CN102279314A - 非接触式电能信息采控器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非接触式电能信息采控器。解决了成本高、实施难度大、不能对异常用电进行监测控制等问题。该采控器由电能信息采集与处理的部分[10]和电能信息集中、存储、传输与通讯协议转换部分[11]构成：在被监控目标的电力线入口加装非接触式传感器，由电磁感应原理检出电能信息，经电能信息处理模块[3]、中央处理器[4]处理为所需电能参数，由接口[5]送至第二部分；第二部分接收的电能参数，由通讯协议转换模块[6]、中央处理器[7]进行、分类收集、存储，经通讯协议转换模块[8]将电能参数通过计算机网络送至电能信息监控平台服务器[12]且发出控制指令至第一部分，从而实现报警并控制继电器模块[9]断电。大幅节能，实现了低碳用电的监控。

Description

非接触式电能信息采控器

技术领域

本发明涉及一种适用于各类建筑物内，对电能监控系统中电能参数信息进行采集控制的全新装置。

背景技术

现有技术对建筑物内用电情况进行监测的装置，通常采用智能电能表或在电能表的基础上加装智能模块来采集监测电能信息。这类装置必须有电能表，无论采用智能电能表，还是在电能表的基础上加装智能模块，都脱离不了电能表本身的主要功能——作为一种用电收费的计量装置；更主要的是它不能对被测目标内的异常用电情况进行监测，更谈不上对电能参数和异常用电情况进行控制，即不是专用的电能信息监控的装置。故存在如下弊端：1、装置的本身能耗较高；2、由于电能表反应慢造成监测的数据密度不够；3、由于必须加装智能电能表，或在原电能表上加装智能模块，使其系统造价高；4、监测参数单一；5、对被测目标需进行电力线改造，即加装电能表，工程实施难度较大；6、不能对异常用电进行监测与控制。正是由于现有的电能监测技术存在的诸多弊端，抑制了楼宇电能监控系统的推广。

发明内容

本发明针对上述问题进行了深入的研究，为了克服现有技术能耗较高、造价高、工程实施难度较大、不能对异常用电进行监测与控制等不足，本发明提供一种以极小的功耗，实时动态地把监控所需的各种电能参数检测出来并能进行分析与控制，其制造成本低、工程实施简便易行、利于大面积推广的非接触式电能信息采控器。

本发明为解决上述问题所采取的技术方案是：非接触式电能信息采控器，主要包括：第一，若干个电能信息采集与处理的部分[10]；第二，电能信息集中、存储、传输与通信协议转换部分[11]。

1)电能信息采集与处理的部分[10]：在被监控目标的电力线入口处加装非接触式传感器----电流互感器[1]、电压互感器[2]，它与电能信息处理模块[3]相连，电能信息处理模块[3]还与时钟电路、保护单元相连，中央处理器[4]与接口[5]相连，还与继电器模块[9]、地址控制单元、复位单元相连；非接触式传感器将被监测目标各项电能参数如电流、电压、电能(kW·h)、有功功率、无功功率、谐波、异常用电等通过电磁感应原理检出，并送至电能信息处理模块[3]，由中央处理器[4]实时读取电能信息处理模块[3]中的数据，并对电流、电压、电能(kW·h)有功功率、无功功率、谐波、异常用电等数据进行寄存，最后再通过接口[5]输出；

2)电能信息集中、存储、传输与通信协议转换部分[11]：接口[5]与通信协议转换模块[6]相连，中央处理器[7]与通信协议转换模块[6]、通信协议转换模块[8]相连，还与缓冲处理单元、时钟电路相连；接口[5]送来各被监测目标的电能参数，经通信协议转换模块[6]传送至中央处理器[7]以对数据进行分类收集、存储，中央处理器[7]将数据通过通信协议转换模块[8]进行协议转换，当收到监控平台服务器[12]发来的数据传输命令时，以IP包的形式经计算机网络传送至电能信息监控平台服务器[12]，电能信息监控平台服务器[12]如发现异常用电情况，通过计算机网络将控制信息由该部分送至第一部分，控制继电器模块[9]将被监测目标的电源断开。

本发明的有益效果是：当被监控目标使用电能时，利用电磁感应原理，通过非接触式电流互感器[1]和电压互感器[2]检测出被监控目标的用电电流、电压及其它电能参数信息，通过CS5463电能信息处理模[3]计算出相应的电能参数，经MCU1第一个中央处理器[4]进行解析处理并寄存。根据电能信息监控平台服务器[12]的要求，中央处理器[4]将即时电流、电压、电能(kW·h)、有功功率、无功功率、谐波、异常用电等信息，通过RS485接口[5]、RS485-RS232通信协议转换模块[6]送至MCU2第二个中央处理器[7]进行分类收集、存储并转换成IP包的形式。通过RS232-TCP/IP通信协议转换模块[8]利用计算机网络系统，将检出的各种电能参数信息送至电能信息监控平台服务器[12]。电能信息监控平台服务器[12]将各监测点送来的信息汇集、整理、存储并通过用户界面显示出来，当某个监测点出现异常用电信息时可及时进行控制。

此技术方案与现有的智能电表或电能表加智能模块技术相比，有以下明显优势：

1、安装方便，易于施工。由于采用了非接触式监测，因而可以避免对原供电系统的改造。

2、性价比高。因为采用了先进的非接触式方法和微芯片技术，加之避免了对原供电系统的改造，所以，对每个被监测点的监测造价远小于现有技术的造价，利于大面积推广。该技术方案不仅可对建筑物内房间用电情况监控，还可以对其它用电对象进行分类监控。

3、监控电能参数全面。可监控电流、电压、电能(kW·h)、谐波、有功功率、无功功率、异常用电等参数。

4、监测传感器寿命长，精度在全寿命周期保持不变。

5、管理、维护简单方便。由于采用了非接触式测量方法、微芯片技术，因此，在系统运行过程中可免维护。

6、可监测异常用电，并进行控制。

7、监测系统自身功耗极低，由于无需电能表，这与传统技术相比可大幅度节约电能，实现了低碳监测。

附图说明

图1是非接触式电能信息采控器在电能监控系统中的工作原理示意图。

图2是信息采集与处理的部分(第一部分)电路原理方框图。

图3是信息集中、存储、传输与通信协议转换部分(第二部分)的电路原理方框图。

图4是信息采集与处理的部分软件程序框图。

图5是信息集中、存储、传输与通信协议转换部分软件程序图。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明：

如图1所示，示意了非接触式电能信息采控器在整个电能监控系统中的工作原理。在整个电能监控系统中，有若干个信息采集与处理的部分[10]被安装在每个被监测目标的电力线入口处，该部分将每个被监测目标中的各种电能信息数据，通过RS48接口[5]送到非接触式电能信息采控器的第二部分，即在信息集中、存储、传输与通信协议转换部分[11]中数据进行分类收集、存储，通过RS232-TCP/IP通讯协议转换模块[8]以IP包的形式经计算机网络传送至电能信息监控平台服务器[12]。

如图2所示，信息采集与处理的部分[10]由电流互感器[1]、电压互感器[2]以非接触式方式，将该被监检测目标的电能使用情况，即时通过电磁感应原理检出，送至CS5463电能信息处理模块[3]，计算出相应的电能参数，通过SPI内部总线送至MCU1第一个中央处理器[4]进行解析处理。经处理获得所需的电流、电压、电能(kW·h)、有功功率、无功功率、谐波、异常用电等参数，并把处理的结果寄存(如图4，(a)为主循环(b)为串口中断)。同时中央处理器[4]将即时电流、电压、电能(kW·h)有功功率、无功功率、谐波、异常用电等信息，通过RS485接口[5]送至本技术方案的第二部分。

如图3，信息集中、存储、传输与通信协议转换部分[11]在接到通过RS485接口[5]送来的信息后，经RS485-RS232通讯协议转换模块[6]送至MCU2第二个中央处理器[7]进行分类收集、存储，再通过RS232-TCP/IP通讯协议转换模块[8]转换成IP包的形式送出。该部分的作用是将非接触式电能信息采控器的第一部分送来的每个被监测目标中的各项电能参数，通过RS485-RS232通讯协议转换模块[6]送至第二个中央处理器[7]进行数据分类收集、存储，在得到电能监控平台服务[12]的上传数据指令后(如图5所示，(a)为主循环(b)为串口中断)，将寄存的数据经RS232-TCP/IP通信协议转换模块[8]，以IP包的形式由计算机网络系统送至电能监控平台服务器[12]。同时，电能监控平台服务器[12]接收到电能信息数据后，进行程序判断，如某被监测目标中出现异常用电，电能信息监控平台服务器[12]发出控制指令至信息采集与处理的部分[10]立即报警并且通过继电器模块[9]切断该被监测目标中的供电。

Claims (1)

1.一种非接触式电能信息采控器，其特征主要包括：第一，若干个电能信息采集与处理的部分[10]；第二，电能信息集中、存储、传输与通信协议转换部分[11]：

1)电能信息采集与处理的部分[10]：在被监控目标的电力线入口处加装非接触式传感器----电流互感器[1]、电压互感器[2]，它与电能信息处理模块[3]相连，电能信息处理模块[3]还与时钟电路、保护单元相连，中央处理器[4]与接口[5]相连，还与继电器模块[9]、地址控制单元、复位单元相连；非接触式传感器将被监测目标各项电能参数如电流、电压、电能(kW·h)、有功功率、无功功率、谐波、异常用电等通过电磁感应原理检出，并送至电能信息处理模块[3]，由中央处理器[4]实时读取电能信息处理模块[3]中的数据，并对电流、电压、电能(kW·h)有功功率、无功功率、谐波、异常用电等数据进行寄存，最后再通过接口[5]输出；

2)电能信息集中、存储、传输与通信协议转换部分[11]：接口[5]与通信协议转换模块[6]相连，中央处理器[7]与通信协议转换模块[6]、通信协议转换模块[8]相连，还与缓冲处理单元、时钟电路相连；接口[5]送来各被监测目标的电能参数，经通信协议转换模块[6]传送至中央处理器[7]以对数据进行分类收集、存储，中央处理器[7]将数据通过通信协议转换模块[8]进行协议转换，当收到监控平台服务器[12]发来的数据传输命令时，以IP包的形式经计算机网络传送至电能信息监控平台服务器[12]，电能信息监控平台服务器[12]如发现异常用电情况，通过计算机网络将控制信息由该部分送至第一部分，控制继电器模块[9]将被监测目标的电源断开。

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