CN203825442U - 家用电能监控终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种家用电能监控终端，包括第一控制器和第二控制器。第一控制器具有无线通信接口、近距离无线接口、存储器接口、USBHOST接口、以太网接口、输入输出接口和RS485接口。第二控制器通过SPI总线与第一控制器连接，第二控制器具有RS485接口和现场总线接口。本实用新型的家用电能监控终端集成多种通信方式，能将家用配电、储能、安防、电器等独立的系统整合在一起。灵活实现家庭电能信息的采集、上传、存储、处理，使用户直观地了解家庭过去、当前的用电状态、安防状况；并能对家用电器设备、安防设备进行远程操控，从而为家庭可能的突发情况提供了应对措施，同时能具备友好的软件人机界面，方便用户操作。

Description

家用电能监控终端

技术领域

本实用新型涉及智能电网的电能管理技术，更具体地说，涉及智能电网的家用终端。

背景技术

随着智能电网的发展，智能电网逐步进入到家庭应用中，智能电网的家用终端也得到了大力发展。现有的智能电网家用终端普遍并非基于智能电网，无法提供各个系统间的信息协调和通讯。同时存在功能单一的问题，没有完整地针对家庭终端用户的电能信息监控，仅停留在单个用电、配电或者单一的储能、安防系统的阶段。

比如现有的一种可用于家庭终端的电能监控器，包括第一处理器、网络控制器、输入输出设备、第二处理器、串口收发器、一组AD信号处理器、一组RS485收发器和一组CAN收发器。第一处理器包括数据存储接口、网络接口和输入输出接口。网络控制器连接到第一处理器的网络接口。输入输出设备连接到第一处理器的输入输出接口。第二处理器通过SPI总线连接到第一处理器，第二处理器具有串口通信接口、隔离IO接口、一组AD输入接口、一组RS485接口和一组CAN接口。串口收发器连接到第二处理器的串口通信接口。一组AD信号处理器连接到第二处理器的AD输入接口。一组RS485收发器连接到第二处理器的RS485接口，RS485收发器通过光耦隔离器接收RS485总线信号。一组CAN收发器连接到第二处理器的CAN接口，CAN收发器通过光耦隔离器接收CAN总线信号。

现有技术中的另一种可用于家用终端的的实时互动智能终端控制系统。包括实时存储刷新模块、专家系统模块、事务处理模块、ZigBee主协调模块、ZigBee/UPnP协议转化模块、认证与匹配服务模块、接口模块和中央处理模块；实时存储刷新模块、专家系统模块、事务处理模块、ZigBee主协调模块、ZigBee/UPnP协议转化模块、认证与匹配服务模块和接口模块分别与中央处理模块相连；ZigBee主协调模块、ZigBee/UPnP协议转化模块和认证与匹配服务模块顺次相连。

上述的终端均存在并非基于智能电网以及功能单一的问题，不能满足现有的市场需求。目前迫切需要一种适应智能电网，集成多种通信方式，能灵活实现家庭电能信息的采集和上传处理，能使用户直观了解家庭用电状态，并能对家用电器设备、安防设备集中监控、控制，同时能具备友好人机界面，灵活方便的操控方式的智能型家用电网管理终端。

实用新型内容

本实用新型旨在提出一种针对智能电网的家用终端的电能监控设备，集成数据通信、电能管理、安防控制等功能，同时也可以本地和远程实时控制的系统进行整合。

根据本实用新型的一实施例，提出一种家用电能监控终端，包括第一控制器和第二控制器。第一控制器具有无线通信接口、近距离无线接口、存储器接口、USB HOST接口、以太网接口、输入输出接口和RS485接口。第二控制器通过SPI总线与第一控制器连接，第二控制器具有RS485接口和现场总线接口。

在一个实施例中，该家用电能监控终端还包括：无线通信装置、存储器、USB集线器、近距离通信装置、以太网控制装置、交互设备数个RS485收发器和现场总线控制器。无线通信装置连接到第一控制器的无线通信接口。存储器连接到第一控制器的存储器接口。USB集线器连接至第一控制器的USB HOST接口，USB集线器扩展出数个USB接口。近距离通信装置连接到第一控制器的近距离无线接口。以太网控制装置连接到第一控制器的以太网接口。交互设备连接到第一控制器的输入输出接口。数个RS485收发器分别连接至第一控制器的RS485接口和第二控制器的RS485接口。现场总线控制器连接至第二控制器的现场总线接口。

在一个实施例中，无线通信接口是GSM通信接口，无线通信装置是具有短消息功能的GSM收发器。近距离无线接口包括WiFi接口和ZigBee接口，近距离通信装置是WiFi装置和ZigBee装置，WiFi装置连接到WiFi接口，ZigBee装置连接到ZigBee接口。输入输出接口包括触摸输入接口和视频输出接口，交互设备包括触摸屏和液晶显示屏，触摸屏连接到触摸输入接口，液晶显示屏连接到视频输出接口。存储器接口是SD卡插槽，存储器是SD卡。第一控制器具有2个RS485接口，分别连接到2个RS485收发器。第二控制器具有3个RS485接口，分别连接到3个RS485收发器。现场总线接口是DeviceNet接口，现场总线控制器是DeviceNet控制器。

本实用新型的家用电能监控终端集成多种通信方式，能将家用配电、储能、安防、电器等独立的系统整合在一起。灵活实现家庭电能信息的采集、上传、存储、处理，使用户直观地了解家庭过去、当前的用电状态、安防状况；并能对家用电器设备、安防设备进行远程操控，从而为家庭可能的突发情况提供了应对措施，同时能具备友好的软件人机界面，方便用户操作。

附图说明

本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了根据本实用新型的一实施例的家用电能监控终端的结构示意图。

图2揭示了根据本实用新型的一实施例的家用电能监控终端的使用示意图。

具体实施方式

本实用新型旨在提出一种集数据通信、电能管理、实时控制功能的家用终端监控装置。使之能实现多种家用分布式电源的协调工作，多家用电器和安防设备集中式监控和控制。并通过友好的软件管理界面，实时显示家庭的电能信息、电器设备、安防设备的当前和历史状态。同时能通过在该终端软件界面的简单操作，实现电器设备、安防设备的本地控制，也可通过ipad等手持式移动设备上个应用软件，链接该终端后实现远程控制电器和安防设备。

参考图1所示，本实用新型的家用电能监控终端包括如下两个主要部件：第一控制器101和第二控制器102。此外，图示的实施例中，该家用电能监控终端还包括如下的部件：无线通信装置103、存储器104、USB集线器105、近距离通信装置106、以太网控制装置107、交互设备108、数个RS485收发器191和现场总线控制器192。

第一控制器101具有无线通信接口111、近距离无线接口112、存储器接口113、USB HOST接口114、以太网接口115、输入输出接口116和RS485接口117。无线通信装置103连接到第一控制器的无线通信接口111。在图示的实施例中，无线通信接口111是GSM通信接口，无线通信装置103是具有短消息功能的GSM收发器。存储器104连接到第一控制器的存储器接口113。在图示的实施例中，存储器接口113是SD卡插槽，存储器104是SD卡。USB集线器105连接至第一控制器的USB HOST接口114，USB集线器105扩展出数个USB接口。扩展出得数个USB接口可用于连接使用USB接口的各种设备。近距离通信装置106连接到第一控制器的近距离无线接口112。在图示的实施例中，近距离无线接口112包括WiFi接口和ZigBee接口，近距离通信装置106是WiFi装置和ZigBee装置，WiFi装置连接到WiFi接口，ZigBee装置连接到ZigBee接口。以太网控制装置107连接到第一控制器的以太网接口115。交互设备108连接到第一控制器的输入输出接口116。在一个实施例中，输入输出接口116包括触摸输入接口和视频输出接口，交互设备108包括触摸屏和液晶显示屏，触摸屏连接到触摸输入接口，液晶显示屏连接到视频输出接口。数个RS485收发器191连接至第一控制器的RS485接口117，在图示的实施例中，第一控制器具有两个RS485接口117，相应的，两个RS485收发器191连接到该两个RS485接口117。

第二控制器102通过SPI总线与第一控制器101连接，第二控制器102具有RS485接口121和现场总线接口122。在图示的实施例中，第二控制器102具有三个RS485接口121，相应的，三个RS485收发器191连接到该三个RS485接口121。现场总线控制器192连接至第二控制器的现场总线接口122。在图示的实施例中，现场总线接口122是DeviceNet接口，现场总线控制器192是DeviceNet控制器。

参考图2所示，根据本实用新型的一实施例的家用电能监控终端的使用示意图。

第一控制器201选用的是ARM Cortex-A8型处理器，在嵌入式操作系统环境下，第一控制器能提供图形界面应用软件，实现对用户端的配电设备210、可再生能源发电设备211、储能设备212、家用电器213、安防设备214等设备的可视化管理、信息查询与现场控制功能。第一控制器201提供以下的一系列接口：以太网接口、存储器接口（SD卡接口）、RS485接口（数量为两个）、WiFi无线接口、ZigBee无线接口、USB Host接口、无线通信接口（GSM通信接口）、触摸式LCD控制模块（输入输出接口）。其中WiFi无线接口和ZigBee无线接口均为近距离无线通信接口。

第二控制器202选用的是ARM Cortex-M3型处理器，通过SPI总线与第一控制器201连接。第二控制器202提供以下接口：RS485接口（数量为三个）和DeviceNet接口（现场总线接口）。

触摸式LCD208通过触摸式LCD控制模块连接到第一控制器201。通过第一控制器201的RGB数据信号输出能力，驱动10.2寸的液晶屏，并通过四线电阻屏实现触摸式操作。此外，第一控制器201还能实现对液晶屏的复位、背光控制以及其他液晶屏的控制。

存储器接口（SD卡接口）可以提供外接大容量储存接入，比如接入大容量的SD卡。

USB Host接口连接至USB hub后可扩展出一系列的USB接口，可以接入USB鼠标、键盘、USB大容量储存器等设备。

以太网接口用于各种终端和上位机与本地用户端的通信。

WiFi无线接口用于与用户的手持式设备206，诸如手机、平板电脑等通过WiFi进行通信。

无线通信接口（GSM通信接口）用于向用户的无线通信装置203，诸如手机通过无线通信网络发送各种电能信息和监控状态。

RS485接口、ZigBee无线接口和DeviceNet接口用于第一控制器201、第二控制器202与配电设备210、可再生能源发电设备211、储能设备212、家用电器213、安防设备214等设备进行通信。其中第一控制器201使用RS485接口和ZigBee无线接口，第二控制器202使用RS485接口和DeviceNet接口。

本实用新型的家用电能监控终端改变了现有的家用电能装置功能单一、通信不完善的缺点，搭建了采集数据、控制、通信为一体的集成平台。使信息终端同时兼容多种通信方式，并提供友好的管理软件，实现对各子系统的实时监控和协调工作，形成了一套完整的电能监控体系。该家用电能监控终端使用双ARM处理器架构设计，利用RS485总线、DeviceNet总线、以太网、WiFi、ZigBee、GSM等通讯方式，和家用存储单元、分布式和再生能源、智能配电系统、家用电器系统、安防系统进行通信。

该家用电能监控终端对于电能设备运行状态监控、电能信息数据的线程信息查询与管理，该信息终端精确测量用电负荷的实时功率，并统计用电量，提供实时耗电功率、历史用电信息和当前电价的可视化管理，并按设定的日、月、年时间节点，将电量信息以多种方式（如短信发送、屏幕显示等），即时通知用户。该家用电能监控终端的两个控制器采用双处理器主从模式。其中，第一控制器在嵌入式环境下，拓展显示驱动、电源管理、音频输出、10/100M网络适配器等基本外围功能，并与第二控制器结合，为储能单元，可再生能源子系统，配电子系统、家用电器系统、安防系统的接入，提供RS485总线、DeviceNet总线、以太网、WiFi、ZigBee以及GSM等连接功能。显示模块利用驱动芯片驱动10.2寸液晶屏，协调来自处理器的视频信号。触摸输入接口通过四线电阻屏实现触摸式操作。对液晶显示的控制包括了触摸屏复位和背光控制等。人机基本功能模块包括了主从的USB接口，SD卡接口。可以让用户接入大容量存储设备或鼠标设备。

本实用新型的家用电能监控终端集成多种通信方式，能将家用配电、储能、安防、电器等独立的系统整合在一起。灵活实现家庭电能信息的采集、上传、存储、处理，使用户直观地了解家庭过去、当前的用电状态、安防状况；并能对家用电器设备、安防设备进行远程操控，从而为家庭可能的突发情况提供了应对措施，同时能具备友好的软件人机界面，方便用户操作。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本实用新型的，熟悉本领域的人员可在不脱离本实用新型的实用新型思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (7)

1.一种家用电能监控终端，其特征在于，包括： 

第一控制器，第一控制器具有无线通信接口、近距离无线接口、存储器接口、USB HOST接口、以太网接口、输入输出接口和RS485接口； 

第二控制器，第二控制器通过SPI总线与第一控制器连接，第二控制器具有RS485接口和现场总线接口 

无线通信装置，连接到第一控制器的无线通信接口； 

存储器，连接到第一控制器的存储器接口； 

USB集线器，连接至第一控制器的USB HOST接口，USB集线器扩展出数个USB接口； 

近距离通信装置，连接到第一控制器的近距离无线接口； 

以太网控制装置，连接到第一控制器的以太网接口； 

交互设备，连接到第一控制器的输入输出接口； 

数个RS485收发器，分别连接至第一控制器的RS485接口和第二控制器的RS485接口； 

现场总线控制器，连接至第二控制器的现场总线接口。 

2.如权利要求1所述的家用电能监控终端，其特征在于，所述无线通信接口是GSM通信接口，所述无线通信装置是具有短消息功能的GSM收发器。 

3.如权利要求1所述的家用电能监控终端，其特征在于，所述近距离无线接口包括WiFi接口和ZigBee接口，所述近距离通信装置是WiFi装置和ZigBee装置，WiFi装置连接到WiFi接口，ZigBee装置连接到ZigBee接口。 

4.如权利要求1所述的家用电能监控终端，其特征在于，所述输入输出接口包括触摸输入接口和视频输出接口，所述交互设备包括触摸屏和液晶显示屏，所述触摸屏连接到触摸输入接口，所述液晶显示屏连接到视频输出接口。 

5.如权利要求1所述的家用电能监控终端，其特征在于，所述存储器接口是SD卡插槽，所述存储器是SD卡。 

6.如权利要求1所述的家用电能监控终端，其特征在于， 

所述第一控制器具有2个RS485接口，分别连接到2个RS485收发器； 

所述第二控制器具有3个RS485接口，分别连接到3个RS485收发器。 

7.如权利要求1所述的家用电能监控终端，其特征在于，所述现场总线接口是DeviceNet接口，所述现场总线控制器是DeviceNet控制器。