《電子技術(shù)應(yīng)用》
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泛在電力物聯(lián)——智能電纜井蓋您見過嗎?

2020-12-16
作者:Ethan Li
來源:Excelpoint

“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,,并建立相對應(yīng)的報警處理機(jī)制,,通過電子地圖展示井蓋所處位置的狀態(tài)和報警內(nèi)容,例如井蓋被盜或者破壞,,監(jiān)控人員能夠及時到達(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:

√ 入侵報警: 實時監(jiān)控井蓋的開啟及破壞情況

√ 環(huán)境監(jiān)測: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

ADI合作三十多年的技術(shù)型分銷商——Excelpoint世健公司的工程師Ethan Li向我們介紹了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)品典型信號鏈

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圖1 電力智能井蓋典型信號鏈

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: 閾值報警,1~2°誤差

· 氣體檢測精度:~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

· 報警響應(yīng)時間:<10S

· 免維護(hù)時間:1年以上

電源供電系統(tǒng)- ADI Power by Linear

電源需啟動較大功率機(jī)械動作開關(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)計方案,。

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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在傾角檢測的應(yīng)用

成功設(shè)計使用案例:超低功耗3軸MEMS加速度計ADXL362,保證整機(jī)的靜態(tài)功耗,。

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關(guān)于3軸G-SENOR測傾角的設(shè)計,,可參考ADI官網(wǎng)完整的應(yīng)用筆記AN1057,。

井下氣體檢測

系統(tǒng)一般會要求有O2、CO,、CO2、H2S四種氣體加常規(guī)輔助量檢測,,檢測誤差精度~5%,,要求不高,,現(xiàn)在客戶設(shè)計方案還是電化學(xué)傳感器加放大器,,如ADA4528、AD623 TIA信號調(diào)理后MCU片內(nèi)ADC采集的方案,。

Ethan Li向我們推薦了2019年ADI發(fā)布的一顆基于電化學(xué)傳感器方案氣體檢測的平臺級產(chǎn)品——ADuCM355。


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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)傳感器做氣體檢測中應(yīng)用中優(yōu)勢顯著,,有客戶已開始導(dǎo)入評測,,ADuCM355具體的應(yīng)用設(shè)計本文不展開細(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)上又升級進(jìn)一步增加抗干擾性,集成度高,、設(shè)計簡單。

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磁耦技術(shù) 聚酰亞胺隔離

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單端“一脈沖兩脈沖”編碼架構(gòu)

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差分開關(guān)鍵控架構(gòu)

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,Excelpoint 世健公司在山東區(qū)域已配合客戶設(shè)計支持,,具有成功設(shè)計使用的經(jīng)驗,,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)品功能也會不斷豐富,。相信將來ADI產(chǎn)品與客戶方案設(shè)計上會有更全面、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)品上市時間,。世健研發(fā)的完整解決方案及參考設(shè)計可應(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國家,。世健集團(tuán)在2019年的年營業(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,、頂尖的現(xiàn)場應(yīng)用支持以及豐富的市場經(jīng)驗,,世健在中國業(yè)內(nèi)享有領(lǐng)先地位。

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