泛在电力物联——智能电缆井盖您见过吗

“智慧城市”、“智能电网”、“泛在电力物联”．．．．．．近几年一些新概念相继被提出，这些规划相互交叉影响，在一些试点城市快速建设推进，如高压电缆线已由空架开始转到地下，以青岛为例，主干道、高新区老区改造新区建设都要求电缆下地，每50m－100m覆盖一个智能井盖来保证城市安全，释放城市空间资源。

电力智能井盖产品定义及终端功能

产品定义： 智能井盖监控系统，可以检测井盖是否丢失，智能井盖监控系统利用目前先进的无线通讯威廉希尔官方网站 、电源威廉希尔官方网站 、可以持续采集井盖状态和井下环境信息，包括水位、温度、有害气体等，然后存储和远传。将井盖的开启、井盖巡检纳入到统一的维护管理系统中，并建立相对应的报警处理机制，通过电子地图展示井盖所处位置的状态和报警内容，例如井盖被盗或者破坏，监控人员能够及时到达现场处理，快速地解决安全遗患。

电力井盖监控终端功能：

入侵报警： 实时监控井盖的开启及破坏情况

环境监测：井下O2浓度有毒气体如CO，H2S．．．．．．

状态管理： 远程控制或密钥开启、关闭井盖

通过通讯协议接口实现与其他系统的互联互通

基于物联网的设备的全生命周期的管理

与ADI合作三十多年的威廉希尔官方网站 型分销商——Excelpoint世健公司的工程师Ethan Li向我们介绍了ADI IC从感知（iSensor MEMS）、采集（Analog to Digital Converter），到数字隔离通讯接口（iCoupler）、电源供电系统（ADI Power by Linear），在一个典型小而智慧的应用“电力智能井盖”中的应用。

产品典型信号链

图1 电力智能井盖典型信号链（企业供图，下同）

系统威廉希尔官方网站 要求

系统供电： 24Vdc（Range16V～36V） 在线式供电系统（同样要求有后备电源系统或者锂电池供电系统）

井盖倾斜检测： 阈值报警，1～2°误差

气体检测精度：～5％

通讯方式：隔离RS－232／485总线通讯，速率＜115200bps，2G／4G／NB－IOT无线

静态功耗：＜0．02W

报警响应时间：＜10S

免维护时间：1年以上

电源供电系统－ ADIPower by Linear

电源需启动较大功率机械动作开关，也要保证下井后系统断电的人工安全，所以供电方式上采用在线式24Vdc供电Vin＝16～36V，后备电源为6～8节Li－ion（25．2Vfull／29．4Vfull）串联充电。

成功设计使用案例：LTC4020高压buck－boost兼容MPPT太阳能充电功能＋LTC4416外部路径管理的高可靠性设计方案。

图2 LTC4020应用简图及特点

此外，还有反激式LT8302隔离电源方案，LT860X多路同步整流DC／DC，以及Silent switcher威廉希尔官方网站 的LT8609S、LTC8645S、LTC8650S等全套电源供电可参考方案。

ADI MEMS G－sensor在倾角检测的应用

成功设计使用案例：超低功耗3轴MEMS加速度计ADXL362，保证整机的静态功耗。

关于3轴G－SENOR测倾角的设计，可参考ADI官网完整的应用笔记AN1057。

井下气体检测

系统一般会要求有O2、CO、CO2、H2S四种气体加常规辅助量检测，检测误差精度～5％，要求不高，现在客户设计方案还是电化学传感器加放大器，如ADA4528、AD623 TIA信号调理后MCU片内ADC采集的方案。

ADuCM355高集成度、高精度、高安全可靠性、小体积、低功耗等特性，在基于电化学传感器做气体检测中应用中优势显著，有客户已开始导入评测，ADuCM355具体的应用设计本文不展开细说，可参考ADI官网电路笔记CN0425、CN0429了解。

隔离通讯接口

通讯方式：隔离RS－232／485总线通讯，功能性隔离2500Vdc，通讯速率＜115200bps，以及2G／4G／NB－IOT无线。

成功设计使用案例：隔离RS－232、 ADM3251E、 隔离RS－485、 低成本ADM2483， 集成isoPower 的ADM2587E。相比于传统的光耦隔离与电容隔离，ADI iCoupler专利的磁隔离威廉希尔官方网站 鲁棒性高，抗干扰能力强。新一代的磁隔离编解码威廉希尔官方网站 在原有解码基础上又升级进一步增加抗干扰性，集成度高、设计简单。

磁耦威廉希尔官方网站 聚酰亚胺隔离

单端“一脉冲两脉冲”编码架构

差分开关键控架构

Ethan 表示，ADI可提供的iSensor＋ Single process＋ iCoupler＋ ADI power by Linear全套产品方案。此外，Excelpoint 世健公司在山东区域已配合客户设计支持，具有成功设计使用的经验，并且已经量产。随着城市发展和泛电力物联网的大力推进，电力智能井盖产品功能也会不断丰富。相信将来ADI产品与客户方案设计上会有更全面、更深入的合作。

（本文作者：Ethan Li）

关于世健——亚太区领先的元器件授权代理商

世健是完整解决方案的供应商，为亚洲电子厂商包括原设备生产商（OEM）、原设计生产商（ODM）和电子制造服务提供商（EMS）提供优质的元器件、工程设计及供应链管理服务。

世健与供应商及电子厂商紧密协作，为新的科技与趋势作出定位，并帮助客户把这些最先进的科技揉合于他们的产品当中。集团分别在新加坡、中国及越南设有研发中心，专业的研发团队不断创造新的解决方案，帮助客户提高成本效益并缩短产品上市时间。世健研发的完整解决方案及参考设计可应用于工业、无线通信及消费电子等领域。

世健是新加坡的主板上市公司，总部设于新加坡，拥有约750名员工，业务范围已扩展至亚太区40多个城市和地区，遍及新加坡、马来西亚、泰国、越南、中国、印度、印度尼西亚、菲律宾及澳大利亚等十多个国家。世健集团在2019年的年营业额超过9亿7千万美元。1993年，世健在香港设立区域总部——世健系统（香港）有限公司，正式开始发展中国业务。目前，世健在中国拥有十多家分公司和办事处，遍及中国主要大中型城市。凭借专业的研发团队、顶尖的现场应用支持以及丰富的市场经验，世健在中国业内享有领先地位。