一种基于物联网的智能配电柜高低压综合管理装置的制作方法

1.本实用新型涉及高低压配电柜技术领域，特别涉及一种基于物联网的智能配电柜高低压综合管理装置。


背景技术：

2.目前现有配电箱包括高压柜，低压进线柜，出线柜，电容柜，配电柜等，各柜各自独立有断路器，微机保护装置，智能电表，补偿控制器等仪表。现有的运维检查方式是运维人员定期在巡检时去到配电房逐一检查各仪表状态，判别潜在问题和实时问题，平常如果配电柜有运行异常也不能及时反映，通常是故障断电后才知道。


技术实现要素：

3.本实用新型提供了一种基于物联网的智能配电柜高低压综合管理装置，用以解决现有的运维检查方式是运维人员定期在巡检时去到配电房逐一检查各仪表状态，判别潜在问题和实时问题，平常如果配电柜有运行异常也不能及时反映的技术问题。
4.针对现有技术的不足，为解决数据异常反应不及时，故障处理不及时的问题，本实用新型提供了一种基于物联网的智能配电柜高低压综合管理装置，包括：数据采集模块、plc控制器、配电柜、无线网络模块、云端服务器以及终端，所述数据采集模块、plc控制器、无线控制模块均设于配电柜内部，所述plc控制器与所述数据采集模块电性连接，所述plc控制器通过所述无线网络模块与所述云端服务器通讯连接，所述云端服务器与所述终端通讯连接。
5.优选的，所述数据采集模块包括电压传感器、电流传感器、微机综合保护装置、变压器绕组温度监测仪、湿度传感器、烟雾气敏传感器，所述电压传感器、电流传感器、微机综合保护装置、变压器绕组温度监测仪、湿度传感器、烟雾气敏传感器输出端均与plc控制器输入端电性连接。
6.优选的，所述配电柜包括：柜体、安装架、层板、光伏顶板，所述安装架固定安装于所述柜体后壁内部，所述层板固定安装于所述柜体内部，所述光伏顶板固定安装于所述柜体顶部。
7.优选的，所述柜体底部设有进出线口、出尘口，所述柜体顶部内侧固定安装有第一led灯，所述柜体底部外侧固定安装有吸尘储尘装置，所述第一led灯与plc控制器输出端电性连接，所述柜体设有柜门，所述柜门与所述柜体侧壁铰接，所述柜门设有弹簧锁、通风孔以及位置传感器，所述位置传感器与所述plc控制器输入端电性连接。
8.优选的，其特征在于，所述安装架上固定安装有智能电表、断路器，所述智能电表与所述plc控制器输入端电性连接，所述断路器与所述plc控制器输出端电性连接。
9.优选的，所述层板上固定安装有数据采集模块、plc控制器、无线网络模块、第二led灯、声波清灰装置，所述第二led灯与所述plc控制器输出端电性连接。
10.优选的，所述吸尘储尘装置包括吸尘器、储尘箱、吸尘口、第一连接管，所述吸尘口
与所述出尘口适配，所述吸尘口固定连接于所述吸尘器输入端，所述第一连接管一端固定连接于所述吸尘器输出端，所述第一连接管另一端固定连接于所述储尘箱，所述吸尘器与所述plc控制器输出端电性连接。
11.优选的，所述声波清灰装置包括：声波发生装置、声波导向装置、第二连接管与空气压缩机，所述声波发生装置固定安装于所述层板下表面，所述空气压缩机固定安装于所述柜体底部内侧，所述声波导向装置与所述声波发生装置固定连接，所述第二连接管一端与所述声波发生装置连通，所述第二连接管另一端与所述空气压缩机输出端连通，所述声波发生装置、空气压缩机均与所述plc控制器输出端电性连接。
12.优选的，所述柜体底部内侧设有升降台，所述升降台包括：底座、框架、齿条、齿轮、工作台、电机、转向装置、散热风扇，所述底座固定安装于所述柜体底部内侧，所述框架与所述底座固定连接，所述齿条一端与所述底座固定连接，所述齿条另一端与所述框架固定连接，所述齿轮与所述电机输出端固定连接，所述齿轮与所述齿条啮合，所述工作台与所述框架滑动连接，所述电机固定安装于所述工作台下表面，所述电机与所述plc控制器电性连接，所述散热风扇通过转向装置安装在工作台上，所述散热风扇与所述plc控制器输出端电性连接。
13.优选的，所述转向装置包括：第一锥齿轮、第二锥齿轮、偏心轮、连杆、转盘、第一转轴、第二转轴，所述第一锥齿轮固定设置在所述电机输出端，所述偏心轮通过第一转轴与所述工作台转动连接，所述第一转轴远离所述偏心轮一端贯穿所述工作台并设置第二锥齿轮，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮相互啮合，所述转盘通过第二转轴与所述工作台转动连接，所述连杆一端与所述偏心轮铰接，所述连杆另一端与所述转盘铰接，所述散热风扇与所述转盘上表面固定连接。
14.本实用新型能取得以下有益效果：
15.通过本技术方案，plc控制器可以将采集到的数据以及分析后的结果通过无线网络模块传输给云端服务器，再传给终端，工作人员可以通过浏览器网页、手机app等实时检测各仪表状态，判别潜在问题和实时问题，及时对企业配电系统进行运行安全管理，配电柜不需要运维人员定期巡检，减轻了运维人员的工作强度，并且，配电柜出现异常后能够及时反映，便于及时处置异常，防止因故障而断电。
16.本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
17.下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
18.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
19.图1为本实用新型综合管理系统示意图；
20.图2为本实用新型柜体装配示意图；
21.图3为本实用新型柜门结构示意图；
22.图4为本实用新型升降台主视图；
23.图5为本实用新型升降台左视图；
24.图6为本实用新型转向装置左视图；
25.图7为本实用新型转向装置俯视图。
26.其中：1、数据采集模块；2、plc控制器；3、配电柜；4、无线网络模块；5、柜体；6、安装架；7、层板；8、光伏顶板；9、进出线口；10、出尘口；11、第一led灯；12、吸尘储尘装置；13、柜门；14、弹簧锁；15、通风孔；16、位置传感器；17、智能电表；18、断路器；19、第二led灯；20、声波清灰装置；21、吸尘器；22、储尘箱；23、吸尘口；24、第一连接管；25、声波发生装置；26、声波导向装置；27、第二连接管；28、空气压缩机；29、升降台；30、底座；31、框架；32、齿条；33、齿轮；34、工作台；35、电机；36、转向装置；37、散热风扇；38、第一锥齿轮；39、第二锥齿轮；40、偏心轮；41、连杆；42、转盘；43、第一转轴；44、第二转轴。
具体实施方式
27.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
28.本实用新型提供了一种基于物联网的智能配电柜高低压综合管理装置，如图1-7所示，包括：数据采集模块1、plc控制器2、配电柜3、无线网络模块4、云端服务器以及终端，所述数据采集模块1、plc控制器2、无线网络模块4均设于配电柜3内部，所述plc控制器2与所述数据采集模块1电性连接，所述plc控制器2通过所述无线网络模块4与所述云端服务器通讯连接，所述云端服务器与所述终端通讯连接。
29.其中，plc控制器2采用型号为s7-200的plc控制器，无线网络模块采用型号为af-gsm300-ce无线网络模块，所述云端服务器可采用阿里云服务器ecs。
30.上述技术方案的工作原理为：数据采集模块1将数据传输给plc控制器2，plc控制器2获取到上述数据后先进行报警预测、设备运行安全性、设备寿命、失效概率等数据分析，而后将原参数、分析数据等通过无线网络模块4上传到云端服务器，云端服务器运用云计算数据技术对企业用电数据存储、分析，实现配电房运维全生命周期的综合管理，再将高低压配电柜安全运行的相关数据传给终端，终端为浏览器网页和手机app中的任意一种。
31.上述技术方案的有益效果为：通过本技术方案，能够实现通过浏览器网页和手机app就能实时监测各高低压配电柜的各种运行参数、实时获取预警信息和报警信息，及时对企业配电系统进行运行安全管理，通过上述方案的实施，配电柜3不需要运维人员定期巡检，减轻了运维人员的工作强度，并且，配电柜3出现异常后能够及时反映，便于及时处置异常，防止因故障而断电。
32.在一个实施例中，所述数据采集模块1包括电压传感器、电流传感器、微机综合保护装置、变压器绕组温度监测仪、湿度传感器、烟雾气敏传感器，所述电压传感器、电流传感器、微机综合保护装置、变压器绕组温度监测仪、湿度传感器、烟雾气敏传感器输出端均与plc控制器2输入端电性连接。
33.其中，电压传感器采用型号为zmpt101 b的电压传感器，电流传感器采用型号为zmct103c的电流传感器，微机综合保护装置采用型号为asp571的微机综合保护装置，变压器绕组温度监测仪采用bwr系列温度计和xmt-288数显仪，湿度传感器采用型号为sht31的湿度传感器，烟雾气敏传感器采用型号为mq-2的烟雾气敏传感器。
34.上述技术方案的工作原理为：电压传感器用于获取电压，电流传感器用于获取电流，微机综合保护装置用于获取高压配电的电压、电流、功率、开关运行状态、电流保护和故障信息等参数，变压器绕组温度监测仪用于监测变压器绕组运行温度，湿度传感器用于监测工作湿度、烟雾气敏传感器用于监测配电柜3内的烟雾状态，电压传感器、电流传感器、微机综合保护装置、变压器绕组温度监测仪、湿度传感器、烟雾气敏传感器均与所述plc控制器2输入端电性连接，便可以将监测到的数据传回plc控制器2。
35.上述技术方案的有益效果为：用不同的传感器以及检测装置分别检测不同参数，保障配电柜3工作安全稳定进行。
36.在一个实施例中，如图2所示，所述配电柜3包括：柜体5、安装架6、层板7、光伏顶板8，所述安装架6固定安装于所述柜体5后壁内部，所述层板7固定安装于所述柜体5内部，所述光伏顶板8固定安装于所述柜体5顶部。
37.其中，光伏顶板8采用型号为单晶sfm-250-300的光伏电池板。
38.上述技术方案的工作原理为：配电柜内部通过安装架6、层板7分成不同的区域，以完成不同的功能，光伏顶板8用于柜内各元器件的供能。
39.上述技术方案的有益效果为：将不同部件分类布置安装，有利于导线布置，也有利于工作人员维修更换配件。
40.在一个实施例中，如图2、图3所示，所述柜体5底部设有进出线口9、出尘口10，所述柜体5顶部内侧固定安装有第一led灯11，所述柜体5底部外侧固定安装有吸尘储尘装置12，所述第一led灯11与plc控制器2输出端电性连接，所述柜体5设有柜门13，所述柜门13与所述柜体5侧壁铰接，所述柜门13设有弹簧锁14、通风孔15以及位置传感器16，所述位置传感器16与所述plc控制器2输入端电性连接，第一led灯采用型号为ac 12v的led灯管。
41.上述技术方案的工作原理为：进出线口9用于导线布置，出尘口10与吸尘储尘装置12适配，用于将柜内灰尘排出，第一led灯11置于顶端，用于层板7上方区域夜间维修时的照明，第一led灯11与plc控制器2输出端电性连接，便可以接收plc控制器2发出的开关指令，柜门13设有弹簧锁14，防止无关人员误触引发故障，位置传感器16与plc控制器2输入端电性连接，便可将信号传回plc控制器2。
42.上述技术方案的有益效果为：本方案的柜体结构设计有利于隔绝干涉，防止故障，也有利于工作人员检修。
43.在一个实施例中，如图2所示，所述安装架6上固定安装有智能电表17、断路器18，所述智能电表17与所述plc控制器2输入端电性连接，所述断路器18与所述plc控制器2输出端电性连接。
44.其中，智能电表采用型号为spm32的智能电表，断路器采用型号为nxb-63a的断路器。
45.上述技术方案的工作原理为：第一安装架6上安装智能电表17、断路器18，用来完成基本的配电功能，智能电表17用于获取功率因数、谐波、用电负荷等配电参数，再传输给plc控制器2，断路器18与plc控制器2输出端电性连接，可接收plc控制器2发出的指令，用于在出现异常时断开电路止损。
46.上述技术方案的有益效果为：通过本方案实现基本配电功能并能有效对故障进行一定的修正。
47.在一个实施例中，如图2所示，所述层板7上固定安装有数据采集模块1、plc控制器2、无线网络模块4、第二led灯19、声波清灰装置20，所述第二led灯19与所述plc控制器2输出端电性连接。
48.上述技术方案的工作原理为：数据采集模块1、plc控制器2、无线网络模块4布置于层板上方，第二led灯19、声波清灰装置20置于层板下方，第二led灯19用于层板下方区域的照明，第二led灯19与plc控制器2输出端电性连接，便可以接收plc控制器2发出的开关指令，声波清灰装置20用于清除附着在电表等元器件上的灰尘
49.上述技术方案的有益效果为：本方案的结构设计将控制、通讯、监测等不需清灰的装置通过层板与电器工作区域分开，能够避免数据采集模块1、plc控制器2、无线网络模块4在配电柜3内其他元器件工作时受到干涉。
50.在一个实施例中，如图2所示，所述吸尘储尘装置12包括吸尘器21、储尘箱22、吸尘口23、第一连接管24，所述吸尘口23与所述出尘口10适配，所述吸尘口23固定连接于所述吸尘器21输入端，所述第一连接管24一端固定连接于所述吸尘器21输出端，所述第一连接管24另一端固定连接于所述储尘箱22，所述吸尘器21与所述plc控制器2输出端电性连接。
51.其中，吸尘器采用型号为gas12-25pl的吸尘器。
52.上述技术方案的工作原理为：吸尘口23与柜体底部出尘口10相连，吸尘器21与所述plc控制器输出端电性连接，便可以接收plc控制器2发出的开关指令，吸尘器21通过吸尘口23将柜内灰尘吸入，再通过第一连接管24传输到储尘箱22，工作人员定期检修时可将储尘箱22拆卸清理。
53.上述技术方案的有益效果为：通过本技术方案，可有效保持柜内清洁且避免扬尘，也一定程度上减轻工作人员的工作。
54.在一个实施例中，如图2所示，所述声波清灰装置20包括：声波发生装置25、声波导向装置26、第二连接管27与空气压缩机28，所述声波发生装置25固定安装于所述层板7下表面，所述空气压缩机28固定安装于所述柜体5底部内侧，所述声波导向装置26与所述声波发生装置25固定连接，所述第二连接管27一端与所述声波发生装置25连通，所述第二连接管27另一端与所述空气压缩机28输出端连通，所述声波发生装置25、空气压缩机28均与所述plc控制器2输出端电性连接，声波清灰装置采用型号为sq-75w的声波清灰器，空气压缩机采用型号为1680w-40l的空气压缩机。
55.上述技术方案的工作原理为：系统工作时，空气压缩机28与plc控制器2输出端电性连接，可以接收plc控制器2发出的开关指令，空气压缩机28产生压缩空气，通过第二连接管27传输到声波发生装置25，声波发生装置25与plc控制器2输出端电性连接，可以接收plc控制器2发出的开关指令，声波发生装置25将压缩空气动能转化为低频声波，再通过安装在声波发生装置25上的声波导向装置26释放，声波导向装置26可以控制释放的方向，对柜内不同位置进行清灰。
56.上述技术方案的有益效果为：本方案采用声波清灰，低频声波可以引发灰尘振动，破坏灰尘内部结构，从而自然脱落，可以高效清除柜内灰尘，也一定程度上避免扬尘。
57.在一个实施例中，如图4-图5所示，所述柜体5底部内侧设有升降台29，所述升降台29包括：底座30、框架31、齿条32、齿轮33、工作台34、电机35、转向装置36、散热风扇37，所述底座30固定安装于所述柜体5底部内侧，所述框架31与所述底座30固定连接，所述齿条32一
端与所述底座30固定连接，所述齿条32另一端与所述框架31固定连接，所述齿轮33与所述电机35输出端固定连接，所述齿轮33与所述齿条32啮合，所述工作台34与所述框架31滑动连接，所述电机35固定安装于所述工作台34下表面，所述电机35与所述plc控制器2电性连接，所述散热风扇37通过转向装置36安装在工作台34上，所述散热风扇37与所述plc控制器2电性连接，电机采用型号为stm57的伺服电机，散热风扇采用型号为nh-d15的散热风扇。
58.上述技术方案的工作原理为：系统工作时，电机35与plc控制器2输出端电性连接，可以接收plc控制器2发出的开关指令，电机35启动，带动连接在电机35上的齿轮33转动，齿轮33与齿条32配合工作，带动工作台34在框架31上进行竖直方向的运动，由此可以完成散热风扇37的出风口在竖直方向上的位置调节，散热风扇37与plc控制器2输出端电性连接，可以接收plc控制器2发出的开关指令，启动或是停止运动。
59.上述技术方案的有益效果为：通过本技术方案，可以对散热风扇37的位置进行调节，实现针对配电柜3内部不同高度的散热，并通过合理使用电机35，使工作台34的位置调节简单高效，整个工作过程可控，通过plc控制器2可实现在每个环节的控制。
60.在一个实施中，如图4-图7所示，所述转向装置36包括：第一锥齿轮38、第二锥齿轮39、偏心轮40、连杆41、转盘42、第一转轴43、第二转轴44，所述第一锥齿轮38固定设置在所述电机35输出端，所述偏心轮40通过第一转轴43与所述工作台34转动连接，所述第一转轴43远离所述偏心轮40一端贯穿所述工作台34并设置第二锥齿轮39，所述第二锥齿轮39与所述第一锥齿轮38相互啮合，所述转盘42通过第二转轴44与所述工作台34转动连接，所述连杆41一端与所述偏心轮40铰接，所述连杆41另一端与所述转盘42铰接，所述散热风扇37与所述转盘42上表面固定连接。
61.本技术方案的工作原理为：系统工作时，第一锥齿轮38固定连接于电机输出端，第一锥齿轮转动带动第二锥齿轮39旋转，第二锥齿轮39通过第一转轴43与偏心轮40固定连接，第二锥齿轮39带动偏心轮40旋转，连杆41与偏心轮40的外侧圆转动连接，连杆41另一端与转盘上一固定点铰接，形成曲柄摇杆机构，偏心轮40绕回转中心整周回转，带动转盘42绕圆心摆动，转盘42便能带动散热风扇37运动，由此实现转盘42上散热风扇37出风口在水平方向的角度调节。
62.本技术方案的有益效果为：通过本技术方案，可以进行转盘42以及散热风扇37的角度调节，只需一个散热风扇37便可以实现对配电柜3内同一水平面不同位置的吹风散热，具有扫风的效果，提高了散热效率，避免因配电柜3内部温度过高而使内部仪表出现损坏的问题，降低了配电柜3运行异常的可能性，而且并不需要添加新的控制器，本技术方案可实现由电机35同时完成竖直位置调节和水平角度调节。
63.本实用新型未详细说明的内容，均可采用现有技术，因此不在赘述。
64.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。