CN204205715U - 一种可自组网并无线上传数据的智能限电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种可自组网并无线上传数据的智能限电装置。本实用新型中交流转直流变压电路一的Vin1接口和Gin1接口分别连接智能限电模块的L1接口和N1接口。交流转直流变压电路二的Vin2接口和Gin2接口分别连接智能限电模块的L2接口和N2接口。BX-WSN节点模块的Vcc接口连接交流转直流变压电路一的Vout1，数字输入I/O2接口连接交流转直流变压电路二的Vout2接口，数字输出I/O1接口连接有源蜂鸣器的驱动接口V0。本实用新型基于无线传感器网络技术实时监测宿舍等环境用电情况，各传感器节点之间自组网，无线通信，向服务器上传实时监测数据并实现违规示警。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）技术领域，具体涉及一种基于无线传感器网络技术实时监测宿舍等环境用电情况，各传感器之间自组网，无线通信，向服务器上传实时监测数据并实现违规示警的智能限电装置。
背景技术
无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息，并报告给信息获取者。传感器、感知对象和信息获取者构成了无线传感器网络的三个要素。WSN技术综合了传感器技术、嵌入式计算技术、网络技术、分布式信息处理技术和通信技术，在军事国防、工农业控制、城市管理、环境检测、抢险救灾、危险区域远程控制等领域具有十分广阔的应用前景。
目前，国内学校大量存在学生不规范用电，私自使用热得快、电饭锅、电磁炉等发热大功率用电器的情况，这对学校来说，是一个巨大的安全隐患。部分学校采用限电器等设施，对学生的用电功率加以限制。然而，这种方式主要还是依赖于学生自主地停止使用大功率用电器，且不会对恶意用电进行记录，使得学校管理人员的监督管理十分乏力低效。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服智能限电技术中的不足，提供了一种可自组网上传数据，在现场只需通过简单的安装便可对宿舍整体进行可靠、大范围、实时的监测。
本实用新型所采取的具体技术方案：
可用于实时用电监测的智能限电装置包括BX-WSN节点模块、智能限电模块、两个交流转直流变压电路、有源蜂鸣器。
所述的BX-WSN节点模块为产品型号BX-WSN无线传感器网络节点。节点电源由交流转直流变压电路一提供，其中Vcc接口连接交流转直流变压器电路一的Vout1接口，GND接口接地。数字I/O1接口连接有源蜂鸣器的驱动接口V0，数字I/O2接口连接交流转直流变压电路二的正极引脚Vout2。
所述的智能限电模块为AHH3电子限荷自动控制器，输入N1脚连接宿舍供电零线，输入L1脚连接宿舍供电火线。输出N2脚连接宿舍用电零线，输出L2脚连接宿舍用电火线。同时，输入端两个引脚通过交流转直流变压电路一为BX-WSN节点模块供电，输出端两个引脚通过交流转直流变压电路二连接BX-WSN节点模块，用于将智能限电模块的工作状态告知BX-WSN节点模块。
所述的有源蜂鸣器模块为产品型号HU-12065Y，驱动引脚V0连接BX-WSN节点模块的数字I/O1接口，GND接口接地。
所述的交流转直流变压电路一将220v的交流市电转化为5v的直流电作为BX-WSN节点的供电电源。其中输入端Vin1和Gin1分别连接限电模块AHH3的L1和N1。220v交流电通过变压器T1转化为9v交流电，再通过桥式整流二极管D并联输入滤波电容C1后正极连接三端稳压器Dz1的1接口，三端稳压器Dz1的3接口接地，三端稳压器Dz1的2接口和3接口并联输出滤波电容C2后产生5v的直流电。
所述的交流转直流变压电路二将220v的交流市电转化为3.3v的直流电连接BX-WSN节点的数字输入接口I/O2。其中输入端Vin2和Gin2分别连接限电模块AHH3的L2和N2。220v交流电通过变压器T2转化为9v交流电，再通过桥式整流二极管D并联输入滤波电容C3后正极连接三端稳压器Dz2的1接口，Dz2的3接口接地，三端稳压器Dz2的2接口和3接口并联输出滤波电容C4后产生5v的直流电。5v的直流电并联输入滤波电容C5后正极连接三端稳压管Dz3的接口1，三端稳压器Dz3的3接口接地，三端稳压器Dz3的2接口和3接口并联输出滤波电容C6后产生3.3v的直流电。
所述的交流转直流变压电路二与交流转直流变压电路一在功能和使用上的区别主要在于，交流转直流变压电路一的输入为智能限电模块的输入端，输出为5v直流电，BX-WSN节点模块提供电源，而交流转直流变压电路二的输入为智能限电模块的输出端，输出端为3.3v直流电，输出正极引脚连接BX-WSN节点模块的数字I/O2接口，GND引脚接地。
与背景技术相比，本实用新型有益效果在于：
（1）本实用新型装置基于无线传感器网络，利用Zigbee无线通信组建稳固强健的自组网络，以此向服务器上传数据，从而对宿舍整体进行可靠、大范围、实时的监测。用电状态采样和数据传输的过程由传感器节点自主完成，对管理人员透明，无需人员实时操作。
（2）本实用新型装置运行能耗低、现场安装方便、内部结构简单、使用寿命长且成本低。装置采用低功耗设计技术，降低了系统能耗。系统供电直接由宿舍电路经过交流转直流变压电路来提供。
（3）装置的适应性强。每个装置作为一个节点，利用Zigbee组成自组网，利用动态变化的网络拓扑结构，使得装置的数据能够更可靠、更便捷地传达至根节点。无需所有节点都连接至根节点，安装方便。同时，也不会因为个别节点的损毁而影响整个网络的运行，具有抗毁性。节点装置的各部件均采用符合工业级标准的器件，在恶劣环境下具有较强的适应性，充分考虑了环境防潮、防腐及安全等因素。
附图说明
图1为本实用新型使用场合的示意图；
图2为本实用新型可自组网并无线上传数据的智能限电装置结构示意图；
图3为图2中BX-WSN节点模块示意图；
图4为图2中智能限电模块示意图；
图5为图2中交流转直流变压电路一示意图；
图6为图2中交流转直流变压电路二示意图；
图7为图2中有源蜂鸣器示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
本实用新型提供了一种可自组网并示警的智能限电装置，针对目前宿舍用电监测的要求，实现对所有宿舍的实时监测，并通过强健的无线自组网络上传到服务器，作为整个宿舍用电监测系统的重要组成部分。
如图1所示，可自组网上传数据并示警的智能限电装置使用的场合为宿舍等密集居住的楼宇环境。无线传感器网络用电情况监测系统包括若干个可自组网上传数据的无线传感器网络节点1-1、汇聚节点1-2、显示终端1-3。其中每个宿舍安装一个无线传感器网络节点，网络节点之间自组网，以无线的方式多跳传播数据。汇聚节点汇聚整个网络的数据，在显示终端进行显示。
如图2所示，本实用新型包括BX-WSN节点2-1、智能限电模块2-2、交流转直流变压电路一2-3、交流转直流变压电路二2-4、有源蜂鸣器2-5。
如图3所示，本实验所用的传感器网络节点和汇聚节点为产品型号BX-WSN无线传感器网络节点,是专为无线传感器网络设计的通用节点，其结构可分为电源供应模块、处理器模块、无线通信模块、串口模块、传感器模块。BX-WSN节点为用户提供了连接其他设备的扩展接口，如提供外接串行通信接口UART0和UART1，多个数字I/O接口和多个模数转换ADC接口等。BX-WSN节点提供丰富的扩展接口，在此仅对使用的接口做简要说明：节点电源由交流转直流变压电路一提供，其中Vcc接口连接变压器电路一的Vout1接口，GND接口接地 。数字I/O1接口连接有源蜂鸣器的驱动接口V0，数字I/O2接口连接交流转直流变压电路二的3.3v正极引脚Vout2。另外，汇聚节点的串行通信接口Rx与Tx连接服务器的通信接口。
如图4所示，所述的智能限电模块为AHH3电子限荷自动控制器，该模块可用于规定使用功率场所的用电自动控制，主要限制非法使用阻性负载功率电热设备等，总功率不超过标称功率时不影响其他电路电器。模块的输入N1脚连接宿舍供电零线，输入L1脚连接宿舍供电火线。输出N2脚连接宿舍用电零线，输出L2脚连接宿舍用电火线。同时，输入端两个引脚通过交流转直流变压电路一为BX-WSN节点模块供电，输出端两个引脚通过交流转直流变压电路二连接BX-WSN节点模块，用于将智能限电模块的工作状态告知BX-WSN节点模块。
所述的交流转直流变压电路一将220v的交流市电转化为5v的直流电作为BX-WSN节点的供电电源。其中输入端Vin1和Gin1分别连接限电模块AHH3的L1和N1。220v交流电通过变压器T1转化为9v交流电，再通过桥式整流二极管D1并联输入滤波电容C1后正极连接三端稳压器Dz1的1接口，Dz1的3接口接地，Dz1的2接口和3接口并联输出滤波电容C2后产生5v的直流电。其中，变压器T1为220v交流转9v交流变压器，桥式整流电路D1为四个1N4001整流二极管，输入滤波电容C1为2000uf/16V的电容，输入滤波电容C2为100uf/16V的电容，三端稳压管Dz1为LM7805三端稳压器。
所述的交流转直流变压电路二将220v的交流市电转化为3.3v的直流电连接BX-WSN节点的数字输入接口I/O2。其中输入端Vin2和Gin2分别连接限电模块AHH3的L2和N2。220v交流电通过变压器T2转化为9v交流电，再通过桥式整流二极管D2并联输入滤波电容C3后正极连接三端稳压器Dz2的1接口，Dz2的3接口接地，Dz2的2接口和3接口并联输出滤波电容C4后产生5v的直流电。5v的直流电并联输入滤波电容C5后正极连接三端稳压管Dz3的接口1，Dz3的3接口接地，Dz3的2接口和3接口并联输出滤波电容C6后产生3.3v的直流电。其中，变压器T2为220v交流转9v交流变压器，桥式整流电路D2为四个1N4001整流二极管，输入滤波电容C3为2000uf/16V的电容，输入滤波电容C4为100uf/16V的电容，三端稳压管Dz2为LM7805三端稳压器。输入滤波电容C5为10uf/16V的电容，输入滤波电容C6为10uf/16V的电容，三端稳压管Dz3为GM1117三端稳压器。
如图7所示，所述的有源蜂鸣器模块为产品型号HU-12065Y，驱动引脚V0连接BX-WSN节点模块的数字I/O1接口，GND接口接地。
本实用新型的工作过程为：
本实用新型中交流转直流变压电路将市电转换为5伏直流电源为BX-WSN节点模块供电，智能限电模块则使用市电。同时BX-WSN节点模块通过数字引脚输出方波直接驱动有源蜂鸣器。
在一定的周期时间内，BX-WSN节点模块读取的数字I/O2的电平状态，以此感知智能限电模块的工作状态，并传输至BX-WSN节点模块的处理器，处理器根据节点内部设置好的参考电平对数据进行计算处理。若监测到恶意用电时，即智能限电模块断电，I/O2的电平状态为低。则BX-WSN节点模块向数字I/O1引脚发送2K的方波，驱动蜂鸣器鸣叫。
最后，BX-WSN节点模块的无线通讯模块将最终处理后的数据发送。各节点监测的数据沿着其他节点逐跳地进行传输，经过多跳后路由到汇聚节点，到达处理终端。
Claims (1)
1. 一种可自组网并无线上传数据的智能限电装置，包括BX-WSN节点模块、智能限电模块、两个交流转直流变压电路、有源蜂鸣器，其特征在于：
所述的BX-WSN节点模块为产品型号BX-WSN无线传感器网络节点；节点电源由交流转直流变压电路一提供，其中Vcc接口连接交流转直流变压电路一的Vout1接口，GND接口接地；数字I/O1接口连接有源蜂鸣器的驱动接口V0，数字I/O2接口连接交流转直流变压电路二的正极引脚Vout2；
所述的智能限电模块为AHH3电子限荷自动控制器，输入N1脚连接宿舍供电零线，输入L1脚连接宿舍供电火线；输出N2脚连接宿舍用电零线，输出L2脚连接宿舍用电火线；同时，输入端两个引脚通过交流转直流变压电路一为BX-WSN节点模块供电，输出端两个引脚通过交流转直流变压电路二连接BX-WSN节点模块，用于将智能限电模块的工作状态告知BX-WSN节点模块；
所述的有源蜂鸣器模块为产品型号HU-12065Y，驱动引脚V0连接BX-WSN节点模块的数字I/O1接口，GND接口接地；
所述的交流转直流变压电路一将220v的交流市电转化为5v的直流电作为BX-WSN节点的供电电源；其中输入端Vin1和Gin1分别连接限电模块AHH3的L1和N1；220v交流电通过变压器T1转化为9v交流电，再通过桥式整流二极管D并联输入滤波电容C1后正极连接三端稳压器Dz1的1接口，三端稳压器Dz1的3接口接地，三端稳压器Dz1的2接口和3接口并联输出滤波电容C2后产生5v的直流电；
所述的交流转直流变压电路二将220v的交流市电转化为3.3v的直流电连接BX-WSN节点的数字输入接口I/O2；其中输入端Vin2和Gin2分别连接限电模块AHH3的L2和N2；220v交流电通过变压器T2转化为9v交流电，再通过桥式整流二极管D并联输入滤波电容C3后正极连接三端稳压器Dz2的1接口，三端稳压器Dz2的3接口接地，三端稳压器Dz2的2接口和3接口并联输出滤波电容C4后产生5v的直流电；5v的直流电并联输入滤波电容C5后正极连接三端稳压管Dz3的接口1，三端稳压器Dz3的3接口接地，三端稳压器Dz3的2接口和3接口并联输出滤波电容C6后产生3.3v的直流电。
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