CN109061285A - 一种基于总线的电能管理系统及管理方法 - Google Patents

Abstract

一种基于总线的电能管理系统由智能插座、485总线、网关、智能手机和云端服务器组成。智能插座中电流测量模块采集智能插座导通时电流数据采集。网关中包含蓝牙模块电压测量模块，通过蓝牙模块建立智能手机与智能插座通信桥梁。485总线与智能插座建立有线通信。智能手机的GPRS模块或者WiFi模块与云端服务器建立远距离通信。在本系统中，智能插座导通的时网关将电压测量值传送给智能插座，智能插座中电流测量模块采样获取电流数据，进行傅里叶分析，结合电压值和智能插座导通时长计算电量。通过485总线方式传送给蓝牙网关，蓝牙网关通过蓝牙模块传送给智能手机，智能手机通过GPRS模块或者WiFi模块上传给云服务器。

Description

一种基于总线的电能管理系统及管理方法

技术领域

本发明涉及智能充电管理领域，特别涉及一种基于总线的电能管理系统及管理方法。

背景技术

随着国家对电动车充电桩的安全规范管理，规范明确规定不允许用户在家里进行电动车充电，必须在集中充电的地方进行充电。现有智能充电桩几乎都采用计时的方式，而实际用户的电动车规格参数不一样，相同时间段实际使用的电量是不相同的。因此，用户有对电动车充电电量查询的诉求，用户实际使用多少电量，付了多少钱，用户使用的充电桩的单价是多少，这是用户非常关心的事情。而充电桩的管理方对充电桩实际输出电量的监测也有需求。管理方需要电量实际输出数据、收费数据来进行分析和成本控制。如何低成本，有效的进行充电桩的电量测量和统计是用户、管理方共同的刚性需求。

发明内容

为了达到上述目的，本发明提供一种基于总线的电能管理系统。本系统由智能插座、485总线、网关、智能手机和云端服务器组成。

所述的智能插座中包含MCU、继电器、电流测量模块，智能插座可被智能手机控制通、断。MCU为智能插座控制中心负责智能插座电流分析、计算，继电器控制智能插座电流通、断，电流测量模块采集智能插座导通时的电流数据。

所述的网关是包含蓝牙模块、5V电源、电压测量模块的蓝牙网关。所述的蓝牙网关建立智能手机与智能插座通信桥梁。即蓝牙网关通过蓝牙模块与智能手机中的蓝牙模块建立短距离无线通信，通过485总线与智能插座建立有线通信，从而搭建三方之间的通信。

所述的智能手机内嵌有控制智能插座的控制程序，用于指令智能插座导通和支付使用费。智能手机的GPRS模块或者WiFi模块与云端服务器建立远距离通信。智能手机的蓝牙模块与蓝牙网关建立短距离无线通信，从而搭建三方之间的通信。

云服务器对智能插座和智能插座使用者的数据信息进行统一管理。

在本系统中，通过485总线在蓝牙网关下并列连接N个智能插座，每个智能插座独立运行。蓝牙网关中设置有一个可共用的电压测量模块，每个智能插座中设置独立的电流测量模块。智能插座导通时蓝牙网关将电压测量值传送给智能插座，智能插座中的电流测量模块采样获取插座使用过程中交流电数据，智能插座中的MCU将电流处理成电流曲线，进行傅里叶分析，获取电流有效值，然后将电流有效值、电压值和智能插座导通时长做平均值处理计算出平均功率，即消耗电量。电量有效值的平均值通过485总线方式传送给蓝牙网关，蓝牙网关通过蓝牙模块传送给智能手机，智能手机再通过GPRS模块或者WiFi模块上传给云服务器。

本技术方案，通过蓝牙网关与485总线结合组网智能插座的方式，一方面保证每个智能插座运行的稳定性和独立性，一方面避免仅仅使用蓝牙模块组网，因受蓝牙模块通信距离影响而限制智能插座组网数量。本技术方案还通过蓝牙网关共享一个电压测量模块，智能插座端分别测量电流有效值的平均值，计算出单个智能插座的耗电量。本方案采用蓝牙网关和总线组网方式相比使用2G组网方式，可以节省智能手机与智能插座之间的通信运营费。利用蓝牙免费无线传输优势和智能插座近距离控制需求特性。

一种基于总线的电能管理系统还包含电能管理方法，其步骤如下:

S01，智能手机导通智能插座继电器时，蓝牙网关的电压测量模块测量到智能插座的电压值，

S02, 蓝牙网关测得的电压值通过485总线传送给相应的智能插座，

S03，智能插座继电器导通的同时电流检测模块开始检测电流值,电流实际为50hz交流波形，通过傅里叶分析获取电流有效值，将电流有效值保存起来，并间隔固定时间对电流值做平均处理，

S04，智能插座继电器断开时，智能插座MCU将电流有效平均值与电压值和通道时间进行功率计算，并将功率保存下来，

S05，蓝牙网关定时轮询各个智能插座，当发现智能插座由导通转变为断开状态的时候，通过485总线获取该路智能插座的电量并暂存起来，

S06, 当智能手机与蓝牙网关建立通信时，再由智能手机获取电量数据并上传给云服务器。

附图说明

图1基于总线的电能管理系统框架图，

图2蓝牙网关电路原理图，

图3智能插座电路原理图，

图4智能插座控制逻辑图。

具体实施方式

为了方便理解本技术方案，下面结合附图对本技术方案进行详细的描述。

如图1至图3所示是基于总线的电能管理系统框架图。

一种基于总线的电能管理系统。本系统由智能插座(51)、485总线（41）、网关(31)、智能手机（21）和云端服务器（11）组成。

所述的智能插座(51)中包含MCU(501)、继电器（502）、电流测量模块（503）。智能插座(51)可被智能手机控制通、断。MCU（501）为智能插座控制中心负责智能插座电流分析、计算，继电器（502）控制智能插座电流通、断，电流测量模块（503）采集智能插座导通时电流数据。

所述的网关（31）是包含蓝牙模块（301）、5V电源（302）、电压测量模块（303）的蓝牙网关。所述的蓝牙网关（31）建立智能手机（21）与智能插座（51）通信桥梁。即蓝牙网关（31）通过蓝牙模块（301）与智能手机（21）中的蓝牙模块建立短距离无线通信，通过485总线（41）与智能插座（51）建立有线通信，从而搭建三方之间的通信。

所述的智能手机（21）内嵌有控制智能插座的控制程序，用于指令智能插座导通和支付使用费。智能手机的GPRS模块或者WiFi模块与云端服务器建立远距离通信。智能手机（21）的蓝牙模块与蓝牙网关（31）建立短距离无线通信，从而搭建三方之间的通信。

所述的云服务器（11）对智能插座（21）和智能插座使用者的数据信息进行统一管理。

在本系统中，通过485总线（41）在蓝牙网关（31）下并列连接N个智能插座（51），每个智能插座（51）独立运行。蓝牙网关（31）中设置有一个可共用的电压测量模块（303），每个智能插座（51）中设置独立的电流测量模块（503）。智能插座（51）导通的同时蓝牙网关（31）将电压测量值传送给智能插座（51），智能插座（51）中的电流测量模块（503）采样获取插座使用过程中交流电数据，智能插座中的MCU（501）将电流处理成电流曲线，进行傅里叶分析，获取电流有效值，然后将电流有效值、电压值和智能插座导通时长做平均值处理计算出平均功率，即消耗电量。电量有效值的平均值通过485总线（41）方式传送给蓝牙网关（31），蓝牙网关（31）通过蓝牙模块传送给智能手机（21），智能手机（21）再通过GPRS模块或者WiFi模块上传给云服务器（11）。

本技术方案，通过蓝牙网关与485总线结合组网智能插座的方式，一方面保证每个智能插座运行的稳定性和独立性，一方面避免仅仅使用蓝牙模块组网，因受蓝牙模块通信距离影响而限制智能插座组网数量。本技术方案还通过蓝牙网关共享一个电压测量模块，智能插座端分别测量电流有效值的平均值，计算出单个智能插座的耗电量。本方案采用蓝牙网关和总线组网方式相比使用2G组网方式，可以节省智能手机与智能插座之间的通信运营费。利用蓝牙免费无线传输优势和智能插座近距离控制需求特性。

如图4所示是基于总线的电能管理流程图。

一种基于总线的电能管理系统还包含电能管理方法，其步骤如下:

S01，智能手机导通智能插座继电器时，蓝牙网关的电压测量模块测量到智能插座的电压值，

S02, 蓝牙网关测得的电压值通过485总线传送给相应的智能插座，

S03，智能插座继电器导通的同时电流检测模块开始检测电流值,电流实际为50hz交流波形，通过傅里叶分析获取电流有效值，将电流有效值保存起来，并间隔固定时间对电流值做平均处理，

S04，智能插座继电器断开时，智能插座MCU将电流有效平均值与电压值和通道时间进行功率计算，并将功率保存下来，

S05，蓝牙网关定时轮询各个智能插座，当发现智能插座由导通转变为断开状态的时候，通过485总线获取该路智能插座的电量并暂存起来，

S06, 当智能手机与蓝牙网关建立通信时，再由智能手机获取电量数据并上传给云服务器。

Claims (3)

1.一种基于总线的电能管理系统，由智能插座、485总线、网关、智能手机和云端服务器组成，

所述的智能插座中包含MCU、继电器、电流测量模块，智能插座可被智能手机控制通、断，MCU为智能插座控制中心负责智能插座电流分析、计算，继电器控制智能插座电流通、断，电流测量模块采集智能插座导通时电流数据采集，

所述的网关是包含蓝牙模块、5V电源、电压测量模块的蓝牙网关，蓝牙网关通过蓝牙模块与智能手机中的蓝牙模块建立短距离无线通信，通过485总线与智能插座建立有线通信，从而搭建三方之间的通信，

所述的智能手机内嵌有控制智能插座的控制程序，用于指令智能插座导通和支付使用费，智能手机的GPRS模块或者WiFi模块与云端服务器建立远距离通信，智能手机的蓝牙模块与蓝牙网关建立短距离无线通信，从而搭建三方之间的通信，

云服务器对智能插座和智能插座使用者的数据信息进行统一管理。

2.根据权利要求1所述的一种基于总线的电能管理系统，其特征在于：

通过485总线在蓝牙网关下并列连接N个智能插座，每个智能插座独立运行，蓝牙网关中设置有一个可共用的电压测量模块，每个智能插座中设置独立的电流测量模块，

智能插座导通的同时蓝牙网关将电压测量值传送给智能插座，智能插座中的电流测量模块采样获取插座使用过程中交流电数据，智能插座中的MCU将电流处理成电流曲线，进行傅里叶分析，获取电流有效值，然后将电流有效值、电压值和智能插座导通时长做平均值处理计算出平均功率，即消耗电量，

电量有效值的平均值通过485总线方式传送给蓝牙网关，蓝牙网关通过蓝牙模块传送给智能手机，智能手机再通过GPRS模块或者WiFi模块上传给云服务器。

3.基于权利要求2所述的一种基于总线的电能管理系统其控制方法如下:

S01，智能手机导通智能插座继电器的同时，蓝牙网关的电压测量模块测量到智能插座的电压值，

S02, 蓝牙网关测得的电压值通过485总线传送给相应的智能插座，

S03，智能插座继电器导通的同时电流检测模块开始检测电流值,电流实际为50hz交流波形，通过傅里叶分析获取电流有效值，将电流有效值保存起来，并间隔固定时间对电流值做平均处理，

S04，智能插座继电器断开时，智能插座MCU将电流有效平均值与电压值和通道时间进行功率计算，并将功率保存下来，

S05，蓝牙网关定时轮询各个智能插座，当发现智能插座由导通转变为断开状态的时候，通过485总线获取该路智能插座的电量并暂存起来，

S06, 当智能手机与蓝牙网关建立通信时，再由智能手机获取电量数据并上传给云服务器。