具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

实施例1：

下面结合附图对本申请提供的基于5G边界控制器的电力设备在线监测系统做详细说明。

如图1所示，本申请实施例提供的一种基于5G边界控制器的电力设备在线监测系统，包括监测模块、5G边界控制器、报警模块、物联网云平台模块。

监测模块，包括信息采集模块、数据传输模块、供电模块以及主控制模块。

所述信息采集模块包括接入式摄像头、电压互感器、温度传感器、湿度传感器，接入式摄像头用于对电力设备的表面形态、接口状态进行视频监控，电压互感器、温度传感器、湿度传感器，用于对电力设备的状态信息(电压、温度等)进行采集；所述主控制模块与信息采集模块连接，用于对信息采集模块进行远程开关和位移操作；所述数据传输模块与信息采集模块连接，用于发送实时采集的电力设备的视频信号、数据信号；所述供电模块与信息采集模块和数据传输模块连接，用于提供电能。

如附图2所示，5G边界控制器，用于将所述信息采集模块采集到的实时电力设备状态信息数据以及所述报警模块发出的第二报警信号记录数据汇总，经过预处理后并上传到所述物联网云平台。

5G边界控制器包括通讯规约模块、数据库模块、主动应用集成模块、数据驱动模块和虚拟硬件模块。

虚拟硬件模块为调用者提供了统一、便捷的硬件访问接口，使得其他功能模块与具体的硬件隔离，提高软件的可移植性。虚拟硬件模块作为数据传输和标准化的媒介，为操作系统提供虚拟硬件平台，使其具有硬件无关性，可在多种平台上进行移植，同时方便工作人员根据各地配电网具体的情况配置数据格式和报警文件，使得该系统可适用于不同配电网的监测，实现多种监测功能。

数据库模块包括配置数据库、实时数据库、历史数据库。配置数据库由配置工具离线产生，以文件形式提供了云控制器的各种配置，实时数据库为内存形式的数据库，存放的是前端装置和后端系统之间的通信数据，历史数据库为文件形式的数据库，存放符合特定条件的历史数据，本实施例中为三十天内的电力设备状态信息数据和七天内的电力设备监控视频信息。

数据驱动模块封装了数据库的驱动操作，使得调用者无需关注具体的SQL语句编写、数据库连接等操作，将数据库的表结构与具体应用隔离开来，为开发过程中可能出现的数据库移植、表结构更改留下余地。

主动应用集成模块封装进程间通信接口，它一方面将复杂的进程间通信封装成易调用的库函数，另一方面也提供了类似于面向对象设计中接口适配器的功能，方便应用的开发和调整。

通信规约模块包括前端通讯模块和后端通讯模块，前端通讯模块载有的5G无线传输板卡通过虚拟硬件模块与监测模块的信息采集模块进行通信，获取其传感数据并下发控制命令；后端通讯模块载有5G无线传输板卡，可通过主动应用集成模块将进程间通信封装成易调用的库函数的形式来访问实时数据库，建立Modbus转换通讯协议，将通信数据以通信规约规定的数据单元格式进行封装并以蓝牙/WIFI形式将数据通过虚拟硬件模块转发至物联网云平台处理。

所述5G边界控制器还包括调试进程模块，所述调试进程模块用于接入外部操作系统并对5G边界控制器进行调试，包括设置5G边界控制器的通讯协议，修改配置文件，调用数据等。

报警模块用于在电气火灾监测方面的紧急报警，用于将接受到的电力设备除视频数据外的其他数据(包括实时温度信息、实时湿度信息等)与设定的参考值进行比较，当其他数据超出参考值时生成第二报警信号，将第二报警信号发送给5G边界控制器，5G边界控制器直接发出第二报警信号至物联网云平台，物联网云平台将报警信息发送至运维人员，使其能够及时查看电力设备的运行情况。所述报警模块发出的第二报警信号不需要经过5G边界控制器的计算，直接发送给物联网云平台，节省了运算时间，提高了报警的效率。

工作人员可通过云平台对电力设备的运行状态进行数据查看、直播查看、报警查看以及历史视频查看。数据查看，支持按时间查询电力设备运行中产生的各种数据和图表；直播查看，支持各摄像头直播视频的查看，且根据摄像头的直播状态自动切换直播流的上送状态，当没有用户查看直播流时摄像头自动断开直播流的上送，节省了流量的消耗；报警查看，支持根据报警信息查看关联保存的历史视频，可以极大方便运维人员查询和定位到设备产生的报警及其关联的发生报警时刻前后的视频；历史视频查看，支持按时间查询摄像头保存的历史视频，方便运维人员查看设备的历史运行状态。

下面，以配电网中电能波动诊断报警为例描述该监测系统的具体运行过程：监测模块的信息采集模块将采集的视频信号发送给5G边界控制器的虚拟硬件模块，虚拟硬件模块将该视频信号生成视频数据后通过前端通讯规约发送给主动应用集成模块，主动应用集成模块将成视频数据存储到实时数据库，主动应用集成模块从配置数据库获取配置文件，并将视频数据和配置文件进行计算和分析，当分析出异常情况时产生第一报警信号，将第一报警信号通过后端通讯规约和虚拟硬件模块传输至物联网云平台；监测模块的信息采集模块将采集的除视频信号外的其他信号发送给报警模块，报警模块根据其他信号各类数据是否超出设定的参考值，若超出则向5G边界控制器发送第二报警信号，5G边界控制器的虚拟硬件模块和前端通讯规约模块接收第二报警信号后经主动应用集成模块、后端通讯规约后发送至物联网云平台。

所述系统所基于的5G网络有低时延高可靠的特征，LTE网络使移动网络的时延迈进了100ms的关口，让对实时性要求比较高的电气火灾监测系统更具有可靠性，且天线更小，所述天线嵌入电力设备配电柜中，更方便传送位置信息。

所述5G边界控制器具有丰富的接口定义，支持2路串口RS485、6路以太网口、2路以太网口、2路DI、2路D0、1路USB等，满足接入多种表计、断路器、保护装置等设备的接入需求。5G边界控制器采用华为MH5000-31模块，支持全网通；所述5G边界控制器采用4核ARMCortex-A72处理器，最高支持1.8GHz 2GB DDR4 RAM，数据吞吐量最高可达2.1GT/s。

基于5G边界控制器的电力设备在线监测系统的优点如下：

(1)支持多种工业通信规约来接入工业设备，采用主流的物联网通信协议MQTT与物联网云平台进行通信，提升了工业设备的开放性，将传统的电气一次设备升级为物联网数据节点，传输更加高效。

(2)将电力设备配电柜中各种状态信息经过规范化处理，可通过同一传输路径高速传输大量数据，集成化程度高，提升了数据传输容量同时降低了建造成本，解决了传统的边界控制器数据传输兼容性差，多条传输路径成本高昂等问题。

(3)基于5G的通信方式实现电力设备配电柜的数据实时传送和分析监测，能够有效提高电力设备的报警效率。

(4)将数据的处理和报警分为两条路径，数据量大的视频流通过5G边界控制器处理后传送至物联网云平台，数据量小的温度、适度数据通过报警模块简单比较处理后再通过5G边界控制器传送至物联网云平台，提高了电力设备的报警效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。