CN218213158U - 一种基于wi-fine＆蓝牙的三相导轨式多功能电能表及其系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于WI‑FINE&蓝牙的三相导轨式多功能电能表及其系统，属于智能电能表技术领域，基于WI‑FINE&蓝牙的三相导轨式多功能电能表包括为三相导轨式多功能电能表提供电源的电源电路，还包括多块独立的高精度单相电量计量芯片和对单相计量参数进行数据分析计算和电量分析的主控MCU；三相导轨式多功能电能表还包括与主控MCU通信连接的通信电路，所述通信电路包括WI‑FINE&蓝牙通信电路以及RS485通信电路。本实用新型基于WI‑FINE&蓝牙通信，可通过网站、手机APP等途径实现远程控制和抄读实时电力监控数据，相比于传统的预付费电能表，更加先进、方便、简单，为用户带来更便捷的使用，更简单的安装。

Description

一种基于WI-FINE＆蓝牙的三相导轨式多功能电能表及其 系统

技术领域

本实用新型属于智能电能表技术领域，具体涉及一种基于 WI-FINE&蓝牙的三相导轨式多功能电能表及其系统。

背景技术

随着我国经济的快速发展和人民生活水平的日益提高，工业、住房、学校、市场等各种租赁行业和场所对用电收费管理和实时电力监控的需求越来越大，特别是电费预先收取的功能可以大大解决收费困难的问题，减少租赁双方的摩擦，受到广大租户的青睐。

如公告号为CN213181708U的中国实用新型专利公开了三相导轨式电能表，包括电能主体和导轨，所述电能主体的上端后侧均匀设置有接线口，所述电能主体的前端左中部设置有计数显示屏，所述计数显示屏的右下方均匀设置有指示灯，所述指示灯的右方位于电能主体的前端右中部设置有控制键，所述控制键的上方镶嵌有参数铭牌，所述电能主体的前端上下侧表面螺栓固定有防护盖，所述电能主体与外部电源电性相连，所述电能主体的后端中部镶嵌有导轨，所述导轨的前端右侧位于电能主体的右端螺栓固定有间隔调节装置，所述间隔调节装置包括安装座、调节螺栓、伸缩块和套板，所述安装座的左右端连接有套板，所述套板远离安装座的一端插入有伸缩块，所述套板的前端表面螺纹连接有调节螺栓。间隔调节装置由安装座、套板、伸缩块和调节螺栓组成，徒手抓住伸缩块使力将其从套板内部伸出，通过调节螺栓转动固定，伸缩块与电能主体接触，将安装座螺栓固定在导轨上，再将另一伸缩块使力将其从另一套板内部伸出调节距离，通过调节螺栓转动固定使其外部接线端子安装在导轨上时控制间距，可以保持电能主体外部的空气流通保持正常散热，使用方便。其公开了三相导轨式电能表的机械结构。

如公告号为CN213633564U的实用新型专利公开了一种新型三相导轨式多功能预付费电能表，包括电能表主体和照明灯，所述电能表主体表面设置有照明灯，在电能表需要插卡缴费时，照明灯可以有效的示意处卡槽的位置，在不需要辅助照明的情况下便捷插卡。其不足之处是电能表需要插卡缴费以卡作为数据载体，容易造成丢失，电能表缴费不方便。

如公告号为CN108445267A的三相导轨式费控智能电能表，包括底壳和上盖，所述上盖螺接于底壳上表面，上盖设置有透明盖和若干接线端口，所述接线端口包括三相负载输入接口、电源输入接口以及相互独立的RS485通讯接口和远红外接口，所述底壳上设置有磁保持继电器、电源板、显示屏和主控板，所述接线端口、磁保持继电器、电源板和显示屏均与主控板连接，所述透明盖正对显示屏，所述底壳下表面中部设置有轨槽，轨槽内滑动设置有导轨，底壳端部设置有卡槽，卡槽内设置有安装卡扣，安装卡扣将导轨压紧在底壳上；能够减小体积、安装方便，可远程控制电能表拉合闸，配合用电管理系统能够实现预付费、后付费等功能。其不足之处是采远红外通讯容易受到外界光源的干扰，通讯距离短，485通讯敷设困难，尤其是电能表比较分散时，通信线路敷设的工程量很大，而且架设在外的通信线路影响美观，不能直接与智能设备等外部应用连接无法跟上现代智能化的发展。

由此可见，当前市场上预付费电能表的类型主要是智能IC 卡表，现有电能表的缺点为需要售电系统、读卡器和IC卡作为数据载体，操作繁琐，价格昂贵；而且使用实体媒介容易造成丢失，再加上当今社会网络支付如此发达，现有的预付费电能表已经无法跟上现代智能化的发展。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种基于WI-FINE& 蓝牙的三相导轨式多功能电能表及其系统，采用WI-FINE&蓝牙通信和具备电能计量的三相导轨式电能表，可以实现三相电力的计量、数据的传输以及电量的支持和负载的控制，预付费更加方便快捷。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：

一种基于WI-FINE&蓝牙的三相导轨式多功能电能表，包括为三相导轨式多功能电能表提供电源的电源电路，还包括多块独立的高精度单相电量计量芯片和对单相计量参数进行数据分析计算和电量分析的主控MCU；三相导轨式多功能电能表还包括与主控 MCU通信连接的通信电路，所述通信电路包括WI-FINE&蓝牙通信电路以及RS485通信电路。本实用新型通过WI-FINE&蓝牙通信实现三相电力的计量、数据的传输以及电量的支持和负载的控制等。通过主控MCU对单相计量参数进行数据计算和电量分析，可以得到电能数据和其他的用电信息。

进一步的，三相导轨式多功能电能表包括四块独立的高精度单相电量计量AFE芯片，且主控MCU内部设置有三个100A的磁保持继电器。本实用新型内置了三个100A的磁保持继电器，当电力负载到达预设的门限值时，继电器会自动断闸，停止供电。

进一步的，通信电路还包括用于近距离参数设置和电力数据抄读的红外通信模块。

进一步的，电源电路输出15V电压为RS485通信电路提供电源。本实用新型RS485和红外通信模块主要应用于近距离的参数设置和电力数据抄读。

进一步的，主控MCU还连接有LCD显示装置和输入装置，所述LCD显示装置包括与主控MCU、输入装置连接的LCD显示电路和显示屏，所述输入装置包括键盘，所述键盘包括用于进行翻页的按键。本实用新型三相导轨式多功能电能表具备LCD显示功能，用户手动按下按键可以进行翻页，通过显示可以获得电能表的用电信息和实时的电力数据。

进一步的，主控MCU还连接有数据存储电路，所述数据存储电路包括用于数据和使能信息存储的存储IC，所述数据包括电力采样和计量数据。本实用新型三相导轨式多功能电能表内部的存储IC可以存储数据，WI-FINE&蓝牙的网络参数、负载门限、电能的使用信息都可以存储在存储IC中。

进一步的，三相导轨式多功能电能表还包括与主控MCU连接的检测电路，所述检测电路包括开盖检测电路和磁场检测电路，所述磁场检测电路包括掉零检测。

进一步的，三相导轨式多功能电能表还包括警报装置，所述警报装置包括蜂鸣器和LED指示灯。本实用新型通过设置警报装置对电能表运行状态和异常情况进行及时提示。

本实用新型还提供了一种基于WI-FINE&蓝牙的三相导轨式多功能电能表系统，包括上述的基于WI-FINE&蓝牙的三相导轨式多功能电能表和与三相导轨式多功能电能表通信连接的服务器平台、集中器以及外部应用，所述外部应用包括网页、手机APP和小程序。基于WI-FINE&蓝牙的三相导轨式多功能电能表系统能够获得电能表上报的电力参数并保存到数据库中，便于用户对历史数据进行抄读和对用电数据进行分析，具备高效的任务处理能力，可以处理大量的用户同时提交任务。

与现有的技术相比，本实用新型的优点在于：

1.本实用新型一种基于WI-FINE&蓝牙的三相导轨式多功能电能表及其系统基于WI-FINE&蓝牙通信，可通过网站、手机APP 等途径实现远程控制和抄读实时电力监控数据，相比于传统的预付费电能表，更加先进、方便、简单，为用户带来更便捷的使用，更简单的安装；

2.本实用新型WI-FINE实现集中器或者显示器与电表之间的数据交互，抄读电力实时信息，集中器可以与服务器平台之间进行通讯实现远程抄读、控制和充值等，蓝牙通讯可以与手机APP 或者蓝牙掌机进行连接，可查询电能表的基本参数，也可通过蓝牙通讯的方式对电能表进行本地充值等；

3.本实用新型使用WI-FINE通讯，支持自由组网、路由和中继功能，网络覆盖范围大，通讯距离远，节点与节点间可以互相传输，且通过集中器抄读更加方便，通讯距离更加远和可靠。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是本实用新型基于WI-FINE&蓝牙的三相导轨式多功能电能表的结构示意图；

图2是本实用新型电源电路的电路原理图；

图3是本实用新型主控MCU和存储电路的电路原理图；

图4是本实用新型计量芯片和采样电路的电路原理图；

图5是本实用新型通信电路的电路原理图；

图6是本实用新型LCD显示电路和LED指示灯电路的电路原理图；

图7是本实用新型检测电路的电路原理图；

图8是本实用新型基于WI-FINE&蓝牙的三相导轨式多功能电能表系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本实用新型方案，下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

实施例1

如图1所示，一种基于WI-FINE&蓝牙的三相导轨式多功能电能表，包括为三相导轨式多功能电能表提供电源的电源电路，还包括多块独立的高精度单相电量计量芯片和对单相计量参数进行数据分析计算和电量分析的主控MCU；三相导轨式多功能电能表还包括与主控MCU通信连接的通信电路，所述通信电路包括 WI-FINE&蓝牙通信电路以及RS485通信电路。本实施例通过 WI-FINE&蓝牙通信，可以实现三相电力的计量、数据的传输以及电量的支持和负载的控制等。通过主控MCU对单相计量参数进行数据计算和电量分析，能够得到电能数据和其他的用电信息。

如图2所示，本实施例电源电路输出15V电压为RS485通信电路提供电源，RS485通信由三相导轨式多功能电能表内部提供电源，可以增强485通讯的适用性。

如图3所示，本实施例三相导轨式多功能电能表包括四块独立的高精度单相电量计量AFE芯片，且主控MCU内部设置有三个 100A的磁保持继电器。本实施例内置了三个100A的磁保持继电器，当电力负载到达预设的门限值时，继电器会自动断闸，停止供电。

如图4所示，本实施例主控MCU还连接有电力采样电路和计量电路，电力采样电路采集电流和电压数据并传送至计量电路，计量电路提供电压、电流、多种功率以及脉冲输出等，且具有谐波分析功能，可以更好地监控电力状态。

如图5所示，本实施例通信电路还包括用于近距离参数设置和电力数据抄读的红外通信模块。本实施例电能表内部带 WI-FINE、蓝牙通信电路、RS485通信电路和红外通讯模块，其中 WI-FINE可以实现集中器或者显示器与电表之间的数据交互，抄读电力实时信息。集中器可以与服务器平台之间进行通讯以实现远程抄读、控制和充值等功能，蓝牙通讯可以与手机APP或者蓝牙掌机进行连接，可查询电能表的基本参数，也可通过蓝牙通讯的方式对电能表进行本地充值等。而RS485和红外通信模块主要应用于近距离的参数设置和电力数据抄读。

如图6所示，本实施例主控MCU还连接有LCD显示装置和输入装置，所述LCD显示装置包括与主控MCU、输入装置连接的LCD 显示电路和显示屏，所述输入装置包括键盘，所述键盘包括用于进行翻页的按键。本实施例三相导轨式多功能电能表具备LCD显示功能，用户手动按下按钮可以进行翻页，通过显示可以获得电能表的用电信息和实时的电力数据。

本实施例主控MCU还连接有数据存储电路，如图3所示，所述数据存储电路包括用于数据和使能信息存储的存储IC，所述数据包括电力采样和计量数据。本实施例三相导轨式多功能电能表内部的存储IC可以存储数据，其中WI-FINE&蓝牙的网络参数、负载门限、电能的使用信息都存储在存储IC中。

如图7所示，本实施例三相导轨式多功能电能表还包括与主控MCU连接的检测电路，所述检测电路包括开盖检测电路和磁场检测电路，所述磁场检测电路包括掉零检测。

本实施例三相导轨式多功能电能表还包括警报装置，所述警报装置包括蜂鸣器和LED指示灯。本实施例通过设置警报装置对电能表运行状态和异常情况进行及时提示。

本实用新型通过各个电路和模块之间的相互协助，实现电能计量、数据传输、预付费充值、负载控制等功能。具体原理如下：通过三块单相计量AFE芯片采集每路的电流电压信号，主控MCU 通过UART通信分别对每块计量AFE芯片得到的实时电流、电压、功率、功率因数等参数进行读取，然后计算相应的电量，在预付费模式下会对剩余电量进行比较和扣除，并存储到数据存储IC 中。电能表中的剩余电量不足的时候，LED会报警，提示用户及时充电。剩余电量耗尽时，内部的磁保持继电器断闸，停止供电给用户，必须重新充电后，才恢复供电。电能表会对ABCN四路电流进行检测，当发现ABC相电流与N相电流不平衡且超出设定范围时，继电器也会进行跳闸，防止有人窃电。

本实施例三相导轨式多功能电能表还可以设置RS485和IR 通信，RS485和IR通信能够具备所有WI-FINE通信中的功能，可以对电能表进行固件升级。本实施例电能表内部可以带有时钟并支持多费率多时段、多谷峰和假日模式，可以有预付费、后付费及多费率模式，能够满足用户的多种需求。

实施例2

如图8所示，本实施例提供了一种基于WI-FINE&蓝牙的三相导轨式多功能电能表系统，包括实施例1中的基于WI-FINE&蓝牙的三相导轨式多功能电能表和与三相导轨式多功能电能表通信连接的服务器平台、集中器以及外部应用，所述外部应用包括网页、手机APP和小程序。本实施例基于WI-FINE&蓝牙的三相导轨式多功能电能表系统能够获得电能表上报的电力参数并保存到数据库中，便于用户对历史数据进行抄读和对用电数据进行分析，具备高效的任务处理能力，可以处理大量的用户同时提交任务。

本实施例三相导轨式多功能电能表系统可以设置电能表的低电量预警值，电能表中的剩余电量低于该值时，通过不同的颜色来指示，也可通过网页、手机APP小程序和短信告知用户及时进行充值。手机APP小程序中含有蓝牙功能，可以进行本地蓝牙连接，以实现查询电能表的基本信息以及故障排查的功能。

本实施例三相导轨式多功能电能表系统可以查询每个电能表的用电信息，包括总使用电量、剩余电量、实时电流电压、功率、功率因数等等，还能够提供历史数据的查询。用户可以方便的获得用电信息。

本实施例基于WI-FINE&蓝牙的三相导轨式多功能电能表系统工作过程为：电能表采集到用电信息后，对信息进行整合，集中器利用WI-FINE通讯将电能表数据传送到服务器平台上；服务器把信息转发到用户手机APP或者网页上，平台对这些信息进行分析，同时通过插件发送信息给云服务器；这样平台和云服务器中都保存有相应的数据，可以起到数据备份的作用。用户也可以使用本地蓝牙功能获取电能表信息、进行异常故障排查。当用户需要控制电能表时，由服务器发送控制指令，通过蓝牙通讯电路下发给电能表，电能表接收到控制指令后做出相应的动作。

本实用新型三相导轨式多功能电能表通过WI-FINE通信与集中器之间进行数据交互，集中器通过三相导轨式多功能电能表系统可以查看电能表实时的电力监控数据和对参数进行设置，包括剩余电量、实时参数、控制继电器的开合、功率门限的设置等。上述设置参数的部分，都是通过加密的20位数据令牌的形式发送到电能表的。电能表接收到对其进行解密，加密和解密都采用 IEC62055-41标准，安全性极高。电能表具有本地蓝牙功能，可以用手机蓝牙建立连接，通过手机APP对电能表的电力数据进行监控和对参数进行设置。通常预付费电能表对于数据安全性的要求极高，本实施例采用STS加密方式(基于IEC62055-41标准)，以20位数字作为令牌，进行信息数据的传递，技术安全可靠。同时电能表中的重要数据存储采用双备份机制，数据采用带校验存储，可以保证信息的正确性和安全性。本实施例通过新型的通信方式和安全的加密机制保证预付费功能的完美实现。

本实用新型基于WI-FINE&蓝牙的三相导轨式多功能电能表为具备电能计量、远程多功能的三相导轨式电能表，采用 WI-FINE&蓝牙通信。该电能表支持预付费和后付费及多费率的功能，其中预付费主要是采用IEC62055-41标准进行充值令牌的加密，当电能表中的剩余电量耗尽后，内部的继电器切断电源，停止给用户供电。电能表可以设置功率门限值，当使用功率达到门限值时，可以及时切断负载，避免过载造成的火灾。同时由该电能表组成的三相导轨式多功能电能表系统具有整套的数据采集和监控功能，通过WI-FINE通讯，上行集中器，下行显示器，WI-FINE 通讯模块采用WaveMesh无线移动自组网协议，支持自由组网、路由和中继功能，网络覆盖范围大，通讯距离远。电能表通过集中器将数据发送至服务器平台，管理者可以通过平台对该电能表进行数据查询和控制。用户可以通过显示器远程查询电能表电量、剩余金额等参数及电量充值。充值方式不仅支持线上充值，也支持线下升级，电能表可以通过蓝牙掌机或者显示器进行充值。除上述的远程通讯外，电能表同样具有传统的本地通讯，485通讯和红外通讯，可用于数据抄读和问题排查等。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种基于WI-FINE&蓝牙的三相导轨式多功能电能表，包括为三相导轨式多功能电能表提供电源的电源电路，其特征在于，还包括多块独立的高精度单相电量计量芯片和对单相计量参数进行数据分析计算和电量分析的主控MCU；三相导轨式多功能电能表还包括与主控MCU通信连接的通信电路，所述通信电路包括WI-FINE&蓝牙通信电路以及RS485通信电路。

2.根据权利要求1所述的一种基于WI-FINE&蓝牙的三相导轨式多功能电能表，其特征在于，三相导轨式多功能电能表包括四块独立的高精度单相电量计量AFE芯片，且主控MCU内部设置有三个100A的磁保持继电器。

3.根据权利要求1所述的一种基于WI-FINE&蓝牙的三相导轨式多功能电能表，其特征在于，所述通信电路还包括用于近距离参数设置和电力数据抄读的红外通信模块。

4.根据权利要求1所述的一种基于WI-FINE&蓝牙的三相导轨式多功能电能表，其特征在于，所述电源电路输出15V电压为RS485通信电路提供电源。

5.根据权利要求1所述的一种基于WI-FINE&蓝牙的三相导轨式多功能电能表，其特征在于，所述主控MCU还连接有LCD显示装置和输入装置，所述LCD显示装置包括与主控MCU、输入装置连接的LCD显示电路和显示屏，所述输入装置包括键盘，所述键盘包括用于进行翻页的按键。

6.根据权利要求1所述的一种基于WI-FINE&蓝牙的三相导轨式多功能电能表，其特征在于，所述主控MCU还连接有数据存储电路，所述数据存储电路包括用于数据和使能信息存储的存储IC，所述数据包括电力采样和计量数据。

7.根据权利要求1所述的一种基于WI-FINE&蓝牙的三相导轨式多功能电能表，其特征在于，三相导轨式多功能电能表还包括与主控MCU连接的检测电路，所述检测电路包括开盖检测电路和磁场检测电路，所述磁场检测电路包括掉零检测。

8.根据权利要求1所述的一种基于WI-FINE&蓝牙的三相导轨式多功能电能表，其特征在于，三相导轨式多功能电能表还包括警报装置，所述警报装置包括蜂鸣器和LED指示灯。

9.一种基于WI-FINE&蓝牙的三相导轨式多功能电能表系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一所述的基于WI-FINE&蓝牙的三相导轨式多功能电能表和与三相导轨式多功能电能表通信连接的服务器平台、集中器以及外部应用，所述外部应用包括网页、手机APP和小程序。

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