CN104198804A

CN104198804A - 基于无线技术的智能电流数据采集方法及装置

Info

Publication number: CN104198804A
Application number: CN201410461402.1A
Authority: CN
Inventors: 米玉淼
Original assignee: TIANJIN ANJIE PUBLIC FACILITIES SERVICES Co Ltd
Current assignee: TIANJIN ANJIE PUBLIC FACILITIES SERVICES Co Ltd
Priority date: 2014-09-11
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2014-12-10

Abstract

本发明设计一种基于无线技术的智能电流数据采集的方法，并应用该方法设计相应的采集装置，主要内容是采用加交流互感器的方式，然后在互感电路中串接电流测量芯片ACS712，这样输出电流较小，安全性高。该芯片输出的是模拟信号，需要通过单片机进行A/D转换，之后单片机再将数据通过无线发射模块传输到数据接收电路的无线模块，最后数据接收电路将数据传输到计算机，实现电流值从测量芯片到计算机的传输。并且把检测到的数值实时传输到数据库进行存储。通过本发明可以大大减少现场的复杂繁琐的线路，而且大大缓解了距离的限制，为一些复杂的现场环境使用该产品设备提供了有力的技术支持。

Description

基于无线技术的智能电流数据采集方法及装置

技术领域

本发明属于配电柜安全防护领域，特别是涉及到一种基于无线技术的配电柜电流的数据智能采集方法及采集装置。

背景技术

在为工厂、公司、居民区输送生产生活用电时，配电柜已经是必不可少的设备，为了更好的了解用户的用电情况，避免因用户使用过大电流导致其负载产品的损坏而产生的纠纷，需要通过对配电柜的工作电流值进行监测以达到对用户的用电情况进行检测的目的，对电流值超过额定值时进行及时的警告处理。

目前市场上的配电柜电流监测产品大多数的数据采集较为繁琐，而计算电流值通常采用常见的最大值取有效值的方案，数据结果失真较大，或者伴随丢数据的情况，而一些相对较好的产品价格又比较昂贵。

发明内容

本发明要解决的问题是设计一种基于无线技术的智能电流数据采集的方法，并应用该方法设计相应的采集装置，保障监测数据传输稳定，适应各种复杂环境现场。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种基于无线技术的智能电流数据采集方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)在配电柜一次回路加交流互感器，通过交流互感器把电流值按一定比例缩小；

b)在互感回路中串接电流测量芯片，该芯片将采集到的电流信号转换成电压信号；

c)电压信号经过运算放大器后传输至单片机的A/D转换模块，模拟信号转换为数字信号后等待单片机处理；单片机将数字信号进行再采样；

d)单片机将采样到的信号进行运算处理；

e)单片机将运算处理后的信号通过无线通讯方式传输到计算机，实现电流值从电流测量芯片到计算机的传输；

f)计算机把检测到的数值实时传输到数据库进行存储；

其中，步骤e)所述的运算处理的过程为：将采样到的信号波形上下幅值取平均值，计算出电流值；

优选的，步骤a)所述的交流互感器把电流值按一定比例缩小，缩小后的电流值为0-5A；

优选的，步骤b)所述电流测量芯片为电流传感器；

优选的，步骤d)所述的再采样以1000次/S的频率进行；

优选的，步骤f)中，单片机将运算处理后的信号以Modbus标准协议的格式传输至无线通讯模块，无线通讯模块通过无线发射方式将信号传输到计算机的相应的无线通讯模块；

实施上述基于无线技术的智能电流数据采集方法的采集装置，其特征在于，包括现场检测装置和接收装置；

所述现场检测装置包括电源模块、交流互感器、电流测量芯片、运算放大器、单片机，无线通讯模块；所述交流互感器加在配电柜一次回路中，所述电流测量芯片串接在互感回路中，所述电流测量芯片连接运算放大器，所述运算放大器连接单片机，所述单片机连接无线通讯模块，所述电源模块分别对电流测量芯片、单片机、无线通讯模块进行供电；

所述接收装置包括无线通讯模块和计算机，所述无线通讯模块连接计算机；

优选的，所述电流测量芯片为电流传感器；

优选的，所述无线通讯模块为RS485模块；

进一步的，所述单片机通过MAX485芯片连接无线通讯模块；所述接收装置的无线通讯模块通过485转232模块和串口线连接计算机。

本发明的有益效果为：

1、集成无线传输：采用无线传输可以大大减少现场的复杂繁琐的线路，而且大大缓解了距离的限制，为一些复杂的现场环境使用该产品设备提供了有力的技术支持。

2、电流测量方案：市场上大部分是电阻分压方式，本产品电流采集采用无分压分流，隔离测量的方式，采集回路相互间隔离，单独测量，保证了采集数据的精度和稳定性。

3、电流的计算方法：电流计算采用波形上下幅值取平均值的方案，波形上下波动不影响计算精度，相对常见的最大值取有效值的方案，该方案更接近于实际电流值。

附图说明

图1是本发明的装置的结构示意图

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1所示，本发明的基于无线技术的智能电流数据采集装置，包括现场检测装置和接收装置；

所述现场检测装置包括电源模块、交流互感器、电流测量芯片、运算放大器、单片机，无线通讯模块；所述交流互感器加在配电柜一次回路中，所述电流测量芯片串接在互感回路中，所述电流测量芯片连接运算放大器，所述运算放大器连接单片机，所述单片机连接无线通讯模块，所述电源模块分别对电流测量芯片、单片机、无线通讯模块进行供电。

其中，电源模块采用宽电压输入AC(DC)60V-280V，恒定直流电压输出9V，输出后的9V经过稳压芯片(LM7805芯片)降至5V,该电压分为3路分别对电流测量芯片、单片机、无线通讯模块进行供电，使各个单元模块的电压单独得电，防止相互间的电压干扰，从而避免影响各模块的稳定性。

主电路电流的测量是依靠现场采集电路，采用在一次回路加交流互感器的方式，然后在互感回路(二次电流0-5A)中串接电流测量芯片，这样输出电流较小，安全性高。该芯片将采集到的电流信号先转换成电压信号，电压信号再经过运算放大器后传输至A/D转换模块，这样模拟信号转换为数字信号后最终传输至单片机待处理。

单片机将接受到的信号以1000次/S的频率进行采样，再将采样到的信号进行运算(波形上下幅值取平均值)处理。最后将处理后的信号以Modbus标准协议的格式传输至无线通讯模块。

无线通讯模块接收来自单片机的通讯数据，然后通过无线传输到接收装置的相应的无线通讯模块。

接收装置的无线通讯模块将数据传输到计算机，实现电流值从测量芯片到计算机的传输。并且把检测到的数值实时传输到数据库进行存储。

上述所涉及到的主要元器件是：

a)电流测量芯片，采用电流传感器ACS712，ACS712是Allegro公司新推出的一种线性电流传感器，该器件内置有精确的低偏置的线性霍尔传感器电路，能输出与检测的交流或直流电流成比例的电压。具有低噪声，响应时间快(对应步进输入电流，输出上升时间为5S)，50千赫带宽，总输出误差最大为4％，高输出灵敏度(66mV/A～185 mV/A)，使用方便、性价比高、绝缘电压高等特点。

b)单片机，采用ATMEGA16A，ATMEGA16A是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega16的数据吞吐率高达1 MIPS/MHz，从而可以减缓系统在功耗和处理速度之间的矛盾，ATmega16 AVR内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与运算逻单元(ALU)相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的数据吞吐率。

c)无线通讯模块，传输数据采用RS485无线模块，则所述单片机通过MAX485芯片连接无线通讯模块；所述无线通讯模块通过485转232模块和串口线连接计算机。

RS485无线模块如下表1所示：

表1无线数据传输模块的具体数据参数

在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受上述公开的具体实施例的限制。

Claims

1.一种基于无线技术的智能电流数据采集方法，其特征在于，包括如下步骤：

c)电压信号经过运算放大器后传输至单片机的A/D转换模块，模拟信号转换为数字信号后等待单片机处理；

d)单片机将数字信号进行再采样；

e)单片机将再采样到的信号进行运算处理；

f)单片机将运算处理后的信号通过无线通讯方式传输到计算机，实现电流值从电流测量芯片到计算机的传输；

g)计算机把检测到的数值实时传输到数据库进行存储；

其中，步骤e)所述的运算处理的过程为：将采样到的信号波形上下幅值取平均值，计算出电流值。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线技术的智能电流数据采集方法，其特征在于，

步骤a)所述的交流互感器把电流值按一定比例缩小，缩小后的电流值为0-5A。

3.根据权利要求1所述的一种基于无线技术的智能电流数据采集方法，其特征在于，

步骤b)所述电流测量芯片为电流传感器。

4.根据权利要求1所述的一种基于无线技术的智能电流数据采集方法，其特征在于，

步骤d)所述的再采样以1000次/S的频率进行。

5.根据权利要求1所述的一种基于无线技术的智能电流数据采集方法，其特征在于，

步骤f)中，单片机将运算处理后的信号以Modbus标准协议的格式传输至无线通讯模块，无线通讯模块通过无线发射方式将信号传输到计算机的相应的无线通讯模块。

6.如权利要求1所述方法的基于无线技术的智能电流数据采集装置，其特征在于，包括现场检测装置和接收装置；

所述接收装置包括无线通讯模块和计算机，所述无线通讯模块连接计算机。

7.根据权利要求6所述的一种基于无线技术的智能电流数据采集装置，其特征在于，所述电流测量芯片为电流传感器。

8.根据权利要求6所述的一种基于无线技术的智能电流数据采集装置，其特征在于，所述无线通讯模块为RS485模块。

9.根据权利要求8所述的一种基于无线技术的智能电流数据采集装置，其特征在于，所述单片机通过MAX485芯片连接无线通讯模块；所述接收装置的无线通讯模块通过485转232模块和串口线连接计算机。