CN203275994U - 基于电力载波和zigbee网络技术的节能控制系统 - Google Patents

基于电力载波和zigbee网络技术的节能控制系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及基于电力载波和ZIGBEE网络技术的节能控制系统，包括多个终端单元、多个数据采集处理系统和物联网节能控制服务器，多个终端单元分别接至数据采集处理系统，物联网节能控制服务器则分别与多个数据采集处理系统相通信，终端单元包括传感器、测试单元，所述的传感器则接至测试单元，所述的测试单元包括变送器、第一单片机、第一开关电源和第一电力载波调制解调器；数据采集处理系统则包括第二电力载波调制解调器、第二单片机、Zigbee终端模块和第二开关电源，物联网节能控制服务器包含计算机和Zigbee协调器。因为采用了电力线进行数据传输，所以不需要专门布线，该物联网节能控制服务器平台可以是移动平台，可适用于复杂环境。

Description

基于电力载波和ZIGBEE网络技术的节能控制系统
技术领域
本实用新型涉及基于电力载波和ZIGBEE网络技术的节能控制系统。
背景技术
国家一直倡导节能环保，为了加强节能管理，提高能源利用效率，有必要采取一种建筑物内部各个房间电器设备使用的节能控制管理系统。现有的节能控制管理系统，有的是专门布线传输检测信号，有的是利用3G网络传输信号，这样会消耗大量的人力和物力或网络收费昂贵，导致系统本身不节能，另外现有系统一般只有单纯的检测功能，而没有控制功能，所以发现突发性耗能过大等问题还无法及时处理。
发明内容
本实用新型提出了基于电力载波和ZIGBEE网络技术的节能控制系统，其结构简单，消耗小，且不但能实现检测功能，也能够对电力系统进行控制。
技术方案
基于以上目的，本实用新型的技术方案是：
基于电力载波和ZIGBEE网络技术的节能控制系统，包括多个终端单元、多个数据采集处理系统和物联网节能控制服务器，所述多个终端单元分别接至数据采集处理系统，所述物联网节能控制服务器则分别与多个数据采集处理系统相通信，终端单元包括传感器、测试单元，所述的传感器与测试单元连接，所述的测试单元包括变送器、第一单片机、第一开关电源和第一电力载波调制解调器；测试单元将传感器检测来的模拟信号经过变送器放大、滤波处理，然后经第一单片机转换成数字信号，再通过第一电力载波调制解调器进行调制，通过电力线进行传输，实现测试单元与数据采集处理系统之间的通信；
数据采集处理系统则包括第二电力载波调制解调器、第二单片机、Zigbee终端模块和第二开关电源，数据采集处理系统将各个终端单元送来的检测信号通过第二电力载波调制解调器集中收集处理，然后由第二单片机通过ZIGBEE终端模块传送到物联网节能控制服务器；
物联网节能控制服务器包含计算机和Zigbee协调器。
还包括监测终端,所述的终端单元还包括电力设备、智能插线板和警示器，所述的智能插线板接至电力设备和警示器，所述的智能插线板的控制端接于第一单片机，所述监测终端则接至物联网节能控制服务器；
监测终端通过物联网节能控制服务器监控各个终端单元。
还包括用户终端和互联网，所述用户终端通过互联网接至物联网节能控制服务器。
有益效果
本专利提出一种节能控制系统，采用电力载波技术将分散检测到的能耗值传输到数据集中采集处理系统中，因为采用了电力线进行数据传输，所以不需要专门布线，然后采用ZIGBEE无线网络将数据传输到物联网节能控制服务器平台上，故该物联网节能控制服务器平台可以是移动平台，如带ZIGBEE模块的高性能平板电脑等，可适用于复杂环境。然后系统将自动计算建筑的能耗情况，对其节能效果进行评价，同时对于某些终端单元耗能过大，明显超出许可范围的，还可以发出警示甚至直接发出控制信号关断其电力设备，便于物业管理。本专利将传感器技术、电力载波技术、ZIGBEE无线通信技术和自动化控制技术相结合设计了一种基于电力载波和ZIGBEE网络技术的节能控制系统，以便能为国家节能做出微薄贡献。
附图说明
图1是基于电力载波和ZIGBEE网络技术的节能控制系统结构框图；
图２是测试单元结构框图；
图３是数据采集处理系统结构框图；
图４是物联网节能控制服务器结构示意图。
具体实施方式
如图１至图４所示，基于电力载波和ZIGBEE网络技术的节能控制系统，包括多个终端单元、多个数据采集处理系统和物联网节能控制服务器，所述多个终端单元分别接至数据采集处理系统，所述物联网节能控制服务器则分别与多个数据采集处理系统相通信，终端单元包括传感器、测试单元，所述的传感器则接至测试单元，所述的测试单元包括变送器、第一单片机、第一开关电源和第一电力载波调制解调器；测试单元主要作用是将传感器检测来的模拟信号经过变送器放大、滤波等处理，然后经第一单片机转换成数字信号，并按规定的格式进行编码，产生字符串，再通过第一电力载波调制解调器进行调制，通过电力线进行传输，实现测试单元与数据采集处理系统之间的通信；
数据采集处理系统则包括第二电力载波调制解调器、第二单片机、Zigbee终端模块和第二开关电源，数据采集处理系统则使用自身GS1000A模块的解调功能。数据采集处理系统主要是将各个终端单元来的检测信号通过第二电力载波调制解调器集中收集处理，其中包括各个终端单元的身份识别、检测值初步处理，然后由第二单片机通过ZIGBEE终端模块传送到物联网节能控制服务器；
物联网节能控制服务器包含计算机和Zigbee协调器。
所述的基于电力载波和ZIGBEE网络技术的节能控制系统，还包括监测终端,所述的终端单元还包括电力设备、智能插线板和警示器，所述的智能插线板接至电力设备和警示器，所述的智能插线板的控制端接于第一单片机，所述监测终端则接至物联网节能控制服务器；监测终端通过物联网节能控制服务器监控各个终端单元，一旦发现某个终端单元耗能超过了指标，有权由物联网节能控制服务器通过数据采集处理系统，给终端单元发出停止指令，终端单元收到停止指令后，使智能插线板断电，使电力设备停止工作，同时由智能插线板控制警示器启动，给用户警示作用。
另外，还包括用户终端和互联网，所述用户终端通过互联网接至物联网节能控制服务器。用户可以通过互联网实时查看当前终端单元的状态。
上述单片机可选用美国德州仪器公司的MSC1210，电力载波的调制解调模块可选用GS1000A电力载波模块，ZIGBEE终端模块可选用上海顺舟公司的SZ系列模块。
电力线通信（PLC）是指通过架设在电力线杆和布置于室内的电力线进行通信，即利用专用调制解调器对信号进行调制，然后把信号加载到现有电力线中进行通信的技术。利用电力线进行载波通信是一种很成熟、在电力系统内部通信中应用很广的老技术，但这种通信频带窄（日本《无线电法》规定只能使用10～450kHz频带）、传输速度慢。要想提高传输速度就必须增加带宽，这就是近年来提出的电力线宽带通信技术（BPL）。BPL使用融合计算机与路由器的设备与耦合器。将来自变电所的信号导入光纤，然后加载到中压线的电流信号上发送出去。为了保证信号强度，每隔800-1600m需设置一个中继器。在家庭与企业附近的中继器或路由器，把信号在到达变压器之前从中压线上分离出来，再发送到位于变压器另外一侧的低压线上。这样一来，信号就会在流向建筑物的所有低压线上存在，如果把大楼或房屋的电力线与调制解调器相连接，就可以简便地实现接入宽带网。
宽带电力线载波通讯技术一般采用一种多载波调制技术，即正交频分复用(OFDM)技术。其技术实现为，在频域内将指配的信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的子数据流，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各个子载波相互正交，并行传输。其技术特点是传输速度快，理论传输速度可达200Mbps，抗干扰能力强。宽带PLC通讯技术较适合应用于以电力猫为代表的室内因特网接入、视频监控等对实时性要求较高的领域，同时也适合于物联网家电对通讯速率、抗干扰性等特性的需求。
电力线上信号的传输协议采用TCP/IP协议，采用网络密钥认证的机制，不同的家电之间进行信息传输时，只要遵从相同的通讯协议，采用相同的网络密钥即可实现。
当有新的电力设备接入时，通过以下方式将新电力设备接入，在新设备及终端服务设备上都留有有线接口，当将两者通过信号线连接到一起时，新设备自动发送注册指令，终端服务设备接收到注册指令之后，自动将网络密钥、MAC地址、设备协议等信息发送给新设备，之后新设备再与组内设备通讯时，采用终端服务设备发送给其的设备协议进行通讯，从而完成新设备的自动组网。
ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术，可工作在2.4GHz(全球流行)频段上，支持点对点、点对多点、对等和Mesh网络。

Claims (3)

1.基于电力载波和ZIGBEE网络技术的节能控制系统，其特征在于：包括多个终端单元、多个数据采集处理系统和物联网节能控制服务器，所述多个终端单元分别接至数据采集处理系统，所述物联网节能控制服务器则分别与多个数据采集处理系统相通信，终端单元包括传感器、测试单元，所述的传感器与测试单元连接，所述的测试单元包括变送器、第一单片机、第一开关电源和第一电力载波调制解调器；测试单元将传感器检测来的模拟信号经过变送器放大、滤波处理，然后经第一单片机转换成数字信号，再通过第一电力载波调制解调器进行调制，通过电力线进行传输，实现测试单元与数据采集处理系统之间的通信；
数据采集处理系统则包括第二电力载波调制解调器、第二单片机、Zigbee终端模块和第二开关电源，数据采集处理系统将各个终端单元送来的检测信号通过第二电力载波调制解调器集中收集处理，然后由第二单片机通过ZIGBEE终端模块传送到物联网节能控制服务器；
物联网节能控制服务器包含计算机和Zigbee协调器。
2.根据权利要求1所述的基于电力载波和ZIGBEE网络技术的节能控制系统，其特征在于：还包括监测终端,所述的终端单元还包括电力设备、智能插线板和警示器，所述的智能插线板接至电力设备和警示器，所述的智能插线板的控制端接于第一单片机，所述监测终端则接至物联网节能控制服务器；
监测终端通过物联网节能控制服务器监控各个终端单元。
3.根据权利要求1所述的基于电力载波和ZIGBEE网络技术的节能控制系统，其特征在于：还包括用户终端和互联网，所述用户终端通过互联网接至物联网节能控制服务器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104579427A (zh) * 2015-01-12 2015-04-29 国家电网公司 一种电力无线通信系统及通信方法
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CN106686568A (zh) * 2017-02-13 2017-05-17 上海雍敏信息科技有限公司 Zll设备的一键组网方法
CN108521470A (zh) * 2018-05-21 2018-09-11 陈欢欢 基于电力载波双工通信的物联网控制系统
CN109743239A (zh) * 2018-12-28 2019-05-10 深圳市九洲电器有限公司 智能家居接入方法及系统

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