CN215955612U - 一种基于带计量微功率无线智能插座 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于带计量微功率无线智能插座，包括硬件执行模块和控制模块；硬件执行模块包括主控模块、无线终端模块、计量模块、保护模块、时钟模块、报警模块和继电器动作模块；控制模块包括无线集中控制器、主控制器模块、信号采集和处理模块、显示模块和开关动作控制模块；控制模块安装在手机或电脑上，通过无线信号连接控制硬件执行模块进行插座的进行控制及数据采集显示。通过无线信号对硬件模块本装置采用功能模块化设计思想，实现了功能模块的标准化。本实用新型是将保护、测控、通信功能集成于一体，适合普通家庭、工厂、工业机械化等任何需要用电的场所。
Description
技术领域
本实用新型是一种基于带计量微功率无线智能插座，通过采用高性能32位CPU将保护、测控、通信功能集成于一体，适合于工业、农业、军事和家庭等任何需要用电的场所。本装置可集中安装控制，也可进行分散式一对一控制。
背景技术
家用电器的广泛使用提高了人们的生活水平，但是不良的用电习惯时常给人们的生命和财产安全造成致命的损失。据公安部门和消防部门相关资料显示，我国每天平均发生火灾350多起，其中因超负荷、短路等原因引起的电器火灾占30％以上，美国柏林大学的研究人员通过实验发现对能耗实时监控机制，能够使整个学校的学生宿舍在两周内减少32％的电能损耗。由此可见，对家用电器用电状态进行实时监控有很大的意义。
与此同时，物联网技术的提出被视为信息通信技术发展的重要里程碑，它利用通信技术，将家用电子设备进行集中的控制和管理。因此，一种基于带计量微功率无线智能插座应用而生，将家用电器的用电状态监控和物联网技术结合起来将成为安全用电、节能减排的一个新的切入点，从而创造出高效、舒适、安全的居住环境。该设备除了具有传统插座的功能外，还具有无线通讯、电压电流采集、电能计量、过压过流保护、报警、休眠信息显示及组网等功能的无线智能插座。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于带计量微功率无线智能插座，
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的。
一种基于带计量微功率无线智能插座，包括硬件执行模块和控制模块；
所述硬件执行模块包括主控模块、无线终端模块、计量模块、保护模块、时钟模块、报警模块和继电器动作模块；
控制模块包括无线集中控制器、主控制器模块、信号采集和处理模块、显示模块和开关动作控制模块；
控制模块通过无线信号连接控制硬件执行模块进行插座的微功率计量。
优选的,所述主控模块分别连接无线终端模块、时钟模块、保护模块、计量模块、报警模块和继电动作模块。
优选的,所述无线集中控制器、主控制器模块、信号采集和处理模块和显示模块依次连接，开关动作控制模块连接信号采集和处理模块。
优选的，所述控制模块采用多层印制板表面贴装于手机或电脑上，通过无线终端模块连接硬件模块的无线集中控制器。
优选的,所述无线终端模块包括主控mcu、射频芯片和通讯接口，射频芯片分别连接主控mcu和通讯接口。
优选的,射频芯片与主控mcu连接组成LoRa模块，LoRa模块与LoRa模块之间通过射频芯片组网，LoRa模块与无线集中控制器中的网关节点通过射频芯片组网。
优选的,所述无线集中控制模块包括依次串联连接的LoRa网关模块、LoRa网络管理服务器模块和数据应用服务器模块，Lora网关模块与LoRa终端模块采用星型网络结构无线连接。
优选的,所述时钟模块包括时间校对模块和存储模块。
该插座是专为智能化电网需求而创新设计的一种融综合应用技术、数字控制技术、微电子技术和信息技术等多种现代技术和全面保护为一体的无线智能插座，它完全符合智能化电站要求的控制网络化、功能一体化、信息互动化的特征要求。并且用户无需关心LoRa/LoRaWAN无线网络的具体构建过程，只需调用LoRa自组网提供的标准接口既可快速生成自己的无线应用解决方案，大大缩短了用户产品开发时间和验证周期，提高用户的体验。
附图说明
图1是本实用新型一种基于带计量微功率无线智能插座结构框图。
图2是无线终端模块功能框图；
图3是无线集中控制器模块功能框图；
图4无线智能插座工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
如图1所示，本实用新型提供的基于带计量微功率无线智能插座，包括硬件执行模块和控制模块。
硬件模块包括主控模块、无线终端模块、计量模块、保护模块、时钟模块、报警模块和继电器动作模块；控制模块包括无线集中控制器、主控制器模块、信号采集和处理模块、显示模块和开关动作控制模块。控制模块通过无线信号连接控制硬件执行模块进行插座的微功率计量。
其中，硬件模块中，主控模块分别连接无线终端模块、时钟模块、保护模块、计量模块、报警模块和继电动作模块。
控制模块中，无线集中控制器、主控制器模块、信号采集和处理模块和显示模块依次连接，开关动作控制模块连接信号采集和处理模块。
控制模块可安装在手机或电脑上，通过无线终端模块连接硬件模块的无线集中控制器，通过无线信号对硬件模块进行控制及数据信息采集和显示。
主控模块是本装置的核心模块，超低功耗的ARM Cortex-M4处理器内核，采用意法半导体独有的两大节能技术:130nm专用低泄漏电流制造工艺和优化的节能架构，提供业界领先的节能性能，采用多层印制板和表面贴装工艺制作，并采取了多种抗干扰隔离措施。
主控模块中，时钟模块包括时间校对模块和存储模块。存储模块具有完善的事件报告处理功能，可保存最新32次动作报告，最新128次SOE变位记录报告，最新64次装置运行记录报告，最新16次操作记录报告。事件校对模块具备对时功能，分软件对时和硬件对时功能。硬件对时为秒脉冲对时或者IRIG-B码对时，装置自动识别。对时接口电平采用485差分电平。
主控模块中，计量模块集成了专用计量芯片，具备高精度的三相回路的总电量和分相电量计量，测量三相电流和零序电流(Ia，Ib，Ic，Io)，三相或线电压(Uan，Ubn，Ucn，Uab，Ubc，Uca)，有功功率P，无功功率Q，功率因素cosφ，频率f，有功电量kWh，无功电量kvarh。
主控模块中，保护模块：具备长延时、短延时、瞬时、过载告警、剩余电流、欠压、过压、过电流、短路、温度过高等保护功能。
控制模块中，开关动作模块通过主控制器模块采集到的电压电流信号，如过流或短路信号来控制硬件模块的报警模块首先发出报警信号，同时启动保护模块和继电动作模块对插座进行开合操作和保护。
如图2所示，无线终端模块包括主控mcu、射频芯片和通讯接口。射频芯片与mcu连接组成LoRa模块，LoRa模块与LoRa模块之间通过射频芯片组网，LoRa模块与无线集中控制器中的网关节点通过射频芯片组网。
如图3所示，无线集中控制模块包括LoRa网关模块，LoRa网络管理服务器模块和数据应用服务器模块，Lora网关模块与LoRa终端模块采用星型网络结构无线连接，从LoRa终端模块接收用户数据；数据应用服务器模块串联连接LoRa网络管理服务器模块，LoRa网络管理服务器模块串联连接LoRa网关模块。
本实用新型的网络连接具体工作方法为：硬件执行模块的无线终端模块与网关节点通过射频芯片组网，网关节点获取主控制器上的无线数据命令，通过无线终端模块组成的lora无线网下发给控制模块，控制模块通过lora无线传感网返回数据给网关节点，网关节点通过LoRa网络管理服务模块和用户数据应用服务器模块把数据传输到用户端手机或电脑，无线终端模块在自组网中作为数传模块，负责将智能插座的实时采集数据换成无线数据进行收发，省却了用户布线的困扰。
如图4所示，无线智能插座具体的工作流程为：插座上电以后，进行系统初始化，之后进行网络检测和连接，网络异常则客户端APP提示网络异常，同时启动现场蜂鸣器报警。网络连接正常后进行状态检测，即电流、电压检测、功率计算，并将采集的结果通过显示模块显示在用户手机或电脑上，当主控模块检测到电流或电压信号超过正常工作限定值时，主控制器模块通过手机或电脑远程报警，智能插座则通过蜂鸣器或LCD现场报警，同时控制继电器对所负责的回路进行切断线路保护，并将报警信息储存和上传客户端。
尽管上面结合附图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的，本领域的技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型的宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于带计量微功率无线智能插座，其特征在于，包括硬件执行模块和控制模块；
所述硬件执行模块包括主控模块、无线终端模块、计量模块、保护模块、时钟模块、报警模块和继电器动作模块；
控制模块包括无线集中控制器、主控制器模块、信号采集和处理模块、显示模块和开关动作控制模块；
控制模块通过无线信号连接控制硬件执行模块进行插座数据信息采集和显示。
2.如权利要求1所述的一种基于带计量微功率无线智能插座，其特征在于,所述主控模块分别连接无线终端模块、时钟模块、保护模块、计量模块、报警模块和继电动作模块。
3.如权利要求1所述的一种基于带计量微功率无线智能插座，其特征在于,所述无线集中控制器、主控制器模块、信号采集和处理模块和显示模块依次连接，开关动作控制模块连接信号采集和处理模块。
4.如权利要求1所述的一种基于带计量微功率无线智能插座，其特征在于，所述控制模块采用多层印制板表面贴装于手机或电脑上，通过无线终端模块连接硬件模块的无线集中控制器。
5.如权利要求4所述的一种基于带计量微功率无线智能插座，其特征在于,所述无线终端模块包括主控mcu、射频芯片和通讯接口，射频芯片分别连接主控mcu和通讯接口。
6.如权利要求5所述的一种基于带计量微功率无线智能插座，其特征在于,射频芯片与主控mcu连接组成LoRa模块，LoRa模块与LoRa模块之间通过射频芯片组网，LoRa模块与无线集中控制器中的网关节点通过射频芯片组网。
7.如权利要求1所述的一种基于带计量微功率无线智能插座，其特征在于,所述无线集中控制模块包括依次串联连接的LoRa网关模块、LoRa网络管理服务器模块和数据应用服务器模块，Lora网关模块与LoRa终端模块采用星型网络结构无线连接。
8.如权利要求1所述的一种基于带计量微功率无线智能插座，其特征在于,所述时钟模块包括时间校对模块和存储模块。
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2021
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