CN210924897U - 一种基于微网储能系统的数据采集器 - Google Patents
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Abstract
一种基于微网储能系统的数据采集器，包括电源模块、运算控制模块、RS485通信模块(A、B)、电压采样模块、电流采样模块和GPRS通信模块。所述电源模块的输出端分别和运算控制模块的电源端、第一RS485通信模块(A)的电源端、第二RS485通信模块(B)的电源端及GPRS通信模块的电源端连接，第一RS485通信模块(A)的通信端和运算控制模块的第一通信端连接，第二RS485通信模块(B)的通信端和运算控制模块的第二通信端连接，电压采样模块的输出端和运算控制模块的第一采样接收端连接，电流采样模块的输出端和运算控制模块的第二采样接收端连接，运算控制模块的第三通信端和GPRS通信模块通信端连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种数据采集器。
背景技术
对于目前的微网储能系统的数据采集，传统的数据采集器接口单一，并且支持的通信协议单一，导致了采集数据的局限性。尤其针新能源行业的微网储能系统，其系统拓扑中包含多个外部采样设备，诸如电能表、水表等，传统的数据采集器只能支持单一通信协议，读取不同设备的数据需要不同型号采集器才能完成，如何简单有效的收集所有设备数据并传输给上位机进行分析处理成为微网储能系统中的一个难题。传统的数据采集器，由于设计标准不同，在供电方面也不尽相同，这使得数据采集器在使用的时候需要外部提供开关电源进行供电，这加大了数据采集的成本。在复杂的微网储能系统中，除了需要实时采集现场各种数据，还需要远程控制系统设备运行。因此迫切需要一种符合微网储能系统特点的数据采集器。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术的缺点，提出一种基于微网储能系统的数据采集器。
本实用新型具有多个支持不同通信协议的通信接口，供电电源范围大，具有指令收发功能等优点。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种基于微网储能系统的数据采集器，包括电源模块、运算控制模块、第一RS485通信模块、第二RS485通信模块、电压采样模块、电流采样模块和GPRS通信模块。所述电源模块的输出端和运算控制模块的电源端、第一RS485通信模块的电源端、第二RS485通信模块的电源端及GPRS通信模块的电源端连接，第一RS485通信模块的通信端和运算控制模块的第一通信端连接，第二RS485通信模块的通信端和运算控制模块的第二通信端连接，电压采样模块的输出端和运算控制模块的第一采样接收端连接，电流采样模块的输出端和运算控制模块的第二采样接收端连接，运算控制模块的第三通信端和GPRS通信模块通信端连接。
所述电源模块为运算控制模块、第一RS485通信模块、第二RS485通信模块以及GPRS通信模块供电。
所述运算控制模块收集并处理第一RS485通信模块、第二RS485通信模块、电压采样模块和电流采样模块采集的数据，并通过GPRS通信模块将数据传输至服务器。运算控制模块通过GPRS通信模块接收服务器指令，并通过第二RS485通信模块将指令发出。
所述的第一RS485通信模块与采集器外部支持DLT645-2007电表通信，将外部电表的数据传输给运算控制模块。
所述的第二RS485通信模块与采集器外部支持Modbus-RTU协议水表和受控设备通信，将外部水表和受控设备的数据传输给运算控制模块，同时将运算控制模块指令传输至外部受控设备。
所述电压采样模块采集电网电压信号，并将采集的电压信号传输给运算控制模块进行运算处理。
所述电流采样模块采集电网电流信号，并将采集的电流信号传输给运算控制模块进行运算处理。
所述GPRS通信模块，接收运算控制模块数据并将其传输至服务器，同时接收服务器控制指令并将其传输给运算控制模块。
所述电源模块包含第一电源模块U1、第二电源模块U2和隔离电容C24。
所述电源模块第一电源模块U1型号为YHT4S+5/5W。
所述第一电源模块U1的输入电压范围为AC85V～500V，额定输入为AC380V，输出DC5V电压。
所述第一电源模块U1的第一输入引脚接电网火线，第二输入引脚接电网零线，第三输出引脚接隔离电容C24负极，第四输出引脚接隔离电容C24正极，隔离电容C24负极接地。
所述电源模块第二电源模块U2型号为TLV1117-33。
所述电源模块第二电源模块U2的第三输入引脚接隔离电容C24正极，第一输入引脚接地，第二输出引脚和第四输出引脚并联，输出DC3.3V。
所述的运算控制模块采用ARM系列芯片STM32C8T6，内部程序完成采集数据的接收、解析运算以及发送过程。
所述的第一RS485通信模块和第二RS485通信模块采用芯片为ADM2483BRWZ型号的差分总线收发器。
所述的第一RS485通信模块，与支持国标DLT645-2007通信协议设备通信。RS485通信模块，与支持标准Modbus-RTU串行通信协议设备通信。
所述的第一RS485通信模块的第一电源引脚及第七电源引脚接DC3.3V，第十六电源引脚接DC5V，第二引脚、第八引脚、第九引脚、第十五引脚均接地，第一通信接收引脚与运算控制模块的第一接收引脚连接，第一通信发送引脚与运算控制模块的第一发送引脚连接，第二通信发送引脚作为发送端与外部设备接收引脚连接，第二通信接收引脚作为接收端与外部设备发送引脚连接。
所述的第二RS485通信模块的第一电源引脚及第七电源引脚接DC3.3V，第十六电源引脚接DC5V，第二引脚、第八引脚、第九引脚、第十五引脚均接地，第一通信接收引脚与运算控制模块的第二接收引脚连接，第一通信发送引脚与运算控制模块的第二发送引脚连接，第二通信发送引脚作为发送端与外部设备接收引脚连接，第二通信接收引脚作为接收端与外部设备发送引脚连接。
所述电压采样模块中第三电阻R3的一端接电网火线GRID_L1，第三电阻R3的另一端与运放芯片U4的第十引脚连接，第五电阻R5接电网零线GRID_N1，第五电阻R5的另一端接运放芯片U4的第九引脚，第二电阻R2的一端与运放芯片U4的第十引脚连接，第二电阻R2的另一端接地，第四电阻R4的一端与运放芯片U4的第九引脚连接第四电阻R4的另一端接运放芯片U4的第八引脚。运放芯片U4的第八引脚为电压采样模块的输出，与运算控制模块的第十四引脚连接。
所述电流采样模块中第六电阻R6的一端为电流采样电路输入，第六电阻R6的另一端接地，第七电阻R7的一端与第六电阻R6连接，第七电阻R7的另一端与运放芯片U4的第五引脚连接，运放芯片U4的第五引脚接地，第八电阻R8的一端与运放芯片U4的第六引脚连接，第八电阻R8的另一端接运放芯片U4的第七引脚，运放芯片U4的第七引脚为电流采样电路输出，与运算控制芯片U3的第十六引脚连接。
所述的GPRS通信模块型号为安信可GPRS A9模块。
所述的GPRS A9模块与服务器的通信依靠移动物联网卡及YXS-GMA-01专用GPRS贴片天线。通过设置相应的IP和端口并开启透传模式，模块上电之后即可与服务器进行通信。
所述GPRS A9模块J1的第一引脚和第十七引脚接地，第十八引脚接DC5V，第三十一引脚接运算控制芯片U3的第三通信发送引脚，第三十二引脚接运算控制芯片U3的第三通信接收引脚。
本实用新型通过RS485通信读取外部不同设备数据，并通过GPRS将数据传输至服务器，同时可以接收服务器指令，并利用RS485通信控制受控设备；添加了电网电流和电压信号采样电路，节省了电网侧电表的支出；本实用新型的电源模块，提高了数据采集器的使用范围。本实用新型解决了微网储能系统中不同设备数据实时采集的问题，适用于各种供电环境下的安装使用，并且可以辅助系统对储能设备进行远程控制。
附图说明
图1为数据采集器和外部设备通信框图；
图2为电源模块电路原理图；
图3为运算控制模块电路原理图；
图4为RS485通信模块电路原理图；
图5为电压采样模块电路原理图；
图6为电流采样模块电路原理图；
图7为GPRS通信模块电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式进一步说明本实用新型。
如图1所示，本实用新型基于微网储能系统的数据采集器包括：电源模块、运算控制模块、第一RS485通信模块A、第二RS485通信模块B、电压采样模块、电流采样模块和GPRS通信模块。
所述电源模块的输出端和运算控制模块的电源端、第一RS485通信模块A的电源端、第二RS485通信模块B的电源端及GPRS通信模块的电源端连接，第一RS485通信模块A的通信端和运算控制模块的第一通信端连接，第二RS485通信模块B的通信端和运算控制模块的第二通信端连接，电压采样模块的输出端和运算控制模块的第一采样接收端连接，电流采样模块的输出端和运算控制模块的第二采样接收端连接，运算控制模块的第三通信端和GPRS通信模块通信端连接。
所述电源模块为运算控制模块、第一RS485通信模块A、第二RS485通信模块B以及GPRS通信模块供电。
所述运算控制模块收集并处理RS485通信模块A、RS485通信模块B、电压采样模块和电流采样模块采集数据，并通过GPRS通信模块将数据传输至服务器。运算控制模块通过GPRS通信模块接收服务器指令，并通过第二RS485通信模块B将指令发出。
所述的第一RS485通信模块A与采集器外部支持DLT645-2007协议的电表通信，将外部电表的数据传输给运算控制模块。
所述的第二RS485通信模块B与采集器外部支持Modbus-RTU协议的水表和受控设备通信，将外部水表和受控设备的数据传输给运算控制模块，同时将运算控制模块指令传输至外部受控设备。
所述电压采样模块采集电网电压信号，并将采集的电压信号传输给运算控制模块进行运算处理。
所述电流采样模块采集电网电流信号，并将采集的电流信号传输给运算控制模块进行运算处理。
所述GPRS通信模块，接收运算控制模块数据并将其传输至服务器，同时接收服务器控制指令并将其传输给运算控制模块。
如图2所示，所述的电源模块包含第一电源模块U1、第二电源模块U2和隔离电容C24。
所述的第一电源模块U1的型号为YHT4S+5/5W。
所述第一电源模块U1的输入电压范围为AC85V～500V，额定输入为AC380V，输出DC5V电压。
所述第一电源模块U1输入端引脚1接电网火线，输入引脚2接电网零线，输出引脚3接隔离电容C24负极，输出引脚4接隔离电容C24的正极，输出DC5V，隔离电容C24的负极接地。
所述的第二电源模块U2型号为TLV1117-33。
所述第二电源模块U2的第三输入引脚3接隔离电容C24的正极，第一输入引脚1接地，第二输出引脚2和第四输出引脚4并联，输出DC3.3V。
如图3所示，运算控制模块采用ARM系列芯片STM32C8T6，内部程序完成采集数据的接收、解析运算以及发送过程。
如图4所示，第一RS485通信模块A和第二RS485通信模块B采用芯片为ADM2483BRWZ型号的差分总线收发器。
所述的第一RS485通信模块A与支持国标DLT645-2007通信协议设备通信。第二RS485通信模块B与支持标准Modbus-RTU串行通信协议设备通信。
所述的第一RS485通信模块A的第一电源引脚1及第七电源引脚7接DC3.3V，第十六电源引脚16接DC5V，第二引脚2、第八引脚8、第九引脚9、第十五引脚15均接地，第一通信接收引脚3与运算控制模块的第一接收引脚22连接，第一通信发送引脚6与运算控制模块的第一发送引脚21连接，第二通信发送引脚12作为发送端与外部设备接收引脚连接，第二通信接收引脚13作为接收端与外部设备发送引脚连接。
所述的第二RS485通信模块B的第一电源引脚1及第七电源引脚7接DC3.3V，第十六电源引脚16接DC5V，第二引脚2、第八引脚8、第九引脚9、第十五引脚15均接地，第一通信接收引脚3与运算控制模块的第二通信接收引脚13连接，第一通信发送引脚6与运算控制模块的第二通信发送引脚12连接，第二通信发送引脚12作为发送端与外部设备接收引脚连接，第二通信接收引脚13作为接收端与外部设备发送引脚连接。
如图5所示，电压采样模块中第三电阻R3的一端接电网火线GRID_L1，第三电阻R3的另一端与运放芯片U4的第十引脚10连接，第五电阻R5的一端接电网零线GRID_N1，第五电阻R5的另一端接运放芯片U4的第九引脚9，第二电阻R2的一端与运放芯片U4的第十引脚10连接，第二电阻R2的另一端接地，第四电阻R4的一端与运放芯片U4的第九引脚9连接，第四电阻R4的另一端接运放芯片U4的第八引脚8。运放芯片U4的第八引脚8为电压采样模块的输出，与运算控制模块的第十四引脚14连接。
如图6所示，电流采样模块中，第六电阻R6的一端为电流采样电路输入，第六电阻R6的另一端接地，第七电阻R7的一端与第六电阻R6连接，第七电阻R7的另一端与运放芯片U4的第五引脚5连接，运放芯片U4的第五引脚5接地，第八电阻R8的一端与运放芯片U4的第六引脚6连接，第八电阻R8的另一端接运放芯片U4的第七引脚7，运放芯片U4的第七引脚7为电流采样电路输出，与运算控制芯片U3的第十六引脚16连接。
如图7所示，GPRS通信模块型号为安信可GPRS A9模块。
所述的GPRS A9模块与服务器的通信依靠移动物联网卡及YXS-GMA-01专用GPRS贴片天线。通过设置相应的IP和端口并开启透传模式，即可与服务器进行通信。
所述GPRS A9模块J1的第一引脚1和第十七引脚17接地，第十八引脚18接DC5V，第三十一引脚31接运算控制芯片U3的第三十引脚30，第三十二引脚32接运算控制芯片U3的第三十一引脚31。
本实用新型解决了微网储能系统中不同设备数据实时采集的问题，适用于各种供电环境下的安装使用，并且可以辅助系统对储能设备进行远程控制。
Claims (7)
1.一种基于微网储能系统的数据采集器，其特征在于：所述的数据采集器包括电源模块、运算控制模块、第一RS485通信模块(A)、第二RS485通信模块(B)、电压采样模块、电流采样模块和GPRS通信模块；电源模块的输出端分别和运算控制模块的电源端、第一RS485通信模块(A)的电源端、第二RS485通信模块(B)的电源端及GPRS通信模块的电源端连接，第一RS485通信模块(A)的通信端和运算控制模块的第一通信端连接，第二RS485通信模块(B)的通信端和运算控制模块的第二通信端连接，电压采样模块的输出端和运算控制模块的第一采样接收端连接，电流采样模块的输出端和运算控制模块的第二采样接收端连接，运算控制模块的第三通信端和GPRS通信模块通信端连接；
所述运算控制模块收集并处理第一RS485通信模块(A)、第二RS485通信模块(B)、电压采样模块和电流采样模块的数据，并通过GPRS通信模块将数据传输至服务器；运算控制模块通过GPRS通信模块接收服务器指令，并通过第二RS485通信模块(B)将指令发出；所述的第一RS485通信模块(A)与采集器外部支持DLT645-2007电表通信，将外部电表的数据传输给运算控制模块；所述的第二RS485通信模块(B)与采集器外部支持Modbus-RTU协议水表和受控设备通信，将外部水表和受控设备的数据传输给运算控制模块，同时将运算控制模块指令传输至外部受控设备；所述电压采样模块采集电网电压信号，并将采集的电压信号传输给运算控制模块进行运算处理；所述电流采样模块采集电网电流信号，并将采集的电流信号传输给运算控制模块进行运算处理；所述GPRS通信模块，接收运算控制模块数据并将其传输至服务器，同时接收服务器控制指令并将其传输给运算控制模块。
2.按照权利要求1所述的基于微网储能系统的数据采集器，其特征在于：所述的电源模块包含第一电源模块U1、第二电源模块U2和隔离电容C24；所述第一电源模块U1的第一输入引脚接电网火线，第二输入引脚接电网零线，第三输出引脚接隔离电容C24负极，第四输出引脚接隔离电容C24正极，隔离电容C24负极接地；所述第二电源模块U2的第三输入引脚接隔离电容C24正极，第一输入引脚接地，第二输出引脚和第四输出引脚并联，输出DC3.3V。
3.按照权利要求1所述的基于微网储能系统的数据采集器，其特征在于：所述的运算控制模块采用ARM系列芯片STM32C8T6，内部程序完成采集数据的接收、解析运算以及发送过程。
4.按照权利要求1所述的基于微网储能系统的数据采集器，其特征在于：所述的第一RS485通信模块(A)的第一电源引脚及第七电源引脚接DC3.3V，第十六电源引脚接DC5V，第二引脚、第八引脚、第九引脚、第十五引脚均接地，第一通信接收引脚与运算控制模块的第一接收引脚连接，第一通信发送引脚与运算控制模块的第一发送引脚连接，第二通信发送引脚作为发送端与外部设备接收引脚连接，第二通信接收引脚作为接收端与外部设备发送引脚连接；
所述的第二RS485通信模块(B)的第一电源引脚及第七电源引脚接DC3.3V，第十六电源引脚接DC5V，第二引脚、第八引脚、第九引脚、第十五引脚均接地，第一通信接收引脚与运算控制模块的第二接收引脚连接，第一通信发送引脚与运算控制模块的第二通信发送引脚连接，第二通信发送引脚作为发送端与外部设备接收引脚连接，第二通信接收引脚作为接收端与外部设备发送引脚连接。
5.按照权利要求1所述的基于微网储能系统的数据采集器，其特征在于，所述的电压采样模块中第三电阻R3的一端接电网火线GRID_L1，第三电阻R3的另一端与运放芯片U4的第十引脚连接；第五电阻R5的一端接电网零线GRID_N1，第五电阻R5另一端接运放芯片U4第九引脚；第二电阻R2的一端与运放芯片U4引脚连接，第二电阻R2的另一端接地；第四电阻R4的一端与运放芯片U4引脚连接，第四电阻R4的另一端接运放芯片U4的第八引脚；运放芯片U4的第八引脚为电压采样模块的输出，与运算控制模块的第十四引脚连接。
6.按照权利要求1所述的基于微网储能系统的数据采集器，其特征在于，所述的电流采样模块中，第六电阻R6的一端为电流采样电路输入，第六电阻R6的另一端接地，第七电阻R7的一端与第六电阻R6连接，第六电阻R6的另一端与运放芯片U4的第五引脚连接，运放芯片U4的第五引脚接地；第八电阻R8的一端与运放芯片U4的第六引脚连接，第六电阻R6的另一端接运放芯片U4的第七引脚运放芯片U4的第七引脚为电流采样电路输出，与运算控制芯片U3的第十六引脚连接。
7.按照权利要求1所述的基于微网储能系统的数据采集器，其特征在于，所述GPRS A9模块J1的第一引脚和第十七引脚接地，第十八引脚接DC5V，第三十一引脚接运算控制芯片U3的第三十引脚，第三十二引脚接运算控制芯片U 3的第三十一引脚。
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|---|---|---|---|---|
| CN113625031A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-11-09 | 中国联合网络通信集团有限公司 | 智能电表终端、mr数据上报系统及方法 |
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| CN113625031A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-11-09 | 中国联合网络通信集团有限公司 | 智能电表终端、mr数据上报系统及方法 |
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