CN206557281U - 电力能效监测终端 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电力能效监测终端，包括电气量采集装置、主控器、通信单元、以及若干个继电器；所述电气量采集装置、所述通信单元、以及所述继电器的控制端分别连接主控器；所述电气量采集装置连接电力线路；所述主控器通过通信单元连接至移动智能终端；所述继电器连接用电设备。本实用新型既可以实现远程监控，也可以在用电超标或电气量数据不正常的情况下及时关断用电设备。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力技术领域，特别是涉及一种电力能效监测终端。
背景技术
电力能效监测终端可以用于监测电气量和非电气量，例如电流、电压的波形、幅值、频率、压力、温度和湿度等信息，因此，近年来，电力能效监测终端不仅在工矿企业得到广泛应用，而且随着物联网技术的发展，越来越多的用户开始采用电力能效监测终端对自家的电气量进行监测。然而，目前的电力能效监测终端既无法实现远程监控，也难以在用电超标或电气量数据不正常的情况下及时关断用电设备。
实用新型内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种电力能效监测终端，既可以实现远程监控，也可以在用电超标或电气量数据不正常的情况下及时关断用电设备。
一种电力能效监测终端，包括：电气量采集装置、主控器、通信单元、以及继电器；
所述电气量采集装置、所述通信单元、以及所述继电器的控制端分别连接主控器；
所述电气量采集装置连接用户家庭的电力线路；所述电气量采集装置采用RN8207C芯片；
所述主控器通过通信单元连接至移动智能终端；所述继电器连接用电设备。
上述电力能效监测终端的所述电气量采集装置对电力线路的电气量数据进行采集，并将采集到的电气量数据发送至所述主控器；所述主控器内置的简单程序可以对所述电气量数据是否超出预设值进行判断，当所述主控器判定所述电气量数据超出预设值时，意味着存在用电超标或相关电气量数据不正常的情况，此时所述主控器可以发出报警信息，并通过所述通信单元将报警信息发送至所述移动智能终端，而用户通过所述移动智能终端接收所述报警信息后可以进行处理，示例性的，用户可以在收到所述报警信息后关断电源，从而关闭用电设备。当然，所述主控器还可以在电气量数据超出预设值后自动断开电源，并发送报警信息和断开信息至所述移动智能终端，此过程可由用户自主设定。此外，为了了解用户用电情况，用户可以随时随地通过所述移动智能终端发送读取数据指令，而所述主控器在接收到所述读取数据指令后，可以将相关数据发送至所述移动智能终端以供用户观察。而该过程中，所述主控器也是采用简单程序来完成上述操作的。如此，通过所述电力能效监测终端既可以方便实现远程监控，又可以在用电超标或电气量数据不正常的情况下及时关断用电设备。
附图说明
图1为一个实施例中电力能效监测终端的电路结构示意图；
图2为一个实施例中电力能效监测终端的应用场景图；
图3为一个具体实施例中电力能效监测终端的电路结构示意图；
图4为一个实施例中电流采集电路的结构示意图；
图5为一个实施例中电压采集电路的结构示意图；
图6为一个实施例中接口电路的结构示意图；
图7为一个实施例中红外通信电路的结构示意图；
图8为一个实施例中RS485通信电路的结构示意图；
图9为一个实施例中wifi通信电路的结构示意图；
图10为一个实施例中电力载波通信电路的结构示意图；
图11为一个实施例中存储器的电路结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳实施例，对本实用新型实施例的技术方案，进行清楚和完整的描述。
请参见图1，一种电力能效监测终端，包括电气量采集装置、主控器、通信单元、以及若干个继电器，其中，所述电气量采集装置、所述通信单元、以及所述继电器的控制端分别连接主控器；所述电气量采集装置连接电力线路；所述主控器通过通信单元连接至移动智能终端；所述继电器连接用电设备。
本实施例中所述电气量采集装置对电力线路的电气量数据进行采集，并将采集到的电气量数据发送至所述主控器；所述主控器内置的简单程序可以对所述电气量数据是否超出预设值进行判断，当所述主控器判定所述电气量数据超出预设值时，意味着存在用电超标或相关电气量数据不正常的情况，此时所述主控器可以发出报警信息，并通过所述通信单元将报警信息发送至所述移动智能终端，而用户通过所述移动智能终端接收所述报警信息后可以进行处理，示例性的，用户可以在收到所述报警信息后关断电源，从而关闭用电设备。当然，所述主控器还可以在电气量数据超出预设值后自动断开电源，并发送报警信息和断开信息至所述移动智能终端，此过程可由用户自主设定。此外，为了了解用户用电情况，用户可以随时随地通过所述移动智能终端发送读取数据指令，而所述主控器在接收到所述读取数据指令后，可以将相关数据发送至所述移动智能终端以供用户观察。而该过程中，所述主控器也是采用简单程序来完成上述操作的。如此，通过所述电力能效监测终端既可以方便实现远程监控，又可以在用电超标或电气量数据不正常的情况下及时关断用电设备。
本实施例中的电气量数据可以为电压、电流、功率因数、频率等；所述预设值可以由用户根据自身的需求进行设置，以满足不同的用电需求；而所述移动智能终端可以是手机、平板电脑等；此外，所述主控器通过所述通信单元与所述移动智能终端之间的连接方式可以是有线连接，也可以是无线连接方式。
为了对相关数据进行存储，在一个实施例中，还可以增设存储器，并使所述存储器与所述主控器连接。此外，在一个实施例中，还可以增设显示器，并使所述显示器与所述主控器连接，以便于将实时电气量数据显示出来，供用户观察。
为了使所述电力能效监测终端可以长时间稳定工作，在一个实施例中，还可以增设电源模块，并使所述电源模块分别与所述电气量采集装置、所述主控器、所述通信单元、所述若干个继电器连接，以对其供电。
在一个实施例中，所述通信单元中可以通过增设wifi电路或者红外通信电路，以实现所述通信单元与所述移动智能终端的无线通信。当然也可以采用蓝牙等方式来实现无线通信。
在一个实施例中，所述主控器还可以通过所述通信单元与集中器有线连接，示例性的，该有线连接方式可以通过485总线或者电力线实现。进一步的，在一个实施例中，所述通信单元中还可以增设相应的RS485通信电路或者电力载波通信电路，而所述RS485通信单路与所述电力载波通信电路的选择可以根据所述电力能效监测终端与所述集中器的距离来决定。
为了对电流信号进行采集，并将所述电流信号转发至所述控制器，在一个实施例中，还可以在所述采集装置中增设电流采集电路和接口电路，并使所述电流采集电路通过所述接口电路与所述主控器连接。示例性的，所述电流采集电路可以对电力线路的电流信号进行采集。进一步的，在一个实施例中，在所述采集装置中还可以增设电压采集电路，并使所述电压采集电路通过所述接口电路与所述主控器连接，以便于将电压信号进行采集并转发至所述主控器。示例性的，所述电压采集电路可以对电力线路的电压信号进行采集。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
本实用新型提供的电力能效监测终端，可以进行如下应用：
图2所示为电力能效监测终端的应用图，图中显示电力能效监测终端分别与电视机、电磁炉、热水器、冰箱、空调、以及其他电器设备连接，此外，电力能效监测终端还与集中器有线连接，与移动智能终端无线连接，即手机连接。图3为所述电力能效监测终端的硬件结构示意图，所述电力能效监测终端包括电气量采集装置、主控器、电源模块、通信单元、存储器、显示器、电源模块以及继电器。其中，所述电气量采集装置、通信单元、以及继电器的控制端分别连接主控器，主控器通过通信单元分别与移动智能终端、集中器连接；电源模块分别与电气量采集装置、主控器连接；主控器通过继电器与用电设备连接。
所述主控器采用的是STM32F103ZET6芯片，该STM32F103ZET6芯片是一款基于ARM核心的32位微控制器，具有最高72MHz工作频率、带有512K字节的闪存程序存储器、高达64K字节的SRAM、带校准功能的32kHz RTC振荡器、112个快速I/O端口且所有I/O口可以映像到16个外部中断、2个I2C接口、 5个USART接口以及3个SPI接口。STM32F103ZET6芯片采用3.3VDC供电，而几乎所有I/O口都可耐受5VDC电压，同时由于芯片自带32kHz RTC振荡器，因此在硬件设计中无需增加时钟电路。
所述电气量采集装置采用的是RN8207C芯片，包括电压采集电路、电流采集电路和接口电路。
RN8207C芯片内部具有两路∑-△ADC通道，可分别采集电压和电流信号，此两个通道允许的最大差分输入电压均为±1V。图4为电流采集电路的结构示意图，该电流采集电路中的CT1为罗氏线圈电流互感器，R3、C7与R4、C8分别组成抗混叠滤波器对输入的电流信号进行滤波，R5为采集电阻，RN8207C芯片通过采集R5两端的电压信号来测定电力线路的电流信号。若设CT1变比为n：1， R5两端电压为UI，则可得：
图5为电压采集电路的结构示意图，该电路中的TVS1为瞬态电压抑制二极管，可以用于吸收线路中可能产生的电浪涌，R6为限流电阻，T1为高精度电流型电压互感器，C9、R7和C10、R8组成滤波电路，R7为采集电阻，RN8207C芯片通过采集R7两端的电压信号来测定电力线路的电压信号。若设T1变比为n1： 1，R7两端电压为UVP，则可得：
图6为RN8207C芯片与STM32F103ZET6芯片之间的接口电路结构示意图。 RN8207C芯片提供有UART通信接口。电路中RN8207C芯片的UART接口与 STM32F103ZET6芯片的USART4通信接口相连；IRQ_N/ZX为RN8207C芯片中断输出引脚，此引脚接入STM32F103ZET6芯片的中断0(PG0)；RN8207C 芯片的串行通信类型和地址选择引脚A0、A1分别由STM32F103ZET6芯片的 PG1、PG2引脚控制。由于两芯片均采用3.3V电源供电，因此无需考虑接口电路电平匹配问题。
考虑电力能效监测终端与集中器、移动智能终端及其他智能设备相互通信的需求，所述通信单元中增设了wifi通信电路、红外通信电路、RS485通信电路以及电力载波通信电路，其中，电力能效监测终端与集中器之间的通信可以采用RS485或电力载波，而RS485为本地通信方式，电力载波为远程通信方式，此两种通信方式的选择可根据电力能效监测终端与集中器的通信距离来决定。而电力能效监测终端可以通过wifi与移动智能终端直接通信。
由于主控器采用的是STM32F103ZET6芯片，而该芯片具有5个USART及 2个SPI端口，因此在应用时，具有足够的通信端口可供选择。其中，红外通信电路、RS485通信电路和wifi通信电路可以分别连接主控芯片的USART1、 USART2和USART3端口，而电力载波通信电路可以连接主控芯片的SPI2端口。下面对各通信电路进行介绍。
图7为红外通信电路的结构示意图，该电路中的红外接收器采用TPS830，红外发射器采用TLN231。TPS830接收到红外信号后将其转换成电信号，然后再进行解调还原成二进制数字信号，信号经RXD1触发主控器芯片串口1中断。应答信号由RXD1口发送，同时主控器芯片另一端口产生频率为38KHz的PWM 载波信号，两个信号用脉冲调制的方式调制成38kHz的脉冲序列，驱动红外发射管D1进行发送。
图8为RS485通信电路的结构示意图，在该电路中选用MAX485芯片进行串口通信与RS485通信的信号转换，并采用光耦进行信号隔离，防止外部线路可能产生的高频信号对内部电路运行产生干扰，此电路也是终端采用双5V供电的主要原因。其中，RXD1、TXD1、PC1分别为电路与主控芯片连接的引脚标号，后图类似。
图9为wifi通信电路的结构示意图，在该电路中采用ESP8266EX芯片作为通信信号处理芯片，其内置Tensilica L106超低功耗32位微型MCU，支持 STA/AP/STA+AP工作模式。其中，RXD3、TXD3、PC2分别为电路与主控芯片连接的引脚标号。
图10为电力载波通信电路的结构示意图，该电路采用MI200E通信芯片。 MI200E芯片是一款专门针对低压电力线进行优化设计的高集成度、高性能的窄带电力线载波通讯芯片，低功耗设计，最大发射功耗仅为0.4W，符合欧洲电气标准委员会EN50065-1以及IEC61000-3-8标准所规定的低压电力线载波通信信号频段以及EMI的要求。
图11为存储器的电路结构示意图，为了满足国标对电力能效监测终端的存储要求，该存储器采用了AT24C1024芯片。此芯片具有1024K位的存储容量，采用低功耗设计，支持掉电数据保护，硬件写保护，具有高可靠性，读写次数可达1000000次，数据保存可达100年。AT24C1024芯片采用I2C二线串行接口，因此存储电路相连于主控器芯片的I2C1端口。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种电力能效监测终端，其特征在于，包括：电气量采集装置、主控器、通信单元、以及若干个继电器；
所述电气量采集装置、所述通信单元、以及所述继电器的控制端分别连接主控器；
所述电气量采集装置连接用户家庭的电力线路；所述电气量采集装置采用RN8207C芯片；
所述主控器通过通信单元连接至移动智能终端；所述继电器连接用电设备。
2.根据权利要求1所述的电力能效监测终端，其特征在于，还包括：与所述主控器连接的存储器。
3.根据权利要求1所述的电力能效监测终端，其特征在于，还包括：与所述主控器连接的显示器。
4.根据权利要求1所述的电力能效监测终端，其特征在于，还包括：电源模块；所述电源模块分别与所述电气量采集装置、所述主控器、所述通信单元、所述若干个继电器连接。
5.根据权利要求1所述的电力能效监测终端，其特征在于，所述主控器通过所述通信单元与所述移动智能终端无线连接。
6.根据权利要求5所述的电力能效监测终端，其特征在于，所述通信单元包括wifi电路或者红外通信电路；
所述主控器通过所述wifi电路与所述移动智能终端无线连接；
或者所述主控器通过所述红外通信电路与所述移动智能终端无线连接。
7.根据权利要求1所述的电力能效监测终端，其特征在于，所述主控器通过所述通信单元与集中器有线连接。
8.根据权利要求7所述的电力能效监测终端，其特征在于，所述通信单元包括RS485通信电路或者电力载波通信电路；
所述主控器通过所述RS485通信电路与所述集中器有线连接；
或者所述主控器通过所述电力载波通信电路与所述集中器有线连接。
9.根据权利要求1所述的电力能效监测终端，其特征在于，所述电气量采集装置包括电流采集电路和接口电路；
所述电流采集电路通过所述接口电路与所述主控器连接，所述电流采集电路通过所述接口电路与所述主控器连接。
10.根据权利要求9所述的电力能效监测终端，其特征在于，所述电气量采集装置还包括电压采集电路；所述电压采集电路通过所述接口电路与所述主控器连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201621401536.5U CN206557281U (zh) | 2016-12-20 | 2016-12-20 | 电力能效监测终端 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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| CN206557281U true CN206557281U (zh) | 2017-10-13 |
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Family Applications (1)
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| CN201621401536.5U Active CN206557281U (zh) | 2016-12-20 | 2016-12-20 | 电力能效监测终端 |
Country Status (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107942155A (zh) * | 2017-10-24 | 2018-04-20 | 德合南京智能技术有限公司 | 能效分析智能工作站 |
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2016
- 2016-12-20 CN CN201621401536.5U patent/CN206557281U/zh active Active
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