CN211555092U - 基于LoRa与4G的能效采集终端 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于LoRa与4G的能效采集终端，属于电力技术领域。该终端包括CPU、RAM、NAND FLASH、LoRa通讯芯片、4G通讯模块、串口通讯芯片、485通讯接口、时钟管理模块、液晶显示屏幕、USB接口、硬件看门狗、电源管理模块和总线接口单元等结构。本实用新型能效采集终端通过LoRa与分布在企业内部的各类LoRa电能表进行通讯，减少了485通讯线的布置，维护方便；通过485方式采集企业总的能耗数据，然后通过4G模块送到供电局的能耗采集主站进行分析；该终端能够对数据及时采集，采集速度快，便于管理分析。
Description
技术领域
本实用新型属于电力技术领域，具体涉及一种基于LoRa与4G的能效采集终端。
背景技术
在目前政府大力提倡节能降耗的前提下，必须采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，从能源生产到消费的各个环节，降低消耗、减少损失和污染物排放、制止浪费，有效、合理地利用能源。
作为生产型企业的基础，中小企业数量众多且分布广泛，依靠传统的能耗数据采集模式，有限的人力资源难于在短时间内采集到各个企业的生产能耗数据，而且，目前所能采集到的也是过去的、总的能耗数据，无法帮助企业及时了解到企业每天的，以及不同用途的能耗数据，为了解决此问题需要发明一种能够施工方便，并能采集不同用户的能耗数据并上送到主站的一种终端。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种基于LoRa与4G的能效采集终端，该终端可以采集生产型企业内部的能耗数据和总的能耗数据，通过LoRa与分布在企业内部的各类LoRa电能表进行通讯，通过485方式采集企业总的能耗数据，每十五分钟进行一次采集，然后通过4G模块送到供电局的能耗采集主站进行分析；该终端通过LoRa与分散在生产企业内部的LoRa电能通讯，减少了485通讯线的布置，维护方便。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种基于LoRa与4G的能效采集终端，其特征在于，包括CPU、RAM、NAND FLASH、LoRa通讯芯片、4G通讯模块、串口通讯芯片、485通讯接口、时钟管理模块、液晶显示屏幕、USB接口、硬件看门狗、电源管理模块和总线接口单元；
CPU分别与RAM、NAND FLASH、LoRa通讯芯片、4G通讯模块、串口通讯芯片、485通讯接口、硬件看门狗、电源管理模块、总线接口单元相连；
总线接口单元还与时钟管理模块、液晶显示屏幕、USB接口相连。
进一步，优选的是，还包括按键按键与总线接口单元相连。
进一步，优选的是，还包括RJ45网络接口，RJ45网络接口与CPU相连。
进一步，优选的是，CPU1采用ARM Cortex-A53；RAM采用三星K6R4016C1A-TI15。
进一步，优选的是，LoRa通讯芯片型号为SX1278；串口通讯芯片型号为MAX23。
进一步，优选的是，NAND FLASH型号为K9MDG08U5M-PCB0；4G通讯模块采用华为4G通讯模块ME909S。
进一步，优选的是，485通讯接口型号为SP485EN；USB接口型号为TD242LP。
进一步，优选的是，液晶显示屏幕采用的是2.5” 160*160点阵的液晶显示屏幕。
本实用新型与现有技术相比，其有益效果为：
本实用新型终端可以采集生产型企业内部的能耗数据和总的能耗数据，通过LoRa与分布在企业内部的各类LoRa电能表进行通讯，通过485方式采集企业总的能耗数据，每十五分钟进行一次采集，然后通过4G模块送到供电局的能耗采集主站进行分析；
该终端能够及时进行采集，并根据预设的阀值对超出能耗指标的设备或用电线路进行实时告警，并把输电网信息通过短信发送给设备或线路负责人；
该终端能够通过分析对比总的能耗数据与分节点能耗数据，当总分差大于一定的比例如3%时，则及时产生告警通知企业能耗负责人；
该终端通过LoRa与分散在生产企业内部的LoRa电能通讯，减少了485通讯线的布置，维护方便。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型基于LoRa与4G的能效采集终端的结构示意图；
其中，1、CPU；2、RAM；3、NAND FLASH；4、LoRa通讯芯片；5、4G通讯模块；6、串口通讯芯片；7、485通讯接口；8、时钟管理模块；9、液晶显示屏幕；10、USB接口；11、硬件看门狗；12、电源管理模块；13、总线接口单元；14、按键；15、RJ45网络接口；
图2为本实用新型基于LoRa与4G的能效采集终端的主板电路图；
图3为本实用新型基于LoRa与4G的能效采集终端的显示电路图；
图4为本实用新型基于LoRa与4G的能效采集终端的通信电路图；
图5为本实用新型基于LoRa与4G的能效采集终端的电源电路图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本实用新型，而不应视为限定本实用新型的范围。实施例中未注明具体技术、连接关系或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术、连接关系、条件或者按照产品说明书进行。所用材料、仪器或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”到另一元件时，它可以直接连接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”可以包括无线连接。
在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“内”、“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
如图1所示，一种基于LoRa与4G的能效采集终端，包括CPU1、RAM2、NAND FLASH3、LoRa通讯芯片4、4G通讯模块5、串口通讯芯片6、485通讯接口7、时钟管理模块8、液晶显示屏幕9、USB接口10、硬件看门狗11、电源管理模块12和总线接口单元13；
CPU1分别与RAM2、NAND FLASH3、LoRa通讯芯片4、4G通讯模块5、串口通讯芯片6、485通讯接口7、硬件看门狗11、电源管理模块12、总线接口单元13相连；
总线接口单元13还与时钟管理模块8、液晶显示屏幕9、USB接口10相连。
优选，还包括按键14和RJ45网络接口15，按键14与总线接口单元13相连，RJ45网络接口15与CPU1相连。
CPU1采用ARM Cortex-A53；RAM2采用三星K6R4016C1A-TI15。
LoRa通讯芯片4型号为SX1278；串口通讯芯片6型号为MAX23。
NAND FLASH3型号为K9MDG08U5M-PCB0；4G通讯模块5采用华为4G通讯模块ME909S。
485通讯接口7型号为SP485EN；USB接口10型号为TD242LP。
液晶显示屏幕9采用的是2.5” 160*160点阵的液晶显示屏幕。
RJ45网络接口型号为DM9621。
CPU、RAM、FLASH、及电源管理模块集成在核心板内部。
处理模块运行在RAM 上，数据存储在NAND FLASH 上。硬件看门狗防止终端死机，处理模块必须每分钟对硬件狗发送一次信息，预防硬件狗让终端强制重启。串口通讯芯片采用MAX232芯片，可以通过此串口对终端的进行调试。485通讯接口采用SP485EN芯片，处理模块通过485接口可以与具备485通讯接口的电能表进行通讯。LoRa通讯SX1278芯片，与具备相同芯片的电能表通过点对点的方式，处理模块通过轮循的方式与要接入的每一块电表进行通讯，通讯频率为430~470MHz。与能耗采集主站的通讯可以通过RJ45网络口或4G的方式。时钟管理模块主要是提供精确的实时时间。液晶显示屏幕为LCD液晶显示器，与核心板连接，用于显示程序的运行信息与参数、数据设置；按键可以直接操作处理模块的菜单，能够查询数据、参数设置等。USB接口主要进行程序升级、数据备份功能。电源管理模块主要是为整个终端提供稳定的持续的供电，让终端能够正常运行。
电源管理模块：直流电源从POWER段子输入后，经过保险然后经过防反二极管。输入给U16产生5V电压，5V电压再分配给U21，U17，U18分别产生3.3V，1.8V和1.2V电压，供给U1ARM芯片使用；U15单独给RTC供电；U22单独给模拟输入供电；U19单独给外部设备供电。
以太网功能：ARM内部集成有以太网控制器，外部再加一个PHY芯片即可。它们之间通过RMII接口连接。
USB功能：ARM内部集成了一个USB host 口和一个USB device口，USB口不够用，需要使用U11 USB HUB芯片来扩展USB host接口。扩展后一路USB和4G模块通信，另外两路外引给客户使用。
RTC功能：终端有独立硬件RTC和RTC电池（时钟管理模块），记录实施时间。RTC芯片和主控芯片（CPU）之间通过I2C通信。
LoRa功能：使用LoRa通讯芯片，模块和主控芯片之间通过串口通信。
LCD显示屏：主控芯片（CPU）集成有LCD控制器，使用565位色。另外，U12电源芯片给LCD产生门控压。
4G通讯：4G通讯模块使用SIMCOM SIM7600CE 通过串口发送AT命令，并通过USB口传输数据。
ARM 主控芯片：ARM 主控芯片（CPU）使用新塘的NUC972 该芯片是A9架构，内部集成有256MB DDR2，因此外部不需要加内存芯片，只要加FLASH芯片即可。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种基于LoRa与4G的能效采集终端，其特征在于，包括CPU（1）、RAM（2）、NAND FLASH（3）、LoRa通讯芯片（4）、4G通讯模块（5）、串口通讯芯片（6）、485通讯接口（7）、时钟管理模块（8）、液晶显示屏幕（9）、USB接口（10）、硬件看门狗（11）、电源管理模块（12）和总线接口单元（13）；
CPU（1）分别与RAM（2）、NAND FLASH（3）、LoRa通讯芯片（4）、4G通讯模块（5）、串口通讯芯片（6）、485通讯接口（7）、硬件看门狗（11）、电源管理模块（12）、总线接口单元（13）相连；
总线接口单元（13）还与时钟管理模块（8）、液晶显示屏幕（9）、USB接口（10）相连。
2.根据权利要求1所述的基于LoRa与4G的能效采集终端，其特征在于，还包括按键（14），按键（14）与总线接口单元（13）相连。
3.根据权利要求1所述的基于LoRa与4G的能效采集终端，其特征在于，还包括RJ45网络接口（15），RJ45网络接口（15）与CPU（1）相连。
4. 根据权利要求1所述的基于LoRa与4G的能效采集终端，其特征在于，CPU（1）采用ARMCortex-A53；RAM（2）采用三星K6R4016C1A-TI15。
5.根据权利要求1所述的基于LoRa与4G的能效采集终端，其特征在于，LoRa通讯芯片（4）型号为SX1278；串口通讯芯片（6）型号为MAX23。
6. 根据权利要求1所述的基于LoRa与4G的能效采集终端，其特征在于，NAND FLASH（3）型号为K9MDG08U5M-PCB0；4G通讯模块（5）采用华为4G通讯模块ME909S。
7.根据权利要求1所述的基于LoRa与4G的能效采集终端，其特征在于，485通讯接口（7）型号为SP485EN；USB接口（10）型号为TD242LP。
8. 根据权利要求1所述的基于LoRa与4G的能效采集终端，其特征在于，液晶显示屏幕（9）采用的是2.5” 160*160点阵的液晶显示屏幕。
Priority Applications (1)
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