明提出的智能雷电计数器体积小、标准化模块，可带电安装，无需停电作业，安装简便。

附图说明

图1为本发明实施例的结构框图。

图2为本发明实施例的方法流程图。

图3为本发明实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1、3所示，本实施例提供一种具备自组网功能的智能雷电计数器，包括雷击数据接收单元、主控制单元、LoRa通信单元、设备低功耗控制单元和供电单元；所述雷击数据接收单元与外部雷电采集设备通信相连，用以接收所述雷电采集设备发送的雷电数据，接收成功后输出高电平；所述雷击数据接收单元与所述主控制单元电性相连，用以向所述主控制单元传输所述雷电数据；所述主控制单元与所述LoRa通信单元电性相连，用以将接收到的雷电数据输送给LoRa通信单元；所述LoRa通信单元还与所述后台数据中心通信相连，用以将所述雷电数据发送到所述后台数据中心，由所述后台数据中心进行处理；所述设备低功耗控制单元与所述LoRa通信单元电性相连，用以控制所述LoRa通信单元的电源；所述设备低功耗控制单元与所述主控制单元电性相连，用以控制所述主控制单元的供电电源；所述供电单元分别与所述雷击数据接收单元、所述主控制单元和所述所述设备低功耗控制单元电性相连，用以为所述雷击数据接收单元、所述主控制单元和所述所述设备低功耗控制单元供电。

在本实施例中，所述设备低功耗控制单元控制所述LoRa通信单元的电源的具体内容为：当所述设备低功耗控制单元与主控制单元相连的I/O口为低电平时，所述LoRa通信单元被关断电源，为高电平时所述LoRa通信单元被接通电源；所述主控制单元接收到雷电数据时，所述I/O口为高电平；所述主控制单元未接收到雷电数据时，所述I/O口为低电平。

在本实施例中，所述主控制单元采用的是单片机，型号为STM32L031K6T6。

如图2所示，在本实施例中，本发明还提供一种基于具备自组网功能的智能雷电计数器的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：启动智能雷电计数器进行初始化，设定数据发送标志位SendFlag，其初始值为0；闹钟中断次数统计标志位ClockNumber，其初值为0；采集设备故障标志位为DeviFaultFlag，其初始值为0；

步骤S2：判断数据发送标志位SendFlag数值，若标志位SendFlag=0时，主控制单元、LoRa通信单元自动进入低功耗模式；若标志位SendFlag = 1时，所述主控制单元将获取的雷电数据打包并通过所述LoRa通信单元发送给后台数据中心，后台数据中心成功接收到雷电数据会返回确认信息给主控制单元，主控制单元成功接收到回复信息后便会设置数据发送标志位SendFlag = 0，然后进入低功耗运行模式；

步骤S3：进入低功耗模式后，只有内设的RTC闹钟中断和与外部雷击数据接收单元相连接的数据I/O口产生了外部中断才能唤醒所述主控制单元；若智能雷电计数器的低功耗模式被所述雷击数据接收单元连接外部中断唤醒，此时所述主控制单元判断与所述雷击数据接收单元相连接的数据I/O口的状态，若数据I/O口的状态为高电平则表示接收到外部雷电采集设备的工作正常信息，此时设置DeviFaultFlag = 1，然后退出中断；若数据I/O口的状态为低电平，则表示接收到外部雷电采集设备发送的雷电数据，此时读取当前时间以及相位把并发送给所述LoRa通信单元，并且设置SendFlag = 1、DeviFaultFlag = 1，然后退出中断；

步骤S4：若智能雷电计数器的低功耗模式被内部的RTC闹钟中断唤醒，此时闹钟中断次数统计标志位ClockNumber自动加一，然后判断ClockNumber的值，若ClockNumber = 10，打包校时请求数据包并设置SendFlag = 1、清零ClockNumber标志位，然后退出中断；若ClockNumber = 3，便判定DeviFaultFlag是否等于零，若DeviFaultFlag = 0，便打包采集设备异常报警数据包并设置SendFlag = 1，然后退出中断，若DeviFaultFlag不等于0，便直接设置DeviFaultFlag = 0然后退出中断；若ClockNumber为其他值则直接退出中断；

步骤S5：智能雷电计数器退出中断后，主控制单元需重新初始化，初始化完成后判断数据发送标志位SendFlag的状态，当判断SendFlag = 1时，便会主动与后台数据中心发起通信，把打包好的数据包内容发送给后台数据中心，并获取后台数据中心的回复信息，成功接收到回复信息后便会设置SendFlag = 0，然后自动的进入低功耗模式；当判断SendFlag =0时,便直接进入低功耗模式。

较佳的，在本实施例中，所述的雷击数据接收单元的数据I/O口与所述的主控制单元的I/O口相连。所述的LoRa通信单元I/O口与主控制单元的I/O口相连。所述的设备低功耗控制单元串接在所述的LoRa通信单元的电源处，其控制脚与所述的主控制单元的I/O口相连。

所述雷击数据接收单元用于无线接收雷电采设备发送的雷电数据，接收成功后，会在对应的I/O输出高电平信号。

所述LoRa通信单元采用基于LoRa自组网的通信模式，用于与后台数据中心之间传输雷电数据。

所述设备低功耗控制单元用于控制LoRa通信单元的电源，当设备低功耗控制单元与主控制单元相连的I/O口为低电平时，LoRa通信单元被关断电源，为高电平时LoRa通信单元被接通电源。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种具备自组网功能的智能雷电计数器，其特征在于：包括雷击数据接收单元、主控制单元、LoRa通信单元、设备低功耗控制单元和供电单元；所述雷击数据接收单元与外部雷电采集设备通信相连，用以接收所述雷电采集设备发送的雷电数据，接收成功后输出高电平；所述雷击数据接收单元与所述主控制单元电性相连，用以向所述主控制单元传输所述雷电数据；所述主控制单元与所述LoRa通信单元电性相连，用以将接收到的雷电数据输送给所述LoRa通信单元；所述LoRa通信单元还与所述后台数据中心通信相连，用以将所述雷电数据发送到所述后台数据中心，由所述后台数据中心进行处理；所述设备低功耗控制单元与所述LoRa通信单元电性相连，用以控制所述LoRa通信单元的电源；所述设备低功耗控制单元与所述主控制单元电性相连，用以控制所述主控制单元的供电电源；所述供电单元分别与所述雷击数据接收单元、所述主控制单元和所述设备低功耗控制单元电性相连，用以为所述雷击数据接收单元、所述主控制单元和设备低功耗控制单元供电。

2.根据权利要求1所述的一种具备自组网功能的智能雷电计数器，其特征在于：所述设备低功耗控制单元控制所述LoRa通信单元的电源的具体内容为：当所述设备低功耗控制单元与主控制单元相连的I/O口为低电平时，所述LoRa通信单元被关断电源；为高电平时所述LoRa通信单元被接通电源；所述主控制单元接收到雷电数据时，所述I/O口为高电平；所述主控制单元未接收到雷电数据时，所述I/O口为低电平。

3.根据权利要求1所述的一种具备自组网功能的智能雷电计数器，其特征在于：所述主控制单元采用的是单片机，型号为STM32L031K6T6。

4.基于权利要求1至3任一项所述的一种具备自组网功能的智能雷电计数器的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：启动智能雷电计数器进行初始化，设定数据发送标志位SendFlag，其初始值为0；闹钟中断次数统计标志位ClockNumber，其初值为0；采集设备故障标志位为DeviFaultFlag，其初始值为0；

步骤S2：判断数据发送标志位SendFlag数值，若标志位SendFlag=0时，主控制单元、LoRa通信单元自动进入低功耗模式；若标志位SendFlag = 1时，所述主控制单元将获取的雷电数据打包并通过所述LoRa通信单元发送给后台数据中心，后台数据中心成功接收到雷电数据会返回确认信息给主控制单元，主控制单元成功接收到回复信息后便会设置数据发送标志位SendFlag = 0，然后进入低功耗运行模式；

步骤S3：进入低功耗模式后，只有内设的RTC闹钟中断和与外部雷击数据接收单元相连接的数据I/O口产生了外部中断才能唤醒所述主控制单元；若智能雷电计数器的低功耗模式被所述雷击数据接收单元连接外部中断唤醒，此时所述主控制单元判断与所述雷击数据接收单元相连接的数据I/O口的状态，若数据I/O口的状态为高电平则表示接收到外部雷电采集设备的工作正常信息，此时设置DeviFaultFlag = 1，然后退出中断；若数据I/O口的状态为低电平，则表示接收到外部雷电采集设备发送的雷电数据，此时读取当前时间以及相位把并发送给所述LoRa通信单元，并且设置SendFlag = 1、DeviFaultFlag = 1，然后退出中断；

步骤S4：若智能雷电计数器的低功耗模式被内部的RTC闹钟中断唤醒，此时闹钟中断次数统计标志位ClockNumber自动加一，然后判断ClockNumber的值，若ClockNumber = 10，打包校时请求数据包并设置SendFlag = 1、清零ClockNumber标志位，然后退出中断；若ClockNumber = 3，便判定DeviFaultFlag是否等于零，若DeviFaultFlag = 0，便打包采集设备异常报警数据包并设置SendFlag = 1，然后退出中断，若DeviFaultFlag不等于0，便直接设置DeviFaultFlag = 0然后退出中断；若ClockNumber为其他值则直接退出中断；

步骤S5：智能雷电计数器退出中断后，主控制单元需重新初始化，初始化完成后判断数据发送标志位SendFlag的状态，当判断SendFlag = 1时，便会主动与后台数据中心发起通信，把打包好的数据包内容发送给后台数据中心，并获取后台数据中心的回复信息，成功接收到回复信息后便会设置SendFlag = 0，然后自动的进入低功耗模式；当判断SendFlag =0时,便直接进入低功耗模式。