CN204992151U - 基于无线自组网的具有用能定额预警功能的智能计量插座 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于无线自组网的具有用能定额预警功能的智能计量插座。包括主控板和电源板，所述的电源板的电源输出接口与所述主控板的电源输入接口相连接，实现电源板对主控板的供电，所述主控板的采样信号接口与所述电源板的市电接口和电源输出接口连接，实现对用电设备的电信号采样。所述的主控板包括电源输入接口、无线模块、计量模块、存储模块、背光控制电路、电流采样电路、采样信号接口和液晶显示屏。本实用新型与现有技术相比的有益效果是：通过显示模块不仅能够实时显示功率、电量等能耗数据，而且查询设定时间内的工作时间、待机时间和用电量，并通过不同颜色的光线对当前用电量接近和超过设定用能定额进行预警。

Description

基于无线自组网的具有用能定额预警功能的智能计量插座

技术领域

本实用新型涉及电器设备的节能计量领域，尤其涉及一种基于无线自组网的具有用能定额预警功能的智能计量插座。

背景技术

在现今社会，对于精准计量的需求越来越高，而且计量正在往智能化、网络化、系统化的方向发展，对与电力计量，传统的不进行分项分类的计量方式已经不能适应现今这个高速发展社会的要求。目前市场上大部分计量插座都可以通过电源线路与一个电量计量模块相连，实现了计量和显示所连接电器的用电量情况。但是随着企业及建筑能源管理服务的深入推进，仅仅功率、总用电量等评价指标已经不能再满足精细化节能管理工作的需求,因此增加计量插座的监测内容问题势在必行。

从目前计量插座的应用现状来看，一般通过适配的无线协议来实现数据远程功能，采用手动指定上级路由的方式进行组建网络，组网耗费时间长；目前市场上计量插座基本上是通过数据采集器进行组网，组网路由拓扑结构不合理，且无线传输信号不稳定，需要大量配置数据采集器，以确保通讯质量，在一定程度上造成能源浪费的情况，且无法满足整个建筑或者园区的能耗监测系统的要求。

目前市场上的计量插座与传统的插座在外观上可以做到基本一致，无需重新布线，仅需通过简单的安装，就可以实现用电设备的电流、电压及耗电量等指标的计量，能够显示插座上所接电器工作时的耗电情况，以及该电器关闭后是否还存在电能损耗情况；但是就记录电器设备的使用情况，如工作状况、工作时间、待机时间等，并设定时间内的用电量查询以及额定电量的预警等功能等方面就不太理想。

普通的计量插座包括插座主体和电源线路，其特征在于通过电源线路与一个电量计量模块相连，实现了计量和显示所接电器的用电量情况，仅较少具备数据远程传输的功能。

实现数据远程功能的计量插座，一般采用适配的无线协议，通过手动指定上级路由的方式进行组建网络，计量插座直接选取数据采集器为上级通讯设备，组网路由拓扑结构简单，需要根据通讯质量配置多个数据采集器，且消耗大量的时间进行组建网络。

有些采用无线通讯模块及组网的计量插座，由于建筑内部的隔断，无线传输信号弱，通信链路时断时续，通讯质量较差，导致数据连续丢包率高和通讯成功率低，无法满足大区域组网的要求。

目前大部分的计量插座是通过手动指定上级路由的方式进行组建无线网络，且上级路由一般为数据采集器，这样简单的网络路由拓扑结构，为确保通讯质量，需要大量配置数据采集器，且组网耗费时间长；另外由于组网路由拓扑结构不合理，导致无线传输信号弱，通信链路时断时续，导致数据连续丢包率高和通讯成功率低。虽然有些计量插座可以实现用电设备的电流、电压、功率和用电总量等数据的计量和显示，但是对于设备工作状况、工作时间和待机时间记录、设定时间内用电量查询以及额定能耗预警等方面功能还不是很理想。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于无线自组网的具有用能定额预警功能的智能计量插座。

本实用新型的技术方案如下：

基于无线自组网技术的智能计量插座包括主控板和电源板，所述的电源板包括AC-DC电路、线性电源转换电路、电源输出接口、市电接口和插座接出口，所述的市电接口连接市电，插座接出口用于连接用电设备，市电接口、线性电源转换电路、电源输出接口顺次连接；

所述的主控板包括电源输入接口、无线模块、计量模块、存储模块、背光控制电路、电流采样电路、采样信号接口和液晶显示屏，所述的电源输入接口分别与无线模块、计量模块、存储模块和背光控制电路电连接，计量模块分别与无线模块、背光控制电路、电流采样电路、液晶显示屏和存储模块电连接，所述的采样信号接口和电流采样电路电连接；

所述的电源板的电源输出接口与所述主控板的电源输入接口相连接，实现电源板对主控板的供电，所述主控板的采样信号接口与所述电源板的市电接口和电源输出接口连接，实现对用电设备的电信号采样。

所述的AC-DC电路、线性电源转换电路将市电220V交流电压转化为5V的直流电压。所述的无线模块采用433MHz的CC1101无线模块。所述的存储模块为一片24C04的EEPROM芯片。所述的计量模块采用71M6541芯片。

所述的主控板还包括额定能耗预警模块，所述的额定能耗预警模块与所述的计量模块相连，所述的额定能耗预警模块由所述的电源输入接口供电。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：通过显示模块不仅能够实时显示功率、电量等能耗数据，而且查询设定时间内的工作时间、待机时间和用电量，并通过不同颜色的光线对当前用电量接近和超过设定用能定额进行预警。

通过433MHz无线通讯接口，支持“主-从”模式的无线自组网通讯协议，减少能耗数据采集器的配置数量。通过螺旋式周期入网广播，缩短组建网络所耗费的时间。

通过从机自主判断与主机的通讯质量，强化上级设备选取逻辑，改善组网络路由拓扑结构不合理、无线传输信号弱和传输数据的通讯质量不稳定的现状。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的AC-DC电路图；

图3为本实用新型的线性电源转换电路图；

图4为本实用新型的电流采样电路图；

图5为本实用新型的背光控制电路图；

图6为本实用新型的外观结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型作进一步说明。

如图1-6所示，基于无线自组网的具有用能定额预警功能的智能计量插座包括主控板和电源板，所述的电源板包括AC-DC电路、线性电源转换电路、电源输出接口、市电接口和插座接出口，所述的市电接口连接市电，插座接出口用于连接用电设备，市电接口、线性电源转换电路、电源输出接口顺次连接；

本实施例的Lin（火线），Nin（零线）构成本实用新型的220V市电接口，Lout（火线），Nout（零线）构成本实用新型的插座接出口；

所述的主控板包括电源输入接口、无线模块、计量模块、存储模块、背光控制电路、电流采样电路、采样信号接口和液晶显示屏，所述的电源输入接口分别与无线模块、计量模块、存储模块和背光控制电路电连接，计量模块分别与无线模块、背光控制电路、电流采样电路、液晶显示屏和存储模块电连接，所述的采样信号接口和电流采样电路电连接；

所述的电源板的电源输出接口与所述主控板的电源输入接口相连接，实现电源板对主控板的供电，所述主控板的采样信号接口与所述电源板的市电接口和电源输出接口连接，实现对用电设备的电信号采样。

图2为本实用新型的AC-DC电路图；图3为本实用新型的线性电源转换电路图；图4为本实用新型的电流采样电路图；图5为本实用新型的背光控制电路图。

所述的AC-DC电路、线性电源转换电路将市电220V交流电压转化为5V的直流电压。所述的无线模块采用433MHz的CC1101无线模块。所述的存储模块为一片24C04的EEPROM芯片。所述的计量模块采用71M6541芯片。

所述的主控板还包括额定能耗预警模块，所述的额定能耗预警模块与所述的计量模块相连，所述的额定能耗预警模块由所述的电源输入接口供电。当计量模块检测到用电设备的能耗超过额定能耗预警模块设置的阈值时，额定能耗预警模块发出信号给计算模块，计量模块控制背光控制电路图发出灯光信息起到预警作用。本实用新型计量插座的外形可如图6所示，除包括显示屏外，于其它插座无异。

所述的智能计量插座设有主控板和电源板，各自功能独立，避免相互干扰。

智能计量插座设有计量模块，可采集电器设备的功率、电量和工况等信息。

智能计量插座面板上设有显示模块，不仅能够实时显示功率、电量等能耗数据，而且能够记录设定时间内的工作时间、待机时间和用电量，并通过不同颜色的光线对当前用电量接近和超过设定用能定额进行预警。

智能计量插座设有无线模块，实现与数据采集器和无线主站在电计量参数、工况参数、定额预警参数三个方面进行数据交互。

智能计量插座设有存储模块，用于存储关键数据，在断电情况下依然可以保存数据。

通过本实用新型采用的无线模块采用433MHz的CC1101无线模块，智能计量插座可采用螺旋式周期入网广播形成无线自组网，与原先技术相比，对于单个设备入网广播机会从1次/5分钟提高到了7-12次/5分钟，入网时间从5-30分钟缩短到了20-30秒，组网时间从5-30分缩短到1分45秒，机通讯链路自评估从11分钟缩短到了5分钟甚至更短。

无线自组网可采用“主-从”通讯模式，在应用层面引入数据帧序列号，从机可以通过解析收到数据的序列号准确的对通讯质量作出判定，从而减少连续丢包数，提高数据通讯的成功率。

该智能计量插座强化了上级设备选取逻辑，以与主机丢包数和通讯成功率作为参考，从机可重新添加路由机制，以期选取更为合理的广播应答信号作为上级设备，建立通讯质量更好的路由链路。

该智能计量插座上部设置的显示屏，不仅能够实时显示功率、电量等能耗数据，而且能够记录设定时间内的工作时间、待机时间和用电量，并通过不同颜色的光线对当前用电量接近和超过设定用能定额进行预警，以便根据用能定额精确控制用电量，达到节约能源目的。

该智能计量插座使用一片24C04的EEPROM芯片用于存储关键数据，在掉电情况下依然可以保存数据。

该智能计量插座配合上位机软件可为用户提供多类电器的集中能耗监测管理服务。

Claims (6)

1.一种基于无线自组网的具有用能定额预警功能的智能计量插座，其特征在于包括主控板和电源板，所述的电源板包括AC-DC电路、线性电源转换电路、电源输出接口、市电接口和插座接出口，所述的市电接口连接市电，插座接出口用于连接用电设备，市电接口、线性电源转换电路、电源输出接口顺次连接；

所述的主控板包括电源输入接口、无线模块、计量模块、存储模块、背光控制电路、电流采样电路、采样信号接口和液晶显示屏，所述的电源输入接口分别与无线模块、计量模块、存储模块和背光控制电路电连接，计量模块分别与无线模块、背光控制电路、电流采样电路、液晶显示屏和存储模块电连接，所述的采样信号接口和电流采样电路电连接；

所述的电源板的电源输出接口与所述主控板的电源输入接口相连接，实现电源板对主控板的供电，所述主控板的采样信号接口与所述电源板的市电接口和电源输出接口连接，实现对用电设备的电信号采样。

2.根据权利要求1所述的基于无线自组网的具有用能定额预警功能的智能计量插座，其特征在于所述的AC-DC电路、线性电源转换电路将市电220V交流电压转化为5V的直流电压。

3.根据权利要求1所述的基于无线自组网的具有用能定额预警功能的智能计量插座，其特征在于所述的无线模块采用433MHz的CC1101无线模块。

4.根据权利要求1所述的基于无线自组网的具有用能定额预警功能的智能计量插座，其特征在于所述的存储模块为一片24C04的EEPROM芯片。

5.根据权利要求1所述的基于无线自组网的具有用能定额预警功能的智能计量插座，其特征在于所述的计量模块采用71M6541芯片。

6.根据权利要求1所述的基于无线自组网的具有用能定额预警功能的智能计量插座，其特征在于所述的主控板还包括额定能耗预警模块，所述的额定能耗预警模块与所述的计量模块相连，所述的额定能耗预警模块由所述的电源输入接口供电。