CN109477859B - 电能计量设备 - Google Patents
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Abstract
一种电能计量设备。本发明涉及一种旨在连接到电导体(20)以生成关于流过所述电导体(20)的电流的测量数据的电能计量设备。该设备尤其包括：‑设计为存储一定量的电能的初级电能存储单元(30)；‑连接到所述初级存储单元(30)的次级电能存储单元(31)；‑开关装置(S2)，其为由处理单元控制，以当在所述次级存储单元(31)的端子处超过电压阈值时发起从所述初级存储单元(30)向所述次级存储单元(31)传输能量并发起对无线数据发送器(40)供电，以发送包含表示流过所述电导体(20)的电流的数据的消息。
Description
技术领域
本发明涉及一种电能计量设备，其旨在连接到电导体，以生成关于流过所述电导体的电流的测量数据，并且通过无线通信网络将所述数据发送给例如远程中心站。本发明的设备的优点在于通过借助于流过电导体的电流的感应式供能而在电能上独立。
背景技术
为了改善基础设施的能量效率的电能管理解决方案越来越多，它们需要确定由基础设施的每个设备所消耗的电能。为此，尤其使用合适地布置在基础设施不同点处以测量电流并可能地确定其它参数的不同类型的设备。不同的测量数据项通过无线通信网络被发送到远程中心站。某些已知设备允许收集并确定精确的信息。然而，观察到在大多数应用中，信息的精确度不是决定性的，对所消耗电能的简单估计已经有一定意义，由此打开了研发简单并因此成本不高的设备的大门。这些设备由此是简单的电能计量设备。
专利申请EP2354799A1描述了一种这样的电能计量设备，该电能计量设备包括：
-设计为基于流过电导体的初级电流提供次级电流的电流传感器；
-连接到所述电流传感器并且设计为基于次级电流存储一定量的电能的电能存储单元；
-连接到所述初级电能存储单元并且设计为检测在电能存储单元的端子处超过电压阈值的电压阈值式检测单元；
-连接到所述电能存储单元的处理单元；
-连接到所述处理单元并且允许发送包含表示流过所述电导体的电流的数据的消息的无线数据发送器；
-开关装置，其由电压阈值式检测单元控制，以当在初级电能存储单元的端子处超过所述电压阈值时发起对处理单元和所述发送器的供电，从而发送包含表示流过所述电导体的电流的数据的消息。
该设备的优点在于运行简单，无侵入性，运行仅需要少量的电能。
还从文献WO2008/142425或WO2010/119332已知其它的电能独立的无线能量计量设备。
在这些文献中描述的设备适于向局部存在的中心站发送消息，并且不允许例如通过低速率类型的远距离通信网络LPWAN(即“低功耗广域网”)并基于诸如LoRaWAN(即“长距离广域网”)的协议或由SigFox或Qowisio公司开发的协议而向更远程的站发送消息。
本发明的目的在于提出一种能够在远距离的低速率手机网络(例如上述网络)上发送消息并同时允许保持简单的电能计量解决方案的电能计量设备。
发明内容
该目的是通过一种无线电能计量设备实现的，该无线电能计量设备包括：
-设计为基于流过电导体的初级电流提供次级电流的电流传感器；
-连接到所述电流传感器并且设计为基于次级电流存储一定量的电能的初级电能存储单元；
-连接到所述初级电能存储单元并且设计为检测在初级电能存储单元的端子处超过电压阈值的电压阈值式检测单元；
-连接到所述初级存储单元的处理单元；
-第一开关装置，其由电压阈值式检测单元控制，并且配置为当在初级电能存储单元的端子处超过所述电压阈值时发起对处理单元的供电；
-第一无线数据发送器，其连接到所述处理单元，并且配置为发送包含表示流过所述电导体的电流的数据的消息；
-连接到所述初级存储单元的次级电能存储单元；
-用于测量次级存储单元的端子处的电压的测量单元；
-第二开关装置，其设计为由处理单元控制，并且配置为在由测量单元测量的次级存储单元的端子处的电压超过阈值时发起从所述初级存储单元向所述次级存储单元传输能量并发起对所述第一无线数据发送器供电，以发送包含表示流过所述电导体的电流的数据的消息。
根据一个特点，处理单元包括微处理器和非易失性存储器，并且该微处理器设计为在初级存储单元的每个充电周期结束时使能量计量结果增加。
根据一个具体实施方式，所述设备包括连接到所述处理单元的第二无线数据发送器，并且微处理器设计为在初级存储单元的充电周期结束时指示利用第二发送器发送消息。
有利地，该第二发送器设计为在从Zigbee、ZigBee绿色能源、蓝牙、“蓝牙低能耗”或WiFi中选择的短距离网络上运行。
有利地，第一发送器设计为在LPWAN类型的长距离网络上运行。
根据本发明，在长距离网络上发送消息要求大量能量，对于计量所消耗的电能，需要保持简单且可靠的解决方案。初级存储单元不足以提供在长距离网络上发送消息所需的能量，但对于实现对所消耗电能的简单计量仍是必需的。由于本发明的设备必须保持电能独立(即不利用电池或该类型的其它能量源)，必须找到允许存储足够能量以在长距离网络上发送消息的解决方案。本发明的解决方案由此涉及基于每个周期在初级存储单元中积累的能量来在次级存储单元中逐渐地存储发送消息所必需的能量。
本发明由此允许借助于初级存储单元保持对电能计量的简单解决方案，并同时允许在长距离网络上发送消息和保持完全独立的设备。
优选地，本发明的设备包括连接到初级存储单元并且由处理单元控制以使初级存储单元(30)放电的放电单元。
有利地，处理单元设计为确定表示时长的数据项。
有利地，该表示时长的数据项对应于初级存储单元的充电周期数的计量结果。
根据一个变型实施方式，所述设备包括允许确定该表示时长的数据项的时钟。
优选地，次级存储单元包括至少一个超级电容器。
根据另一特点，所述设备包括连接到电流传感器并且旨在对由电流传感器生成的次级电流整流的整流器电路。
有利地，所述设备包括连接到处理单元的存储器的近场通信电路。
本发明还涉及一种利用如上所述的设备来实施的电能计量方法，该方法包括以下步骤：
-对初级存储单元充电以基于次级电流存储一定量的电能；
-当初级存储单元的端子处的电压达到确定阈值时，从初级存储单元向次级存储单元传输电能；
-当表示时长的数据项达到了阈值并且次级存储单元的端子处的电压超过了确定阈值时，利用第一发送器发送消息。
根据一个特点，表示时长的数据项对应于初级存储单元的充电周期数的计量结果。
根据一个具体变型实施方式，表示时长的数据项对应于利用时钟确定的经过时长。
优选地，所述方法包括在从初级存储单元向次级存储单元传输能量或发送消息的步骤之后实施的使初级存储单元放电的步骤。
附图说明
在以下参照附图做出的详细说明中，其它特征和优点将显现，在附图中：
-图1示意性地示出本发明的电能计量设备的第一实施方式；
-图2示出图1的电能计量设备的大概运行；
-图3A和3B示出两幅时序图，它们示出图1的电能计量设备的运行原理；
-图4示意性地示出本发明的电能计量设备的第二实施方式；
-图5示出图4的电能计量设备的大概运行；
-图6示意性地示出图4中示出的电能计量设备的一个改进方案；
-图7示出图6的电能计量设备的大概运行；
-图8示出图6中示出的电能计量设备的一个变型实施方式。
具体实施方式
在本说明书的下文中：
-短距离，指在室内数十米以及在室外最高300米。例如：ZigBee、ZigBee绿色能源、蓝牙、BLE(蓝牙低能耗)、WiFi等；
-长距离指数千米。尤其是包含例如LoRa和SigFox类型的网络的LPWAN技术。
本发明涉及一种电能计量设备，其通过无线通信网络运行以允许例如向旨在管理(“智能电网”或“智能城市”类型)电网的电能的中心站发送消息。优选地，该通信网络是基于诸如LoRaWAN(即“远程广域网”)或由SigFox或Qowisio开发的协议的LPWAN(即“低功耗广域网”)类型的低速率长距离通信网络。
本发明的电能计量设备具有例如夹在/布置在电导体20上并且允许确定关于流过该电导体的交流电流的测量数据的盒体的形式。优选地，本发明的设备允许对由流过电导体20的电流供电的设备消耗的电能进行计量。该设备允许发送电能计量结果(能耗指标)和诸如CO、CO2、温度、加速度、压强等其它数据。
当如在下述实施方式之一中提出的那样存在RTC类型的时钟时，所述设备能够发送表示所测量的电流的其它数据，尤其是：
-流过电导体20的平均电流的有效值；
-在给定测量时长内流过电导体20的最小电流的有效值；
-在给定测量时长内流过电导体的最大电流的有效值；
-电流故障(电流过零之后的过电流)的存在。
在本说明书的下文中，将描述对与流过所监控的电导体的电流对应的电能进行计量的设备。
一般性地，本发明的设备根据以下基本原理来运行：
-本发明的设备例如布置在用于给电气设备供电的在其中有电流Ip流过的电导体20上；
-本发明的设备由流过电导体20的电流Ip导致的感应电流Is来自供电；
-所述设备包括初级电能存储单元30，其由所述感应电流供电并且允许在其包括足够电能时给处理单元UC供电；
-所述设备包括通过由处理单元UC发送指令来由初级存储单元30供电的次级电能存储单元31；
-所述设备包括在初级存储单元31包括足够的电能时由次级存储单元31供电以在上述通信网络上发送消息的发送器40。
参照图1，根据第一实施方式，本发明的电能计量设备包括提供次级电流的电流传感器21，该次级电流表示流过电导体20的电流Ip。该电流传感器21由此更具体地包括呈环200形式的芯，该环旨在被电流待测量的电导体20穿过。围绕所述环200产生绕组210。环优选地是打开的，这允许其围绕电导体20布置。当电流传感器21在电导体20上到位时，电导体20则形成电流转换器的初级绕组，绕组210形成所述电流转换器的次级绕组。借助于该架构，流过电流转换器次级绕组的电流Is是流过转换器初级绕组的电流Ip的映像。
本发明的设备还包括封装在其盒体中并且与上述次级绕组的绕组210的两条线直接连接的电子电路。
该电子电路优选地包括旨在对次级电流Is进行整流的整流器22。整流器22例如由连接到转换器的次级绕组210的第一端子的二极管或二极管桥构成。该整流器也可由连接在转换器的次级绕组210的两个端子之间的二极管桥形成。
电子电路包括初级电能存储单元30，其连接到整流器22和电流转换器的次级绕组的绕组的第二端子。该单元包括具有确定容量的至少一个电容器MC。
电子电路还包括与所述电容器并联连接并且旨在检测电容器MC的端子处的电压(记为MC_V)超过确定阈值(记为MC_V_TH)的电压阈值式检测单元32。
电子电路包括当在所述电容器MC的端子处超过电压阈值MC_V_TH时由检测单元32控制的第一开关装置Ty。这些第一开关装置Ty包括例如门极连接到检测单元32的输出端上的可控硅整流器。
电子电路包括连接到初级存储单元30(更确切地说连接到整流器22与初级存储单元30之间的接合点X)且连接到电压参考(例如接地)的次级电能存储单元31。次级存储单元31有利地包括例如双层类型的超级电容器SC(EDLC，即“双电层电容器”)，但作为变型或补充，该次级存储单元可包括电池。
电子电路包括用于测量次级存储单元31的端子处的电压(SC_V)的测量单元34。
电子电路包括处理单元UC，该处理单元至少包括微处理器和非易失性存储器，该非易失性存储器在第一开关装置Ty闭合时与初级存储单元30并联连接以接收其供电。处理单元UC包括输入端，该输入端上施加有由所述电压测量单元34测量的次级存储单元31的端子处的电压。每次给初级存储单元30的电容器MC充电，微处理器都给能量计量结果增加一确定量(在下文中记为“energy_increment”)，并由此存储对应于所消耗电能之和的能耗指标(记为“energy_index”)。处理单元UC的非易失性存储器有利地是FRAM类型的。
电子电路包括第二开关装置S2，其由处理单元UC控制以从初级存储单元30向次级存储单元31传输能量。这些第二开关装置S2例如一方面在与整流器22的接合点X处连接到初级存储单元30，另一方面连接到次级存储单元31。这例如是栅极连接到处理单元的输出端上的MOS晶体管类型的开关。
电子电路包括当第一开关装置Ty闭合时与初级存储单元30并联连接以由其供电的无线数据发送器40。发送器40由处理单元UC控制以在如上所述的无线通信网络上发送信息。当在次级存储单元31中有足够可用的能量时发送信息。
电子电路还包括与初级存储单元并联连接的用于使初级存储单元放电的放电单元36。该放电单元包括由串联连接的至少一个开关S1与一个耗电电阻R1形成的组件。开关例如是基极连接在处理单元UC的微处理器的输出端上的晶体管。
有利地，电子电路还包括例如NFC(即“近场通信”)或类似类型的近场通信电路，该近场通信电路包括设有存储器和微处理器的NFC芯片50和允许其由外部来供电(例如通过设有NFC技术和合适的控制应用的移动终端来供电)的NFC天线51。通过近场连接，移动终端由此能够直接对NFC芯片和处理单元UC及其内部的非易失性存储器进行供电，以向NFC芯片的存储器复制存储在处理单元的存储器中的数据，尤其是当前能量计量结果。通过NFC连接，还能够设定本发明的设备的参数，例如以便设定下文将说明的各个阈值。
图2示出图1中示出的设备的运行。该运行是如下的：
-首次通电(INIT)时，处理单元UC的微处理器将以下两个计量结果初始化为零：
-标记为energy_index的能量计量结果，对应于通过电导体20供电的设备所消耗的能量的总量；
-标记为Mn的计量结果，对应于初级存储单元的电容器的充电周期的计量结果。
-初级存储单元30由在电流传感器21的次级绕组上感应出并由整流器22整流的次级电流来充电(步骤E0)；
-当初级存储单元30的端子处的电压达到由电压阈值式检测单元32限定的电压阈值MC_V_TH时，该单元指示第一开关装置Ty闭合，导致给处理单元UC供电(步骤E1)；
-微处理器使得能量计量结果增加确定的增加量(称作energy_increment)，使得energy_index＝energy_index+energy_increment(步骤E2)；
-处理单元UC的微处理器使得计量结果单元Mn增加，使得Mn＝Mn+1(步骤E2)；
-微处理器还指示第二开关装置S2闭合，以允许从初级存储单元30向次级存储单元31传输能量(步骤E4)。第二开关装置S2的导通时长相对于初级存储单元30的电容器MC的充电时间是短的。一旦达到导通时长，微处理器就指示第二开关装置S2断开；
-微处理器相对于存储的阈值(记为MnMax)测试计量结果Mn的值(步骤E5)；
-如果计量结果Mn还没有达到MnMax值，微处理器通过使放电单元36的开关S1闭合来指示初级存储单元30的电容器MC放电，从而终止周期(步骤E10)。微处理器则可通过对初级存储单元30的电容器MC充电来开始新的周期(步骤E0)；
-如果计量结果Mn＝MnMax，这意味着已经经过一定时长，是时候发送消息了。微处理器则执行测试以获悉次级存储单元31中可用的电能是否足以用于发送消息(步骤E6)；
-如果次级存储单元31的端子处的电压SC_V低于存储的阈值(记为SC_V_TH)，则微处理器不指示发送消息。微处理器使计量结果单元Mn递减，使得Mn＝Mn-1(步骤E7)。微处理器通过使放电单元36的开关S1闭合来指示初级存储单元30的电容器MC放电，从而终止周期(步骤E10)。微处理器则可通过对初级存储单元30的电容器充电来开始新的周期(步骤E0)；
-如果次级存储单元31的端子处的电压SC_V高于存储的阈值SC_V_TH，则微处理器将计量结果Mn重新初始化为零(步骤E8)，并指示发送消息(步骤E9)。为此，微处理器：
-指示第二开关装置S2闭合，以借助于在次级存储单元31中可用的电能给发送器40供电；
-生成待发送的包括表示存储的能量计量结果energy_index的数据的消息。该消息包括例如前序、同步数据项、发送器设备或来源的标识符、表示所述能量计量结果的数据和发送结束或检验数据。专利申请EP2354799A1提供可生成并发送的能量消息结构的例子；
-指示发送器40发送所生成的消息；
-一旦发送了消息，微处理器就通过使放电单元36的开关S1闭合来指示初级存储单元30的电容器MC放电，从而终止周期(步骤E10)。微处理器则可通过对初级存储单元30的电容器MC充电来开始新的周期(步骤E0)；
-在任何时刻，如果移动终端靠近所述设备并给NFC芯片50供电，非易失性存储器中可用的当前能量计量结果都可以被复制到NFC芯片的存储器中以由移动终端读取(步骤E3)。
可以有例如以下的运行数据：
Ip＝10A
次级绕组的匝数：3000
电容器MC的容量＝940μF(钽电容器)
超级电容器SC的容量＝100mF(EDLC类型的电容器)
电容器MC的充电周期的时长＝1s
T(S2的导通时长)＝2ms
MnMax＝7200(～2小时)
MC_V_TH＝2.9V
SC_V_TH＝2.8V
根据本发明，每个在结束时由发送器40发送消息的长周期因此由MnMax个短周期构成。该数量MnMax例如在设备中通过上述NFC连接来设定参数。它必须根据给设备供电的电流Ip来设定。
图3A和3B示出如上文结合图1和2所述的本发明的设备的运行。
在图3A中，可理解，初级存储单元30的电容器MC由来自转换器的次级绕组的经过整流的电流充电，允许给电子装置、尤其是处理单元UC供电。在初级存储单元30的电容器MC的每个充电/放电周期结束时，所累积的能量的一部分传输到次级存储单元31中，次级存储单元31的端子处的电压逐渐地升高。当次级存储单元的端子处的该电压变得足够高、即高于存储的值SC_V_TH时，在时刻T_MSG1时发送消息。在次级存储单元31中累积的能量则用于发送该消息(从T_MSG1到T_MSG2)。
在图3B中，注意到，当初级存储单元30充电时(从T1到T3和从T5到T7)，第一开关装置Ty处于状态1，导致给电子装置、尤其是处理单元UC供电。处理单元UC的微处理器因此能够控制第二开关装置S2以允许从初级存储单元向次级存储单元传输能量(从T2到T3和从T6到T7)。次级存储单元31的端子处的电压因此当第二开关装置闭合时升高。一旦能量传输完成，微处理器就指示开关S1使初级存储单元30的电容器MC放电(从T3到T4)。当次级存储单元31的端子处的电压变得足够高时(自T7起)，微处理器就生成待发送的消息(从T7到T8)，指示闭合状态的第二开关装置S2转换状态以使次级存储单元31放电(从T8到T9)，由此允许使初级存储单元30的端子处的电压保持高于检测阈值，并由此将第一开关装置Ty维持在闭合状态以给发送器和处理单元UC供电，从而发送消息(从T8到T9)。然后，微处理器指示开关S2断开，然后开关S1闭合，以使初级存储单元30的电容器MC放电(从T9到T10)。
图4示出本发明的电能计量设备的第二实施方式。在该第二实施方式，在专用于在长距离网络上的通信的第一发送器40以外，该设备还包括能够在短距离无线通信网络上发送数据的第二发送器60。这例如是以“Zigbee绿色能源”类型的低能耗协议运行的射频类型的通信网络。其它部件构件保持不变。
在该第二实施方式中，基于以上结合图1所述的拓扑结构，第二发送器60与第一发送器40并联连接。该拓扑结构允许利用两个存储单元30、31的两个充电周期在长距离网络和/或短距离网络上传输信息。短周期借助于存储在初级存储单元30中的电能来管理，而长周期则像对于第一实施方式所述的那样借助于存储在次级存储单元31中的电能来管理。该双重发送解决方案允许增多本发明的设备的用途。根据其位置和需求，所述设备可在短距离模式下运行、在长距离模式下运行，或在短距离和长距离组合的模式下运行。在组合模式下，这例如涉及在短距离网络上实时地获取能量数据并在长距离网络上获取能量数据和警报。这些警报可例如是异常平均电流水平。
图5允许更好地理解具有如上所述的双发送器拓扑结构的设备的运行。相对于上述的大概运行，当电子装置由初级存储单元30供电时，由微处理器控制由第二发送器60发送能量计量结果energy_index的步骤(步骤E15)。其余运行保持不变。
图6示出对图4中示出的上述设备的一个改进方案。在该新的拓扑结构中，该设备包括时钟(RTC，即“实时时钟”)以更好地调整消息的发送。该时钟连接到微处理器，并在被供电时能够由微处理器访问读写。在该实施方式中，时钟由诸如电池的能量源来供电。在上述解决方案中，消息的发送借助于计量结果Mn根据电容器的充电周期数标准来控制。借助于时钟，消息的发送根据时间标准来设定节奏。当存在两个发送器40、60时，对时钟的使用尤其具有意义，但也可在仅存在长距离类型的第一发送器时利用时钟。在下文中，针对具有如上文结合图4所述的双发送器的拓扑结构来说明对时钟的利用。
在该具有时钟的实施方式中，以下结合图7来说明运行原理：
-首次通电(INIT2)时，微处理器将能量计量结果初始化为零，使得energy_index＝0；
-首次通电时，微处理器将记为“send_LR”的变量设定为值“假”；
-初级存储单元30由电流传感器的次级绕组上的感应次级电流充电(步骤E20)；
-当初级存储单元30的端子处的电压MC_V达到由电压阈值式检测单元32限定的电压阈值MC_V_TH时，该检测单元指示第一开关装置Ty闭合，导致给处理单元UC和第二发送器供电(步骤E21)；
-微处理器使能量计量结果增加确定的增加量(记为energy_increment)，使得energy_index＝energy_index+energy_increment(步骤E22)；
-微处理器生成包括表示所存储能量计量结果energy_index的数据的待发送消息。如前所述，该消息包括例如前序、同步数据项、发送器设备或来源的标识符、表示所述能量计量结果的数据、发送终止或检验数据；
-微处理器指示短距离第二发送器60发送所生成的消息(步骤E24)；
-微处理器然后询问RTC时钟。如果RTC时钟指示小于记为T1的存储的限制时长(例如等于2个小时)的时长，微处理器不作为；
-如果RTC时钟指示大于或等于存储的限制时长T1的时长，微处理器将值“真”赋予变量send_LR(步骤E25)；
-微处理器然后指示第二开关装置S2闭合，以允许从初级存储单元30向次级存储单元31传输能量(步骤E26)。第二开关装置S2的导通时长相对于初级存储单元的电容器的充电时间是短的。一旦达到导通时长，微处理器则指示第二开关装置S2断开；
-微处理器检测变量send_LR的值(步骤E27)；
-如果变量send_LR不等于值“真”，则微处理器通过使放电单元36的开关S1闭合来指示初级存储单元的电容器放电，从而终止周期(步骤E31)。微处理器则可通过使得初级存储单元31的电容器MC充电来开始新的周期；
-如果变量send_LR等于值“真”，这意味着经过了一定时长，是时间发送消息了。微处理器则执行测试以获悉次级存储单元31中可用的电能的量是否足以发送消息(步骤E28)；
-如果初级存储单元31的端子处的电压低于记为SC_V_TH的存储的阈值，则微处理器不指示发送消息。微处理器通过使放电单元的开关闭合来指示初级存储单元30的电容器放电，从而终止周期(步骤E31)。微处理器则可通过使初级存储单元30的电容器MC充电来开始新的周期。在该情况下，变量send_LR由此在下一周期开始时仍是值“真”；
-如果次级存储单元31的端子处的电压SC_V高于存储的阈值SC_V_TH，微处理器则将值“假”赋予变量send_LR(步骤E29)，并指示发送消息(步骤E30)。为此，微处理器：
-指示第二开关装置S2闭合，以借助于次级存储单元31中可用的电能来给发送器40供电；
-生成包括表示所存储能量计量结果energy_index的数据的待发送消息。该消息包括例如前序、同步数据项、发送器设备或来源的标识符、表示所述能量计量结果的数据、发送终止或检验数据；
-指示发送器40发送所生成的消息。
-在任何时刻，如果移动终端靠近设备，并给NFC芯片50供电，在处理单元UC的非易失性存储器中可用的当前能量计量结果可以被复制到NFC芯片的存储器中，以被移动终端读取(步骤E23)。
运行数据例如如下：
Ip＝10A
次级绕组的匝数：3000
MC＝940μF(钽电容器)
SC＝100mF(EDLC类型的电容器)
电容器MC的充电周期的时长＝1s
T(S2的导通时长)＝2ms
RTC时钟的时长T1＝7200s(～2小时)
MC_V_TH＝2.9V
SC_V_TH＝2.8V
图8示出图6的设备的一个变型实施方式，其中RTC时钟不再由电池供电，而是由次级存储单元31供电，使得设备完全能量独立。
在该解决方案中，RTC时钟与次级存储单元31并联连接。如前所述，该时钟能够被微处理器访问读写。由于次级存储单元31缓慢地放电，该单元可维持时钟的端子处的电压以给其供电。
只要次级存储单元31没有完全清空，设备在该具体实施方式中的运行就与以上对于由电池供电的时钟所述的一样。相反地，如果设备自一定时间起就不再工作，并且次级存储单元31是空的，当通电时，微处理器实施时钟的初始化。时钟指示的时刻则视为初始时刻，自该初始时刻起计算存储的时长T1，以确定在长距离网络上发送新的信息的时刻。
本发明的解决方案由此包括众多优点，其中有：
-该解决方案易于实施且可靠。它由此允许管理在长距离网络上发送能量消息；
-该解决方案是独立的，即它不需要利用诸如电池等能量源；
-在长距离网络上发送能量消息不需要利用用于中央化消息的局部站；
-该解决方案允许同时管理在短距离网络和/或长距离网络上发送消息；
-该解决方案不一定需要利用RTC类型的时钟；
-该解决方案允许直接发送包括所计算的最近的能耗指标的能量累积消息。由此，即使在通信中断的情况下，接收器也总是接收到当前的指标；
-借助于NFC连接，该解决方案允许在任何时刻直接获取设备的当前能耗指标和参数设定；
-该解决方案还允许获取可以借助于连接到处理单元UC的传感器获得的其它物理量，例如温度、湿度、CO、CO2、压强、加速度等。
Claims (16)
1.一种无线电能计量设备，包括：
-设计为基于流过电导体的初级电流(Ip)提供次级电流(Is)的电流传感器(21)；
-初级电能存储单元(30)，其连接到所述电流传感器并且设计为基于所述次级电流存储一定量的电能；
-电压阈值式检测单元(32)，其连接到所述初级电能存储单元并且设计为检测所述初级电能存储单元的端子处的电压是否超过电压阈值MC_V_TH；
-连接到所述初级电能存储单元(30)的处理单元(UC)；
-第一开关装置(Ty)，其由所述电压阈值式检测单元(32)控制，并且配置为当所述初级电能存储单元的端子处的电压超过所述电压阈值MC_V_TH时发起从所述初级电能存储单元对所述处理单元的供电；
-第一无线数据发送器(40)，其连接到所述处理单元并且配置为发送包含表示流过所述电导体的电流的数据的消息；
-其特征在于，该无线电能计量设备包括：
-连接到所述初级电能存储单元(30)的次级电能存储单元(31)；
-用于测量所述次级电能存储单元(31)的端子处的电压(SC_V)的测量单元(34)；
-第二开关装置(S2)，其设计为由所述处理单元控制，并且配置为发起从所述初级电能存储单元(30)向所述次级电能存储单元(31)传输能量并且在由所述测量单元(34)测量的所述次级电能存储单元(31)的端子处的电压超过阈值SC_V_TH时发起对所述第一无线数据发送器(40)供电，以使得所述第一无线数据发送器在所述处理单元的控制下发送包含表示流过所述电导体的电流的数据的消息。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理单元包括微处理器和非易失性存储器，并且该微处理器设计为在所述初级电能存储单元(30)的每个充电周期结束时使得能量计量结果增加。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述设备包括连接到所述处理单元(UC)的第二无线数据发送器(60)，并且所述微处理器设计为在所述初级电能存储单元(30)的充电周期结束时指示利用第二无线数据发送器发送消息。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述第二无线数据发送器(60)设计为在从Zigbee、蓝牙或WiFi中选择的短距离网络上运行。
5.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一无线数据发送器设计为在LPWAN类型的长距离网络上运行。
6.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括放电单元，该放电单元连接到所述初级电能存储单元，并且由所述处理单元控制来使所述初级电能存储单元(30)放电。
7.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述处理单元(UC)设计为确定表示时长的数据项。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述表示时长的数据项对应于所述初级电能存储单元(30)的充电周期数的计量结果。
9.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述设备包括允许确定所述表示时长的数据项的时钟。
10.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述次级电能存储单元包括至少一个超级电容器。
11.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括整流器电路(22)，该整流器电路连接到所述电流传感器(21)，并且旨在对由所述电流传感器(21)生成的次级电流进行整流。
12.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括连接到所述处理单元(UC)的存储器的近场通信电路(50、51)。
13.一种利用如权利要求1至12中任一项所述的设备来实施的电能计量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
-对所述初级电能存储单元(30)充电以基于所述次级电流存储一定量的电能；
-当所述初级电能存储单元(30)的端子处的电压达到电压阈值MC_V_TH时，从所述初级电能存储单元(30)向所述次级电能存储单元(31)传输电能；
-当表示时长的数据项达到了阈值并且所述次级电能存储单元(31)的端子处的电压超过了阈值SC_V_TH时，利用所述第一无线数据发送器(40)发送消息。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述表示时长的数据项对应于所述初级电能存储单元(30)的充电周期数的计量结果。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述表示时长的数据项对应于利用时钟确定的经过时长。
16.如权利要求13至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括在从所述初级电能存储单元(30)向所述次级电能存储单元传输能量或发送消息的步骤之后实施的使所述初级电能存储单元(30)放电的步骤。
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