CN202815571U - 一种电能信息采集现场控制系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种电能信息采集现场控制系统，包括:服务器,通过网络连接下述电能信息采集现场控制器；电能信息采集现场控制器，下行与电能信息采集终端连接上行与服务器通过网络连接，接收控制命令并上传数据；电能信息采集终端，与上述电能信息采集现场控制器连接。本实用新型中能够实时接收、分析处理、存储电能信息参数，并且在实时监控界面中进行显示、统计、分析和控制；电能信息采集终端实时采集用户配电网或用户用电设备的电力参数和电能质量参数，并对采集到的数据进行分析处理、存储、显示以及传输；该现场监控系统能够与兼容性不同的电能信息采集终端相连，采集数据类型覆盖面广，而且能对采集到的数据进一步显示与控制。

Description

一种电能信息采集现场控制系统
技术领域
本实用新型涉及电能信息采集和监控技术领域，特别是涉及对电能信息采集、分析、监控的一种电能信息采集现场控制系统。
背景技术
目前的电能信息采集现场控制设备中，大部分功能都不够全面和完善，一般只是完成特定类型参数的采集，电能信息数据类型覆盖面不够广，对不同通讯协议、不同功能的电能信息采集终端的兼容性也不够好，逐渐不能适应目前工厂、企业对自身用电网络和用电设备电能参数、电力质量参数等数据了解得更加细致的要求。
另外，现有的电能信息采集设备，普遍缺乏对采集到的电能信息数据项的进一步直观监测显示与控制。对电能信息数据的进一步分析、利用也较缺乏，逐渐不能适应当前节能降耗、进行能源消耗监控的需要。
专利申请号为200810019308.5的公开了一种名为电能信息采集一体化平台技术方案，包括现场终端层、通信网络层、主站应用层，现场终端层用于实现现场数据的收集和远传；通信网络层利用混合组网技术，实现远程数据传输与负荷控制管理；主站应用层用于电能信息采集并实现运行管理和数据分析应用功能，该技术方案运用自动控制与分析、现代通讯、互联网、数据库等先进技术，以服务于电能信息采集与运行管理业务为主要目的，通过对各类关口侧和用户侧电能信息的采集、传输、处理、计算、分析、共享等过程的数字化管理，实现统一存储管理和分布式应用的电能信息采集一体化平台，但该技术方案主要用于实现在统一平台下从发电厂、输变电、配电、到用户过程的信息采集，并没有提供如何解决现有技术中电能采集数据类型覆盖面不够广、采集终端兼容性不够好，并且缺乏对采集到的电能信息数据的进一步监控。
实用新型内容
为了克服现有电能信息采集现场控制系统的不足，本实用新型提供一种电能信息采集现场控制系统。
本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：
服务器, 通过网络连接下述电能信息采集现场控制器，用于实时接收、分析处理、存储所述电能信息采集现场控制器传输来的电能信息参数，并且在实时监控界面中进行显示、统计、分析和控制；
电能信息采集现场控制器,下行与电能信息采集终端连接，通过电能信息采集终端实时采集用户配电网或用户用电设备的电力参数和电能质量参数，并对采集到的数据进行分析处理、存储、显示以及传输；上行与服务器通过网络连接，接收控制命令并上传数据；
电能信息采集终端，与上述电能信息采集现场控制器连接。
所述的电能信息采集现场控制器包括嵌入式处理器和与嵌入式处理器相连的键盘、显示器、存储器以及用于与对应接口部件连接的USB接口、一路或多路以太网接口、GPRS/CDMA无线通信接口、RS485接口、RS232接口、CAN总线接口实现多种电能信息采集终端通信。
所述的电能信息采集现场控制器进一步包括A/D转换模块和电能参数采样电路，电能参数采样电路直接采集外部模拟电能信号传输给A/D转换模块转换后，再传输给嵌入式处理器连接。
所述的嵌入式处理器为可运行Linux实时多任务操作系统ARM ９处理器。
所述的存储器采用SDRAM 和NAND FLASH 闪存，通过总线与嵌入式处理器连接。
所述的USB接口包括USB Host 接口和USB　Device接口。
所述的CAN总线接口为CAN总线收发控制器，通过CAN总线与电能信息采集终端相连。
所述电能信息采集终端包括电表、电力参数测试仪、电能质量参数测试仪。
本实用新型相对于现有技术有以下有益效果：
（1）本实用新型所述系统中的电能信息采集现场控制器采用具有高性能、低功耗的ARM 9处理器，该处理器可运行的Linux实时多任务操作系统，非常适用于实时性应用场合，可有效提高采集装置的多功能性和智能性。
（2）所述电能信息采集现场控制器配置A/D转换模块，可直接将电能参数采样电路采集到的模拟信号转换为数字信号，并进行该电能参数的处理和存储；同时，其电能信息采集现场控制器中设有可与多种电能信息采集终端相连的USB接口、一路或多路以太网接口、GPRS/CDM无线通信接口、RS485接口、RS232接口、CAN总线接口，保证其兼容性，确保其电能信息数据类型的覆盖面广，以满足目前工厂、企业对自身用电网络和用电设备电能参数、电能质量参数等数据更细致的要求。
（3）本实用新型的电能信息采集现场控制器采用先进的ARM9嵌入式处理器和大容量的SDRAM内存和NAND FLASH存储器，通讯接口丰富，使得电能信息采集现场控制更加快速和稳定可靠，控制精度、信息采集的全面性也较现有的技术有较大的提高。
（4）本实用新型采用至少一台服务器和与一个或多个电能信息采集现场控制器，形成现场监控网络，接收各种电能信息采集终端采集到的电能信息数据，在服务器监测界面中实现了对接收到的数据项的实时直观显示，并对电能信息数据进一步进行统计、分析、计算、显示计算结果，根据对电能数据的分析结果，服务器可以进一步发出控制指令，经由所述的电能信息采集现场控制器，对用电网络和用电设备进行控制。并且电能信息采集现场控制器和服务器都具有本地数据库服务功能，采集和处理过的电能信息数据可以实时就地存储，并生成数据报表，为电力用户的能源消耗控制提供数据和控制手段支撑。
附图说明
图1为本实用新型所述系统组成结构示意图；
图2为本实用新型的电能信息采集现场控制器的结构示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本实用新型作进一步详细描述：
图1为本实用新型的一个实施例的结构示意图，所述电能信息采集现场控制系统，包括至少一台服务器和与一个或多个与多种通电信息采集终端连接的电能信息采集现场控制器，所述的服务器与电能信息采集现场控制器通过网络连接。其各部分用途如下： 
（1）所述的电能信息采集现场控制器内设有与多种电能信息采集终端（如市场上常见的智能电表、电力参数测试仪、电能质量参数测试仪等）连接的接口，用于实时采集用户配电网或用户用电设备的电力参数和电能质量参数，可以将采集到的电能信息数据进行实时接收，然后进行分析、处理、传输以及采用本地嵌入式数据库系统进行就地存储，并根据设定进行显示。同时也内嵌有A/D转换模块，使其可以直接将外部的电能参数采样电路采集到的模拟信号转换为数字信号，并进行该电能参数的处理和存储。
（2）所述的电能信息采集现场控制器可通过以太网实时将接收并处理完成的电能信息数据传输到服务器，并接受服务器的控制命令。
（3）服务器实时地接收电能信息采集现场控制器传输来的电能信息数据，经过分析、统计处理，在监控软件系统界面中对数据进行显示、统计、分析和控制，并将数据存储于服务器数据库系统中。服务器运行的监控软件可以根据实际电能参数状态，发出控制命令，经过所述的电能信息采集现场控制器，对用电设备进行控制。
本实用新型采用至少一台服务器和与一个或多个电能信息采集现场控制器，形成现场监控网络，接收各种电能信息采集终端采集到的电能信息数据，在服务器监测界面中实现了对接收到的数据项的实时直观显示，并对电能信息数据进一步进行统计、分析、计算、显示计算结果，根据对电能数据的分析结果，服务器可以进一步发出控制指令，经由所述的电能信息采集现场控制器，对用电网络和用电设备进行控制。并且电能信息采集现场控制器和服务器都具有本地数据库服务功能，采集和处理过的电能信息数据可以实时就地存储，并生成数据报表，为电力用户的能源消耗控制提供数据和控制手段支撑。
图2为本实用新型所述的电能信息采集控制器的实施例的结构示意图，本控制器包括一个用于分析处理、存储、显示及传输的可运行Linux实时多任务操作系统的ARM9嵌入式处理器芯片。通过总线与ARM9嵌入式处理器相连的大容量SDRAM内存和大容量NAND FLASH存储器。通过LCD专用接口与ARM9嵌入式处理器相连的显示器，所述的显示器采用LCD显示屏。通过ISA总线与ARM9嵌入式处理器相连的键盘。两个以太网接口，一个RS232接口，一个RS485接口，一个GPRS/CDMA无线通信接口，一个标准CAN总线接口，一个USB Host接口，一个USB Device接口，所述的以太网接口、RS232接口、RS485接口、GPRS/CDMA无线通信接口、标准CAN总线接口、USB Host接口、USB Host接口、USB Device接口分别与ARM9嵌入式处理器对应接口部件相连。所述的CAN总线接口为CAN总线收发控制器，通过CAN总线与电能信息采集终端相连。所述的多路A/D转换模块连接于ARM9嵌入式处理器与输出模拟信号的外部电能参数采集终端之间。
图2中的ARM9嵌入式处理器采用工业级的高性能ARM9嵌入式系统芯片（AT91SAM9260），主频高达200MHz，运行嵌入式Linux实时多任务操作系统，能迅速地对采集到的数据进行分析处理、存储、显示以及传输，而且可以在很大程度上提高采集装置的多功能性和智能性。
所述的以太网接口包括图2中的工业以太网接口1和工业以太网接口2，两者采用高性能工业以太网通信模块，可以连接市场上常见的通过以太网络进行数据上传的电能信息采集终端，实时接收这些终端采集到的用户配电网或用户用电设备的电力参数和电能质量参数，用于完成所述的电能信息采集现场控制器与服务器的以太网数据交换。
GPRS/CDMA无线通信接口完成所述的电能信息采集现场控制器通过无线方式进行数据传输的功能。
RS485接口采用高速485通讯模块，可以连接通过RS485总线进行数据上传的电能信息采集终端，实时接收这些终端采集到的用户配电网或用户用电设备的电力参数和电能质量参数。
RS232接口可以连接通过RS232串行通信方式进行数据传输的设备，并可以连接到开发调试主机，进行软件调试。
CAN总线接口采用高性能的CAN总线收发控制器（SJA1000T），支持CAN2.0B，可以连接通过CAN总线方式进行数据传输的电能信息采集终端，实时接收这些终端采集到的用户配电网或用户用电设备的电力参数和电能质量参数。
USB Host接口直接支持U盘，可以用于系统通过U盘读取系统参数配置数据。
USB Device接口用于连接USB设备。
多路A/D转换模块采用高精度的16位6通道同步采样的A/D转换器，将非智能传感终端的模拟信号转换成为数字信号，并传送到ARM9嵌入式处理器进行处理。
键盘采用基于精简ISA总线的4×5矩阵键盘，用于完成所述的电能信息采集现场控制器的参数设置和软件功能选择、显示。
显示器通过专用LCD接口连接到嵌入式处理器，能够就地进行大尺寸液晶屏幕显示（160×160），完成软件菜单功能、相关参数、数据的显示，也使得所述的电能信息采集现场控制器能在不组网的情况下独立运行。
大容量SDRAM用于作为系统内存，支持嵌入式Linux实时多任务操作系统和应用软件的运行。
大容量NAND FLASH存储器用于就地存储各项实时接收到的数据和经过统计、分析处理得到的数据。
所述的电能信息采集现场控制系统的工作过程为：电能信息采集现场控制器通过RS485接口、工业以太网接口1、标准CAN总线接口连接市场上常见的电能信息采集终端（如市场上常见的智能电表或电力参数测试仪等），实时接收用户配电网或用户用电设备的电力参数和电能质量参数。
同时，通过多路A/D转换模块，非智能传感终端输出的模拟信号被转换为数字信号进行输入。
ARM9嵌入式处理器接收到相关数据后，经过分析、处理，就地存储到NAND FLASH存储器，并根据软件功能设定进行显示。
所述的电能信息采集现场控制器通过工业以太网接口2，将处理过的数据传输到服务器。
服务器实时接收电能信息采集现场控制器传输来的电能信息参数，进行统计、分析、处理、存储，并在实时监控界面中进行显示，在必要的情况下，发出相关控制指令，控制用户用电设备的运行。
本实用新型中未具体介绍的功能模块均可采用现有技术中的成熟功能模块,在此不赘述.
上述实施例仅为本实用新型的优选实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以对其做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种电能信息采集现场控制系统，包括:
服务器：通过网络连接下述电能信息采集现场控制器，用于实时接收、分析处理、存储所述电能信息采集现场控制器传输来的电能信息参数，并且在实时监控界面中进行显示、统计、分析和控制；
电能信息采集现场控制器：下行与电能信息采集终端连接，通过电能信息采集终端实时采集用户配电网或用户用电设备的电力参数和电能质量参数，并对采集到的数据进行分析处理、存储、显示以及传输；上行与服务器通过网络连接，接收控制命令并上传数据；
电能信息采集终端：与上述电能信息采集现场控制器连接。
2.根据权利要求1所述的一种电能信息采集现场控制系统，其特征在于：所述的电能信息采集现场控制器包括嵌入式处理器和与嵌入式处理器相连的键盘、显示器、存储器以及用于与对应接口部件连接的USB接口、一路或多路以太网接口、GPRS/CDMA无线通信接口、RS485接口、RS232接口、CAN总线接口实现多种电能信息采集终端通信。
3.根据权利要求2所述的一种电能信息采集现场控制系统，其特征在于：进一步包括A/D转换模块和电能参数采样电路，电能参数采样电路直接采集外部模拟电能信号传输给A/D转换模块转换后，再传输给嵌入式处理器连接。
4.根据权利要求2所述的一种电能信息采集现场控制系统，其特征在于：所述的嵌入式处理器为可运行Linux实时多任务操作系统的 ARM9处理器。
5.根据权利要求2所述的一种电能信息采集现场控制系统，其特征在于：所述的存储器采用SDRAM 和NAND FLASH 闪存，通过总线与嵌入式处理器连接。
6.根据权利要求2所述的一种电能信息采集现场控制系统，其特征在于：所述的USB接口包括USB Host 接口和USB　Device接口。
7.根据权利要求2所述的一种电能信息采集现场控制系统，其特征在于：所述的CAN总线接口为CAN总线收发控制器，通过CAN总线与电能信息采集终端相连。
8.根据权利要求1所述的一种电能信息采集现场控制系统，其特征在于：所述电能信息采集终端包括电表、电力参数测试仪、电能质量参数测试仪。
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