[发明专利]一种基于无线传感器与边缘网关的变电站全物联系统

权利要求书

1.一种基于无线传感器与边缘网关的变电站全物联系统，其特征在于，包括微功率无线传感器、智能控制器、智能电表以及边缘物联网关；

所述微功率无线传感器通过LoRa微功率无线通信方式与边缘物联网关进行通信；所述智能控制器通过RS485方式与边缘物联网关进行通信，智能电表通过高速电力线载波通信与边缘物联网关通信；所述智能电表在采集用电量信息的同时，支持停电事件主动上报；所述边缘物联网关分为硬件层、操作系统层、基础功能层以及边缘服务层；

所述硬件层包括可信执行环境与可信计算模块安全密码模块；所述边缘物联网关采用软件机制和硬件机制构建可信执行环境以及可信计算模块安全密码模块，包括基于PUF、TPM安全芯片硬件机制的边缘物联网关安全防护硬件结构；基于应用隔离、可信度量、远程证明操作技术的系统验证结构；基于资源隔离、国密VPN和强制访问控制的接入控制结构；所述边缘物联网关操作系统层主要包括应用隔离、系统检测、可信度量、安全接入模块；

所述操作系统层利用远程通信技术，在远程可信证明能力的基础上，通过平台固件挂载模块实现固件的联网下载或手动上传升级更新，包括以静默、强制、定向方式的实现远程更新；其中，物联代理中的升级服务将设备状态发送到IoT平台中的OTA服务，OTA服务进行远程证明，通过证明后升级服务收到升级包，使用设备公钥进行验证，验证通过完成升级；其中，物联代理中只存放检测机构的根证书公钥，检测机构给业务应用研发机构发放二级证书，经过二级证书签名的APP直接在物联代理中应用；

所述基础功能层包括子设备接入、物模型管理、应用管理、数据缓存模块：其中子设备管理用于支持子设备接入、控制命令微服务以及拓扑管理；设备配置管理用于支持数据持久化、数据本地缓存与共享、物模型管理以及本地配置管理；资源管理用于支持容器管理以及消息队列管理；系统监测用于支持资源监测、网络监测以及应用监测；

所述边缘服务层基于基础功能的应用管理，实现支持函数计算、规则引擎和流计算的边缘计算框架，提供图像识别、ML模型预测、语音识别的智能服务，实现资源协同、数据协同、智能协同、应用管理协同。

2.根据权利要求1所述一种基于无线传感器与边缘网关的变电站全物联系统，其特征在于，所述无线传感器包括无线温湿度传感器、无线温度传感器、无线噪声传感器、局放传感器、蓄电池在线监测模块、无线水浸传感器、烟感传感器、SF6监测传感器；所述无线温湿度传感器安装在设备箱体内，用于监测箱内、柜内的温湿度情况；所述无线温度传感器安装在电缆头上，用于电缆头温度监测；所述无线噪声传感器安装在主变压器、接地变上，用于监测设备噪声情况；所述局放传感器安装在开关柜上，用于监测开关柜内部设备局部放电情况；所述蓄电池在线监测模块安装在蓄电池上，用于监测蓄电池的电压、电流运行情况；所述无线水浸传感器安装在电缆沟内，用于监测电缆沟是否进水和浸水深度；所述烟感传感器监测设备故障发热冒烟情况；所述SF6监测传感器用于监测SF6设备是否存在漏气。

3.根据权利要求1所述一种基于无线传感器与边缘网关的变电站全物联系统，其特征在于，所述智能控制器包括空调控制器、风机控制器、水泵控制器、照明控制器；

所述空调控制器可以远程对室温及空调运行情况进行监测，支持远程指令对空调进行遥控，从而达到远程监控变电站空调的目的；所述风机控制器可远程查看其工作状态，也可控制其开启、关闭，与烟雾传感器及温度传感器通信，读取室内运行环境情况，若室内烟雾过大、发生火情或室内温度过高，则风机自动开启，排烟降温；所述水泵控制器可远程查看其运行状态，也可远程控制其工作，与水位传感器通信，当水位传感器采集到水位超高时，水泵控制器；所述照明控制器既可以远程控制照明系统，也可以跟智能门锁通信，当工作人员夜间进入变电站工作时，自动打开照明。

4.根据权利要求1所述一种基于无线传感器与边缘网关的变电站全物联系统，其特征在于，所述边缘物联网关共配置2台；其中一台边缘物联网关通过无线微功率通信与各无线传感器通信，接收、汇集其信号，通过RS485通信与空调、风机、水泵、照明控制器通信，接收其信号并发送控制指令；另一台边缘物联网关则通过微功率无线通信与线路故障指示模块、无线电能质量测量模块进行通信，通过HPLC与智能电表通信。

5.根据权利要求1所述一种基于无线传感器与边缘网关的变电站全物联系统，其特征在于，所述无线传感器采用微功率的无线传感器，系统使用包括4G专网/公网、LoRa在内的多通信模式构建传感网络通信系统。