CN210609507U - 一种测量控制及网关集成单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种测量控制及网关集成单元，包括控制模块、电源模块、接口模块以及人机交互单元，所述接口模块包括上位机通讯单元、手持设备通讯单元、下级控制设备通讯单元；所述控制模块分别与电源模块、上位机通讯单元、手持设备通讯单元、下级控制设备通讯单元连接；所述控制模块的输出端与人机交互单元的输入端连接。本实用新型通过电源模块从被测电路取电给控制模块供电，并通过接口模块与上位机及下机设备连接，在对回路进行测控的同时，提供无线蓝牙网关接入的功能，将电量测控功能和网关功能结合在一起，克服现有技术的取电不便与功能单一问题，可广泛应用于建筑智能化领域。

Description

一种测量控制及网关集成单元

技术领域

本实用新型涉及建筑智能化领域，尤其是一种测量控制及网关集成单元。

背景技术

随着建筑智能化和智能家居的需求和要求进一步地提高，人们对于用电设备掌控的程度进一步细化；各类场所原有的用电设备大多数都没有智能代控制，把传统设备更换成带智能化控制的新设备会花费不小的成本，限制了智能化的发展。所以，需要一种可以对传统设备进行智能化升级、为智能设备提供分布式接入点的装置。

在智能化发展的现阶段，市面上的远程控制装置的问题及缺陷在于：一是取电不便：市面上的设备，大多数是需要插座提供电源，在没有供电插座的应用场景中，存在不适用的可能；二是功能单一，市面的上电量测控仪器，一般是不带网关的，而蓝牙网关一般都不能测控电量。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于：一种取电方便、功能多样的测量控制及网关集成单元。

本实用新型所采取的技术方案是：

一种测量控制及网关集成单元，包括控制模块、电源模块、接口模块以及人机交互单元；所述接口模块包括上位机通讯单元、手持设备通讯单元、下级控制设备通讯单元；所述控制模块分别与电源模块、上位机通讯单元、手持设备通讯单元、下级控制设备通讯单元连接；所述控制模块的输出端与人机交互单元的输入端连接。

进一步，所述控制模块包括控制芯片和存储记忆单元，所述控制芯片分别与电源模块、上位机通讯单元、手持设备通讯单元、下级控制设备通讯单元以及存储记忆单元连接。

进一步，所述控制芯片为STM32芯片，所述的存储记忆单元为EEPROM存储器和/或FLASH闪存。

进一步，所述电源模块包括电源变换单元以及电源控制测量单元，所述电源变换单元与控制模块连接，所述电源控制测量单元分别与被测电路连接以及控制模块连接。

进一步，所述电源控制测量单元包括继电器和测量芯片，所述继电器分别连接控制模块和被测电路，所述测量芯片分别连接控制模块和被测电路。

进一步，所述人机交互单元包括显示屏、指示灯和按钮开关。

进一步，所述上位机通讯单元为以太网接口或WIFI接口，所述手持设备通讯单元为蓝牙接口或红外接口，所述的下级控制设备通讯单元为以太网接口、WIFI接口或RS485。

进一步，所述上位机通讯单元连接至网络层，所述网络层连接至上位机。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过电源模块从被测电路取电给控制模块供电，并通过接口模块与上位机及下机设备连接，在对回路进行测控的同时，提供无线蓝牙网关接入的功能，将电量测控功能和网关功能结合在一起，克服现有技术的取电不便与功能单一问题，充分地适应了不同的场景和不同的设备。

附图说明

图1为本实用新型模块框架结构示意图；

图2为本实用新型测量控制及网关集成单元的模块具体结构示意图；

图3为本实用新型实施例中电源变换单元连接电路图；

图4为本实用新型实施例中的电源控制测量单元电路原理图；

图5为本实用新型实施例中测量控制及网关集成单元外观及其接口的结构示意图；

图6为本实用新型实施例中的蓝牙模块电路原理图；

图7为本实用新型实施例中的WIFI模块电路原理图；

图8为本实用新型实施例中的网络结构示意图；

图9为本实用新型实施例中通讯对象与监测对象为同一设备的连接方式示意图；

图10为本实用新型实施例中通讯对象与监测对象为不同设备的连接方式示意图。

具体实施方式

参照图1和图2，一种测量控制及网关集成单元，包括控制模块、电源模块、接口模块以及人机交互单元；所述接口模块包括上位机通讯单元、手持设备通讯单元、下级控制设备通讯单元；所述控制模块分别与电源模块、上位机通讯单元、手持设备通讯单元、下级控制设备通讯单元连接；所述控制模块的输出端与人机交互单元的输入端连接。

其中，控制模块，用于根据被控设备返回的不同信号触发不同的工作模式，并保存用户设置的参数、被控设备的返回的信号及控制芯片的信号；虽然本实用新型的控制模块涉及数据处理的过程，但其过程并不是本实用新型所要保护的内容，其可采用现有技术来实现，例如型号为STM32的单片机，在此不再赘述。

电源模块，用于电源的接入和输出，以及检测和保存电源的相关参数；

接口模块中的上位机通讯单元，用于上位机通讯，接收上位机的指令并把被控设备的运行参数总汇给上位机；手持设备通讯单元，用于专用手持巡查设备或已安装专用APP的手机查询实用新型现场的参数；下级控制设备通讯单元，用于与被控设备通讯，向被控设备发送指令并分析汇总下级设备的参数；此外，各模块之间的连接电路，还具有应急程序写入及拉升电平，提高输出功率的功能。

进一步作为优选的实施方式，所述控制模块包括控制芯片和存储记忆单元。

进一步作为优选的实施方式，所述控制芯片为STM32芯片，所述的存储记忆单元为EEPROM存储器和/或FLASH闪存。

其中，STM32芯片，是整个设备的“大脑”，用于处理被控设备返回的数据，切换不同的工作模式，EEPROM存储器或FLASH闪存，用于记录用户设置的参数、被控设备的返回的数据及控制芯片运算结果，及其周边的连接电路，用于应急程序写入及拉升电平，提高输出功率，各个芯片引脚的具体连接电路均为现有技术，通过通用I/O接口进行连接。

参照图3及图4，所述电源模块包括电源变换单元以及电源控制测量单元，所述电源变换单元与控制模块连接，所述电源控制测量单元分别与被测电路连接以及控制模块连接。

其中，电源变换单元与控制模块连接，用于将电源通过电源变换模块把220V的交流电转换为9V的直流电，并提供给其它模块使用，本实用新型实施例的电源变换单元具体由整流电路连接稳压电路所构成，本实施例中的稳压电路选用TL431的并联稳压集成电路。电源控制测量单元一端与被测电路连接，另一端与控制模块连接，检测芯片由被测电路提供电源保持工作。整流电路用于将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，稳压电路用于实现电压的稳定输出，电源控制测量单元用于检测被测电路的设备属性，包括电压、电流、频率、功率、有功功率、无功功率及用电量等，为控制模块提供数据支持。

进一步作为优选的实施方式，所述电源控制测量单元包括继电器和测量芯片，所述继电器分别连接控制模块和被测电路，所述测量芯片分别连接控制模块和被测电路。

具体的，本实用新型实施例采用CS5460测量芯片，用于测量所接入的交流电路的电流、电压等数据，并通过SDO口上传给STM32主控芯片，控制模块通过继电器，可以实现对电路的切断，本实施例中所选用的继电器型号为JQC-3FF。

参照图5，进一步作为优选的实施方式，所述人机交互单元包括显示屏、指示灯和按钮开关。

其中，显示屏，指示灯和按钮开关，用于显示信息、查询和设置参数，其外部构造如图 5所示，形如市面上的断路器，一端为信号线接入口、共地口和网口，中间部分为四个按钮和显示屏，另一端为火线零线的进线口和出线口，其中各个元器件之间的电路连接均为现有技术。

参照图6及图7进一步作为优选的实施方式，所述上位机通讯单元为以太网接口和/或 WIFI接口，所述手持设备通讯单元为蓝牙接口和/或红外接口，所述的下级控制设备通讯单元为以太网接口、WIFI接口和/或RS485。

其中，所述上位机通讯单元通过以太网和/或WIFI与上位机通讯，接收上位机的命令并把被控设备的运行参数总汇给上位机，所述手持设备通讯单元使得专用手持巡查设备或已安装专用APP的手机通过蓝牙或红外查询实用新型现场的参数。本实用新型实施例选用 NRF51822-QFAA-R7低功耗蓝牙芯片与STM32主控芯片连接，主控芯片接收处理NRF51822-QFAA-R7蓝牙芯片上传的信息，并可以发送指令到蓝牙芯片上。本实用新型实施例选用ESP8266EX-QFN32低功耗WIFI芯片与STM32主控芯片连接，主控芯片可以通过ESP8266EX-QFN32 WIFI芯片连接网络，也可以用作通过WIFI芯片去配置设备信息的功能。

参照图8，进一步作为优选的实施方式，所述上位机通讯单元连接至网络层，所述网络层连接至上位机。

其中，上位机通讯单元经过网络层，连接到上位机中，上传汇总的数据到上位机中；同时，接收上位机的命令，并转发到下级设备之中。在上传的数据中，不单只有下级设备上传的信号，还有本实用新型记录的数据，包括电压、电流、频率、功率、有功功率、无功功率及用电量等，用于电量统计，以及为管理者决策提供数据支持。

下面结合说明书附图2，对本实用新型测量控制及网关集成单元行详细描述：

如图2所示，本实用新型是由控制模块、上位机通讯单元、人机交互单元、下级控制设备通讯单元、手持设备通讯单元及电源控制测量单元组成的。控制模块与上位机通讯单元、人机交互单元、下级控制设备通讯单元、手持设备通讯单元及电源控制测量单元连接，用于信号的处理和控制。人机交互单元为显示屏，指示灯和按钮开关，用于显示信息、查询和设置参数。上位机通讯单元为以太网接口或WIFI接口，用于与上位机通讯，接收上位机的命令并把被控设备的运行参数总汇给上位机。手持设备通讯单元为蓝牙接口或红外接口，用于专用手持巡查设备或已安装专用APP的手机查询实用新型现场的参数。下级控制设备通讯单元为以太网接口、WIFI接口或RS485，用于与被控设备通讯，向被控设备发送指令并分析汇总下级设备的参数。本实用新型使用电量测量芯片去监测被测电路的电压、电流、频率、功率、有功功率、无功功率及用电量等；同时，还在被测电路中汲取电流，解决电源的问题。上位机通讯单元，保证了本实用新型与网络层的联系。在对应的使用场景，可以选择是否连接互联网。下级控制设备通讯单元，为连接已经开放通讯协议的设备提供硬件支持。以往的设备，出于成本问题的考虑，大多数是没有自带网关的，这限制了办公智能化和家居智能化的发展；现今大多数的独立网关，需要有独立电源供电，并不可以适应所有应用场景；本实用新型可以在测控的同时，解决了电源来源的问题，发挥网关的功能。

此外，如图9和图10所示，在本实用新型与下级设备连接中，可以用一对一的方式连接，即测量电路与网关同时接入同一个测备(如空调)，达到精确监测、控制的效果；也可以用一对多的方式连接，即测量电路与网关接入的设备不是同一个设备或不是单一设备，达到监测电路，控制不同的设备的效果。

综上所述，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点：

1.本实用新型可以通过被测电路取电，摆脱插座的束缚；

2.本实用新型兼容的设备更多，包括了绝大多数的只有“开”、“关”两种状态的设备，还有大多数开放通讯协议的设备；

3.本实用新型通讯的方式更为丰富，为有线与无线的方式，充分地适应了不同的场景和不同的设备；

4.本实用新型可以与手持设备通讯，方便检修人员核对实用新型的状态、地址、所控回路等信息，提高工作效率。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种测量控制及网关集成单元，其特征在于：包括控制模块、电源模块、接口模块以及人机交互单元；

所述接口模块包括上位机通讯单元、手持设备通讯单元、下级控制设备通讯单元；

所述控制模块分别与电源模块、上位机通讯单元、手持设备通讯单元以及下级控制设备通讯单元连接；

所述控制模块的输出端与人机交互单元的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种测量控制及网关集成单元，其特征在于：所述控制模块包括控制芯片和存储记忆单元，所述控制芯片分别与电源模块、上位机通讯单元、手持设备通讯单元、下级控制设备通讯单元以及存储记忆单元连接。

3.根据权利要求2所述的一种测量控制及网关集成单元，其特征在于：所述控制芯片为STM32芯片；

所述的存储记忆单元为EEPROM存储器和/或FLASH闪存。

4.根据权利要求1所述的一种测量控制及网关集成单元，其特征在于：所述电源模块包括电源变换单元以及电源控制测量单元，所述电源变换单元与控制模块连接，所述电源控制测量单元分别与被测电路连接以及控制模块连接。

5.根据权利要求4所述的一种测量控制及网关集成单元，其特征在于：所述电源控制测量单元包括继电器和测量芯片，所述继电器分别连接控制模块和被测电路，所述测量芯片分别连接控制模块和被测电路。

6.根据权利要求1所述的一种测量控制及网关集成单元，其特征在于：所述人机交互单元包括显示屏、指示灯和按钮开关。

7.根据权利要求1所述的一种测量控制及网关集成单元，其特征在于：所述上位机通讯单元为以太网接口或WIFI接口；

所述手持设备通讯单元为蓝牙接口或红外接口；

所述下级控制设备通讯单元为以太网接口、WIFI接口或RS485。

8.根据权利要求1或2任一项所述的一种测量控制及网关集成单元，其特征在于：所述上位机通讯单元连接至网络层，所述网络层连接至上位机。

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