CN103208172A - 可无线组网的能效及安全状态指示装置、系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可无线组网的能效及安全状态指示装置、系统及方法，该装置包括状态指示灯和能效采集终端；所述能效采集终端包括处理器、第一存储器、第二存储器、无线收发模块和有线通信模块；所述处理器分别与所述存储器、所述无线收发模块、所述有线通信模块和所述状态指示灯连接。由于可无线组网的能效及安全状态指示装置采用无线方式与上位机通信，从而降低了施工工作量、施工难度和施工成本，缩短了施工周期，也提高了现场用电设备工作环境的安全性。

Description

可无线组网的能效及安全状态指示装置、系统及方法
技术领域
本发明属于物联网技术领域，具体涉及一种可无线组网的能效及安全状态指示装置、系统及方法。
背景技术
现有技术中，为方便对电力领域和水力领域的用电数据进行综合管理，从而优化各个用电设备的用电量，提高用电效率，通常采用以下布置形式：用电设备直接连接一台现场仪器仪表；然后向每一个现场仪器仪表均配置一台能效采集终端，各个能效采集终端通过有线方式连接到上位机，其工作原理为：能效采集终端采集现场仪器仪表的电能数据，然后通过有线网络上传到上位机，由上位机综合分析各个用电设备的用电量。由于用电现场环境复杂，并且通常存在多个仪器仪表，并且，各仪器仪表在用电现场布置方式非常分散，因此，各能效采集终端与上位机采用有线安装方式布线时，不仅存在施工工作量大、施工难度高、施工成本高和施工周期长的缺陷，而且还增加了现场用电设备工作环境的危险性。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种可无线组网的能效及安全状态指示装置、系统及方法，可无线组网的能效及安全状态指示装置采用无线方式与上位机通信，从而降低了施工工作量、施工难度和施工成本，缩短了施工周期，也提高了现场用电设备工作环境的安全性。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种可无线组网的能效及安全状态指示装置，包括状态指示灯和能效采集终端；所述能效采集终端包括处理器、第一存储器、第二存储器、无线收发模块和有线通信模块；所述处理器分别与所述存储器、所述无线收发模块、所述有线通信模块和所述状态指示灯连接。
优选的，所述状态指示灯为LED灯组；所述处理器为LPC2138处理器；所述无线收发模块为基于Zigbee协议的无线收发模块；所述有线通信模块为以太网通信模块；所述第一存储器为2M FLASH存储器；所述第二存储器为FM24CL16非易失存储器。
优选的，所述基于zigbee协议的无线收发模块为CC2530无线收发模块。
本发明还提供一种可无线组网的能效及安全状态指示系统，包括上位机和一个以上上述的可无线组网的能效及安全状态指示装置；各个所述可无线组网的能效及安全状态指示装置与所述上位机无线通信连接。
优选的，各个所述可无线组网的能效及安全状态指示装置与所述上位机基于Zigbee协议无线通信连接。
优选的，各个所述可无线组网的能效及安全状态指示装置自组织为星型网络结构、网状网络结构或簇状网络结构后，与所述上位机基于Zigbee协议通信连接。
本发明还提供一种应用上述的可无线组网的能效及安全状态指示系统的方法，包括以下步骤：
S1，所述可无线组网的能效及安全状态指示装置的所述处理器在接收到上位机发送的采集指令后，通过所述有线通信模块实时采集现场仪器仪表的原始输出信号；
S2，所述处理器将所述原始输出信号通过数据适配器转化为具有标准数据格式的标准输出信号；
S3，所述处理器将所述标准输出信号按采集时间的先后顺序依次存入所述第一存储器；
S4，所述处理器从所述第一存储器中按存入时间的先后顺序读取各个所述标准输出信号，然后将各个所述标准输出信号通过所述无线收发模块发送给所述上位机；
S5，只有当所述处理器接收到所述上位机返回的与特定标准输出信号对应的响应信号时，所述处理器才删除所述存储器中存储的所述标准输出信号。
优选的，S2中，所述标准输出信号中封装有接收时间信息以及仪表标识；其中，所述接收时间信息为所述处理器接收到所述原始输出信号的时间点；所述仪表标识用于唯一标识与所述处理器通信的所述现场仪器仪表。
优选的，S2之后，还包括：
所述处理器判断所述标准输出信号是否在设定门限内，如果判断结果为是，则继续后续流程；如果判断结果为否，则丢弃所述标准输出信号；和/或
S4之后，还包括：
所述上位机综合分析接收到的所述标准输出信号，判断指定现场仪器仪表是否发生故障，如果判断结果为是，则向与所述指定现场仪器仪表对应的指定处理器发送报警信号，所述指定处理器向与其连接的指定状态指示灯发出报警信号，由所述指定状态指示灯进行报警提示。
优选的，S4具体为：所述处理器从所述第一存储器中按存入时间的先后顺序读取各个所述标准输出信号，然后将各个所述标准输出信号按先进先出顺序存入所述第二存储器中，然后从所述第二存储器按先进先出顺序读取并通过所述无线收发模块将所述标准输出信号发送给所述上位机。
本发明的有益效果如下：
本发明提供的可无线组网的能效及安全状态指示装置、系统及方法，可无线组网的能效及安全状态指示装置采用无线方式与上位机通信，采用有线方式与现场仪器仪表连接，从而降低了施工工作量、施工难度和施工成本，缩短了施工周期，也提高了现场用电设备工作环境的安全性。
附图说明
图1为本发明提供的可无线组网的能效及安全状态指示装置的结构示意图；
图2为本发明提供的可无线组网的能效及安全状态指示装置的装配状态示意图；
图3为本发明提供的可无线组网的能效及安全状态指示装置的电路原理图；
其中，1---能效采集终端；2---状态指示灯；3---配电柜门板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细说明：
如图1所示，本发明提供的可无线组网的能效及安全状态指示装置，包括状态指示灯和能效采集终端；所述能效采集终端包括处理器、第一存储器、第二存储器、无线收发模块和有线通信模块；所述处理器分别与所述存储器、所述无线收发模块、所述有线通信模块和所述状态指示灯连接。在实际应用中，状态指示灯可以为LED灯组；处理器为LPC2138处理器；无线收发模块为基于Zigbee协议的无线收发模块，例如：为CC2530无线收发模块；有线通信模块为以太网通信模块；第一存储器为2M FLASH存储器；第二存储器为FM24CL16非易失存储器。
本发明还提供一种可无线组网的能效及安全状态指示系统，包括上位机和一个以上上述的可无线组网的能效及安全状态指示装置；各个所述可无线组网的能效及安全状态指示装置与所述上位机无线通信连接，其中，无线通信连接方式优选为基于Zigbee协议无线通信连接。各个可无线组网的能效及安全状态指示装置可以自组织为星型网络结构、网状网络结构或簇状网络结构。由于用电设备现场情况复杂，还存在通信距离远近、干扰源等不确定因素，因此采用普通的433M等无线传输方式容易受到干扰，且无法保证有效的通信传输距离。而本发明中，创新性的将2.4G无线传输的Zigbee协议栈应用到可无线组网的能效及安全状态指示装置中，可以有效的提高用电数据传输的可靠性和稳定性，并且，各可无线组网的能效及安全状态指示装置基于Zigbee协议还具有空中组网和接力的能力，从而有效扩展了传输距离，增强网络鲁棒性。另外，与采用其他无线协议相比，Zigbee协议栈提供了低复杂性、缩减的资源要求，提供了一组标准的规范，并提供了三个工作频带，以及一些网络配置和可选的安全功能，可灵活的组成多种网络，包括网状网、星状和树状，且在网络节点发生故障时具有自愈功能。
本发明还提供一种应用上述的可无线组网的能效及安全状态指示系统的方法，包括以下步骤：
S1，所述可无线组网的能效及安全状态指示装置的所述处理器在接收到上位机发送的采集指令后，通过所述有线通信模块实时采集现场仪器仪表的原始输出信号；
在具体实现上，处理器可以为ucos操作系统，基于Modbus协议进行数据采集，由于工业上绝大多数的设备均支持Modbus协议，因此采用该协议能支持最广泛的设备。
S2，所述处理器将所述原始输出信号通过数据适配器转化为具有标准数据格式的标准输出信号；
由于现场仪器仪表包括流量计、液位计、压力变送器、调节阀等各类仪器仪表，因此，各类仪器仪表所输出的原始输出信号的数据格式不同，所以，为增加本发明提供的可无线组网的能效及安全状态指示装置的通用性，处理器内置有数据适配器，用于将各类原始输出信号转化为统一的标准输出信号。
本步骤中，标准输出信号中可以封装有接收时间信息以及仪表标识；其中，所述接收时间信息为所述处理器接收到所述原始输出信号的时间点；所述仪表标识用于唯一标识与所述处理器通信的所述现场仪器仪表。因此，当上位机接收到标准输出信号时，通过分析标准输出信号可以准确定位出现故障的现场仪器仪表。
处理器可以将标准输出信号直接存入第一存储器中，另外，为避免处理器采集误差，处理器还可以设定门限，然后判断标准输出信号是否在设定门限内，如果判断结果为是，则继续后续流程；如果判断结果为否，则丢弃所述标准输出信号。
S3，所述处理器将所述标准输出信号按采集时间的先后顺序依次存入所述第一存储器；
在向第一存储器内存储标准输出信号时，需要尽量保证存储器各个存储区域的读写频率相同，从而避免频繁的在一个存储区域中进行读写操作而缩短存储器的使用寿命。
S4，所述处理器从所述第一存储器中按存入时间的先后顺序读取各个所述标准输出信号，然后将各个所述标准输出信号通过所述无线收发模块发送给所述上位机；
本步骤还可以为：处理器从所述第一存储器中按存入时间的先后顺序读取各个所述标准输出信号，然后将各个所述标准输出信号按先进先出顺序存入所述第二存储器中，然后从所述第二存储器按先进先出顺序读取并通过所述无线收发模块将所述标准输出信号发送给所述上位机。
在上位机接收到所述标准输出信号之后，综合分析接收到的所述标准输出信号，判断指定现场仪器仪表是否发生故障，如果判断结果为是，则向与所述指定现场仪器仪表对应的指定处理器发送报警信号，所述指定处理器向与其连接的指定状态指示灯发出报警信号，由所述指定状态指示灯进行报警提示。具体的，指定状态指示灯可以通过改变灯所发出的光的颜色进行报警提示。
S5，只有当所述处理器接收到所述上位机返回的与特定标准输出信号对应的响应信号时，所述处理器才删除所述存储器中存储的所述标准输出信号。
由于标准输出信号首先存入第一存储器中，然后又预先缓存到后备的第二存储器中，只有当标准输出信号发送成功后，才会删除第一存储器内存储的该标准输出信号，从而能够确保数据传输的完整性和可靠性。
如图2所示，本发明提供的可无线组网的能效及安全状态指示装置的装配方式为：在配电柜门板上开设有通孔，将能效采集终端放置在配电柜内部，通过该通孔与位于配电柜门板外的状态指示灯卡扣连接。
综上所述，本发明提供的可无线组网的能效及安全状态指示装置、系统及方法，可无线组网的能效及安全状态指示装置采用无线方式与上位机通信，采用有线方式与现场仪器仪表连接，提高了装置的快速部署能力，降低了施工工作量、施工难度和施工成本，缩短了施工周期，也提高了现场用电设备工作环境的安全性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可无线组网的能效及安全状态指示装置，其特征在于，包括状态指示灯和能效采集终端；所述能效采集终端包括处理器、第一存储器、第二存储器、无线收发模块和有线通信模块；所述处理器分别与所述存储器、所述无线收发模块、所述有线通信模块和所述状态指示灯连接。
2.根据权利要求1所述的可无线组网的能效及安全状态指示装置，其特征在于，所述状态指示灯为LED灯组；所述处理器为LPC2138处理器；所述无线收发模块为基于Zigbee协议的无线收发模块；所述有线通信模块为以太网通信模块；所述第一存储器为2M FLASH存储器；所述第二存储器为FM24CL16非易失存储器。
3.根据权利要求2所述的可无线组网的能效及安全状态指示装置，其特征在于，所述基于zigbee协议的无线收发模块为CC2530无线收发模块。
4.一种可无线组网的能效及安全状态指示系统，其特征在于，包括上位机和一个以上权利要求1-3任一项所述的可无线组网的能效及安全状态指示装置；各个所述可无线组网的能效及安全状态指示装置与所述上位机无线通信连接。
5.根据权利要求4所述的可无线组网的能效及安全状态指示系统，其特征在于，各个所述可无线组网的能效及安全状态指示装置与所述上位机基于Zigbee协议无线通信连接。
6.根据权利要求5所述的可无线组网的能效及安全状态指示系统，其特征在于，各个所述可无线组网的能效及安全状态指示装置自组织为星型网络结构、网状网络结构或簇状网络结构后，与所述上位机基于Zigbee协议通信连接。
7.一种应用权利要求4-6任一项所述的可无线组网的能效及安全状态指示系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，所述可无线组网的能效及安全状态指示装置的所述处理器在接收到上位机发送的采集指令后，通过所述有线通信模块实时采集现场仪器仪表的原始输出信号；
S2，所述处理器将所述原始输出信号通过数据适配器转化为具有标准数据格式的标准输出信号；
S3，所述处理器将所述标准输出信号按采集时间的先后顺序依次存入所述第一存储器；
S4，所述处理器从所述第一存储器中按存入时间的先后顺序读取各个所述标准输出信号，然后将各个所述标准输出信号通过所述无线收发模块发送给所述上位机；
S5，只有当所述处理器接收到所述上位机返回的与特定标准输出信号对应的响应信号时，所述处理器才删除所述存储器中存储的所述标准输出信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，S2中，所述标准输出信号中封装有接收时间信息以及仪表标识；其中，所述接收时间信息为所述处理器接收到所述原始输出信号的时间点；所述仪表标识用于唯一标识与所述处理器通信的所述现场仪器仪表。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，S2之后，还包括：
所述处理器判断所述标准输出信号是否在设定门限内，如果判断结果为是，则继续后续流程；如果判断结果为否，则丢弃所述标准输出信号；和/或
S4之后，还包括：
所述上位机综合分析接收到的所述标准输出信号，判断指定现场仪器仪表是否发生故障，如果判断结果为是，则向与所述指定现场仪器仪表对应的指定处理器发送报警信号，所述指定处理器向与其连接的指定状态指示灯发出报警信号，由所述指定状态指示灯进行报警提示。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，S4具体为：所述处理器从所述第一存储器中按存入时间的先后顺序读取各个所述标准输出信号，然后将各个所述标准输出信号按先进先出顺序存入所述第二存储器中，然后从所述第二存储器按先进先出顺序读取并通过所述无线收发模块将所述标准输出信号发送给所述上位机。
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