CN203479901U

CN203479901U - 基于无线接入技术的远程计量插座装置

Info

Publication number: CN203479901U
Application number: CN201320538710.0U
Authority: CN
Inventors: 郑增威; 龙志勇; 陈丹
Original assignee: Zhejiang University City College ZUCC
Current assignee: Zhejiang University City College ZUCC
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2023-08-30

Abstract

本实用新型涉及一种基于无线接入技术的远程计量插座，其它包含电能采样转换模块、电能计量模块、无线传输模块和电源模块，电能采样转换模块输入端接家用电器的输入电压和电流，电能采样转换模块的输出端与电能计量模块相连，电能计量模块通过串口与无线传输模块相连，电能采样转换模块采样得到的电流电压经调理转换信号后通过串口传送给电能计量模块，电能计量模块将采样得到的电压电流信号转换成数字信号。本实用新型研制的家电产品能耗跟踪监测系统能够准确的计量出家电产品的能耗，这样能对买来的家电产品进行实际测量，然后跟其标注的节能等级进行等级，能够一目了然的看出是否符合标注的节能等级。

Description

基于无线接入技术的远程计量插座装置

技术领域

本实用新型涉及一种基于无线接入技术的远程计量插座装置。具体地说，涉及一种对节能家电产品能耗监测同时还能将采集的数据传输到后台的插座装置。

背景技术

随着我国经济持续高速发展和国民收入不断提高，家用电器产品的使用、数量和种类都呈快速增加和迅速普及之势，其产生的电力消耗总量也以平均每年10%的速率增长。然而我国能源形势不容乐观，强化节能优先成为国家能源战略重要选项。为此，国务院于2012年6月16日印发了《“十二五”节能环保产业发展规划》，强调节能环保产业是国家加快培育和发展的7个战略性新兴产业之一，并重点提出要求加快家电产品如空调、洗衣机、电冰箱、电视机、热水器等智能控制节能技术和待机能耗技术研发进度。事实上，家用电器的使用已经成为居民家庭能源消耗的主要因素。据统计，如果把中国1.3亿台家庭现有的普通冰箱都换成节能冰箱，在今后15年内平均每年可节能20%，全国将少消耗电1200亿度。如果每个家庭用4支节能灯算，每年能节约费用200亿元。由此可见，培育和增强居民消费者的节能家用电器(简称节能家电)方面的意识和知识，推广应用节能家电，对实现中国节能减排的目标意义重大。

因此，国家近几年先后推出“家电下乡”、“以旧换新”、“节能惠民”三大政策，仅2012年国家财政补贴节能家电265亿元，引导家电企业加快研发节能技术，鼓励广大老百姓普及使用节能家电产品。

然而，由于能效等级根据企业委托第三方或自行检测结果标定，是一种自律行为，因此，造成一些家电企业为骗取节能补贴虚标能效等级的事件频频见诸报端。仅以最近上海市质监局发布2012年家用洗衣机、电冰箱及电视机等家电产品抽查结果来看，就有众多曾经颇为知名的品牌上榜。其报告中显示，在17批次洗衣机中，5批次不合格。而在这些不合格的产品中，曾经赫赫有名的威力、康佳、小鸭等国内品牌，还有松下等国际知名品牌，都因不合格项目涉及洗净性能、耗电量和能效等级上榜。例如在电冰箱的检验中，一台标称为1级能效等级的威力牌BCD-165MX1型号冰箱冷冻室，测试竟然达不到国家标准规定的零下18℃的最低限值。实际上，众多家用洗衣机、电冰箱能效等级早已虚标严重，3级、4级能效虚标为2级，2级能效虚标为1级，甚至还出现能效门槛还没有达到却虚标为1级能效产品。国家质检总局下设的中国质量认证中心也认识到问题的确存在，在2012年7月宣布将建立空调等家电产品长效节能评定机制，意味着未来空调节能性的检测将有别于以往仅以实验室数据为依据的检测，而是基于产品实际使用过程中的节能指标所做出的综合性能检测。这样的测试意在强调空调等产品不仅要能效高，还要在使用周期内保持较为稳定的节能效果。

为此，本实用新型研制一种基于无线接入技术的远程计量插座，监测节能家电能耗的同时将采集的数据传输到后台服务器进行后续处理。在对节能家电产品的能耗等级进行监督的同时，也给用户购买节能家电做出一定的参考。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：设计开发一种基于无线接入技术的远程计量插座，方便对节能家电的能耗进行检测。因为市场现状的许多节能家电的能耗等级是虚标的，所以很多情况下需要进行能耗监测来保护消费者权益。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于无线接入技术的远程计量插座，其特征在于它包含电能采样转换模块、电能计量模块、无线传输模块和电源模块，电能采样转换模块输入端接家用电器的输入电压和电流，电能采样转换模块的输出端与电能计量模块相连，电能计量模块通过串口与无线传输模块相连，电能采样转换模块采样得到的电流电压经调理转换信号后通过串口传送给电能计量模块，电能计量模块将采样得到的电压电流信号转换成数字信号，无线传输模块通过无线网络将数字信号传送到后台数据中心进行后续的挖掘处理。

所述电能采样转换模块包括电压传感器、电流传感器、电压变换/调理电路，电压传感器和电流传感器的输入端分别与家用电器的输入电压和电流相连，电压传感器和电流传感器的输出端分别与电压变换/调理电路相连。

所述电能计量模块核心部件是电能计量芯片，电能计量芯片采用ATT7037AU芯片，所述电能计量芯片通过spi串口和无线传输模块的TXD端连接。

所述电能计量模块还包括LCD灯、继电器和按钮，所述电能计量芯片分别与LCD灯、继电器和按钮相连。

所述无线传输模块是一个嵌入式的GPRS模块。

本实用新型研制的一种基于无线接入技术的远程计量插座具有以下优点和积极效果：

（1）有效加强了对市场上面节能家电实际节能情况的监督。随着国家对节能减排家电的大力扶持，市场上面众多厂家也在发展节能减排家电用品。然而由于节能家电的能效等级是根据企业委托第三方或自行检测结果标定，是一种自律行为，因此，造成一些家电企业为骗取节能补贴虚标能效等级的事件频频见诸报端。所以市场上面的许多家电产品的能效等级是虚标的，这样很大程度上面对用户的正当权益有损害，同时也对国家节能减排的整体政策相悖，不利于环境保护。本发明研制的家电产品能耗跟踪监测系统能够准确的计量出家电产品的能耗，这样能对买来的家电产品进行实际测量，然后跟其标注的节能等级进行等级，能够一目了然的看出是否符合标注的节能等级。

（2）有效地保证了监督的便捷性、直观性。远程计量插座不尽会在LED显示屏上面显示检测的数据，同时嵌入的无线传输模块会将检测到的数据定期的传送给后台数据库，这样后台数据库那里就可以得到实时的检测信息，让更多人在浏览终端就可以检测各个地方的家电能耗情况，更加快捷方便。

(3) 价格便宜，经济便利。里面采用的测量电流都是采用锰铜电阻分压分流测量单项电压这种价格比较便宜的方式，所以整个插座的成本造价部是很高，完全能在日常生活中普遍推广。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型布设与应用示意图

图2是本实用新型组成结构框图

图3是本实用新型工作调度流程图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型由电能采样转换模块、电能计量模块、无线通信模块和电源模块四部分组成。电能采样转换模块输入端接家用电器的输入电压和电流，电能采样转换模块的输出端与电能计量模块相连，电能计量模块通过串口与无线传输模块相连，电能采样转换模块采样得到的电流电压经调理转换信号后通过串口传送给电能计量模块，电能计量模块将采样得到的电压电流信号转换成数字信号，无线传输模块通过无线网络将数字信号传送到后台数据中心进行后续的挖掘处理。

参见图2，电能采样转换模块：计量电能首先要对电能进行采样转换。电能采样转换模块取得要测量电路的电压和电流然后进行转换方便计量。采样得到的电流电压会通过电压变换/调理电路转换信号通过串口传送给电能计量模块。电能采样转换模块包括电压传感器、电流传感器、电压变换/调理电路，电压传感器和电流传感器的输入端分别与家用电器的输入电压和电流相连，电压传感器和电流传感器的输出端分别与电压变换/调理电路相连。电能采样转换模块将高电压、大电流转换成计量芯片可以测量的低电压、小电流。电能采样转换模块输入端接入的是家用电器的输入电压u和电流i，经过内部电路转换后成计量芯片可以测量范围内的电流电压输出到电能计量芯片的电压输入端V3P,V3N引脚和电流输入端V1P,V1N。

电能计量模块：电能计量模块将采样得到的电压电流信号转换成我们实际可读的数字信号。电能计量模块的核心部件是电能计量芯片，这里采样以ATT7037AU芯片，该芯片提供单相电能计量所需要的全部功能，包括有功功率与有功电能、无功功率与无功电能、视在功率与视在电能、电压有效值、电流有效值及频率计算等，支持灵活的防窃电方案和校表方案。这款芯片完全满足对家用设备或的电量测量需求。电能计量模块还包括LCD灯、继电器、按钮，电能计量芯片分别与LCD灯、继电器和按钮相连。电能计量芯片的电压输入端V3P,V3N引脚和电流输入端V1P,V1N接收电能采样转换电路的测量电压和电流。经过内部电路处理后，将脉冲信号整理处理，用LCD controller可直接驱动LCD显示，这里与LCD的引脚连接是SEG0/PA0-SEG3/PA3,SEG4/COM4/PA4-SEG7/COM7/PA7,SEG8/PB0-SEG15/PB7,SEG16/P0_0-SEG23/P0_7。GPIO通过隔离光偶控制继电器。按钮与芯片的RST引脚相连，用来进行复位功能。同时电能计量芯片将数据通过spi串口和无线传输模块的TXD端连接，将数据传给无线传输模块。在测量电能的同时，也集成了丰富的存储及外设资源，使得系统对外设的控制和信号传输不再使用另外的MCU芯片。ATT7037AU中有可掉电保持的data flash 4K,可保存约8个小时的数据（以每次8字节、每分钟存储一次计算）；RTC给出日历时间信息；串口用于直接和无线通信模块交换数据；I2C总线上可挂片外的Flash，以记录更多的测量数据。

无线传输模块：无线传输模块即一个嵌入式的GPRS模块，能够将电能计量模块通过spi串口传输过来的数据通过无线网络传输给后台数据中心。电能计量模块通过串口将信号传送给无线传输模块，无线传输模块再通过GPRS传送到后台数据中心进行后续的挖掘处理。具有可靠性高、性能稳定的特点。

电源模块：此处的电源模块主要是给插座的各个功能模块供电。直接取单相电，经整流电路后，接入电能计量芯片和无线传输模块的AVCC端使用。

图3是本实用新型工作调度流程图，其特征在于它包括以下步骤：

（A）首先，电能采样转换模块会通过电压电流采样将家用电器上面的电压电流转换成可以计量的信号信息传送给电能计量模块。

（B）电能计量模块接收从电能采样转换电路传输过来的信号，然后转换成可以计量的数据，并转换成可读数据显示在LED显示屏上面，同时将数据存储在ATT7037AU的data flash 4K寄存器中用来进行后续处理。

（C）无线传输模块通过串口得到电能计算模块转换的数据，每隔30分钟通过GPRS传送给后台数据中心进行进一步的处理。

Claims

1. 一种基于无线接入技术的远程计量插座，其特征在于它包含电能采样转换模块、电能计量模块、无线传输模块和电源模块，电能采样转换模块输入端接家用电器的输入电压和电流，电能采样转换模块的输出端与电能计量模块相连，电能计量模块通过串口与无线传输模块相连，电能采样转换模块采样得到的电流电压经调理转换信号后通过串口传送给电能计量模块，电能计量模块将采样得到的电压电流信号转换成数字信号，无线传输模块通过无线网络将数字信号传送到后台数据中心进行后续的挖掘处理。

2.如权利要求1所述的一种基于无线接入技术的远程计量插座，其特征在于：所述电能采样转换模块包括电压传感器、电流传感器、电压变换/调理电路，电压传感器和电流传感器的输入端分别与家用电器的输入电压和电流相连，电压传感器和电流传感器的输出端分别与电压变换/调理电路相连。

3.如权利要求1或2所述的一种基于无线接入技术的远程计量插座，其特征在于：所述电能计量模块核心部件是电能计量芯片，电能计量芯片采用ATT7037AU芯片，所述电能计量芯片通过spi串口和无线传输模块的TXD端连接。

4.如权利要求3所述的一种基于无线接入技术的远程计量插座，其特征在于：所述电能计量模块还包括LCD灯、继电器和按钮，所述电能计量芯片分别与LCD灯、继电器和按钮相连。

5.如权利要求1或2所述的一种基于无线接入技术的远程计量插座，其特征在于：所述无线传输模块是一个嵌入式的GPRS模块。