CN210894498U - 一种智能计量终端 - Google Patents

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吕兵
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Abstract

本实用新型公开了一种智能计量终端,包括单片机、以及与单片机连接的电量计量模块、数据存储模块、告警信息监测模块、人机交互模块、通信模块和电源模块,所述通信模块包括RS485模块和GPRS模块,所述电源模块采用锂电池供电。本实用新型通过GPRS模块和锂电池供电与计量终端结合,实现在断电情况下及时发送告警信息,加快消息传递。

Description

一种智能计量终端
技术领域
本实用新型涉及一种智能计量装置,具体涉及一种可电量进行计量并能与远程平台配合实现远程控制的智能计量终端。
背景技术
随着网络的高速发展,以及信息管理及技术支持的需求,远程操作及控制在工作中越来越重要。远程办公不仅缓解了城市交通状况,减少了环境污染,而且还免去了人们上下班路途中的辛苦,可提高企业员工的工作效率和工作兴趣。
在远程通信系统中,通常采用人工抄表方式单独对一路配电进行计量,部分配电系统包含远程数据接收单元,但是仅作为用电量判断,并且无控制功能,当需要对线路关闭或者开启时,需要工作人员到现场处理,而通信基站站点通常比较分散,因此会耗费大量的人力物力。随着通信系统的三网合一,新建基站实现了直流监控、智能化通信管理,然而对于共享基站或者比较偏远的独立基站,仍然处于人工维护状态,智能化电量监测管理还是空白。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可对三相电进行检测并且可供电装置进行监测与告警的智能计量终端。
为实现上述目的,本实用新型采用如下技术方案:
一种智能计量终端,包括单片机、以及与单片机连接的电量计量模块、数据存储模块、告警信息监测模块、人机交互模块、通信模块和电源模块,所述通信模块包括RS485模块和GPRS模块,所述电源模块采用锂电池供电。
进一步地,所述电量计量模块设置有4个结构相同的电量计量电路,且所述电量计量电路采用RN8032B计量芯片。
进一步地,所述数据存储模块采用SPI FLASH。
进一步地,所述告警信息监测模块包括与单片机连接的状态检测模块和开关量检测模块,所述状态检测模块和开关量检测模块上设有与供电装置连接的DI接口。
进一步地,所述人机交互模块采用触摸显示屏实现。
进一步地,所述电源模块包括充电电路模块、锂电池、电源管理模块和锂电池电压检测模块,所述充电电路模块、锂电池、电源管理模块和单片机依次连接,所述锂电池电压检测模块分别与锂电池和单片机连接。
本实用新型具有以下有益效果:
(1)通过设置多路电量计量模块实现对多种供电装置同时供电的独立计量,提供装置的适用性;
(2)通过设置GPRS模块实现数据通信,并与锂电池配合,实现在断电情况下实现数据的互通;
(3)通过设置多个状态检测和开关检测,实现对油机、市电等供电系统的状态和开关量检测,并与GPRS配合实现远程控制,降低劳动力。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的单片机示意图。
图3为本实用新型的电量计量模块芯片示意图。
图4为本实用新型的数据存储模块原理图。
图5为本实用新型的告警信息监测模块结构示意图。
图6为本实用新型的状态检测模块示意图。
图7为本实用新型的开关量检测模块示意图。
图8为本实用新型的GPRS模块示意图。
图9为本实用新型的RS485模块示意图。
图10为本实用新型的电源模块结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示,本实施例提供的。
如图1所示,一种新型智能计量终端包括单片机、电量计量模块、数据存储模块、开关控制模块、电源模块、告警信息监测模块、人机交互模块和通信模块。
所述单片机用于作为终端系统的运算和控制核心,是信息处理、程序运行的最终执行单元;它与电量计量模块、数据存储模块、开关控制模块、电源模块、告警信息监测模块、人机交互模块和通信模块均连接,以实现系统的运算和控制,具体地,本实施例采用STC8系列的单片机作运算和控制核心,其电路图结构如图2所示,STC8系列单片机是目前最快的8051单片机,不需要外部晶振和外部复位,具有很强的抗干扰能力,而且速度快,功耗低;STC8系列的单片机跟传统的8051单片机相比,它的运算速度大约快12倍,依次按照顺序执行完全部的111条指令,传统的8051需要1944个时钟,但是STC8系列单片机只需要147个时钟就能够完成;STC8系列的单片机的编写程序跟51单片机基本一样,功能晚上方便;所以本申请的单片机选择此系列单片机。
所述电量计量模块与单片机连接,实现电流、电压采集以及电能计量的功能,所述电量计量模块包括4个结构相同的电量计量模块,具体采用计量芯片RN8302B以及电压互感器、电流互感器实现,所述RN8302B芯片的结构示意如图3所示,RN8302B芯片是三相多功能防窃电计量芯片,采用4个该芯片构成4路独立的计量功能,在监测基站用电量时可以三相外市电引入、单相外市电引入以及油机电源引入,均可实现独立电量计算,实现对整个供电系统的电压、频率、电流、有功功率、无功功率、功率因数、有功电量和无功电量的监测功能。所述RN8302B芯片内数字信号处理内核,可通过SPI接口与STC8系列单片机连接,实现将检测数据发送给单片机。所述RN8302B芯片还连接有电压互感器和电流互感器,电压互感器和电流互感器与供电线路连接,实现前端的电压和电流采集,RN8302B芯片将前端采集的电压和电压处理成有效的电流值、电压值和功率值等,再通过SPI接口发送给单片机。
所述数据存储模块与单片机连接,用于存储采集的电源和电流等数据,所述数据存储模块可采用SDRAM或Flash等,具体地,本实施例采用SPI Flash来进行数据存储,其电路原理如图4所示,数据存贮稳定、可靠,不会因现场错误操作、错误监控命令等原因丢失、缺损。工作电源掉电后,各类历史数据与设定的参数永久保存,不丢失。本实施例的数据存储模块内还存储历史电量数据和历史告警信息,存储容量可根据使用的场景或者大概的数据量选择不同的容量,最低容量为16Mbyte,历史电量数据为每日使用电量数据,即每日零点获取的电量,且存储历史电量数据存储的时长至少大于120天。历史告警信息采用实时存储的方式进行存储,存储数量大于1000条。历史电量数据和历史告警信息的存储采用先进先出的原则进行存储。
所述告警信息监测模块与单片机连接,实现告警信息的采集,如图5所示,所述告警信息监测模块包括与单片机连接的状态检测模块和开关量检测模块以及与状态检测模块和开关量检测模块连接的DI接口,DI接口与市电、油机等设备的连接,获取市电和油机的状态,所述状态告警包括防雷空开断开告警、市电回路供电状态、市电回路开关状态、油机回路供电状态、油机回路开关状态,每个状态需要一个DI接口,因此,所述DI接口需至少包括5个,实际中,设置有6个,留一个冗余。上述中的防雷空开断开告警、市电回路开关状态和油机回路开关状态通过开关状态模块检测,开关状态模块电路如图6所示,市电回路供电状态、油机回路供电状态通过状态检测模块获取,状态检测模块电路如图7所示。
所述人机交互模块与单片机连接,具体地,包括显示模块以及与显示模块连接的显示屏,所述显示模块与单片机连接,实现数据和告警信息的显示,所述显示屏采用全彩触摸液晶显示屏,液晶显示直观、清晰,文字部分采用简体汉字,数据显示采用国家法定计量单位,如:kW、kvar、kWh、kvarh、V、A等;电压显示精度为0.01V,电流显示精度为0.001A,功率因数显示精度为0.001,有功功率显示精度为0.001kW,无功功率显示精度为0.001kvar,电能显示精度为0.01kWh/kvarh,显示内容包括每个监控电路实时数据、实时告警(如设备本身故障、供电系统电压/频率越限、市电缺相)、相关设定的参数(通信参数如地址、波特率、校验方式,告警阈值参数如电压、频率上下限)和公司信息,所述显示屏具有背光显示功能,操作完成后30s(自动背光关闭时间可调)内自动关闭背光显示。
所述通信模块包括GPRS模块和RS485模块,通过双通信实现多功能的信号传输,避免一个出现故障,导致信号无法传输的现象,所述GPRS模块采用现有的GPRS通信技术实现,具体地,采用GA6-B芯片实现的,其电路如图8所示,GPRS模块数据下行传输:最大85.6kbps,数据上行传输:最大42.8kbps,通信接口协议应满足DL/T645-2007《多功能电能表通信协议》的相关要求,通过GPRS模块可将电量数据和告警信息发送给服务器平台实现监控数据。所述RS485模块也用于数据传输,但是这种方式必须在全网有电的状态下才能实现,一旦发现中间断电,导致数据无法传输,其电路结构如图9所示,RS485模块的通信波特率默认为9600。
所述电源模块包括锂电池、充电电路模块、锂电池电压检测模块和电源管理模块,结构图如图10所示,所述充电电路模块一端与锂电池连接,另一端与市电连接,实现给锂电池充电,与现有技术的适配器电路原理相同,锂电池电压检测模块与锂电池和单片机连接,用于将采集锂电池电压发给单片机,实时检测锂电池电压,电压过低时实现告警,所述电源管理模块与锂电池和单片机连接,实现锂电池的电压转换单单片机等所需要的工作电压。本实施例采用锂电池供电,可保证断电的情况下,通过GPRS模块发送告警信息。所述告警信息包括交流电压过高告警、交流电压超高告警、交流电压过低告警、交流缺相告警、交流输入停电告警、防雷器故障告警、防雷空开断开告警和油机发电状态告警,所述交流电压过高告警、交流电压超高告警、交流电压过低告警、交流缺相告警、交流输入停电告警是通过电量计量模块采集获取,防雷器故障告警、防雷空开断开告警和油机发电状态告警是通过DI接口采集而得。
所述开关控制模块与单片机连接,用于连接负载实现对负载的开关控制,本实施例所述负载为发电机或油机,通过控制油机和发电机的打开或者关闭。
以上所述仅是本实用新型优选的实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何基于本实用新型所提供的技术方案和实用新型构思进行的改造和替换都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种智能计量终端,其特征在于:包括单片机、以及与单片机连接的电量计量模块、数据存储模块、告警信息监测模块、人机交互模块、通信模块和电源模块,所述通信模块包括RS485模块和GPRS模块,所述电源模块采用锂电池供电。
2.根据权利要求1所述的一种智能计量终端,其特征在于:所述电量计量模块设置有4个结构相同的电量计量电路,且所述电量计量电路采用RN8032B计量芯片。
3.根据权利要求1所述的一种智能计量终端,其特征在于:所述数据存储模块采用SPIFLASH。
4.根据权利要求1所述的一种智能计量终端,其特征在于:所述告警信息监测模块包括与单片机连接的状态检测模块和开关量检测模块,所述状态检测模块和开关量检测模块上设有与供电装置连接的DI接口。
5.根据权利要求1所述的一种智能计量终端,其特征在于:所述人机交互模块采用触摸显示屏实现。
6.根据权利要求1所述的一种智能计量终端,其特征在于:所述电源模块包括充电电路模块、锂电池、电源管理模块和锂电池电压检测模块,所述充电电路模块、锂电池、电源管理模块和单片机依次连接,所述锂电池电压检测模块分别与锂电池和单片机连接。
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