基于客戶側泛在電力物聯(lián)網的智能仿真培訓采集終端設計

韓周 孟海川

摘 要：隨著國網公司近年來營銷專業(yè)管理的要求越來越高，計量相關系統(tǒng)應用技術不斷深入，需要從營銷專業(yè)的角度強化對基層人才的培訓，以滿足當前和未來計量專業(yè)不斷發(fā)展建設對人才的需求。針對采集運維現(xiàn)場出現(xiàn)的故障，現(xiàn)有的培訓設備已無法滿足培訓需求。一方面，現(xiàn)有仿真用電信息采集終端缺乏統(tǒng)一的技術標準和功能規(guī)范，無法有效開展培訓;另一方面，現(xiàn)有仿真終端故障下發(fā)的通信方式導致無法還原現(xiàn)場真實故障處理流程，難以保證培訓效果。文中介紹了一種基于客戶側泛在電力物聯(lián)網的智能仿真用電信息采集終端的設計方法，該方法具有安全、隱蔽、真實、高效等特點。

關鍵詞：客戶側;電力物聯(lián)網;仿真培訓;通信;藍牙;WiFi

中圖分類號：TP393;TM714文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2020）05-00-02

0 引 言

客戶側泛在電力物聯(lián)網仿真培訓平臺，簡稱培訓平臺。仿真培訓平臺包括仿真采集終端、仿真培訓裝置、仿真主站等一整套仿真用電信息采集系統(tǒng)。作為統(tǒng)一的國網基層人員培訓平臺，是開展用電信息故障模擬仿真培訓的重要組成部分，其中仿真采集終端負責數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)雙向傳輸，以及模擬現(xiàn)場各類故障命令的接收與執(zhí)行，是培訓系統(tǒng)的關鍵設備之一，但目前還沒有關于仿真采集終端的技術

規(guī)范[1]。

傳統(tǒng)的仿真培訓采集終端因為內網加密的原因無法通過無線公網4G方式登錄仿真主站，因此不能夠采集命令，進行采集數(shù)據(jù)的交互，同時也無法模擬SIM卡類的各種故障。其次因為仿真培訓裝置與仿真培訓終端的通信限制，導致仿真培訓裝置需通過RS 485與仿真培訓終端連接，從而實現(xiàn)故障的下發(fā)與故障模擬情況的實時讀取，使得仿真培訓終端需要額外的接線。又因為與現(xiàn)場接線不一致，導致學員對真實現(xiàn)場的接線產生誤解，甚至部分培訓后的學員在面對真實現(xiàn)場故障時無從下手，大大降低了培訓系統(tǒng)的必要性。最后，傳統(tǒng)仿真培訓終端不支持升級，若現(xiàn)場出現(xiàn)新的故障時無法及時更新，只能等待積累一段時間，出現(xiàn)大量故障后，重新制作一批仿真終端進行批量更換，不僅工作繁瑣，更消耗大量人力物力。上述這些問題的存在制約了培訓工作的有效開展。

隨著藍牙、WiFi等無線通信技術的迅速發(fā)展，使設備與裝置之間的無線大數(shù)據(jù)傳輸成為可能。針對當前仿真終端存在的弊端，文中提出了基于客戶側泛在電力物聯(lián)網的智能仿真培訓采集終端的設計方法[2]。

1 BLE5.0藍牙通信模塊集成

圖1所示為藍牙模塊電路原理。集中器通過USB通信與藍牙模塊建立連接，其中P1為USB公頭端子，可與仿真終端連接，實現(xiàn)模塊化設計，便于安裝。U1芯片將集中器USB信號轉換為串口信號，實現(xiàn)了集中器與藍牙芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸[3]。U3為電源管理芯片，可將USB的+5 V供電轉換為+3.3 V供電模式，為藍牙芯片與U1供電[4]，故而此模塊無需額外的電源供電，節(jié)約了空間。模塊可安裝在仿真終端內部，仿真終端的故障下發(fā)與確認、仿真終端的升級都可以通過藍牙模塊實現(xiàn)，外部不存在接線問題，省去了大量人力升級的成本，同時還原了現(xiàn)場真實的接線環(huán)境。

2 WiFi通信模塊集成

圖2所示為藍牙模塊電路原理，其中J201為插針端子，其與原模塊的端子一一對應，與仿真終端連接，實現(xiàn)模塊與仿真終端之間的數(shù)據(jù)傳輸，同時不改變原有集中器外形;STATE0～4為模塊檢測引腳，通過不同的狀態(tài)組合檢測模塊是否正確插入，同時實現(xiàn)模塊功能切換。為了真實還原現(xiàn)場SIM卡上線流程，加入了SIM1端子，同時模塊內部做了SIM插入檢測處理。SIM卡正確插入后，WiFi開始正常撥號連接流程，若SIM卡損壞或未插入，則WiFi無法上線。E103為WiFi芯片[5]，其與J201連接，通過串口與仿真終端通信。考慮到WiFi芯片電平與仿真終端主芯片電平不同，可能存在過壓沖擊，導致芯片電路損壞，因此加入電平轉換電路，將信號幅度限制為+3.3 V[5]。在電平轉換電路中加入RED LED與GREEN LED，可直觀展現(xiàn)出信號的發(fā)送與接收，方便現(xiàn)場人員觀察模塊狀態(tài)，完美解決了原有終端不能模擬無線公網通信的問題。

3 產品分析驗證

為了驗證改進后的仿真采集終端功能是否正常，通過nRF Connect軟件對改進后的仿真培訓采集終端的藍牙與無線信號進行了測試，信號傳輸完整且強度達到預期要求，證明透傳速率完全滿足產品設計要求。nRF Connect無線測試軟件界面如圖3所示。

綜上所述，可以看到客戶側泛在電力物聯(lián)網仿真培訓采集終端相較于傳統(tǒng)培訓采集終端擁有更隱蔽高效的通信方式，更真實地模擬了采集終端在現(xiàn)場的真實場景，豐富了采集終端現(xiàn)場異?，F(xiàn)象的故障庫，對未來國網布局泛在電力物聯(lián)網仿真培訓系統(tǒng)有著重要的意義。

4 結 語

仿真采集終端作為一個產品，本身需要一步步完善，隨著國網公司近幾年來營銷專業(yè)管理的要求越來越高，計量相關系統(tǒng)應用技術不斷深入，需要從營銷專業(yè)的角度強化對基層人才的培訓，以滿足當前和未來計量專業(yè)對人才的需求。但是尋求最為真實、全面、高效的故障仿真方式是所有終端廠家需要研究和探討的一個問題，綜上所述，通過藍牙及WiFi的方式，可以有效解決傳統(tǒng)仿真采集終端帶來的問題。

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