CN203339424U - 无线智能能耗计 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种无线智能能耗计，交流电通过插座输入电源转换模块为通断保护电路、微处理器、LED模块、按键模块、无线通信模块提供电源，能耗检测电路输入端连接插座的交流电输入端，能耗检测电路输出端连接微处理器输入端，微处理器输出端连接通断保护电路输入端，通断保护电路连接在插头和插座之间，微处理器的接收、发送端与无线通信模块连接，通过无线通信模块接入无线网络。本实用新型可对家用电器的用电情况进行准确计量和现场显示，对过流、过载情况进行自动断电保护，具有无线通信功能，可接入家庭无线网关，与各种智能终端通信，实现对家用电器状况的远程监视和控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及仪器仪表领域，具体是一种无线智能能耗计。实用于对电器用电情况的监控，如电器当前实用的功率、消耗的电能等，且支持多种无线通信协议，能与各种智能终端通信，同时提供一种支持普通家电能耗数据入网。
背景技术
由于社会生活水平的逐渐提高与家用电器的快速发展，居民家用电器的数量大为增加并且电器的功率呈上升的趋势，家庭用电用户范围的庞大，使得家庭节电显得尤其重要，特别在夜间居民入睡后或白天的上班时间，一些大型的用电电器可能没有彻底切断电源而只是处于待机模式，这使得电能存在大量的无形浪费。因此发展家庭能源管理系统，提高居民的节电意识尤为重要。
申请号为200620016563.0，名称为多功能计量插座的中国实用新型专利，提供了一种可以对家电的用电信息（工作电压、电流、功率等）进行采集、分析、计量的插座，但是没有涉及到无线通信功能，无法进行数据无线传输和远程监控，公开号为CN201639098的实用新型，基于物联网的能耗监控系统用智能感知插座,涉及无线通信，通过无线只是与房间或楼层数据采集及控制模块通信，没能很好的解决无线传感网与Internet间的互连互通问题，不能很好的集成到整个智能家居系统中，不便于用户对家电的智能管理。因此该实用新型及相关产品无法满足家庭能耗系统对家用电器用电情况的监控和管理。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的上述不足，提供一种支持无线通讯的能耗计，该能耗计支持多种无线通信协议，通过家庭网关可接入家庭能耗管理系统，能与各种智能终端通信，实现家电能耗数据的入网和远程监控。
本实用新型包括插头、插座、电源转换模块、通断保护模块、LCD液晶模块、电能采集模块、按键模块、微处理器、无线通信模块。设备直接插在220V插座上，用电器插在设备插座上，通过电能采集模块，采集电器的当前电压、电流值，计算出当前电器的瞬时功率，传递给微处理器处理，微处理器将处理的能耗数据显示在LED上，同时通过串口将能耗数据发送到无线通信模块，无线通行模块根据采用的通信协议（zigbee、6LowPan、802.15.4、802.11、wipa）将能耗数据封装成协议信息帧发送到家庭网关，网关将能耗数据上传网络，网络下发的控制信息，由网关传递给设备的无线通信模块进行数据的解析，无线通信模块将解析的控制指令反馈给微处理器，微处理器通过控制命令控制通断保护模块来控制电器的通断。
能耗检测电路对负载的电流、电压进行滤波转换并通过电能检测芯片处理，生成瞬时有功功率以高频脉冲形式输出接入到微处理器的外部中断信号输入端，微处理器通过脉冲信号的定时计算和计数对能耗数据进行处理，得到瞬时有功功率和累计电量值，通过LCD液晶模块现场显示，同时，微处理器将处理的能耗数据通过串口发送到无线通信模块108，经过通信协议（zigbee、6LowPan、802.15.4、802.11、wipa）加载，封装成协议信息帧发送到家庭网关，家庭网关将能耗数据上传网络，网络下发控制信息，由家庭网关传递回无线通信模块108进行数据解析，解析出控制指令再通过串口反馈给微处理器，微处理器104通过控制命令控制通断保护模块控制电器的通断。
本实用新型不仅采用高准确度电能测量集成电路和高性能的处理器进行能耗数据采集处理，还采用无线通信模块，能自动接入家庭无线传感器网络，准确实时的将能耗数据显示个人电脑、手机、PDA等终端上，实现对家电的远程监视和控制，克服现场监控的不足，更加便利用户对家电的使用和管理，促进家庭用户养成节约用电、安全用电的习惯，具有非常重要的意义。
附图说明
图1 为本实用新型无线智能能耗计结构示意图；
图2 为本实用新型无线智能能耗计能耗功能模块结构图；
图3 为本实用新型无线智能能耗计使用示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示为本实用新型无线智能能耗计结构示意图，无线智能能耗计包括：插头、插座、电源转换模块，通断保护电路，能耗检测电路，微处理器，LED模块，按键模块，无线通信模块。220v交流电通过插座输入电源转换模块为通断保护电路、微处理器、LED模块、按键模块、无线通信模块提供电源，能耗检测电路输入端连接在插座的交流电输入端，能耗检测电路输出端连接微处理器输入端，微处理器输出端连接通断保护电路输入端，通断保护电路连接在插头和插座之间，微处理器的接收、发送端与无线通信模块连接，通过无线通信模块接入无线网络。在微处理器输入/输出端还连接有按键模块和无线通信模块。
本能耗计直接输入220V交流电，通过电源转换模块103，输出5V、3.3V电压，其中5V电压提供给微处理器104、通断保护电路106、LCD液晶模块107，3.3V电压提供无线通信模块108。能耗检测电路105对负载的电流、电压进行滤波转换并通过电能检测芯片处理，生成瞬时有功功率以高频脉冲形式输出接入到微处理器104的外部中断信号输入端，微处理器104通过脉冲信号的定时计算和计数对能耗数据进行处理，得到瞬时有功功率和累计电量值，通过LCD液晶模块107现场显示， 同时，微处理器将处理的能耗数据通过串口发送到无线通信模块108，经过通信协议（zigbee、6LowPan、802.15.4、802.11、wipa）加载，封装成协议信息帧发送到家庭网关，家庭网关将能耗数据上传网络，网络下发控制信息，由家庭网关传递回无线通信模块108进行数据解析，解析出控制指令再通过串口反馈给微处理器104，微处理器104通过控制命令控制通断保护模块106控制电器的通断，通过按键109可以对能耗计进行功能设置，包括：电价设置，月供电量设置，通断电时间设置，时间设置，工作状态设置等。
选择一组芯片为例对本实用新型的工作作进一步说明，但能满足本实用新型功能的其他芯片均可采用，如图2所示，本实用新型一种支持无线通信的能耗计的实例功能模块结构图，微处理器选用AVR ATmega64芯片，具有 2K字节 EEPROM 存储器以保存数据，能够大量存储采集的能耗数据，且在断电的情况下数据不会丢失，电能检测芯片可采用AD7755芯片，电流和电压两个信号送入 AD7755芯片芯片，分别通过两个16位的二阶模数转换器（ADC）进行数字化，采样速率大于900kHz，AD7755芯片将数字化的电流和电压信号直接相乘得到瞬时功率信号，然后对瞬时功率信号进行低通滤波就得到有功功率分量，AD7755芯片输出端CF与微处理器ATmega64芯片的计数器端口相连，ATmega64在内部定时器的积分时间内对CF输出的脉冲计数，平均功率与平均频率成正比，由此计算电器的耗电量，LCD显示屏、按键、通断保护电路与微处理器GPIO口相连。
无线通信模块可采用CC2430芯片，工作在2.4GHz ISM波段，带有 2 个强大的支持几组协议的USART，CC2430芯片的串口与微处理器串口相接，进行数据传输，通过无线通信协议（zigbee、6LowPan、802.15.4、802.11、wipa）对数据进行处理封装成信息帧，发送到多协议网关进行数据解析后转发到网络，同时网络发送过来的数据通过网关转发给能耗计的cc2430模块，实现网络互通的功能。
如图3所示为本实用新型一种支持无线通信的能耗计使用示意图，本实用新型无线智能能耗计提供一种支持普通家电入网的能力，不仅仅用于单独的现场监控一个家电设备，还可以进行远程监控，无线智能能耗计自带无线模块根据无线通信协议（zigbee、6LowPan、802.15.4、802.11、wipa）与多个无线智能能耗计（也可与其它无线节点）自组网，通过与家庭多协议网关通信，实现无线设备接入以太网，实现无线传感网和Internet间的互连互通，家庭多协议网关将数据上传以太网，数据可以存储在服务器上，可实现对家电的远程管理，通过智能终端（电脑、手机等）可以实现对家电的远程监视和控制，多个家电的用电信息同时进入网络，更加方便用户对家电的管控。本实用新型无线通信方式及所用协议不仅局限于此，更具实际使用，采用不同的射频芯片和协议进行能耗数据无线采集，都属本实用新型保护的范围。
本实用新型无线智能能耗计，其重点在于实现家电能耗的数据的无线传输和远程监控，能都接入无线网络，进入以太网，人们出门在外，发现家中的电器忘记关了，用户可以通过电脑或者手机进行远程断电，同时用户下班后可以提前通过电脑或者手机打开空调和热水器，这将大大方便了用户对家电的管理和使用，对发展家庭能耗管理系统和实现家庭节能都具有重大意义。
Claims (3)
1.一种无线智能能耗计，其特征在于，包括：插头、插座、电源转换模块，通断保护电路，能耗检测电路，微处理器，LED模块，按键模块，无线通信模块，交流电通过插座输入电源转换模块为通断保护电路、微处理器、LED模块、按键模块、无线通信模块提供电源，能耗检测电路输入端连接插座的交流电输入端，能耗检测电路输出端连接微处理器输入端，微处理器输出端连接通断保护电路输入端，通断保护电路连接在插头和插座之间，微处理器的接收、发送端与无线通信模块连接，通过无线通信模块接入无线网络。
2.根据权利要求1所述的无线智能能耗计，其特征在于，能耗检测电路对负载的电流、电压进行滤波转换并处理生成瞬时有功功率以高频脉冲形式输出接入到微处理器的外部中断信号输入端，微处理器进行处理得到瞬时有功功率和累计电量值，通过LCD液晶模块显示，同时，微处理器将能耗数据通过串口发送到无线通信模块，经过通信协议加载，封装成协议信息帧发送到家庭网关，家庭网关将能耗数据上传网络，网络下发控制信息，由家庭网关传递回无线通信模块解析出控制指令再通过串口反馈给微处理器，微处理器控制通断保护模块控制电器的通断。
3.根据权利要求1所述的无线智能能耗计，其特征在于，所述微处理器采用AVR ATmega64处理器，无线通信模块采用CC2430芯片，支持多种无线通信协议，所述CC2430芯片通过串口与AVR ATmega64处理器进行数据传输。
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