CN206003301U - 一种网络通信电能管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电表管理系统，特别涉及一种网络通信电能管理系统；包括：智能电能表：用于管理用户用电量，记录用户预购电信息，使用RS485总线和电力载波与控制主机通信；控制主机：管理所有智能电能表和用户信息；路由器：通过WIFI与智能电表通信，通过网络与控制主机通信；便携终端：通过红外与智能电表通信，通过USB与控制主机通信；IC卡：用户通过IC卡存储用户用电信息，实现智能电能表与控制主机的信息互交。电能管理单元包括本发明结构简单，总体稳定性好，工作中的调校周期长，测量精度高，适用范围广，功耗低，还可以通过网络来电能系统进行数据传输，用户即通过IC卡购买电量，也可以通过网络购买电量，实现了多方式的数据传输管理。

Description

一种网络通信电能管理系统

技术领域

本发明涉及一种电表管理系统，特别涉及一种网络通信电能管理系统。

背景技术

一直以来，感应式机械电能表具有较大的市场，但机械电表有着较大的缺点，机械电能表因采用机械转动方式工作，摩擦力不稳定，因此稳定性较差，经运输后准确度就可能超差，在安装之前必须重新调校，安装运行后随着使用时间的增加，稳定性又会逐渐变差。机械电能表由于采用磁路结构非线性失真大，一致性差，因此要采用各种补偿机构，采用补偿机构又降低了稳定性，也不利于生产使用中的调校。传统电表管理系统采用直接抄写或有线传输的方式进行数据读取和控制，人力成本和布线成本较高，不宜与大面积推广使用，而且人工抄写还存在一定的误差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种采集精度高、稳定性强、多传输方式的网络通信电能管理系统。为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种网络通信电能管理系统，其特征在于包括：智能电能表：用于管理用户用电量，记录用户预购电信息，使用RS485总线和电力载波与供电控制中心通信；供电控制中心：管理所有智能电能表和用户信息；路由器：通过WIFI与智能电能表通信，通过网络与供电控制中心通信；便携终端：通过红外与智能电能表通信，通过USB与供电控制中心通信；IC卡：用户通过IC卡存储用户用电信息，实现智能电能表与供电控制中心的信息互交。

进一步的，所述智能电能表包括：电流采集电路、电压采集电路、与电流采集电路和电压采集电路连接的电能计量模块、电能计量模块连接有单片机模块和检测接口电路、与单片机模块和电能计量模块连接的电压转换模块；电流采集电路包括分流电路和电流滤波模块，电压采集电路包括电压衰减电路和电压滤波模块；单片机模块还连接有RS485接口电路、载波通信电路、ESMA安全模块、IC接口电路、继电器驱动电路、显示模块、EEPROM存储模块、开盖检测电路、网络通信模块。

进一步的，电压转换模块结构为：变压器T1的正输出端通过正向连接二极管D1到芯片IC1的输入端，芯片IC1的输出端作为模块电压输出端，芯片IC1的输入端分别通过正向极性电容E1和电容C2接地，芯片IC1的输出端分别通过正向极性电容E2和E3接地，芯片IC1使用芯片78L05。

进一步的，检测接口电路结构为：电路输入端通过电阻R3连接并联的发光二极管D4和发光二极管D3的正极，发光二极管D4和发光二极管D3的负极连接光电耦合器U1的输入端，光电耦合器U1的输出端作为检测接口电路的输出端。

进一步的，继电器驱动电路结构为：第一输入端通过电阻R41连接到三极管Q1的基极，三极管Q1的基极通过电阻R40接地，三极管Q1的发射极连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极通过电阻R42连接到三极管Q5的基极；三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极连接到三极管Q6的集电极；三极管Q5的发射极连接VCC，三极管Q5的集电极连接三极管Q4的集电极；三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极连接三极管Q2的发射极，第二输入端通过电阻R44连接到三极管Q2的基极，三极管Q2的基极通过电阻R45接地，三极管Q2的集电极连接三极管Q6的基极，三极管Q6的发射极连接到VCC，三极管Q5的集电极作为第一输出端，三极管Q6的集电极作为第二输出端，第一输出端与第二输出端之间还连接有瞬态抑制二极管DB1。

进一步的，RS485接口电路电路结构为：第一输入端通过电阻R51连接到光电耦合器U51的负输入端，电路第二输入端通过电阻R52连接到光电耦合器U52的负输入端；光电耦合器U51和光电耦合器U52的正输入端均连接到VCC；光电耦合器U51的正输出端通过电阻R54连接到VCC，其负输出端接地，其正输出端还连接到芯片U6的DI端，芯片U6采用MAX3085；光电耦合器U52的负输出端通过电阻R55接地，其负输出端连接芯片U6的RE端和DE端；光电耦合器U53的正输入端连接VCC，负输入端通过电阻R56连接到芯片U6的RO端，正输出端通过电阻R53连接到VCC，其负输出端接地；芯片U6的A端作为IC接口电路的第一输出端，第一输出端通过电阻R58接VCC，芯片U6的B端连接熔断器F1后作为IC接口电路的第二输出端，芯片U6的B端通过电阻R57接地；芯片A端和B端间连接有瞬态抑制二极管DB2。

进一步的，所述网络通信模块包括天线模块和WIFI模块，所述WIFI模块使用CC1110芯片最小化系统结构，所述天线模块结构为：第一输入端依次连接电感L35和电容C33接地，第二输入端连接电容C38接地，第一输入端还依次连接电容C34和电感L38到第二输入端，电容C34和电感L38间的节点依次通过电感L36、电感L37、电容C37和电阻R35连接到板载天线，电感L37两端还分别通过电容C35和电容C36接地。天线匹配电路电容C37和电阻R33间的节点还通过电阻R36连接到SMA接头。

进一步的，所述红外通信模块包括红外发送电路和红外接收电路，所述红外发送电路结构为：红外发送电路结构为：集成运放U11A的负输入端作为电路输入端，其正输入端接地，集成运放U11A的电源端通过电阻R16连接到电源VCC，集成运放U11A输出端与电路输入端间连接有电阻R11；集成运放U11A输出端通过电阻R12连接到反向器U12A输入端，反相器U12A输入端还依次正向连接二极管D11和电阻R14到反相器U12A的输出端，反相器U12A输入端连接到反相器U13A的输入端；电源端VCC依次通过电阻R16和电阻R15连接到红外发射管正输入端，反相器U3A的输出端连接红外发射管负输出端。

进一步的，红外接收电路结构为：集成运放U25A的负输入连接红外接收管负极，红外接收管正极接地；集成运放U25A的正输入端连接到负电压源,其输出端与负输入端之间连接电阻R27，集成运放U25A输出端依次通过电阻R28和电容C23连接到集成运放U26A的负输入端；集成运放U26A的正输入端接地，集成运放U26A的负输入端与其输出端之间连接电阻R29，集成运放U26A的输出端通过电阻R20后作为电路输出端，电路输出端还通过电容C24接地。

综上所述，本发明结构简单，总体稳定性好，工作中的调校周期长，测量精度高，适用范围广，功耗低。

本发明不仅具有RS485总线和电力载波电能管理系统的传统传输方式，还可以通过网络来电能系统进行数据传输，通过便携终端通过红外信号对智能电能表进行抄写和控制，用户即通过IC卡购买电量，也可以通过网络购买电量，实现了多方式的数据传输管理。

附图说明：

图1为本发明的原理结构图；

图2为本发明的智能电能表结构图；

图3为本发明的电源转换模块电路图；

图4为本发明的检测接口电路图；

图5为本发明的继电器驱动电路图；

图6为本发明的485通信电路图；

图7为本发明的wifi模块电路电路图；

图8为本发明的天线模块电路图；

图9为本发明红外发送电路图；

图10为本发明红外接收电路图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例

如图1所示，一种网络通信电能管理系统，在于包括：智能电能表：用于管理用户用电量，记录用户预购电信息，使用RS485总线和电力载波与供电控制中心通信；供电控制中心：管理所有智能电能表和用户信息；路由器：通过WIFI与智能电能表通信，通过网络与供电控制中心通信；便携终端：通过红外与智能电能表通信，通过USB与供电控制中心通信；IC卡：用户通过IC卡存储用户用电信息，实现智能电能表与供电控制中心的信息互交。

如图2所示，智能电能表包括：电流采集电路、电压采集电路、与电流采集电路和电压采集电路连接的电能计量模块、电能计量模块连接有单片机模块和检测接口电路、与单片机模块和电能计量模块连接的电压转换模块；电流采集电路包括分流电路和电流滤波模块，电压采集电路包括电压衰减电路和电压滤波模块；单片机模块还连接有RS485接口电路、载波通信电路、ESMA安全模块、IC接口电路、继电器驱动电路、显示模块、EEPROM存储模块、开盖检测电路、网络通信模块。

如图3所示，电压转换模块结构为：变压器T1的正输出端通过正向连接二极管D1到芯片IC1的输入端，芯片IC1的输出端作为模块电压输出端，芯片IC1的输入端分别通过正向极性电容E1和电容C2接地，芯片IC1的输出端分别通过正向极性电容E2和E3接地，芯片IC1使用芯片78L05。

如图4所示，检测接口电路结构为：电路输入端通过电阻R3连接并联的发光二极管D4和发光二极管D3的正极，发光二极管D4和发光二极管D3的负极连接光电耦合器U1的输入端，光电耦合器U1的输出端作为检测接口电路的输出端。

如图5所示，继电器驱动电路结构为：第一输入端通过电阻R41连接到三极管Q1的基极，三极管Q1的基极通过电阻R40接地，三极管Q1的发射极连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极通过电阻R42连接到三极管Q5的基极；三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极连接到三极管Q6的集电极；三极管Q5的发射极连接VCC，三极管Q5的集电极连接三极管Q4的集电极；三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极连接三极管Q2的发射极，第二输入端通过电阻R44连接到三极管Q2的基极，三极管Q2的基极通过电阻R45接地，三极管Q2的集电极连接三极管Q6的基极，三极管Q6的发射极连接到VCC，三极管Q5的集电极作为第一输出端，三极管Q6的集电极作为第二输出端，第一输出端与第二输出端之间还连接有瞬态抑制二极管DB1。

如图6所示，RS485接口电路电路结构为：第一输入端通过电阻R51连接到光电耦合器U51的负输入端，电路第二输入端通过电阻R52连接到光电耦合器U52的负输入端；光电耦合器U51和光电耦合器U52的正输入端均连接到VCC；光电耦合器U51的正输出端通过电阻R54连接到VCC，其负输出端接地，其正输出端还连接到芯片U6的DI端，芯片U6采用MAX3085；光电耦合器U52的负输出端通过电阻R55接地，其负输出端连接芯片U6的RE端和DE端；光电耦合器U53的正输入端连接VCC，负输入端通过电阻R56连接到芯片U6的RO端，正输出端通过电阻R53连接到VCC，其负输出端接地；芯片U6的A端作为IC接口电路的第一输出端，第一输出端通过电阻R58接VCC，芯片U6的B端连接熔断器F1后作为IC接口电路的第二输出端，芯片U6的B端通过电阻R57接地；芯片A端和B端间连接有瞬态抑制二极管DB2。

如图7和图8所示，网络通信模块包括天线模块和WIFI模块，WIFI模块使用CC1110芯片最小化系统结构，所述天线模块结构为：第一输入端依次连接电感L35和电容C33接地，第二输入端连接电容C38接地，第一输入端还依次连接电容C34和电感L38到第二输入端，电容C34和电感L38间的节点依次通过电感L36、电感L37、电容C37和电阻R35连接到板载天线，电感L37两端还分别通过电容C35和电容C36接地。天线匹配电路电容C37和电阻R33间的节点还通过电阻R36连接到SMA接头。

红外通信模块包括红外发送电路和红外接收电路，如图9所示红外发送电路结构为：红外发送电路结构为：集成运放U11A的负输入端作为电路输入端，其正输入端接地，集成运放U11A的电源端通过电阻R16连接到电源VCC，集成运放U11A输出端与电路输入端间连接有电阻R11；集成运放U11A输出端通过电阻R12连接到反向器U12A输入端，反相器U12A输入端还依次正向连接二极管D11和电阻R14到反相器U12A的输出端，反相器U12A输入端连接到反相器U13A的输入端；电源端VCC依次通过电阻R16和电阻R15连接到红外发射管正输入端，反相器U3A的输出端连接红外发射管负输出端。

如图10红外接收电路结构为：集成运放U25A的负输入连接红外接收管负极，红外接收管正极接地；集成运放U25A的正输入端连接到负电压源,其输出端与负输入端之间连接电阻R27，集成运放U25A输出端依次通过电阻R28和电容C23连接到集成运放U26A的负输入端；集成运放U26A的正输入端接地，集成运放U26A的负输入端与其输出端之间连接电阻R29，集成运放U26A的输出端通过电阻R20后作为电路输出端，电路输出端还通过电容C24接地。

Claims (9)

1.一种网络通信电能管理系统，其特征在于包括：

智能电能表：用于管理用户用电量，记录用户预购电信息，使用RS485总线和电力载波与供电控制中心通信；

供电控制中心：管理所有智能电能表和用户信息；

路由器：通过WIFI与智能电能表通信，通过网络与供电控制中心通信；

便携终端：通过红外与智能电能表通信，通过USB与供电控制中心通信；

IC卡：用户通过IC卡存储用户用电信息，实现智能电能表与供电控制中心的信息互交。

2.根据权利要求1所述的一种网络通信电能管理系统，其特征在于，所述智能电能表包括电流采集电路、电压采集电路、与电流采集电路和电压采集电路连接的电能计量模块、电能计量模块连接有单片机模块和检测接口电路、与单片机模块和电能计量模块连接的电压转换模块；电流采集电路包括分流电路和电流滤波模块，电压采集电路包括电压衰减电路和电压滤波模块；所述单片机模块还连接有RS485接口电路、载波通信电路、ESAM安全模块、IC接口电路、继电器驱动电路、显示模块、EEPROM存储模块、开盖检测电路、网络通信模块、红外通信模块。

3.根据权利要求2所述的一种网络通信电能管理系统，其特征在于，所述电压转换模块结构为：变压器T1的正输出端通过正向连接二极管D1到芯片IC1的输入端，芯片IC1的输出端作为模块电压输出端，芯片IC1的输入端分别通过正向极性电容E1和电容C2接地，芯片IC1的输出端分别通过正向极性电容E2和E3接地，芯片IC1使用芯片78L05。

4.根据权利要求2所述的一种网络通信电能管理系统，其特征在于，所述检测接口电路结构为：电路输入端通过电阻R3连接并联的发光二极管D4和发光二极管D3的正极，发光二极管D4和发光二极管D3的负极连接光电耦合器U1的输入端，光电耦合器U1的输出端作为检测接口电路的输出端。

5.根据权利要求2所述的一种网络通信电能管理系统，其特征在于，所述继电器驱动电路结构为：第一输入端通过电阻R41连接到三极管Q1的基极，三极管Q1的基极通过电阻R40接地，三极管Q1的发射极连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极通过电阻R42连接到三极管Q5的基极；三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极连接到三极管Q6的集电极；三极管Q5的发射极连接VCC，三极管Q5的集电极连接三极管Q4的集电极；三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极连接三极管Q2的发射极，第二输入端通过电阻R44连接到三极管Q2的基极，三极管Q2的基极通过电阻R45接地，三极管Q2的集电极连接三极管Q6的基极，三极管Q6的发射极连接到VCC，三极管Q5的集电极作为第一输出端，三极管Q6的集电极作为第二输出端，第一输出端与第二输出端之间还连接有瞬态抑制二极管DB1。

6.根据权利要求2所述的一种网络通信电能管理系统，其特征在于，所述RS485接口电路电路结构为：第一输入端通过电阻R51连接到光电耦合器U51的负输入端，电路第二输入端通过电阻R52连接到光电耦合器U52的负输入端；光电耦合器U51和光电耦合器U52的正输入端均连接到VCC；光电耦合器U51的正输出端通过电阻R54连接到VCC，其负输出端接地，其正输出端还连接到芯片U6的DI端，芯片U6采用MAX3085；光电耦合器U52的负输出端通过电阻R55接地，其负输出端连接芯片U6的RE端和DE端；光电耦合器U53的正输入端连接VCC，负输入端通过电阻R56连接到芯片U6的RO端，正输出端通过电阻R53连接到VCC，其负输出端接地；芯片U6的A端作为IC接口电路的第一输出端，第一输出端通过电阻R58接VCC，芯片U6的B端连接熔断器F1后作为IC接口电路的第二输出端，芯片U6的B端通过电阻R57接地；芯片A端和B端间连接有瞬态抑制二极管DB2。

7.根据权利要求2所述的一种网络通信电能管理系统，其特征在于，所述网络通信模块包括天线模块和WIFI模块，所述WIFI模块使用CC1110芯片最小化系统结构，所述天线模块结构为：第一输入端依次连接电感L35和电容C33接地，第二输入端连接电容C38接地，第一输入端还依次连接电容C34和电感L38到第二输入端，电容C34和电感L38间的节点依次通过电感L36、电感L37、电容C37和电阻R35连接到板载天线，电感L37两端还分别通过电容C35和电容C36接地，天线匹配电路电容C37和电阻R33间的节点还通过电阻R36连接到SMA接头。

8.根据权利要求2所述的一种网络通信电能管理系统，其特征在于，所述红外通信模块包括红外发送电路和红外接收电路，所述红外发送电路结构为：红外发送电路结构为：集成运放U11A的负输入端作为电路输入端，其正输入端接地，集成运放U11A的电源端通过电阻R16连接到电源VCC，集成运放U11A输出端与电路输入端间连接有电阻R11；集成运放U11A输出端通过电阻R12连接到反向器U12A输入端，反相器U12A输入端还依次正向连接二极管D11和电阻R14到反相器U12A的输出端，反相器U12A输入端连接到反相器U13A的输入端；电源端VCC依次通过电阻R16和电阻R15连接到红外发射管正输入端，反相器U3A的输出端连接红外发射管负输出端。

9.根据权利要求8所述的一种网络通信电能管理系统，所述红外接收电路结构为：集成运放U25A的负输入连接红外接收管负极，红外接收管正极接地；集成运放U25A的正输入端连接到负电压源,其输出端与负输入端之间连接电阻R27，集成运放U25A输出端依次通过电阻R28和电容C23连接到集成运放U26A的负输入端；集成运放U26A的正输入端接地，集成运放U26A的负输入端与其输出端之间连接电阻R29，集成运放U26A的输出端通过电阻R20后作为电路输出端，电路输出端还通过电容C24接地。