一种基于边缘计算的智慧能源物联代理终端制造技术

本实用新型专利技术提出一种基于边缘计算的智慧能源物联代理终端，包括电源管理模块和CPU核心板模块，所述CPU核心板模块电连接有安全加密模块、USBHUB模块、千兆以太网模块、百兆以太网模块、WIF蓝牙模块、LED显示模块、SPI转串口芯片WK2124和I2C控制芯片PCA9539A，所述USBHUB模块连接有2路4G模块，所述SPI转串口芯片WK2124连接有隔离RS232模块和433M无线模块，所述I2C控制芯片PCA9539A连接有开关量输入输出模块，所述USBHUB模块通过USB转串口芯片FT4232H与隔离RS485模块连接。本实用新型专利技术实现对外设进行数据的采集、监控并进行本地的边缘计算和通过通信模块进行数据上送的功能。缘计算和通过通信模块进行数据上送的功能。缘计算和通过通信模块进行数据上送的功能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于边缘计算的智慧能源物联代理终端


[0001]本技术涉及电力物联网
，尤其是一种基于边缘计算的智慧能源物联代理终端。

技术介绍

[0002]泛在电力物联网(SG
‑
eIoT)是电力物联网的进化发展形态，其主要内容就是围绕电力系统各环节，充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术，实现电力系统各环节万物互联、人机交互，具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统，包含感知层、网络层、平台层、应用层四层结构。泛在电力物联网为电网安全经济运行、提高经营绩效、改善服务质量，以及培育发展战略性新兴产业，提供强有力的数据资源支撑。
[0003]近年来，随着无线专网、人工智能、边缘计算等物联网新技术在坚强智能电网建设中的逐步渗透，电力物联网进入集成创新、跨界融合和规模化发展的新阶段。随着城市化规模扩大建设速度加快，电力物联也得以快速发展，规模庞大的供电网络，电力仪表分布众多，作为坚强智能电网的关键环节及泛在电力物联网的重要物质基础，实现各用电设备及用电状态运行监测与状态评估、提升终端智能化和边缘计算水平、实现在线监测数据的边云协同处理、全面提升精益化管控水平，是当前亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本技术解决了现有技术缺少对多个电力仪表进行数据采集的终端的问题，提出一种基于边缘计算的智慧能源物联代理终端，以型号为瑞芯微RK3399的CPU处理器芯片为核心，通过USB、SPI、I2C、等外设接口去扩展RS485模块、RS232模块、以太网、4G通信模块、开关量输入输出模块等外设进行数据的采集、监控并进行本地的边缘计算和通过通信模块进行数据上送的功能。
[0005]为实现上述目的，提出以下技术方案：
[0006]一种基于边缘计算的智慧能源物联代理终端，包括电源管理模块和CPU核心板模块，所述CPU核心板模块电连接有安全加密模块、USBHUB模块、千兆以太网模块、百兆以太网模块、WIF蓝牙模块、LED显示模块、SPI转串口芯片WK2124和I2C控制芯片PCA9539A，所述USBHUB模块连接有2路4G模块，所述SPI转串口芯片WK2124连接有隔离RS232模块和433M无线模块，所述I2C控制芯片PCA9539A连接有开关量输入输出模块，所述USBHUB模块通过USB转串口芯片FT4232H与隔离RS485模块连接。
[0007]所述的电源管理模块由AC输入经过ACDC模块转换为+12V直流电压，直流电压经过DCDC电路转换为CPU核心板的供电电源。同时+12V电压输入给锂电池充放电管理芯片作为锂电池充电电源。
[0008]所述的USBHUB模块，采用USB2514i具有1个USB上行端口、4个USB下行端口的工业级USB2.0 HUB器件，每个下行端口最大工作电流可为500mA，最高速率为480Mb/s，USB HUB
支持多个不同属性的USB外部设备，其中连接了2路4G模块，1路USB转4串口模块，还有1路USB对外接口。
[0009]所述的LED显示模块，可显示电源指示、运行指示和隔离RS485模块、隔离RS232模块及调试口的发送接收状态，还有开关量输入输出状态显示，以及各个通信网络的传输状态。
[0010]作为优选，本技术使用交流三相四线制供电，在供电故障，三相四线供电时任断二相电时，交流电源供终端正常工作，并设有锂电池作为备用电源，集成于终端硬件内部，具备智能充电电源管理。当主电源故障时，锂电池能自动无缝投入，可维持系统一小时以上正常工作时间。
[0011]作为优选，所述CPU核心板模块采用六核64位处理器，型号为瑞芯微RK3399，拥有4GB内存和16GB存储，并拥有USB3.0、TYPEC等高性能数据传输和显示接口。
[0012]作为优选，所述安全加密模块，由CPU核心板模块通过SPI接口与国网芯EASM机密芯片SC1168Y进行数据加密，符合电网的信息安全接入要求，保障终端与主站间信息交互的保密性和完整性。
[0013]所述的安全加密模块，是国网配电终端安全芯片SC1168Y是一款支持SPI接口的32位CPU芯片，内部集成了128KB code flash和32KB data flash存储器。国网配电终端安全芯片SC1161Y可用于配电自动化系统中终端侧的安全防护，能够作为设备的唯一标识，提供安全的硬件平台和重要数据存储功能；终端利用内置安全芯片可实现终端数据的加密解密、与主站系统的双向身份认证、通讯数据的完整性保护等功能，保证终端设备数据存储、传输、交互的安全性。
[0014]作为优选，所述的2路4G通信模块具备2路物理隔离的无线通信接口，并采用模块化设计。分别可用于连接“公网”和“内网”两个独立的网络。所述的2路4G通信模块，采用的移远的EC20模块。
[0015]作为优选，所述的千兆以太网采用RTL8211E芯片，通过RGMII接口与CPU核心板模块进行连接，所述的百兆以太网采用RTL8152B芯片，通过USB接口与CPU核心板模块电连接。该两组以太网亦可分别连接公网和内网两个独立的网络。可实现将边缘层的数据快速的上传至云端平台。
[0016]作为优选，所述隔离RS485模块由USB转串口芯片FT4232H将USB接口转化为4串口输出，4路串口输出通过光电隔离电路转换为RS485接口，通过隔离RS485模块的接口采集设备电参量、设备运行状态数据和环境数据。
[0017]作为优选，所述隔离RS232模块由SPI转串口芯片WK2124将SPI接口转化为2串口输出，2路串口输出通过光电隔离电路转换为RS232接口，通过RS232接口采集设备电参量、设备运行状态数据和环境数据。
[0018]作为优选，所述433M无线模块由SPI转串口芯片WK2124转换的串口连接至无线采集模块HSD61，通过无线采集模块HSD61进行无线数据采集。
[0019]作为优选，所述开关量输入输出模块由CPU核心板模块通过I2C控制芯片PCA9539A扩展出若干IO接口，所述IO接口通过光电隔离电路转换为开关量输出输入。
[0020]本技术的有益效果是：通过RS485接口、RS232接口、433M无线采集接口、开关量输入接口连接多个电力仪表设备，采集设备的信息、参数、状态，通过本地强大性能的CPU
进行数据信息的边缘计算，将大大提升处理效率，减轻云端的负荷，将处理后的数据通过以太网或4G/5G网络、WLAN等方式上传至云端监控存储分析。
附图说明
[0021]图1是本实施例的硬件系统连接示意图；
[0022]图2是本实施例的隔离RS485模块电路图；
[0023]图3是本实施例的隔离RS232模块电路图；
[0024]图4是本实施例的具体实现电路第一部分电路图；
[0025]图5是本实施例的具体实现电路第二部分电路图；
[0026]图6是本实施例的安全加密模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于边缘计算的智慧能源物联代理终端，其特征是，包括电源管理模块和CPU核心板模块，所述CPU核心板模块电连接有安全加密模块、USBHUB模块、千兆以太网模块、百兆以太网模块、WIF蓝牙模块、LED显示模块、SPI转串口芯片WK2124和I2C控制芯片PCA9539A，所述USBHUB模块连接有2路4G通信模块，所述SPI转串口芯片WK2124连接有隔离RS232模块和433M无线模块，所述I2C控制芯片PCA9539A连接有开关量输入输出模块，所述USBHUB模块通过USB转串口芯片FT4232H与隔离RS485模块连接。2.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的智慧能源物联代理终端，其特征是，使用交流三相四线制供电，在供电故障，三相四线供电时任断二相电时，交流电源供终端正常工作，并设有锂电池作为备用电源，集成于终端硬件内部。3.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的智慧能源物联代理终端，其特征是，所述CPU核心板模块采用六核64位处理器，型号为瑞芯微RK3399，拥有4GB内存和16GB存储。4.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的智慧能源物联代理终端，其特征是，所述安全加密模块，由CPU核心板模块通过SPI接口与国网芯EASM机密芯片SC1168Y进行数据加密。5.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的智慧能源物联代理终端，其特征是，所述的2路4G通信模块具备2路物理隔离的无线通信接口。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹应胜，孙新年，王亚辉，刘璐，
申请(专利权)人：杭州佳和电气股份有限公司，
类型：新型
国别省市：