本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及基于LoRa技術(shù)的故障指示器及其長(zhǎng)距離通訊方法。

背景技術(shù)：

目前，故障指示器安裝在配電線路上，通過(guò)檢測(cè)配電線路的電流及電場(chǎng)，然后通過(guò)計(jì)算來(lái)判斷配電線路的短路故障或者接地故障，并通過(guò)無(wú)線發(fā)送數(shù)據(jù)到配電后臺(tái)服務(wù)器，以便及時(shí)快速準(zhǔn)確的定位故障點(diǎn)，便于維護(hù)人員能及時(shí)搶修，恢復(fù)線路正常供電。現(xiàn)有的故障指示器一般采用兩種無(wú)線通訊方式，一種采用基于FSK調(diào)制方式Sub 1GHz通訊即小于1GHz頻率通訊，另一種是采用基于2.4G直序擴(kuò)頻技術(shù)ZigBee通訊。

以上兩種技術(shù)的故障指示器都屬于低速率、近程通訊(10米-100米)，當(dāng)需要提高故障指示器間的通訊距離時(shí)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離通訊時(shí)，一種方法是提高無(wú)線放大功率，從而大幅度的增加裝置的功率消耗，導(dǎo)致功率消耗太高。由于故障指示器的應(yīng)用的特殊性，其安裝于配電線路上，通過(guò)無(wú)線與數(shù)據(jù)集中器通訊，采用開(kāi)合式電流互感器從線路上取電，當(dāng)線路有電流時(shí)，電流互感器取電來(lái)供故障指示器工作，當(dāng)線路上沒(méi)電或電流較小時(shí)，采用內(nèi)部電池供電，所以增加功耗必然帶來(lái)其使用壽命的縮短。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供基于LoRa技術(shù)的故障指示器及其長(zhǎng)距離通訊方法，該故障指示器在不增加故障指示器功耗的前提下提高了故障指示器與數(shù)據(jù)集中器之間的距離，實(shí)現(xiàn)故障指示器的長(zhǎng)距離通訊。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供基于LoRa技術(shù)的故障指示器，包括：

CT取電模塊，用于通過(guò)掛在帶電的配電架空線路的電流互感器取電，輸出電能供整個(gè)故障指示器供電；

與所述CT取電模塊相連的信號(hào)采集器，用于采集電力線上的電流信號(hào)和電壓信號(hào)；

與所述信號(hào)采集器相連的濾波器，用于對(duì)電流信號(hào)和電壓信號(hào)進(jìn)行濾波和放大，得到除掉干擾后的電壓信號(hào)和電流信號(hào)；

與所述濾波器相連的微控制器MCU，用于輸出故障信息；

與所述微控制器MCU相連的LoRa無(wú)線通訊模塊，用于將故障信息發(fā)送至數(shù)據(jù)集中器。

優(yōu)選的，所述故障指示器還包括：

與所述微控制器MCU相連的閃光指示燈，用于在微控制器MCU發(fā)現(xiàn)線路故障時(shí)，進(jìn)行燈光閃亮。

優(yōu)選的，所述故障指示器還包括：

與所述LoRa無(wú)線通訊模塊相連的微處理器，用于對(duì)LoRa無(wú)線通訊模塊的電源及功率進(jìn)行控制。

優(yōu)選的，所述LoRa無(wú)線通訊模塊包括射頻芯片、收發(fā)天線和晶振電路。

優(yōu)選的，收發(fā)天線與射頻芯片相連，晶振電路與射頻芯片相連。

本發(fā)明還提供一種基于LoRa技術(shù)的故障指示器的長(zhǎng)距離通訊方法，所述故障指示器為上述故障指示器，該方法包括：

所述故障指示器利用所述LoRa無(wú)線通訊模塊與LoRa網(wǎng)關(guān)進(jìn)行無(wú)線通信，將故障信息發(fā)送至LoRa網(wǎng)關(guān)；

LoRa網(wǎng)關(guān)將故障信息通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至后臺(tái)服務(wù)器。

本發(fā)明所提供的基于LoRa技術(shù)的故障指示器及其長(zhǎng)距離通訊方法，該故障指示器設(shè)置在配電線路上，包括：CT取電模塊，用于通過(guò)掛在帶電的配電架空線路的電流互感器取電，輸出電能供整個(gè)故障指示器供電；與所述CT取電模塊相連的信號(hào)采集器，用于采集電力線上的電流信號(hào)和電壓信號(hào)；與所述信號(hào)采集器相連的濾波器，用于對(duì)電流信號(hào)和電壓信號(hào)進(jìn)行濾波和放大，得到除掉干擾后的電壓信號(hào)和電流信號(hào)；與所述濾波器相連的微控制器MCU，用于輸出故障信息；與所述微控制器MCU相連的LoRa無(wú)線通訊模塊，用于將故障信息發(fā)送至數(shù)據(jù)集中器?？梢?jiàn)，該故障指示器采用了LoRa無(wú)線通訊模塊來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸，LoRa無(wú)線通訊模塊基于LoRa無(wú)線擴(kuò)頻技術(shù)進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)，具有傳輸距離遠(yuǎn)、功耗低的優(yōu)點(diǎn)，如此基于LoRa技術(shù)優(yōu)勢(shì)，利用其本身的擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)的長(zhǎng)距離低功耗的特性，在不增加故障指示器功耗的前提下提高了故障指示器與數(shù)據(jù)集中器之間的距離，實(shí)現(xiàn)故障指示器的長(zhǎng)距離通訊，即無(wú)需提高無(wú)線放大功率就能實(shí)現(xiàn)故障指示器的長(zhǎng)距離通訊。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的基于LoRa技術(shù)的故障指示器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的基于LoRa技術(shù)的故障指示器的長(zhǎng)距離通訊方法的流程圖；

圖3為基于故障指示器和LoRa網(wǎng)關(guān)的長(zhǎng)距離通訊示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的核心是提供基于LoRa技術(shù)的故障指示器及其長(zhǎng)距離通訊方法，該故障指示器在不增加故障指示器功耗的前提下提高了故障指示器與數(shù)據(jù)集中器之間的距離，實(shí)現(xiàn)故障指示器的長(zhǎng)距離通訊。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參考圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的基于LoRa技術(shù)的故障指示器的結(jié)構(gòu)示意圖，該故障指示器包括：

CT取電模塊101，用于通過(guò)掛在帶電的配電架空線路的電流互感器取電，輸出電能供整個(gè)故障指示器供電；

與CT取電模塊101相連的信號(hào)采集器102，用于采集電力線上的電流信號(hào)和電壓信號(hào)；

與信號(hào)采集器102相連的濾波器103，用于對(duì)電流信號(hào)和電壓信號(hào)進(jìn)行濾波和放大，得到除掉干擾后的電壓信號(hào)和電流信號(hào)；

與濾波器103相連的微控制器MCU104，用于對(duì)除掉干擾后的電壓信號(hào)和電流信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和計(jì)算，當(dāng)發(fā)現(xiàn)線路出現(xiàn)故障后，輸出故障信息；

與微控制器MCU104相連的LoRa無(wú)線通訊模塊105，用于將故障信息發(fā)送至數(shù)據(jù)集中器。

可見(jiàn)，該故障指示器采用了LoRa無(wú)線通訊模塊來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸，LoRa無(wú)線通訊模塊基于LoRa無(wú)線擴(kuò)頻技術(shù)進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)，具有傳輸距離遠(yuǎn)、功耗低的優(yōu)點(diǎn)，如此基于LoRa技術(shù)優(yōu)勢(shì)，利用其本身的擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)的長(zhǎng)距離低功耗的特性，在不增加故障指示器功耗的前提下提高了故障指示器與數(shù)據(jù)集中器之間的距離，實(shí)現(xiàn)故障指示器的長(zhǎng)距離通訊，即無(wú)需提高無(wú)線放大功率就能實(shí)現(xiàn)故障指示器的長(zhǎng)距離通訊。

基于上述故障指示器，具體的，所述故障指示器還包括：與微控制器MCU相連的閃光指示燈，用于在微控制器MCU發(fā)現(xiàn)線路故障時(shí)，進(jìn)行燈光閃亮。

進(jìn)一步的，所述故障指示器還包括：與LoRa無(wú)線通訊模塊相連的微處理器，用于對(duì)LoRa無(wú)線通訊模塊的電源及功率進(jìn)行控制。微處理器具體為L(zhǎng)oRa通訊觸發(fā)及監(jiān)控模塊。

其中，LoRa無(wú)線通訊模塊包括射頻芯片、收發(fā)天線和晶振電路。收發(fā)天線與射頻芯片相連，晶振電路與射頻芯片相連。

其中，微控制器MCU對(duì)除掉干擾后的電壓信號(hào)和電流信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和計(jì)算，當(dāng)發(fā)現(xiàn)線路出現(xiàn)故障后，輸出故障信息。

該故障指示器實(shí)現(xiàn)故障指示器的長(zhǎng)距離通訊，即無(wú)需提高無(wú)線放大功率就能實(shí)現(xiàn)故障指示器的長(zhǎng)距離通訊，解決電力系統(tǒng)配電網(wǎng)配電線路上的故障指示器通訊距離和整機(jī)功耗之間的矛盾關(guān)系，和相關(guān)受影響的通訊可靠性，系統(tǒng)的復(fù)雜性。該故障指示器采用LoRa通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)故障指示器的長(zhǎng)距離通訊，提高了復(fù)雜情況下的故障指示器通訊的可靠性，保證了整個(gè)系統(tǒng)通訊的實(shí)時(shí)性和可靠性。

CT取電模塊通過(guò)掛在帶電的配電架空線路的電流互感器取電，輸出電能供整個(gè)故障指示器供電。信號(hào)采集器采集電力線上的電流電壓并輸出至濾波器，濾波器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波及放大，抽取出有用的信號(hào)，除掉干擾后的信號(hào)輸出至微控制器MCU。MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及算法計(jì)算，當(dāng)發(fā)現(xiàn)線路出現(xiàn)故障、短路等異常情況后，輸出控制信號(hào)至閃光指示燈進(jìn)行指示，同時(shí)也將故障信息通過(guò)無(wú)線發(fā)送出去。

LoRa無(wú)線通訊模塊實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，同時(shí)通訊模塊連接至微處理器，微處理器實(shí)現(xiàn)對(duì)LoRa無(wú)線通訊模塊的監(jiān)視與控制，當(dāng)通訊模塊偵測(cè)到有無(wú)線報(bào)文時(shí)，微處理器會(huì)觸發(fā)MCU微控制器模塊進(jìn)行檢測(cè)，分析此報(bào)文的類別并進(jìn)行相應(yīng)的處理，微處理器還對(duì)無(wú)線通訊模塊的電源及功率進(jìn)行控制，以達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的功率最小化。

本發(fā)明通過(guò)LoRa無(wú)線通訊模塊采用了LoRa無(wú)線技術(shù)，融合了數(shù)字?jǐn)U頻、數(shù)字信號(hào)處理和前向糾錯(cuò)編碼技術(shù)，即保持了類似頻移鍵控FSK調(diào)制相同的低功耗特性，又明顯地增加了通信距離，同時(shí)提高了網(wǎng)絡(luò)效率并消除了干擾，采用此技術(shù)的障指示器即便使用相同的頻率同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)也不會(huì)相互干擾，從而提高數(shù)據(jù)通訊的并行處理能力。

本故障指示器的長(zhǎng)距離通訊方法正式合理的利用基于LoRa技術(shù)優(yōu)勢(shì)，其一利用其本身的擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)長(zhǎng)距離低功耗的特性，在不增加故障指示器功耗的前提下提高了故障指示器與數(shù)據(jù)集中器之間的距離。另外，還可以對(duì)于較長(zhǎng)距離的故障指示器增加一個(gè)網(wǎng)關(guān)設(shè)備，此網(wǎng)關(guān)采用星形網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式，智能自組網(wǎng)，其不僅能于較長(zhǎng)距離的故障指示器通訊，而且能提供大容量故障指示器設(shè)備的接入能力和大容量數(shù)據(jù)處理能力。

本發(fā)明提供的基于LoRa技術(shù)的故障指示器相對(duì)于現(xiàn)有故障指示器，能在大幅度減少故障指示器的功耗的前提下，仍能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的長(zhǎng)距離通訊；由于采用基于LoRa的擴(kuò)頻技術(shù)的通訊方式，加強(qiáng)了復(fù)雜情況下的故障指示器通訊的可靠性，保證了整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性；采用故障指示器和其通訊網(wǎng)關(guān)，構(gòu)建了智能星形自組網(wǎng)技術(shù)，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的得到優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了較遠(yuǎn)故障指示器的長(zhǎng)距離通訊。

請(qǐng)參考圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的基于LoRa技術(shù)的故障指示器的長(zhǎng)距離通訊方法的流程圖，故障指示器為上述故障指示器，該方法包括：

S11：故障指示器利用LoRa無(wú)線通訊模塊與LoRa網(wǎng)關(guān)進(jìn)行無(wú)線通信，將故障信息發(fā)送至LoRa網(wǎng)關(guān)；

S12：LoRa網(wǎng)關(guān)將故障信息通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至后臺(tái)服務(wù)器。

本方法用于實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的遠(yuǎn)距離通訊，對(duì)于較長(zhǎng)距離的故障指示器增加一個(gè)基于LoRa技術(shù)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備即LoRa網(wǎng)關(guān)，此網(wǎng)關(guān)采用星形網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式，智能自組網(wǎng)，其不僅能于較長(zhǎng)距離的故障指示器通訊，而且能提供大容量故障指示器設(shè)備的接入能力和大容量數(shù)據(jù)處理能力，這樣大大減少了原故障指示器網(wǎng)絡(luò)中的中繼設(shè)備和數(shù)據(jù)集中器，節(jié)省成本。圖3為基于故障指示器和LoRa網(wǎng)關(guān)的長(zhǎng)距離通訊示意圖。

現(xiàn)有技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通訊的另一種方法是在故障指示器和數(shù)據(jù)集中器之間增加中繼器，在不增加故障指示器功耗的前提下，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)距離的通訊，但額外增加中繼器會(huì)大幅度增加成本。本方法采用基于LoRa技術(shù)的故障指示器和其通訊網(wǎng)關(guān)，構(gòu)建了智能星形自組網(wǎng)技術(shù)，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的得到優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了較遠(yuǎn)故障指示器的長(zhǎng)距離通訊。該方法采用基于LoRa技術(shù)的故障指示器和其通訊網(wǎng)關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)距離低功耗通訊，大容量的數(shù)據(jù)吞吐，豐富的節(jié)點(diǎn)接入能力，減少了系統(tǒng)內(nèi)中繼器和集中器設(shè)備配置的數(shù)量，節(jié)省成本。

以上對(duì)本發(fā)明所提供的基于LoRa技術(shù)的故障指示器及其長(zhǎng)距離通訊方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。