CN102064436A - 一种集无线网络通讯功能的电器能耗监测电源线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成无线网络通讯功能的电器能耗监测电源线，在普通供电电缆上集成电能计量模块和无线网络通讯模块，在电器通电时完成电能数据的采集和通讯。其中，电能计量单元对流过电源线的电流进行电压电流的采样及处理，并将得到的数据输入无线网络通讯单元；而无线网络通讯单元可根据自身协议加入相应网络，并将数据通过无线网络传给带有相对应网络协调器的监控中心，实现对电器设备能耗的监测。日常使用的电器设备都带有普通电源线，而该电源线在不改动电器设备主体硬件的情况下，仅仅通过在电源线上集成计量传输模块，方便地实现了能耗监测。在现实生活中，该电源线非常适用于工频供电的家庭家用电器及办公楼的相关电器的能耗监测。
Description
技术领域
本发明涉及一种专用电源线，尤其是涉及一种支持无线网络通讯的电器能耗监测电源线。
背景技术
当前，全球能源问题、环境问题日益严重，低碳经济、低碳生活方式的理念渐渐深入人心。为进一步促进节能减排，我国正准备采取梯形电价的用电收费方式。对于用户而言，如何合理用电关系到了自己的生活成本、经营成本，故用户需实时了解自己各电器的用电情况，合理使用并降低用电成本。目前，市场上所售以及各用户所拥有的家用电器、办公电器一般都不带能耗监测单元及网络通讯单元。而当前的能耗监测主要以户为单位，对整栋办公楼或公寓进行能耗信息管理，并没有微观到每个用电设备。若要组建以用电设备为单位的能耗监测网络，则需更新现有电器设备，所需成本巨大。
发明内容
本发明的目的是提供一种既可向电器设备提供电能，同时又能采集能耗相关信息并通过网络传输能耗信息的电源线。
一种集成无线网络通讯功能的电器能耗监测电源线，包括插头和导线，其特征在于，在所述插头或导线处设置有电能计量单元和无线通讯单元，电能计量单元实时采集电器能耗数据，并通过无线通讯单元传送给外部监控中心。
所述的电器能耗监测电源线还包括电信号转换单元，用于将流过导线的实际工频电流电压转换为电能计量模块承受的工作电压电流范围内，并传送给电能计量单元。
所述电信号转换单元还利用获取的工频电流向电能计量单元和无线通讯单元供电。
所述电能计量单元和无线通讯单元采用电池供电。
所述电能计量单元和无线网络通讯单元单独或者合用一嵌入式微处理器。
所述电能计量单元采用数字电能计量芯片。
所述无线网络通讯单元通过网络协调器与其它电源线的无线网络通讯单元构成无线网络。
所述无线网络采用zigbee或Bluetooth或Wi-Fi通信协议。
本发明的技术效果体现在：原有电源线是插头与其电连接的导线组成，将电能传输给电器机体电路。本发明将集成无线网络通讯和电能计量功能的模块设置在电源线插头的壳体内，或在电源线的导线上设置一壳体，将其装入壳体内。其中无线网络通讯单元与电能计量单元可合用嵌入式微处理器，该微处理器采集电量信号并运算出能耗信息，然后根据相应的无线网络协议发送能耗信息，以提高系统的稳定性，并显著降低系统成本；也可由专门的电能计量芯片，实现电能的计量，并将电能数据通过SPI等接口传给支持网络通讯协议的嵌入式微处理器，后由射频电路通过无线网络发送给监控中心。无线网络通讯模块也可接收监控中心命令，让电源线按要求采集发送电能数据。在面积比较大的监测网络中，部分电源线可选用可带路由功能的无线通讯模块。各单元工作电源可由电源线上电流变换得到，或由电池提供。电源线导线为铜制导线，截面积与普通电源线导线处在同一范围，且为一多芯护套导线。
在电器设备主体不作任何改动的情况下，用本发明提供的电源线替换电器设备原有的普通电源线，既能保证原有电器的正常使用，又能通过无线网络实时得到其能耗信息。同时，由于该电源线的无线网络通讯这一特征，电器设备可以以非常经济的方式融入不断发展完善的家居智能化网络或楼宇智能化网络。
根据各无线网络通讯方式的特点，配备该电源线的电器设备可组建经济便捷的能耗监测网络。如zigbee网络，在一般家庭应用中，所有的电源线无线通讯模块都可以仅仅作为通讯终端，使实现方案相对廉价。若在面积比较大的办公楼等场合，可让部分电源线的无线通讯模块作为网络路由器，负责找寻、建立以及修复网络报文的路由信息，并负责转发网络报文，以实现大面积、长距离的能耗监控；蓝牙网络，可在家庭应用中监测少量用电设备，所有电源线都作为终端设备，其接受设备非常普及，手机、电脑都可以充当，可降低整体成本；Wi-Fi，其覆盖面积较大，允许接入的终端设备众多，电源线都可作为终端设备接入网络，同蓝牙一样，其接收设备非常普及，并且可将信息直接传入互联网，亦可降低成本。
附图说明
图1为本发明实施例示意图，其中图1-1为本发明实施例一的俯视视图，图1-2为本发明实施例一的侧视图，图1-3为本发明实施例二的结构示意图。
图2为本发明电路原理示意图。
图3为本发明可采用的网络拓扑图，其中3-1为zigbee网络拓扑结构图，图3-2为Bluetooth网络拓补图，图3-3为Wi-Fi网络拓补图。
具体实施方式
以下内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定该发明的具体实施仅限于以上说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
下面结合实例和附图对本发明作说明。
本发明实施例一见图1，将电信号转换单元1、电能计量单元2、无线网络通讯单元3设置在插头壳体4。当有电流流过电源线时，其中电信号转换单元1将取工频电流电压并转换，让其适合电能计量单元采集，同时也给各模块供电。其处理器将根据采集到的电信号运算出功率、电能等所需信息。当无线网络通讯功能被唤醒后，上述信息将通过无线收发单元传送至无线网络，以供网络协调器接收。其中7为功能开关，可控制采集和通讯功能的使能和关闭。8为天线，是无线信号的发射端。
本发明实施例二见图1-3，与实施一不同的是将电信号转换单元1、电能计量单元2、无线网络通讯单元3置于导线5之间的壳体6。
图2为该电源线电路原理示意图。电信号转换单元1包括电流采样电阻和电压分压电路，电流采样电阻采用一小阻值的锰铜。电流信号通过实际电流流过电流采样电阻所得电压再比例换算获得，电压信号通过分压电路对实际电压分压获得。电能计量单元将通过获得的电流和电压信号，运算得到功率、能耗等电能信息。电能计量单元可由数字电能计量芯片完成，如AD7750等。电能计量也可由处理通讯协议的微处理器(带AD)完成。不同网络协议采用的微处理器不同。在zigbee无线网络中，微处理器可用TI公司的CC2430芯片，其片上系统是高度集成的解决方案，仅需很少的外置元件，可支持快速、廉价的zigbee节点的构建。在蓝牙(Bluetooth)网络中，可选用爱立信公司所生产的ROK101008模块，它集成了射频单元和基带控制器，可方便高效地接收和发送数据。在Wi-Fi网络中，可使用GainSpan公司生产的芯片GS1010，它将网络处理器模块和无线收发模块集成在一起，实现了网络节点的无线化、微型化。以上模块的电源可由电源线上流过电流变换得到，如使用小型变压器降压后整流，然后稳压。也可以内置电池提供，或者是两种方式配合提供。
图3-1为集成zigbee网络功能的电器能耗监测电源线间的一般网络建立方式。一个主zigbee节点可管理254个子节点，同时主节点还可由上一层网络节点管理，最终可组成65000个节点的大网。在小范围内，该电源线都可作为网络终端，即通讯部分采用精简功能的zigbee模块，与包含zigbee网络协调器的监控中心通讯；在较大范围内，部分电源线可集成全功能的zigbee模块，作为网络路由器，扩大整个网络的覆盖范围。
图3-2为集成Bluetooth网络功能的电源线间的一般网络建立方式。每个蓝牙微微网最多只能配置七个从设备(slave)，主设备(master)的时钟和跳频序列用于同步同一个微微网中的从设备，多个独立的非同步的微微网又可以形成分布式网络，各个微微网通过使用不同的跳频序列加以区分。故7根电源线可作为从设备，和一个蓝牙主模块组成一个微微网。同时可通过多个微微网形成分布式网络来扩大从设备容量。
图3-3为集成Wi-Fi网络功能的电源线间的一般网络建立方式。其基本网络为星形拓扑网络。Wi-Fi网络也组建网状网，其内接入点(AP)被用作路由器，彼此自动发现，可经过几跳转发业务。电源线可作为客户端，与主设备形成星状网，可同通过路由扩大网络覆盖范围和容量。
Claims (8)
1.一种集成无线网络通讯功能的电器能耗监测电源线，包括插头和导线，其特征在于，在所述插头或导线处设置有电能计量单元和无线网络通讯单元，电能计量单元实时采集电器能耗数据，并通过无线网络通讯单元传送给外部监控中心。
2.根据权利要求1所述的电器能耗监测电源线，其特征在于，还包括电信号转换单元，用于将流过导线的实际工频电流电压转换为电能计量模块承受的工作电压电流范围内，并传送给电能计量单元。
3.根据权利要求2所述的电器能耗监测电源线，其特征在于，所述电信号转换单元还利用获取的工频电流向电能计量单元和无线通讯单元供电。
4.根据权利要求1所述的电器能耗监测电源线，其特征在于，所述电能计量单元和无线网络通讯单元采用电池供电。
5.根据权利要求1或2或3所述的电器能耗监测电源线，其特征在于，所述电能计量单元和无线网络通讯单元单独或者合用一嵌入式微处理器。
6.根据权利要求1所述的电器能耗监测电源线，其特征在于，所述电能计量单元采用数字电能计量芯片。
7.根据权利要求1所述的电器能耗监测电源线，其特征在于，所述无线网络通讯单元通过网络协调器与其它电源线的无线网络通讯单元构成无线网络。
8.根据权利要求1所述的电器能耗监测电源线，其特征在于，所述无线网络采用zigbee或Bluetooth或Wi-Fi通信协议。
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|---|---|
| CN (1) | CN102064436A (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013019552A1 (en) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | American Power Conversion Corporation | Systems and methods for current and voltage monitoring |
| CN103884905A (zh) * | 2012-12-20 | 2014-06-25 | 中国移动通信集团公司 | 一种终端设备业务应用的功耗测试方法、装置及系统 |
| CN104380665A (zh) * | 2012-04-12 | 2015-02-25 | 奥佐集团股份公司 | 用于记录住宅单元的功耗数据的方法和用于控制住宅单元的方法 |
| CN106058555A (zh) * | 2016-08-03 | 2016-10-26 | 领亚电子科技股份有限公司 | 一种智能插头及该智能插头的制造方法 |
| CN106299904A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-01-04 | 广东美的厨房电器制造有限公司 | 线缆结构、电源线结构和电器设备 |
| CN106329241A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-01-11 | 广东美的厨房电器制造有限公司 | 电源线插头、电源线结构和电器设备 |
| CN106452479A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-02-22 | 广东格兰仕集团有限公司 | 智能模块的安装结构 |
| CN107632194A (zh) * | 2016-07-19 | 2018-01-26 | 展讯通信（上海）有限公司 | 移动终端的功耗测试装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2589996Y (zh) * | 2002-12-05 | 2003-12-03 | 陈红 | 微型电能计量插头 |
| US20070096765A1 (en) * | 2005-10-28 | 2007-05-03 | Electro Industries/Gauge Tech. | Bluetooth-enable intelligent electronic device |
| WO2007143834A1 (en) * | 2006-06-13 | 2007-12-21 | John Alan Gibson | Electrical energy monitor |
| CN101237099A (zh) * | 2008-03-04 | 2008-08-06 | 太原市优特奥科电子科技有限公司 | 具有电能计量终端的插头 |
| CN201466441U (zh) * | 2009-06-01 | 2010-05-12 | 浙江恒达高电器有限公司 | 一种具有无线计量功能的电源装置 |
-
2010
- 2010-11-11 CN CN 201010540702 patent/CN102064436A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2589996Y (zh) * | 2002-12-05 | 2003-12-03 | 陈红 | 微型电能计量插头 |
| US20070096765A1 (en) * | 2005-10-28 | 2007-05-03 | Electro Industries/Gauge Tech. | Bluetooth-enable intelligent electronic device |
| WO2007143834A1 (en) * | 2006-06-13 | 2007-12-21 | John Alan Gibson | Electrical energy monitor |
| CN101237099A (zh) * | 2008-03-04 | 2008-08-06 | 太原市优特奥科电子科技有限公司 | 具有电能计量终端的插头 |
| CN201466441U (zh) * | 2009-06-01 | 2010-05-12 | 浙江恒达高电器有限公司 | 一种具有无线计量功能的电源装置 |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10114037B2 (en) | 2011-07-29 | 2018-10-30 | Schneider Electric It Corporation | Systems and methods for current and voltage monitoring |
| CN103827680A (zh) * | 2011-07-29 | 2014-05-28 | 施耐德电气It公司 | 用于电流和电压监测的系统和方法 |
| US8949053B2 (en) | 2011-07-29 | 2015-02-03 | Schneider Electric It Corporation | Systems and methods for current and voltage monitoring |
| CN103827680B (zh) * | 2011-07-29 | 2016-10-26 | 施耐德电气It公司 | 用于电流和电压监测的系统和方法 |
| WO2013019552A1 (en) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | American Power Conversion Corporation | Systems and methods for current and voltage monitoring |
| CN104380665A (zh) * | 2012-04-12 | 2015-02-25 | 奥佐集团股份公司 | 用于记录住宅单元的功耗数据的方法和用于控制住宅单元的方法 |
| CN104380665B (zh) * | 2012-04-12 | 2019-01-08 | 奥佐集团股份公司 | 用于记录住宅单元的功耗数据的方法和用于控制住宅单元的方法 |
| CN103884905A (zh) * | 2012-12-20 | 2014-06-25 | 中国移动通信集团公司 | 一种终端设备业务应用的功耗测试方法、装置及系统 |
| CN103884905B (zh) * | 2012-12-20 | 2016-12-07 | 中国移动通信集团公司 | 一种终端设备业务应用的功耗测试方法、装置及系统 |
| CN107632194A (zh) * | 2016-07-19 | 2018-01-26 | 展讯通信（上海）有限公司 | 移动终端的功耗测试装置 |
| CN106058555A (zh) * | 2016-08-03 | 2016-10-26 | 领亚电子科技股份有限公司 | 一种智能插头及该智能插头的制造方法 |
| CN106058555B (zh) * | 2016-08-03 | 2019-12-31 | 领亚电子科技股份有限公司 | 一种智能插头及该智能插头的制造方法 |
| CN106299904A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-01-04 | 广东美的厨房电器制造有限公司 | 线缆结构、电源线结构和电器设备 |
| CN106299904B (zh) * | 2016-08-30 | 2018-09-04 | 广东美的厨房电器制造有限公司 | 线缆结构、电源线结构和电器设备 |
| WO2018040723A1 (zh) * | 2016-08-30 | 2018-03-08 | 广东美的厨房电器制造有限公司 | 线缆结构、电源线结构和电器设备 |
| EP3429034A4 (en) * | 2016-08-30 | 2019-05-22 | Guangdong Midea Kitchen Appliances Manufacturing Co., Ltd. | CABLE STRUCTURE, POWER CORD STRUCTURE, AND ELECTRICAL DEVICE |
| CN106329241A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-01-11 | 广东美的厨房电器制造有限公司 | 电源线插头、电源线结构和电器设备 |
| US10530049B2 (en) | 2016-08-30 | 2020-01-07 | Guangdong Midea Kitchen Appliances Manufacturing Co., Ltd. | Cable structure, power cord structure, and electrical device |
| CN106452479A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-02-22 | 广东格兰仕集团有限公司 | 智能模块的安装结构 |
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