CN107328992A - 一种基于云技术的用电信息采集监控系统 - Google Patents

一种基于云技术的用电信息采集监控系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于云技术的用电信息采集监控系统，包括采集端、云端和客户端，所述采集端包括一个智能电表，所述智能电表连接互联网，所述智能电表用于采集用电信息，所述智能电表将用电信息传递到云端，所述云端用于接收和存储用户的用电信息，所述客户端通过浏览器访问用电信息，所述采集端上设置有网关。本发明将企业或个人用户现有的智能电表接入互联网，时刻向云端上传用电信息，在云端存储用户数据。用户可以通过WEB方式浏览用电数据以及历史信息。这样可以避免企业用户各自斥资建立监控系统，同时也可以让家庭用户掌握自己的用电情况。

Description

一种基于云技术的用电信息采集监控系统
技术领域
本发明涉及信息采集领域，特别是一种基于云技术的用电信息采集监控系统。
背景技术
目前，对于我国企业和家庭用户，只有少量的电表用于计量计费，这些电表的计量数据由供电公司通过远程抄表系统或传统的手工抄表方式进行数据采集，大多数情况下一月计量一次。对于企业用户来讲，一方面这些数据并不掌握在自己手中，另一方面数据量太小不足以指导企业进行节能减排的优化管理。
实际上，在绝大多数用电场合，除了计量计费的电表以外，很多配电系统都带有用于计量、分析的智能电表。这些电表在时时刻刻采集着用电数据，但并没有获得更多的关注。一些有实力的企业为了获得历史数据用于分析和展示用电情况，专门建设监控信息系统，对这些数据进行采集、记录和分析。这类系统有着一定的缺陷。一方面每个企业根据自身需求各自建立系统，成本较高；另一方面数据没有联网，监控和管理必须到制定地点，并不方便。另外，由于缺乏有效驱动进行维护，这类系统建设起来以后往往束之高阁，根本没有发挥作用。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种将企业或个人用户现有的智能电表接入互联网，时刻向云端上传用电信息，在云端存储用户数据。用户可以通过WEB方式浏览用电数据以及历史信息、可以避免企业用户各自斥资建立监控系统，同时也可以让家庭用户掌握自己的用电情况的基于云技术的用电信息采集监控系统。
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种基于云技术的用电信息采集监控系统，包括采集端、云端和客户端，所述采集端包括一个智能电表，所述智能电表连接互联网，所述智能电表用于采集用电信息，所述智能电表将用电信息传递到云端，所述云端用于接收和存储用户的用电信息，所述客户端通过浏览器访问用电信息，所述采集端上设置有网关。
所述智能电表包括电能计量单元、主控单元、互联网接入单元，所述电能计量单元为单相电能计量芯片ADE7755，所述主控单元包括单片机，所述单片机连接两个LED指示灯、复位电路和联网模块，所述两个指示灯分别为红、篮指示灯，所述单片机上设置有电能计量程序和联网程序，所述电能计量程序是对单相电能计量芯片ADE7755产生的脉冲序列CF进行计数，用外部中断程序实现；所述联网程序包括如下步骤：1)首先检测互联网接入单元是否配网，若未配网则进入配网模式等待用户配网；2)在配网模式下LED指示灯闪烁红灯；3)当互联网接入单元已配网，开始进入数据发送模式；4)进入数据发送模式之后的每个整点将本机ID、能耗情况、时间戳组合成一个信息帧，以HttpRequest的形式发送至云端；5)当步骤4)中发送不成功，间隔3秒重试发送，当重试发送3次，仍不成功则进入配网模式。
所述单片机采用51单片机或STM32芯片或STC15W408AS单片机，所述STC15W408AS单片机一脚和二脚分别接红、蓝指示灯，五脚接复位电路，六脚和八脚分别接电源和接地，十三到十六脚接联网模块，十一脚接电能计量单元的脉冲信号CF，九脚和十脚是编程接口。
所述互联网接入模块包括Wifi接入模组或者4G接入模组，所述Wifi接入模组采用ESP8266模组，所述ESP8266模组二脚和七脚分别接电源和接地；四脚和六脚分别为复位脚与使能脚、接到STC15W408AS单片机的P1.1和P1.0；一脚和八脚为UART、接到STC15W408AS单片机的十三脚和十四脚。
相比于现有技术，本发明的优点在于：本发明将企业或个人用户现有的智能电表接入互联网，时刻向云端上传用电信息，在云端存储用户数据。用户可以通过WEB方式浏览用电数据以及历史信息。这样可以避免企业用户各自斥资建立监控系统，同时也可以让家庭用户掌握自己的用电情况。
附图说明
图1为本发明的系统框图。
图2为本发明的单相电能计量芯片ADE7755原理图。
图3为本发明的STC15W408AS单片机原理图。
图4为本发明的ESP8266原理图。
图5为本发明的联网程序流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。
如图1所示，一种基于云技术的用电信息采集监控系统，包括采集端、云端和客户端，所述采集端包括一个智能电表，所述智能电表连接互联网，所述智能电表用于采集用电信息，所述智能电表将用电信息传递到云端，所述云端用于接收和存储用户的用电信息，采集端的智能电表是市场上常见的成熟产品。在此基础上用STM32单片机开发一个基于GPRS或WIFI的智能网关，可以定时从电表读取用电信息，发送到互联网云端的服务器。服务器接收并存储这些用电信息。所述客户端通过互联网终端如PC、手机等浏览器访问用电信息。
到目前为止，智能电表技术已经广泛应用于企业以及家庭的供配电系统。目前智能电表的国家标准主要有中华人民共和国电力行业标准DL/T 645-2007《多功能电能表通信协议》，该标准统一和规范了多功能电能表与数据终端设备进行数据交换时的物理连接和协议，有利于计量产品质量的提高，对电管理部门改革人工抄表，实现远方信息传输，提高电管理水平起到推动作用。上述电表主要用于供电公司的远程计量计费，由供电公司统一安装与维护。除了这类电表以外，用电单位基于自身的用电信息可视化的需求会自行开发采集监控系统，一般称为SCADA系统。为了方便地集成进监控网络，目前市场上常见的这类电表较多采用ModBus协议，遵循GB/T 19582-2008《基于ModBus的工业自动化网络规范》。所述智能电表包括电能计量单元、主控单元、互联网接入单元，所述电能计量单元为美国Analog Devices公司生产的高精度单相电能计量芯片ADE7755，如图2所示为单相电能计量芯片ADE7755原理图，所述主控单元包括单片机，所述单片机连接两个LED指示灯、复位电路和联网模块，所述两个指示灯分别为红、篮指示灯，所述单片机上设置有电能计量程序和联网程序，所述电能计量程序是对单相电能计量芯片ADE7755产生的脉冲序列CF进行计数，用外部中断程序实现；如图5所示，所述联网程序包括如下步骤：1)首先检测互联网接入单元是否配网，若未配网则进入配网模式等待用户配网；2)在配网模式下LED指示灯闪烁红灯；3)当互联网接入单元已配网，开始进入数据发送模式；4)进入数据发送模式之后的每个整点将本机ID、能耗情况、时间戳组合成一个信息帧，以HttpRequest的形式发送至云端；5)当步骤4)中发送不成功，间隔3秒重试发送，当重试发送3次，仍不成功则进入配网模式。
所述单片机采用51单片机或STM32芯片或STC15W408AS单片机，如图3所示，宏晶科技的STC15W408AS单片机可以兼容3.3V或者5V工作电压，片内包含8K字节的Flash存储器、512字节的SRAM、两路UART等。所述STC15W408AS单片机一脚和二脚分别接红、蓝指示灯，五脚接复位电路，六脚和八脚分别接电源和接地，十三到十六脚接联网模块，十一脚接电能计量单元的脉冲信号CF，九脚和十脚是编程接口。
所述互联网接入模块包括Wifi接入模组或者4G接入模组，两种方案各有优缺点：4G接入只需要处于4G网络覆盖的场所都能使用，比较适合工厂车间等没有Wifi的环境，但是通讯会产生费用，成本较高；Wifi接入可以免费接入互联网，但需要电表身处于一个Wifi环境，比较适合家庭使用。Wifi接入模组选用深圳市安信可科技有限公司开发的基于乐鑫ESP8266的模组，是一款超低功耗的UART-WiFi模块的模组，可以方便地进行二次开发，使设备接入云端服务，加速产品原型设计。如图4所示，所述Wifi接入模组采用ESP8266模组，所述ESP8266模组二脚和七脚分别接电源和接地；四脚和六脚分别为复位脚与使能脚、接到STC15W408AS单片机的P1.1和P1.0；一脚和八脚为UART、接到STC15W408AS单片机的十三脚和十四脚。
云端系统可以建立在阿里云、亚马逊AWS等公有云上，也可以建立在私有云上。云端系统包含一个Http服务器和数据库服务器，本身就是一个典型的网站系统。本文采用Apache服务器提供Http服务，用MySQL提供数据库服务，采用PHP语言开发。云端系统提供了用户管理功能、电能信息查询展示功能、报表导出功能、大数据统计功能等。

Claims (4)

1.一种基于云技术的用电信息采集监控系统，包括采集端、云端和客户端，其特征在于所述采集端包括一个智能电表，所述智能电表连接互联网，所述智能电表用于采集用电信息，所述智能电表将用电信息传递到云端，所述云端用于接收和存储用户的用电信息，所述客户端通过浏览器访问用电信息，所述采集端上设置有网关。
2.根据权利要求1所述的一种基于云技术的用电信息采集监控系统，其特征在于所述智能电表包括电能计量单元、主控单元、互联网接入单元，所述电能计量单元为单相电能计量芯片ADE7755，所述主控单元包括单片机，所述单片机连接两个LED指示灯、复位电路和联网模块，所述两个指示灯分别为红、篮指示灯，所述单片机上设置有电能计量程序和联网程序，所述电能计量程序是对单相电能计量芯片ADE7755产生的脉冲序列CF进行计数，用外部中断程序实现；所述联网程序包括如下步骤：1)首先检测互联网接入单元是否配网，若未配网则进入配网模式等待用户配网；2)在配网模式下LED指示灯闪烁红灯；3)当互联网接入单元已配网，开始进入数据发送模式；4)进入数据发送模式之后的每个整点将本机ID、能耗情况、时间戳组合成一个信息帧，以HttpRequest的形式发送至云端；5)当步骤4)中发送不成功，间隔3秒重试发送，当重试发送3次，仍不成功则进入配网模式。
3.根据权利要求2所述的一种基于云技术的用电信息采集监控系统，其特征在于所述单片机采用51单片机或STM32芯片或STC15W408AS单片机，所述STC15W408AS单片机一脚和二脚分别接红、蓝指示灯，五脚接复位电路，六脚和八脚分别接电源和接地，十三到十六脚接联网模块，十一脚接电能计量单元的脉冲信号CF，九脚和十脚是编程接口。
4.根据权利要求3所述的一种基于云技术的用电信息采集监控系统，其特征在于所述互联网接入模块包括Wifi接入模组或者4G接入模组，所述Wifi接入模组采用ESP8266模组，所述ESP8266模组二脚和七脚分别接电源和接地；四脚和六脚分别为复位脚与使能脚、接到STC15W408AS单片机的P1.1和P1.0；一脚和八脚为UART、接到STC15W408AS单片机的十三脚和十四脚。
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