CN107610441A - 一种基于低功耗物联网的抄表终端 - Google Patents
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Abstract
一种基于低功耗物联网的抄表终端，包括采集中心、控制中心、通信模块、供电模块。所述采集中心集用户用电信息后发送至控制中心，包括电流传感器、电压传感器、电能计量芯片；所述控制中心采集并存储采集中心采集的数据，并将数据通过通信模块无线远程传输至上位机，设置唤醒机制接收上位机的指令，包括微控制单元，定时器、继电器、液晶显示器、I/O接口；所述供电模块给所述采集中心、控制中心、通信模块提供电源，采用锂电池，备用太阳能板补充供电。本发明解决现有电网抄表通信距离短、组网复杂、成本高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种抄表终端，尤其涉及一种基于低功耗物联网技术的计电抄表终端。
背景技术
传统的人工电力抄表方式有数量大、分布广、误差大等缺点，而且有些电表安装地点偏远，有些则需要带电作业，危险比较大，需要花费大量的人力物力，出了造成资源的严重浪费外，在实时性，准确性和应用性等方面都存在诸多的不足。随着工业自动化的发展，远程抄表已成为智能电网中的重要组成部分。采用有线组网抄表的方式，施工复杂，偏远环境受限。智能电表采用蜂窝传输数据的，每月需要要运营商支付流量套餐费用，数量巨大的智能电表每月也是一笔不菲的费用，成本较高。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术中，智能抄表组网复杂、抄表成本高、功耗高的问题，提供了一种基于低功耗物联网的智能抄表终端，可以无线组网、低功耗、远程抄表的目的。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种基于低功耗物联网的抄表终端包括采集中心、控制中心、通信模块、供电模块。
所述采集中心，包括电流传感器、电压传感器、电能计量芯片，所述电流传感器及电压传感器采集瞬时负载电流及电压，通过所述电能计量芯片转化为瞬时有功功率，以高脉冲的形式并经过处理后发送至控制中心。
所述控制中心包括微控制单元，定时器、继电器、液晶显示器、I/O接口，用以存储采集中心采集的数据，实现人机交互。
所述微控制单元，与所述电能计量芯片基于RS485接口通信，采用STM32F103VDT6芯片，内置存储空间，可存储采集中心采集的用电数据，同时控制通信模块，定时将传输数据至上位机。
所述定时器，通过微控制单元控制，设定一定时间间隔，自动记录一定时间间隔所述电能计量芯片传输的脉冲数，使所述微控制单元记录这一段时间内的用电数据。
所述继电器，由所述微控制单元控制，当微控制单元接收到上位机传来的用户欠费信号，所述微控制单元发出断开命令，所述继电器执行命令，切段用户电源供应。
进一步地，当微处理器接收到上位机传来的用户缴费信号，所述微控制单元发出闭合命令，所述继电器执行命令，用户用电电源继续供应。
所述通信模块与所述控制中心的微控制单元连接，将所述微控制单元存储的数据无线传输至上位机，接收上位机发送的唤醒、采集指令，上位机通过公用蜂窝网络或互联网将抄表数据上传至智能电网管理中心，单个上位机可覆盖周边1-15KM范围内的多个抄表终端的数据传输，实现无线组网抄表。
进一步地，所述通信模块采用LoRaWAN模块，支持LoRaWAN协议，采用SX1278芯片，发射功率20dBm，发射电流120mA，接收电流13mA，工作频段设置在433-510MHz。
所述液晶显示器与所述微控制单元连接，当所述微控制单元从所述电能计量芯片读取到有功、无功、视在功率和电流、电压值时，所述液晶显示器显示用户的用电信息，实现人机交互。
所述I/O接口，与所述微控制单元连接，可对所述微控制单元、通信模块、定时器进行调试及初始化设置。
所述供电模块给所述采集中心、控制中心、通信模块提供电源，采用锂电池，备用太阳能板补充供电。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是抄表终端与上位机的通信示意图。
附图标记说明：采集中心1、控制中心2、通信模块3、供电模块4、抄表终端100、上位机200。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
如图1所示，一种基于低功耗物联网的抄表终端包括采集中心1、控制中心2、通信模块3、供电模块4。
所述采集中心1，包括电流传感器、电压传感器、电能计量芯片，所述电流传感器及电压传感器采集瞬时负载电流及电压，通过所述电能计量芯片转化为瞬时有功功率，以高脉冲的形式并经过处理后发送至控制中心2。
所述控制中心2包括微控制单元，定时器、继电器、液晶显示器、I/O接口，用以存储采集中心1采集的数据，实现人机交互。
如图1至图2所示，所述微控制单元，与所述电能计量芯片基于RS485接口通信，采用STM32F103VDT6芯片，内置存储空间，可存储采集中心1采集的用电数据，同时控制通信模块，定时将传输数据至上位机200。
所述定时器，通过微控制单元控制，设定一定时间间隔，自动记录一定时间间隔所述电能计量芯片传输的脉冲数，使所述微控制单元获得这一段时间内的用电数据。
如图1至图2所示，所述继电器，由所述微控制单元控制，当微控制单元接收到上位机200发送的用户欠费信号，所述微控制单元发出断开命令，所述继电器执行命令，切断用户电源供应。
进一步地，当所述微处理器接收到上位机200传来的用户缴费信号，所述微控制单元发出闭合命令，所述继电器执行命令，用户用电电源继续供应。
所述通信模块3与所述控制中心的微控制单元连接，将所述微控制单元存储的数据无线传输至上位机，接收上位机200发送的唤醒、采集指令，上位机200通过公用蜂窝网络或互联网将抄表数据上传至智能电网管理中心，单个上位机可覆盖周边1-15KM范围内的多个抄表终端的数据传输，实现无线组网抄表。
进一步地，所述通信模块3采用SX1278芯片，发射功率20dBm，发射电流120mA，接收电流13mA，工作频率设定在433-510MHz，平时处于空闲状态，当检测到上位机200发送的唤醒信号后被唤醒，并检测地址与匹配MAC地址的匹配性，不匹配则立即结束接收，再次进入休眠状态；相匹配则继续等待接收，直到接收完毕。
所述液晶显示器与所述微控制单元连接，当所述微控制单元从所述电能计量芯片读取到有功、无功、视在功率和电流、电压值时，所述液晶显示器显示用户的用电信息，实现人机交互。
所述I/O接口，与所述微控制单元连接，可对所述微控制单元、通信模块、定时器进行调试及初始化设置。
所述供电模块4给所述采集中心1、控制中心2、通信模块3提供电源，采用锂电池，备用太阳能板补充供电。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于低功耗物联网的抄表终端包括采集中心、控制中心、通信模块、供电模块，其特征在于：所述采集中心，包括电流传感器、电压传感器、电能计量芯片，用以采集用户的用电信息；所述控制中心包括微控制单元，定时器、继电器、液晶显示器、I/O接口，用以存储采集中心采集的数据，实现人机交互；所述通信模块与所述控制中心的微控制单元连接，接收上位机发送的指令，并将所述微控制单元存储的数据无线传输至上位机。
2.根据权利要求1所述的一种基于低功耗物联网的抄表终端，其特征在于：所述采集中心的电流传感器及电压传感器采集瞬时负载电流及电压，通过所述电能计量芯片转化为瞬时有功功率，以高脉冲的形式并经过处理后发送至控制中心。
3.根据权利要求1所述的一种基于低功耗物联网的抄表终端，其特征在于：所述微控制单元，与所述电能计量芯片基于RS485通信网络，采用STM32F103VDT6芯片。
4.根据权利要求1所述的一种基于低功耗物联网的抄表终端，其特征在于：所述定时器，通过微控制单元控制，设定一定时间间隔，自动记录一定时间间隔所述电能计量芯片传输的脉冲数，使所述微控制单元获得这一段时间内的用电数据，实时累加储存。
5.根据权利要求1所述的一种基于低功耗物联网的抄表终端，其特征在于：所述继电器，由所述微控制单元控制，当微控制单元接收到上位机传来的用户欠费信号，所述微处理器发出断开命令，所述继电器执行命令，切断用户电源供应；
进一步地，当控制单元接收到上位机传来的用户缴费信号，所述微控制单元发出闭合命令，所述继电器执行命令，用户用电电源继续供应。
6.根据权利要求1所述的一种基于低功耗物联网的抄表终端，其特征在于：所述通信模块与上位机的通信基于LoRaWAN通信协议，采用SX1278芯片，工作频率设定在433-510MHz，平时处于空闲状态，当检测到上位机发送的唤醒信号后被唤醒，并检测地址与匹配MAC地址的匹配性，不匹配则立即结束接收，再次进入休眠状态；相匹配则继续等待接收，直到接收完毕。
7.根据权利要求1所述的一种基于低功耗物联网的抄表终端，其特征在于：所述液晶显示器与所述微控制单元连接，当所述微控制单元从所述电能计量芯片读取到有功、无功、视在功率和电流、电压值时，所述液晶显示器显示用户的用电信息，实现人机交互。
8.根据权利要求1所述的一种基于低功耗物联网的抄表终端，其特征在于：所述I/O接口，与所述微控制单元连接，可对所述微控制单元、通信模块、定时器进行调试及初始化设置。
9.根据权利要求1所述的一种基于低功耗物联网的抄表终端，其特征在于：所述供电模块给所述采集中心、控制中心、通信模块提供电源，采用锂电池，备用太阳能板补充供电。
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