泛在電力物聯(lián)——智能電纜井蓋您見過嗎?
發(fā)布時(shí)間:2020-12-17 來源:Ethan Li 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】“智慧城市”、“智能電網(wǎng)”、“泛在電力物聯(lián)”......近幾年一些新概念相繼被提出,這些規(guī)劃相互交叉影響,在一些試點(diǎn)城市快速建設(shè)推進(jìn),如高壓電纜線已由空架開始轉(zhuǎn)到地下,以青島為例,主干道、高新區(qū)老區(qū)改造新區(qū)建設(shè)都要求電纜下地,每50m-100m覆蓋一個(gè)智能井蓋來保證城市安全,釋放城市空間資源。
電力智能井蓋產(chǎn)品定義及終端功能
產(chǎn)品定義:智能井蓋監(jiān)控系統(tǒng),可以檢測(cè)井蓋是否丟失,智能井蓋監(jiān)控系統(tǒng)利用目前先進(jìn)的無線通訊技術(shù)、電源技術(shù)、可以持續(xù)采集井蓋狀態(tài)和井下環(huán)境信息,包括水位、溫度、有害氣體等,然后存儲(chǔ)和遠(yuǎn)傳。將井蓋的開啟、井蓋巡檢納入到統(tǒng)一的維護(hù)管理系統(tǒng)中,并建立相對(duì)應(yīng)的報(bào)警處理機(jī)制,通過電子地圖展示井蓋所處位置的狀態(tài)和報(bào)警內(nèi)容,例如井蓋被盜或者破壞,監(jiān)控人員能夠及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場處理,快速地解決安全遺患。
電力井蓋監(jiān)控終端功能:
● 入侵報(bào)警:實(shí)時(shí)監(jiān)控井蓋的開啟及破壞情況
● 環(huán)境監(jiān)測(cè):井下O2濃度有毒氣體如CO,H2S......
● 狀態(tài)管理:遠(yuǎn)程控制或密鑰開啟、關(guān)閉井蓋
● 通過通訊協(xié)議接口實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)的互聯(lián)互通
● 基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備的全生命周期的管理
Excelpoint世健公司的工程師Ethan Li介紹了ADI IC從感知(iSensor MEMS)、采集(Analog to Digital Converter),到數(shù)字隔離通訊接口(iCoupler)、電源供電系統(tǒng)(ADI Power by Linear),在一個(gè)典型小而智慧的應(yīng)用“電力智能井蓋”中的應(yīng)用。
產(chǎn)品典型信號(hào)鏈
【圖1 電力智能井蓋典型信號(hào)鏈】
系統(tǒng)技術(shù)要求
● 系統(tǒng)供電:24Vdc(Range16V~36V)在線式供電系統(tǒng)(同樣要求有后備電源系統(tǒng)或者鋰電池供電系統(tǒng))
● 井蓋傾斜檢測(cè):閾值報(bào)警,1~2°誤差
● 氣體檢測(cè)精度:~5%
● 通訊方式:隔離RS-232/485總線通訊,速率<115200bps,,2G/4G/NB-IOT無線
● 靜態(tài)功耗:<0.02W
● 報(bào)警響應(yīng)時(shí)間:<10S
● 免維護(hù)時(shí)間:1年以上
電源供電系統(tǒng)-ADI Power by Linear
電源需啟動(dòng)較大功率機(jī)械動(dòng)作開關(guān),也要保證下井后系統(tǒng)斷電的人工安全,所以供電方式上采用在線式24Vdc供電Vin=16~36V,后備電源為6~8節(jié)Li-ion(25.2Vfull/29.4Vfull)串聯(lián)充電。
成功設(shè)計(jì)使用案例:LTC4020高壓buck-boost兼容MPPT太陽能充電功能+LTC4416外部路徑管理的高可靠性設(shè)計(jì)方案。
【圖2 LTC4020應(yīng)用簡圖及特點(diǎn)】
此外,還有反激式LT8302隔離電源方案,LT860X多路同步整流DC/DC,以及Silent switcher技術(shù)的LT8609S、LTC8645S、LTC8650S等全套電源供電可參考方案。
ADI MEMS G-sensor在傾角檢測(cè)的應(yīng)用
成功設(shè)計(jì)使用案例:超低功耗3軸MEMS加速度計(jì)ADXL362,保證整機(jī)的靜態(tài)功耗。
關(guān)于3軸G-SENOR測(cè)傾角的設(shè)計(jì),可參考ADI官網(wǎng)完整的應(yīng)用筆記AN1057。
井下氣體檢測(cè)
系統(tǒng)一般會(huì)要求有O2、CO、CO2、H2S四種氣體加常規(guī)輔助量檢測(cè),檢測(cè)誤差精度~5%,要求不高,現(xiàn)在客戶設(shè)計(jì)方案還是電化學(xué)傳感器加放大器,如ADA4528、AD623 TIA信號(hào)調(diào)理后MCU片內(nèi)ADC采集的方案。
Ethan Li推薦2019年ADI發(fā)布的一顆基于電化學(xué)傳感器方案氣體檢測(cè)的平臺(tái)級(jí)產(chǎn)品——ADuCM355。
ADuCM355高集成度、高精度、高安全可靠性、小體積、低功耗等特性,在基于電化學(xué)傳感器做氣體檢測(cè)中應(yīng)用中優(yōu)勢(shì)顯著,有客戶已開始導(dǎo)入評(píng)測(cè),ADuCM355具體的應(yīng)用設(shè)計(jì)本文不展開細(xì)說,可參考ADI官網(wǎng)電路筆記CN0425、CN0429了解。
隔離通訊接口
通訊方式:隔離RS-232/485總線通訊,功能性隔離2500Vdc,通訊速率<115200bps,以及2G/4G/NB-IOT無線。
成功設(shè)計(jì)使用案例:隔離RS-232、ADM3251E、隔離RS-485、低成本ADM2483,集成isoPower的ADM2587E。相比于傳統(tǒng)的光耦隔離與電容隔離,ADI iCoupler專利的磁隔離技術(shù)魯棒性高,抗干擾能力強(qiáng)。新一代的磁隔離編解碼技術(shù)在原有解碼基礎(chǔ)上又升級(jí)進(jìn)一步增加抗干擾性,集成度高、設(shè)計(jì)簡單。
Ethan表示,ADI可提供的iSensor+ Single process+ iCoupler+ADI power by Linear全套產(chǎn)品方案。此外,世健在山東區(qū)域已配合客戶設(shè)計(jì)支持,具有成功設(shè)計(jì)使用的經(jīng)驗(yàn),并且已經(jīng)量產(chǎn)。隨著城市發(fā)展和泛電力物聯(lián)網(wǎng)的大力推進(jìn),電力智能井蓋產(chǎn)品功能也會(huì)不斷豐富。相信將來ADI產(chǎn)品與客戶方案設(shè)計(jì)上會(huì)有更全面、更深入的合作。
關(guān)于世健——亞太區(qū)領(lǐng)先的元器件授權(quán)代理商
世健是完整解決方案的供應(yīng)商,為亞洲電子廠商包括原設(shè)備生產(chǎn)商(OEM)、原設(shè)計(jì)生產(chǎn)商(ODM)和電子制造服務(wù)提供商(EMS)提供優(yōu)質(zhì)的元器件、工程設(shè)計(jì)及供應(yīng)鏈管理服務(wù)。
世健與供應(yīng)商及電子廠商緊密協(xié)作,為新的科技與趨勢(shì)作出定位,并幫助客戶把這些最先進(jìn)的科技揉合于他們的產(chǎn)品當(dāng)中。集團(tuán)分別在新加坡、中國及越南設(shè)有研發(fā)中心,專業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)不斷創(chuàng)造新的解決方案,幫助客戶提高成本效益并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。世健研發(fā)的完整解決方案及參考設(shè)計(jì)可應(yīng)用于工業(yè)、無線通信及消費(fèi)電子等領(lǐng)域。
世健是新加坡的主板上市公司,總部設(shè)于新加坡,擁有約750名員工,業(yè)務(wù)范圍已擴(kuò)展至亞太區(qū)40多個(gè)城市和地區(qū),遍及新加坡、馬來西亞、泰國、越南、中國、印度、印度尼西亞、菲律賓及澳大利亞等十多個(gè)國家。世健集團(tuán)在2019年的年?duì)I業(yè)額超過9億7千萬美元。1993年,世健在香港設(shè)立區(qū)域總部——世健系統(tǒng)(香港)有限公司,正式開始發(fā)展中國業(yè)務(wù)。目前,世健在中國擁有十多家分公司和辦事處,遍及中國主要大中型城市。憑借專業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)、頂尖的現(xiàn)場應(yīng)用支持以及豐富的市場經(jīng)驗(yàn),世健在中國業(yè)內(nèi)享有領(lǐng)先地位。
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