CN111929493A - 电流采集设备和电路监测系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了了一种电流采集设备和电路监测系统，该设备包括：唤醒模块，用于在接收到的电流值大于或等于电流阈值时，生成并输出第一唤醒信号；中央处理器，用于在接收到第一唤醒信号时，从低功耗模式切换至正常工作模式，生成并输出闭合信号和使能信号、以及接收并处理模数转换模块上传的电流数据；模数转换处理模块，用于在接收到闭合信号和使能信号时，接收电流采集模块当前采集的电流值，并将电流值进行模数转换处理，将得到的电流数据上传至中央处理器。由于中央处理器仅在收到唤醒信号时才处于正常工作模式，而模数转换处理模块也仅在接收到闭合信号和使能信号时，才进行模数转换处理工作，因此减少了电流采集设备的功耗。

Description

电流采集设备和电路监测系统

技术领域

本申请涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种电流采集设备和电路监测系统。

背景技术

现有技术中，通常需要对电路系统中的电流进行监测，以实现监控电路系统中是否存在谐波干扰、供电不平衡等问题。具体地，采集设备按照固定的采样频率对电流进行采样，然后将采样的电流数据上传至终端，由用户通过终端查看，实现对电路系统的监控。

然而，对于室外的电路系统来说，采集设备的供电方式会受到户外的限制，通常都只能采用电池来对采集设备供电。而现有的采集设备中，模数转换(Analogue-to-digital，AD)芯片会实时进行电流模数转换处理工作，而中央处理器(Central Processing Unit，CPU)也处于实时计算处理电流数据的工作状态，造成采集设备功耗较大，电池的使用寿命较短，需要经常更换供电电池。

发明内容

基于上述现有技术的不足，本申请提供了一种电流采集设备和电路监测系统，以实现减少电流采集设备的功耗。

本申请第一方面公开了一种电流采集设备，包括：

唤醒模块，用于实时接收电流采集模块所采集的电流值，并在接收到的所述电流值大于或等于电流阈值时，生成并输出第一唤醒信号；

与所述唤醒模块相连的中央处理器，用于在接收到所述第一唤醒信号时，从低功耗模式切换至正常工作模式，并在所述正常工作模式下，生成并输出闭合信号和使能信号、以及接收并处理模数转换模块上传的电流数据；其中，所述中央处理器在未收到所述第一唤醒信号之前处于所述低功耗模式；

与所述中央处理器相连的模数转换处理模块，用于在接收到所述闭合信号和所述使能信号时，接收所述电流采集模块当前采集的电流值，并将所述电流值进行模数转换处理，将模数转换处理后得到的电流数据上传至所述中央处理器。

可选地，在上述电流采集设备中，所述模数转换处理模块，包括：

分别与所述中央处理器和模数转换芯片相连的稳压芯片，用于在接收到所述使能信号时，输出电源电压；其中，所述电源电压用于为所述模数转换芯片供电；

分别与所述电流采集模块、所述中央处理器以及所述模数转换芯片相连的开关模块，用于在接收到所述闭合信号时，将所述电流采集模块当前采集的电流值转换为对应的采集电压，并将所述采集电压输出至模数转换芯片；

分别与所述开关模块、所述稳压芯片以及所述中央处理器相连的模数转换芯片，用于将接收到的采集电压进行模数转换处理，得到进行模数转换后的与所述采集电压对应的电流数据，并将所述电流数据上传至所述中央处理器。

可选地，在上述电流采集设备中，所述唤醒模块，包括：

运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第四电阻；

所述运算放大器的正向输入端通过所述第一电阻与电流采集模块相连；所述运算放大器的反向输入端通过所述第二电阻接地；所述运算放大器在接收到的所述电流采集模块所采集的电流值大于或等于电流阈值时，所述运算放大器的输出端通过第四电阻输出第一唤醒信号；其中，所述电流阈值由电源电压、所述第一电阻、所述第二电阻以及所述第三电阻设定；

所述第三电阻的一端连接所述第二电阻和所述运算放大器之间的公共端；所述第三电阻的另一端接收所述电源电压。

可选地，在上述电流采集设备中，所述开关模块，包括：

采集电阻、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五电阻、第六电阻、第七电阻以及第八电阻；

所述第一开关管的控制端通过所述第七电阻接收所述闭合信号；所述第一开关管的第一端接收所述电源电压；所述第一开关管的第二端与所述第五电阻的一端相连；所述第五电阻的另一端通过所述采集电阻与所述电流采集模块相连；其中，所述采集电阻的两端输出采集电压；

所述第二开关管的控制端通过所述第八电阻接收所述闭合信号；所述第二开关管的第一端接收所述电源电压；所述第二开关管的第二端通过所述第六电阻接地；

所述第三开关管的控制端连接所述第五电阻和所述第一开关管之间的公共端；所述第三开关管的第一端连接所述采集电阻和所述第五电阻之间的公共端；所述第三开关管的第二端与所述第四开关管的第二端相连；

所述第四开关管的第一端接地；所述第四开关管的控制端连接所述第六电阻和所述第二开关管之间的公共端。

可选地，在上述电流采集设备中，所述稳压芯片，包括：

所述稳压芯片的使能端接收所述使能信号；所述稳压芯片的输入端连接供电电池；所述稳压芯片与所述供电电池之间的公共端通过第一电容接地；所述稳压芯片的接地端和反馈端分别接地；所述稳压芯片的输出端输出所述电源电压。

可选地，在上述电流采集设备中，还包括：

与唤醒模块相连的电流采集模块，用于采集电流值；

与所述中央处理器相连的通信模块，用于在接收到网关的唤醒命令时，向所述中央处理器发送第二唤醒信号，使所述中央处理器从所述低功耗模式切换至所述正常工作模式，向所述网关传输所述中央处理器在所述正常工作模式下发送的电流数据；其中，所述中央处理器在接收到所述第二唤醒信号之前处于所述低功耗模式。

可选地，在上述电流采集设备中，所述通信模块执行在接收到网关的唤醒命令时，向所述中央处理器发送第二唤醒信号，使所述中央处理器从低功耗模式切换至正常工作模式，向所述网关传输所述中央处理器在所述正常工作模式下发送的电流数据时，用于：

在接收模式下，若检测到接收了网关的唤醒命令，则向所述中央处理器发送第二唤醒信号，使所述中央处理器从低功耗模式切换至正常工作模式，并在所述中央处理器的控制下由所述接收模式切换至传输模式，在所述传输模式下，向所述网关传输所述中央处理器在所述正常工作模式下发送的电流数据；其中，所述中央处理器在接收到所述第二唤醒信号时，若判断出所述唤醒命令正确，则提取出所述电流数据传输至所述通信模块，并将所述通信模块配置为所述传输模式。

可选地，在上述电流采集设备中，所述电流采集模块为电流传感器，所述通信模块为远距离无线电通信模块，所述网关为远距离无线电网关。

本申请第二方面公开了一种电路监测系统，包括：

至少一个如上述第一方面所述的任意一种电流采集设备；

分别与每一个所述电流采集设备相连的网关，用于向每一个所述电流采集设备发送唤醒命令，以获取每一个所述电流采集设备上传的电流数据，并将获取到的所述电流数据发送至云服务器；

与所述网关相连的所述云服务器，用于将所述网关发送的所述电流数据发送至终端。

从上述技术方案可以看出，本申请实施例提出的电流采集设备中，由于唤醒模块只在接收到的电流值大于或等于电流阈值时，才生成并输出第一唤醒信号，进而使得中央处理器可以在接收到唤醒信号时，再从低功耗模式切换至正常工作模式，并在正常工作模式下，生成并输出闭合信号和使能信号、以及接收模数转换模块上传的电流数据，而模数装换处理模块也只在接收到闭合信号和使能信号时，才接收电流采集模块当前采集的电流值，并将电流值进行模数转换处理，将模数转换处理后得到的电流数据上传至中央处理器。因此中央处理器仅在收到唤醒信号时(即电流值大于或等于阈值时)才处于正常工作模式，而模数转换处理模块也仅在接收到中央处理器发送的闭合信号和使能信号时，才进行模数转换处理工作，因此电流采集设备中的中央处理器和模数转换处理模块不需要实时工作，减少了电流采集设备的功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提出的一种电流采集设备的结构示意图；

图2为本申请实施例提出的一种唤醒模块的电路图；

图3为本申请实施例提出的一种稳压芯片的电路图；

图4为本申请实施例提出的一种开关模块的电路图；

图5为本申请实施例提出的一种在开关模块未接收到闭合信号的情况下的电路图；

图6为本申请实施例提出的一种电路监测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1，本申请实施例公开了一种电流采集设备，包括：唤醒模块101、中央处理器102以及模数转换处理模块103。

唤醒模块101，用于实时接收电流采集模块所采集的电流值，并在接收到的电流值大于或等于电流阈值时，生成并输出第一唤醒信号。

其中，电流阈值可以按照电路监测需求设定。例如可以将电路系统异常时的最小电流值设置为电流阈值。由于在对电路系统的电流进行监测的过程中，通常只关心一些值较大的电流数据，对于一些值较小的电流数据并不需要监测，因此唤醒模块可以在接收到的电流值大于或等于电流阈值时，再生成第一唤醒信号。其中，第一唤醒信号是一个用于唤醒中央处理器102的一个信号。中央处理器102在没有接收到第一唤醒信号之前是处于低功耗模式的，接收到第一唤醒信号时才会转换至正常工作模式。

可选地，第一唤醒信号可以是一种低电平信号。即唤醒模块101在接收到的电流值小于电流阈值时，生成并输出的是高电平信号，在接收到的电流值大于电流阈值时，则生成并输出低电平信号(即第一唤醒信号)。可选地，第一唤醒信号也可以是一种高电平信号，即唤醒模块101在接收到的电流值小于电流阈值时，生成并输出的是低电平信号，在接收到的电流值大于电流阈值时，则生成并输出高电平信号(即第一唤醒信号)。中央处理器102根据唤醒模块101输出的信号的电平状态，就能够知道是否接收到了第一唤醒信号。

需要说明的是，唤醒模块101执行接收电流值并判断当前电流值是否大于或等于电流阈值均是实时执行的。

可选地，参阅图2，在本申请一具体实施例中，唤醒模块，包括：

运算放大器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及第四电阻R4。

运算放大器U1的正向输入端通过第一电阻R1与电流采集模块相连，运算放大器U1的反向输入端通过第二电阻R2接地GND。运算放大器U1在接收到的电流采集模块所采集的电流值IN大于或等于电流阈值时，运算放大器U1的输出端通过第四电阻R4输出第一唤醒信号WAKE1。第三电阻R3的一端连接第二电阻R2和运算放大器U1之间的公共端。第三电阻R3的另一端接收电源电压VCC。

其中，电流阈值由电源电压VCC、第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3设定。运算放大器U1由供电电池BAT供电进行正常工作。运算放大器U1的正向输入端通过第一电阻R1接收电流采集模块采集输出的电流值IN，根据电压计算公式可知，运算放大器正常输入端所接收到的电压值为：IN×R1。而运算放大器U1的反向输入端处，第二电阻R2和第三电阻R3分压，运算放大器U1的反相输入端接收的电压为：

由此可以看出，运算放大器U1的反相输入端电压为固定值。当运算放大器U1的正向输入端电压大于或等于反向输入端电压时，运算放大器U1输出的信号为高电平信号(即第一唤醒信号WAKE1)，当运算放大器U1的正向输入端电压小于反向输入端，运算放大器U1输出的信号为低电平信号(即不输出第一唤醒信号WAKE1)。当正向输入电压大于或等于反向输入电压时，接收到的电流值IN需大于或等于

因此

为电流阈值。需要说明的是，唤醒模块的电路结构可以有多种，包括但不限于本申请实施例所提出的内容。

与唤醒模块101相连的中央处理器102，用于在接收到第一唤醒信号时，从低功耗模式切换至正常工作模式，并在正常工作模式下，生成并输出闭合信号和使能信号、以及接收并处理模数转换模块103上传的电流数据。

其中，中央处理器102在未收到第一唤醒信号之前处于低功耗模式。中央处理器接收到第一唤醒信号时，生成并输出闭合信号和使能信号。闭合信号和使能信号能使得模数转换处理模块103接收电流采集模块所采集的电流值。而模数转换处理模块103在没有接收到闭合信号和使能信号之前，均不接收电流采集模块所采集的电流值并进行模数转换处理。

由此可看出，中央处理器102所生成的闭合信号和使能信号能够控制模数转换处理模块103执行模数转换工作，使得模数转换处理模块103仅在电流值大于或等于电流阈值时，才对电流值进行接收和模数转换处理，在电流值小于电流阈值时不对电流值进行接收和模数转换处理，相较于现有技术中模数转换芯片需要实时进行模数转换处理工作，本申请实施例中的模数转换处理模块103的功耗更低。

同样的，中央处理器102在没有接收到第一唤醒信号，即电流值小于电流阈值时，中央处理器102是处于低功耗模式的，低功耗模式下既不输出闭合信号和使能信号，也不执行数据处理等任何操作，因此低功耗模式下中央处理器102的功耗是非常低的。而在中央处理器102接收到第一唤醒信号时，就意味着当前的电流值大于或等于电流阈值，需要中央处理器102和模数转换处理模块103进行相应的处理。因此中央处理器102在接收到第一唤醒信号时，会自动从低功耗模式转换至正常工作模式。而本申请实施例中，模数转换处理模块103的工作受中央处理器102工作。因此中央处理器102在接收到第一唤醒信号时，会向模数转换处理模块103发送闭合信号和使能信号，并接收和处理经过模数转换处理模块103处理之后的电流数据，中央处理器102在完成对电流数据的接收和处理工作后，又会切换到低功耗模式，直到再次接收到第一唤醒信号。中央处理器102在没有接收到第一唤醒信号的时候，均处于低功耗模式，进而减少了中央处理器102的功耗。

可选地，在本申请一具体实施例中，中央处理器102在接收到模数转换处理模块103处理之后的电流数据，可以选择判断接收到的电流数据是否是当前的检测周期中接收到的电流数据的最大值，如果是，则对电流数据进行保存并覆盖原本的电流数据最大值，如果不是，则不进行存储。即中央处理器102仅保存检测周期内接收到的电流数据中的最大值。由于对电路系统进行电流检测的过程中，主要监测较大的电流数据，因此中央处理器102可以只选择保存检测周期内最具代表性的电流数据，即检测周期内的电流数据中的最大值，达到节省中央处理器102的存储空间的目的。

与中央处理器102相连的模数转换处理模块103，用于在接收到闭合信号和使能信号时，接收电流采集模块当前采集的电流值，并将电流值进行模数转换处理，将模数转换处理后得到的电流数据上传至中央处理器102。

闭合信号和使能信号能够控制模数转换处理模块执行接收电流采集模块当前采集的电流值，并将电流值进行模数转换处理，将模数转换处理后得到的电流数据上传至中央处理器102的工作。在没有接收到闭合信号和使能信号时，模数转换处理模块103不能够接收到电流采集模块当前采集的电流值，也不能够将电流值进行模数转换处理。使得模数转换处理模块103在电流值小于电流阈值时不执行任何工作，只在接收到闭合信号和使能信号时，模数转换处理模块103才执行工作，由于模数转换处理模块103并不是实时均处于工作状态，在能够保障电路系统监测工作的条件下，模数转换处理模块103的功耗显然低于现有技术中的模数转换芯片的功耗。

可选地，继续参阅图1，本申请一具体实施例中，模数转换处理模块103，包括：稳压芯片104、开关模块105以及模数转换芯片106。

分别与中央处理器102和模数转换芯片106相连的稳压芯片104，用于在接收到使能信号时，输出电源电压。其中，电源电压用于为模数转换芯片106供电。

使能信号是在中央处理器102接收到第一唤醒信号生成的，而第一唤醒信号又是在电流采集模块输出的电流值大于或等于阈值时生成的，而稳压芯片104又仅在接收到使能信号时，才能输出电源电压，进而实现稳压芯片104仅在电流值大于或等于阈值时，为模数转换芯片106提供电源电压，模数转换芯片106也仅在电流值大于或等于阈值时能够工作。

现有技术中，电池一直为模数转换芯片提供电源电压，模数转换芯片一直处于工作状态，因此模数转换芯片的功耗非常高，而本申请实施例中，稳压芯片仅在接收到使能信号时，才输出电源电压，为模数转换芯片供电，因此节省了功耗。

可选地，参阅图3，在本申请一具体实施例中，稳压芯片，包括：

稳压芯片U3的使能端EN接收使能信号CON2，稳压芯片U3的输入端IN连接供电电池BAT，稳压芯片U3与供电电池BAT之间的公共端通过第一电容C1接地。稳压芯片U3的接地端GND和反馈端分别接地GND，稳压芯片U3的输出端输出电源电压VDD。其中，稳压芯片U3与供电电池BAT之间的公共端通过第一电容C1接地是为了进行滤波，消除干扰。

分别与电流采集模块、中央处理器102以及模数转换芯片106相连的开关模块105，用于在接收到闭合信号时，将电流采集模块当前采集的电流值转换为对应的采集电压，并将采集电压输出至模数转换芯片。

需要说明的是，开关模块105当且仅当接收到闭合信号时，才将电流采集模块当前采集的电流值转换为对应的采集电压输出，而在没有接收到闭合信号时，开关模块105输出的电压会作为电路系统中的整流电路的输入，为供电电池馈电，延长供电电池的寿命。此时稳压芯片104没有为模数转换芯片106供电，因此模数转换芯片106也不会对开关模块105输出的电压进行相应的处理，模数转换芯片106的功耗降低。

可选地，参阅图4，在本申请一具体实施例中，开关模块，包括：

采集电阻401、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管402、第四开关管403、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7以及第八电阻R8。

第一开关管Q1的控制端通过第七电阻R7接收闭合信号。第一开关管Q1的第一端接收电源电压VCC，第一开关管Q1的第二端与第五电阻R5的一端相连。第五电阻R5的另一端通过采集电阻401与电流采集模块相连。其中，采集电阻401的两端输出采集电压U_I。

第二开关管Q2的控制端通过第八电阻R8接收闭合信号CON1，第二开关管Q2的第一端接收电源电压VCC，第二开关管Q2的第二端通过第六电阻R6接地GND。

第三开关管402的控制端连接第五电阻R5和第一开关管Q1之间的公共端，第三开关管402的第一端连接采集电阻401和第五电阻R5之间的公共端，第三开关管402的第二端与第四开关管403的第二端相连。

第四开关管403的第一端接地GND，第四开关管403的控制端连接第六电阻R6和第二开关管Q2之间的公共端。

其中，第一开关管Q1和第二开关管Q2可以为三极管，第一开关管Q1和第二开关管Q2的第一端均为发射极，第一开关管Q1和第二开关管Q2的第二端均为集电极，第一开关管Q1和第二开关管Q2的控制端为基极。第三开关管402为NMOS管，第三开关管402的第一端为源极，第二端为漏级，控制端为栅极。第四开关管403为NMOS管，第四开关管403的第一端为源极，第二端为漏级，控制端为栅极。

闭合信号CON1为低电平信号，因此开关模块在接收到闭合信号CON1时，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管402、以及第四开关管403均导通，此时采集电压U_I为电流采集模块输出的电流值与采集电阻的乘积。当开关模块未接收到闭合信号CON1时，开关模块内的第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管402、以及第四开关管403均不导通，参阅图5，开关模块输出的电压IN-V会作为整流电路的输入，为供电电池BAT馈电。

需要说明的是，采集电阻401可以由一个电阻或多个电阻组成。例如，继续参阅图4，采集电阻401可以由第九电阻R9、第十电阻R10以及第十一电阻R11并联构成。

还需要说明的是，开关模块的电路结构还可以有很多种，包括但不限于本申请实施例提出的电路结构。

分别与开关模块105、稳压芯片104以及中央处理器102相连的模数转换芯片106，用于将接收到的采集电压进行模数转换处理，得到进行模数转换后的与采集电压对应的电流数据，并将电流数据上传至中央处理器102

由于采集电压是根据采集到的电流值在采集电阻两端所生成的，因此通过采集电压能够得到采集到的电流值。进而对采集到的电流值进行模数转换处理，得到能够被中央处理器102识别处理的电流数据，将电流数据上传至中央处理器102中，由中央处理器102对电流数据进行处理。模数转换芯片106只能在电流值大于或等于电流阈值的情况下才能接收到采集电压，在电流值小于电流阈值的情况下，稳压芯片104不为模数转换芯片106供电，开关模块105也不会输出采集电压至模数转换芯片106，因此模数转换芯片106也无法生成电流数据，由于模数转换芯片106在电流值小于电流阈值时不进行工作，因此模数转换芯片106的功耗非常低。

可选地，在本申请一具体实施例中，还可以包括：电流采集模块和通信模块。

与唤醒模块相连的电流采集模块，用于采集电流值。

电流采集模块实时采集并输出电路系统中的电流值。可选地，电流采集模块可以是电流传感器。

与中央处理器相连的通信模块，用于在接收到网关的唤醒命令时，向中央处理器发送第二唤醒信号，使中央处理器从低功耗模式切换至正常工作模式，向网关传输中央处理器在正常工作模式下发送的电流数据。

其中，中央处理器在接收到第二唤醒信号之前处于低功耗模式。即中央处理器在没有接收到第二唤醒信号、且没有接收到第一唤醒信号时，均处于低功耗模式。当网关向电流采集设备要电流数据时，会向电流设备发送一个唤醒命令。该唤醒命令用于向采集设备索要电流数据。采集设备中的通信模块接收到唤醒命令后，就会发送第二唤醒信号以唤醒中央处理器，使得中央处理器将电流数据输出给通信模块，再由通信模块上传给网关。

可选地，通信模块发送的第二唤醒信号可以是一个上升沿信号。中央处理器在低功耗模式下，若检测到通信模块发送的上升沿信号，则切换到正常工作模式。同样地，通信模块发送的第二唤醒信号也可以是一个下降沿信号，中央处理器在低功耗模式下，若检测到通信模块发送的下降沿信号，则切换到正常工作模式。

中央处理器切换至正常工作模式后，会将电流数据传输给通信模块，由通信模块向网关发送电流数据。其中，中央处理器传输给通信模块的电流数据可以依据唤醒命令而定，例如唤醒命令中可以携带有需要采集设备发送的指定时间段内的电流数据，还可以是网关与电流采集设备进行了约定，中央处理器只需传输最新存储的电流数据即可。需要说明的是，通信模块在发送第二唤醒信号时，还会发送唤醒命令给中央处理器，使得中央处理器在切换至正常工作模式时，可以对唤醒命令进行相应的处理工作。

可选地，在本申请一具体实施例中，通信模块执行在接收到网关的唤醒命令时，向中央处理器发送第二唤醒信号，使中央处理器从低功耗模式切换至正常工作模式，向网关传输中央处理器在正常工作模式下发送的电流数据时，用于：

在接收模式下，若检测到接收了网关的唤醒命令，则向中央处理器发送第二唤醒信号，使中央处理器从低功耗模式切换至正常工作模式，并在中央处理器的控制下由接收模式切换至传输模式，在传输模式下，向网关传输中央处理器在正常工作模式下发送的电流数据。

其中，中央处理器在接收到第二唤醒信号时，若判断出唤醒命令正确，则提取出电流数据传输至通信模块，并将通信模块配置为传输模式。通信模块在接收模式下主要负责接收命令。例如，通信模块处于接收模式时可周期性的检查是否有接收到网关的唤醒命令，若检测到唤醒命令，则向中央处理器发送第二唤醒信号唤醒中央处理器。中央处理器接收到第二唤醒信号时，切换至了正常工作模式，在正常工作模式下，判断通信模块传输给中央处理器的唤醒命令是否是正确的，如果唤醒命令正确，中央处理器则提取出电流数据传输至通信模块，并将通信模块配置为传输模式。通信模块在传输模式下，向网关传输中央处理器在正常工作模式下发送的电流数据。中央处理器仅在电流采集设备接收到唤醒命令的情况下才转换为正常工作模式工作，进一步降低了中央处理器的功耗。

可选地，在本申请一具体实施例中，电流采集模块可以为电流传感器，通信模块可以为远距离无线电(Long Range Radio，LoRa)通信模块，网关可以为远距离无线电网关。远距离无线电具备长距离、低功耗、低成本、标准化等特点，是一个灵活的自组网络，适用于室外的电路系统。

本申请实施例提出的电流采集设备中，由于唤醒模块只在接收到的电流值大于或等于电流阈值时，才生成并输出第一唤醒信号，进而使得中央处理器可以在接收到唤醒信号时，再从低功耗模式切换至正常工作模式，并在正常工作模式下，生成并输出闭合信号和使能信号、以及接收模数转换模块上传的电流数据，而模数装换处理模块也只在接收到闭合信号和使能信号时，才接收电流采集模块当前采集的电流值，并将电流值进行模数转换处理，将模数转换处理后得到的电流数据上传至中央处理器。因此中央处理器仅在收到唤醒信号时(即电流值大于或等于阈值时)才处于正常工作模式，而模数转换处理模块也仅在接收到中央处理器发送的闭合信号和使能信号时，才进行模数转换处理工作，因此电流采集设备中的中央处理器和模数转换处理模块不需要实时工作，减少了电流采集设备的功耗。

参阅图6，基于上述本申请实施例提出的电流采集设备，本申请实施例对应公开了一种电路监测系统，包括：至少一个上述任意一种实施例提出的电流采集设备601，网关602、以及云服务器603。

分别与每一个电流采集设备601相连的网关602向每一个电流采集设备501发送唤醒命令，以获取每一个电流采集设备601上传的电流数据，并将获取到的电流数据发送至云服务器603。与网关602连的云服务器603将网关502发送的电流数据发送至终端。将网关602发送的电流数据发送至终端后，终端用户可以实时通过终端查看电流数据，以实现监测电流数据。

其中，电流采集设备601输出电流数据的执行原理及过程可参见上述本申请实施例提出的电流采集设备，此处不再赘述。

举例说明，电路监测系统中将电流数据上传至终端的过程可以是：一个远距离无线电网关下带多个电流采集设备，同一组远距离无线电网关和电流采集设备工作在同一信道。远距离无线电网关由远距离无线电通信模块、处理器以及4G模块组成。在通信之前，电流采集设备和远距离无线电网关中的处理器分别对其中的远距离无线电通信模块中的寄存器进行配置，分别配置电流采集设备和远距离无线电网关的地址、信道、串口配置以及工作模式。当远距离无线电网关要求电流采集设备发送电流数据时，根据电路监测系统实际要求，远距离无线电网关周期性定时下发唤醒命令给组内的电流采集设备，唤醒电流采集设备。其中，唤醒命令的帧格式可以定义为：“目标地址+信道+帧头+命令号+数据长度+来源地址+信道+校正时间+上传延时+校验+帧尾”。其中，为了确保远距离无线电网关在接收不同电流采集设备所上传的数据时不出现同时接收多个不同电流采集设备所上传的数据的混乱，给不同的电流采集设备所发送的唤醒命令中的上传延时并不相同。采集设备唤醒命令中除了可携带帧头、命令号、数据长度、来源地址、信道、校正时间、上传延时、校验以及帧尾这些信息之外，也可以不携带这些信息而是携带其他的信息。即帧头、命令号、数据长度、来源地址、信道、校正时间、上传延时、校验以及帧尾为自定义信息，唤醒命令中携带的自定义信息可以依据实际应用场景进行设定。

远距离无线电网关向本信道中不同的电流采集设备地址发送唤醒命令，在规定时间内若收到回复，且判定命令号是否正确，则对电流采集设备的来源地址、采集电流数据的组数、数据类型以及电流数据进行存储，并将网关内的远距离无线电通信模块的工作模式转为接收模式，若未收到回复或者命令号不正确，则重新发送唤醒命令，直到收到正确的回复为止。

电流采集设备中的中央处理器在没有接收到唤醒命令时处于低功耗模式，直到电流采集模块所采集的电流值大于或等于电流阈值时会处于正常工作状态，或者是电流采集设备中的远距离无线电通信模块接收到唤醒命令时，才处于正常工作状态。远距离无线电网关发送的唤醒命令被采集设备中的远距离无线电通信模块接收，远距离无线电通信模块接收到唤醒命令时，将唤醒命令传输给中央处理器并唤醒中央处理器，使中央处理器从低功耗模式进入正常工作模式，中央处理器判断接受到的唤醒命令是否正确，若正确则将检测周期中接收到的电流数据的最大值进行上传，同时上传采集组数、数据类型，若在规定时间内电流采集设备收到网关的回复，则表示数据已成功发送。若没有收到回复，电流采集设备则继续发送数据直至收到回复。

远距离无线电网关将接收到的电流数据上传至云服务器，由云服务器发送给终端，用户即可通过终端监测电路系统中的电流，以在电流系统出现故障时及时处理。

本申请实施例提出的电路监测系统中的电流采集设备中，唤醒模块只在接收到的电流值大于或等于电流阈值时，才生成并输出第一唤醒信号，进而使得中央处理器可以在接收到唤醒信号时，再从低功耗模式切换至正常工作模式，并在正常工作模式下，生成并输出闭合信号和使能信号、以及接收模数转换模块上传的电流数据，而模数装换处理模块也只在接收到闭合信号和使能信号时，才接收电流采集模块当前采集的电流值，并将电流值进行模数转换处理，将模数转换处理后得到的电流数据上传至中央处理器。因此中央处理器仅在收到唤醒信号时(即电流值大于或等于阈值时)才处于正常工作模式，而模数转换处理模块也仅在接收到中央处理器发送的闭合信号和使能信号时，才进行模数转换处理工作，因此电流采集设备中的中央处理器和模数转换处理模块不需要实时工作，减少了电流采集设备的功耗，进而也降低了本申请实施例提出的电路监测系统的功耗。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (9)

1.一种电流采集设备，其特征在于，包括：

唤醒模块，用于实时接收电流采集模块所采集的电流值，并在接收到的所述电流值大于或等于电流阈值时，生成并输出第一唤醒信号；

与所述唤醒模块相连的中央处理器，用于在接收到所述第一唤醒信号时，从低功耗模式切换至正常工作模式，并在所述正常工作模式下，生成并输出闭合信号和使能信号、以及接收并处理模数转换模块上传的电流数据；其中，所述中央处理器在未收到所述第一唤醒信号之前处于所述低功耗模式；

与所述中央处理器相连的模数转换处理模块，用于在接收到所述闭合信号和所述使能信号时，接收所述电流采集模块当前采集的电流值，并将所述电流值进行模数转换处理，将模数转换处理后得到的电流数据上传至所述中央处理器。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述模数转换处理模块，包括：

分别与所述中央处理器和模数转换芯片相连的稳压芯片，用于在接收到所述使能信号时，输出电源电压；其中，所述电源电压用于为所述模数转换芯片供电；

分别与所述电流采集模块、所述中央处理器以及所述模数转换芯片相连的开关模块，用于在接收到所述闭合信号时，将所述电流采集模块当前采集的电流值转换为对应的采集电压，并将所述采集电压输出至模数转换芯片；

分别与所述开关模块、所述稳压芯片以及所述中央处理器相连的模数转换芯片，用于将接收到的采集电压进行模数转换处理，得到进行模数转换后的与所述采集电压对应的电流数据，并将所述电流数据上传至所述中央处理器。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述唤醒模块，包括：

运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第四电阻；

所述运算放大器的正向输入端通过所述第一电阻与电流采集模块相连；所述运算放大器的反向输入端通过所述第二电阻接地；所述运算放大器在接收到的所述电流采集模块所采集的电流值大于或等于电流阈值时，所述运算放大器的输出端通过第四电阻输出第一唤醒信号；其中，所述电流阈值由电源电压、所述第一电阻、所述第二电阻以及所述第三电阻设定；

所述第三电阻的一端连接所述第二电阻和所述运算放大器之间的公共端；所述第三电阻的另一端接收所述电源电压。

4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述开关模块，包括：

采集电阻、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五电阻、第六电阻、第七电阻以及第八电阻；

所述第一开关管的控制端通过所述第七电阻接收所述闭合信号；所述第一开关管的第一端接收所述电源电压；所述第一开关管的第二端与所述第五电阻的一端相连；所述第五电阻的另一端通过所述采集电阻与所述电流采集模块相连；其中，所述采集电阻的两端输出采集电压；

所述第二开关管的控制端通过所述第八电阻接收所述闭合信号；所述第二开关管的第一端接收所述电源电压；所述第二开关管的第二端通过所述第六电阻接地；

所述第三开关管的控制端连接所述第五电阻和所述第一开关管之间的公共端；所述第三开关管的第一端连接所述采集电阻和所述第五电阻之间的公共端；所述第三开关管的第二端与所述第四开关管的第二端相连；

所述第四开关管的第一端接地；所述第四开关管的控制端连接所述第六电阻和所述第二开关管之间的公共端。

5.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述稳压芯片，包括：

所述稳压芯片的使能端接收所述使能信号；所述稳压芯片的输入端连接供电电池；所述稳压芯片与所述供电电池之间的公共端通过第一电容接地；所述稳压芯片的接地端和反馈端分别接地；所述稳压芯片的输出端输出所述电源电压。

6.根据权利要求1至5所述的任意一种设备，其特征在于，还包括：

与唤醒模块相连的电流采集模块，用于采集电流值；

与所述中央处理器相连的通信模块，用于在接收到网关的唤醒命令时，向所述中央处理器发送第二唤醒信号，使所述中央处理器从所述低功耗模式切换至所述正常工作模式，向所述网关传输所述中央处理器在所述正常工作模式下发送的电流数据；其中，所述中央处理器在接收到所述第二唤醒信号之前处于所述低功耗模式。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述通信模块执行在接收到网关的唤醒命令时，向所述中央处理器发送第二唤醒信号，使所述中央处理器从低功耗模式切换至正常工作模式，向所述网关传输所述中央处理器在所述正常工作模式下发送的电流数据时，用于：

在接收模式下，若检测到接收了网关的唤醒命令，则向所述中央处理器发送第二唤醒信号，使所述中央处理器从低功耗模式切换至正常工作模式，并在所述中央处理器的控制下由所述接收模式切换至传输模式，在所述传输模式下，向所述网关传输所述中央处理器在所述正常工作模式下发送的电流数据；其中，所述中央处理器在接收到所述第二唤醒信号时，若判断出所述唤醒命令正确，则提取出所述电流数据传输至所述通信模块，并将所述通信模块配置为所述传输模式。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述电流采集模块为电流传感器，所述通信模块为远距离无线电通信模块，所述网关为远距离无线电网关。

9.一种电路监测系统，其特征在于，包括：

至少一个如权利要求1至8所述的任意一种电流采集设备；

分别与每一个所述电流采集设备相连的网关，用于向每一个所述电流采集设备发送唤醒命令，以获取每一个所述电流采集设备上传的电流数据，并将获取到的所述电流数据发送至云服务器；

与所述网关相连的所述云服务器，用于将所述网关发送的所述电流数据发送至终端。

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