CN221883760U - 一种基于物联网技术的多回路直流电表 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供本一种基于物联网技术的多回路直流电表。本实用新型可支持导轨式安装方式，安装便捷、体积小巧，可满足空间苛刻的柜体安装要求。通过若干个可拆卸计量模组单元实现了一表多回路计量，且符合双枪直流充电桩和通信基站等需要双路或多路直流监测的场合需求，同时缩减了造价成本并降低了系统复杂度和运维难度。此外还支持LoRa、Wifi、4G等多种不同的物联通信方式，使得直流电表在无需敷设通信线缆的前提下实现集中监控系统的快速接入及数据上云。

Description

一种基于物联网技术的多回路直流电表

技术领域

本实用新型涉及一种直流电表，特别是涉及一种基于物联网技术的多回路直流电表。

背景技术

直流电表是一种用来测量直流电路中电流、电压、功率等参数的仪器。通常由一个数字或模拟显示屏、测量电路和控制电路组成。随着电动汽车充电、光伏发电、储能等产业的发展，直流电能的应用场合越来越多，例如直流充电桩、光伏发电、蓄电池、通信基站等，导致对直流监测和计量的需求也日益增长。并且现有的直流电表为单回路计量，无法适用于双枪直流充电桩等需要双枪分开计量的场合。此外，现有的直流电表大多采用有线RS485通信接口，对于像光伏发电等相对分散的直流监测场景来说，通常需要布线并结合无线网关等设备才能实现监测数据上云。

总而言之，现有的直流电表在功能上不支持多回路且通信接口的类型受限，这无形间增加了总造价成本，并且提高了系统负责度和运维难度，还限制了直流电表的应用场景。而由于大部分现有的国网直流电表采用壁挂式安装，导致对于如充电桩等一些紧凑的柜体空间来说，存在体积大且安装不便的缺点。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型所解决的技术问题在于提供一种基于物联网技术的多回路直流电表，用于解决现有的直流电表中存在的体积大、安装不便，无法同时对多回路进行计量，不具备多种灵活的通信方法的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种基于物联网技术的多回路直流电表，用以对直流应用场合的对应直流线路进行电量测量并发送给监控系统，包括：主控单元；两个以上与所述主控单元电性相连的计量模组单元，用以与直流应用场合对应的直流线路连接，并测量统计流经所述直流线路的电量，所述计量模组单元采用可插拔设计，同时各个计量模组单元之间相互隔离，避免直流线路间信号串扰和影响；与所述主控单元电性相连的无线通信单元，用于在所述基于物联网技术的多回路直流电表与监控系统之间通过无线网络建立通信连接，在无需敷设通信线缆的前提下保证电表快速接入监控系统；与所述主控单元电性相连的硬件时钟单元，所述硬件时钟单元用于给所述基于物联网技术的多回路直流电表内部提供高精度的实时时钟源，以执行分时复费率的计量操作。

作为一种更为优选的方式，所述计量模组单元中包括电压采集单元和电流采集单元，其中所述电压采集单元用于对接入所述直流电表的电压信号进行调理操作和滤波操作，所述电流采集单元用于对接入所述直流电表的电流信号进行调理操作和滤波操作。

作为一种更为优选的方式，所述计量模组单元根据所述电流采集单元以及电压采集单元获得的电参量有效值进行AD转换计算和叠加运算计算，随后将计算结果输出至主控单元。

作为一种更为优选的方式，所述电压采集单包括双分压电阻网络结构，以避免电流通过分流器接入时因极性相反导致电表损坏。

作为一种更为优选的方式，所述无线通信单元包括LoRa通信单元、Wifi通信单元、4G通信单元。

作为一种更为优选的方式，还包括有线通信单元，所述有线通信单元包括RS485通信单元用于与监控系统相连，以及与主控单元之间建立通信连接。

作为一种更为优选的方式，所述多回路直流电表还包括：人机交互单元，用于显示所述多回路直流电表各直流线路的电力参数，指示运行状态、报警状态以及通讯状态；所述人机交互单元中还设置有用于方便用户查看及设置参数的按键。

作为一种更为优选的方式，包括开关量控制单元，所述开关量控制单元包括开关量输入单元和开关量输出单元，其中所述开关量输入单元用于遥信输入检测和/或报警信号输入；所述开关量输出单元用于报警输出和/或远程遥控。

作为一种更为优选的方式，所述基于物联网技术的多回路直流电表采用类微型断路器外壳，以支持所述多回路直流电表进行导轨式安装。

作为一种更为优选的方式，包括电源，用于为所述基于物联网技术的多回路直流电表供电。

如上所述，本实用新型涉及的基于物联网技术的多回路直流电表，具有以下有益效果：在使用了本实用新型的一种基于物联网技术的多回路直流电表后，其优势在于可支持导轨式安装方式，安装便捷、体积小巧，可满足空间苛刻的柜体安装要求。支持一表多回路计量，符合双枪直流充电桩和通信基站等需要双路或多路直流监测的场合需求，同时缩减了造价成本并降低了系统复杂度和运维难度。此外还支持LoRa、Wifi、4G等多种不同的物联通信方式，使得直流电表在无需敷设通信线缆的前提下实现集中监控系统的快速接入及数据上云。

附图说明

图1展示了本实用新型一实施例中的基于物联网技术的多回路直流电表的结构示意图。

图2展示了本实用新型一实施例中基于物联网技术的多回路直流电表的电压采集单元的结构示意图。

图3展示了本实用新型一实施例中基于物联网技术的多回路直流电表的电流采集单元的结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固持”等术语应做广义理解，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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案的进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定实用新型。

在对本实用新型进行进一步详细说明之前，对本实用新型实施例中涉及的名词和术语进行说明，本实用新型实施例中涉及的名词和术语适用于如下的解释：

<1>直流电表：测量直流电量的仪器，通常用于测量电池充电和放电、太阳能电池板输出等应用。

<2>计量模组：电表内部用于测量交直流信号的模块，用于将外部输入的电压、电流信号转换处理为数字量。

<3>双分压电阻网络结构：电路中的分压器，由两个电阻组成，用于将输入电压分压为所需的输出电压。

<4>开关量控制：控制系统，通过开关控制来实现对设备、电路或系统的开启、关闭或切换。

<5>RS485：串行通信标准，用于在工业控制系统、自动化设备和数据采集系统中进行数据传输。RS485通常用于远距离通信，并具有抗干扰能力。

如图1所示，本实用新型提供一种基于物联网技术的多回路直流电表，包括：主控单元。

在本实用新型的一些实例中，主控单元与若干可拆卸计量模组单元、有线通信单元、无线通信单元、硬件时钟单元、人机交互单元、开关量控制单元以及非易失性存储单元相连。主控单元作为本实用新型所提供的基于物联网技术的多回路直流电表的核心，用于管理与之相连的单元模块及在模块单元之间进行任务调度。其中，非易失性存储单元用于存储及备份电能数据及重要的配置参数等，通过I2C通信接口与主控单元连接。

两个以上与所述主控单元电性相连的计量模组单元，用以与直流应用场合对应的直流线路连接，并测量统计流经所述直流线路的电量，所述计量模组单元采用可插拔设计，同时各个计量模组单元之间相互隔离，避免直流线路间信号串扰和影响。

在本实用新型的一些实例中，所述计量模组单元中包括电压采集单元和电流采集单元，其中所述电压采集单元用于对接入所述直流电表的电压信号进行调理操作和滤波操作，所述电流采集单元用于对接入所述直流电表的电流信号进行调理操作和滤波操作。

在本实施例中，所述计量模组单元根据所述电流采集单元以及电压采集单元获得的电参量有效值进行AD转换计算和叠加运算计算，随后将计算结果输出至主控单元。具体地，计量模组单元负责将调理滤波后的信号进行AD转换、叠加运算后完成电参量有效值计算，再通过隔离串口通信输出给主控单元。其中，由于电力系统中可能存在较大的电流和电压，如果不进行隔离，不同回路之间的计量可能会受到电气干扰的影响，从而导致测量数据的准确性差甚至设备损坏。

在本实施例中，所述电压采集单包括双分压电阻网络结构，以避免电流通过分流器接入时因极性相反导致电表损坏，以避免因极性相反导致电表损坏。

图2展示了本实用新型一实施例中电压采集单元的示意图。本实用新型采用双分压电阻网络结构的电压采集单元优势在于，能够有效地适配电压范围、实现滤波和防抖动处理，进一步适应不同电压信号，并且简化了电路设计，最重要的是避免了电流通过分流器接入时因极性相反导致电表损坏。如图2所示双分压电阻网络结构由若干个电阻分压器组成，用于将输入电压分压为适合模拟数字转换器(ADC)输入的范围内的电压。其中，U+表示电压输入正端，U-表示电压输入负端，U+和U-是连接待测电压源的接点，用于采集电压信号。AD+和AD-用于从电压采集器获取模拟输出信号，该信号可以是与输入电压成比例的电压信号，用于进一步的信号处理或直接读取。

图3展示了本实用新型一实施例中电流采集单元的示意图。如图3所示，I+代表电流输入正端，代表待测电流流入电流传感器的端点以用于连接到电路中电流的源头或更高电位端。I-代表电流输入负端，代表待测电流流出电流传感器的端点以用于连接到电路中电流的返回路径或更低电位端。AD+表示模拟/数字输出正端。AD-表示模拟/数字输出负端，AD+和AD-用于从传感器获取测量结果。

特别地，该电表电流采集单元还可选支持75mV分流器接入或霍尔传感器接入两种电流接入方式，并设计内置电源输出为霍尔电流传感器供电，方便免拆直流母线情况下的计量实施。

在本实用新型的一些实例中，本实用新型的一种多回路电流表还包括与所述主控单元电性相连的无线通信单元，用于在所述基于物联网技术的多回路直流电表与监控系统之间通过无线网络建立通信连接，在无需敷设通信线缆的前提下保证电表快速接入监控系统。

在本实用新型的一些实例中，所述无线通信单元包括LoRa通信单元、Wifi通信单元、4G通信单元。其中，在本实用新型中设置多种无线通信单元的目的在于方便该电表通过免布通信线的方式，就能够快速地接入集中监控系统以实现数据上云。值得说明的是，通过将本实用新型所提供的基于物联网技术的多回路直流电表相关数据进行数据上云操作可以带来实时监控、数据分析、远程管理、节能减排和故障诊断等多重好处，有助于提高能源利用效率，降低成本，保护环境。

在本实用新型的一些实例中，本实用新型的一种多回路电流表还包括有线通信单元，所述有线通信单元包括RS485通信单元用于与监控系统相连，以及与主控单元之间建立通信连接。其中，RS485通信单元用于有线通信对接集抄监控系统，并通过异步串行通信接口与设置于主控单元内部的主芯片连接。通过异步串行通信接口相连可以满足RS485通信协议的高速传输、灵活性、成本效益和抗干扰能力的要求。

在本实用新型的一些实例中，本实用新型所提供的基于物联网技术的多回路直流电表包括与所述主控单元电性相连的硬件时钟单元，所述硬件时钟单元用于给所述基于物联网技术的多回路直流电表内部提供高精度的实时时钟源，以以执行分时复费率的计量操作，以通过监控系统获取计量模组单元测量的电量与时间的对应关系。具体地，所述硬件时钟单元用于为分时复费率的电能计量提供支撑。

在本实用新型的一些实例中，所述基于物联网技术的多回路直流电表还包括：人机交互单元，用于显示所述多回路直流电表各直流线路的电力参数，指示运行状态、报警状态以及通讯状态；所述人机交互单元中还设置有用于方便用户查看及设置参数的按键。

在本实用新型的一些实例中，包括开关量控制单元，所述开关量控制单元包括开关量输入单元和开关量输出单元，其中所述开关量输入单元用于遥信输入检测和/或报警信号输入；所述开关量输出单元用于报警输出和/或远程遥控。

在本实用新型的一些实例中，所述基于物联网技术的多回路直流电表采用类微型断路器外壳，以支持所述多回路直流电表进行导轨式安装。类微型断路器外壳具有方便安装和布线的特点。通过将类微型断路器的外壳设计成符合标准的尺寸和形状，有利于本实用新型所提供的直流电表能够直接安装到标准的导轨上，从而简化安装过程，减少安装时间，并且确保安装的稳固性和可靠性。此外，导轨安装的方式还可以使得类微型断路器更容易进行维护和更换。通过导轨安装的方式，可以方便地将直流电表从导轨上拆卸下来，进行维护、更换或者进行其他操作，而无需拆卸其它连接线路。从而提高了安装的便利性和灵活性。

在本实用新型的一些实例中，所述基于物联网技术的多回路直流电表还包括电源，用于为所述多回路直流电表供电。

综上所述，本实用新型提供了一种基于物联网技术的多回路直流电表。具体而言，其使用了主控单元与若干可拆卸式计量模组集成的结构，解决了现有的直流电表仅能提供单回路计量，以及仅能通过布线并结合无线网关等设备的方式才可实现检测数据上云，从而导致应用场景受限的问题，并且通过采用类微型断路器外壳的方式，使得本实用新型所提供的基于物联网技术的多回路直流电表支持导轨式安装，同时解决了现有直流电表采用壁挂式安装导致的体积大安装不便的问题。

在使用了本实用新型的一种基于物联网技术的多回路直流电表后，其优势在于可支持导轨式安装方式，安装便捷、体积小巧，可满足空间苛刻的柜体安装要求。支持一表多回路计量，符合双枪直流充电桩和通信基站等需要双路或多路直流监测的场合需求，同时缩减了造价成本并降低了系统复杂度和运维难度。此外还支持LoRa、Wifi、4G等多种不同的物联通信方式，使得直流电表在无需敷设通信线缆的前提下实现集中监控系统的快速接入及数据上云。本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于物联网技术的多回路直流电表，用以对直流应用场合的对应直流线路进行电量测量并发送给监控系统，其特征在于，包括：

主控单元；

两个以上与所述主控单元电性相连的计量模组单元，用以与直流应用场合对应的直流线路连接，并测量统计流经所述直流线路的电量，所述计量模组单元采用可插拔设计，同时各个计量模组单元之间相互隔离，避免直流线路间信号串扰和影响；

与所述主控单元电性相连的无线通信单元，用于在所述多回路直流电表与监控系统之间通过无线网络建立通信连接，在无需敷设通信线缆的前提下保证电表快速接入监控系统；

与所述主控单元电性相连的硬件时钟单元，所述硬件时钟单元用于给所述多回路直流电表内部提供高精度的实时时钟源，以执行分时复费率的计量操作。

2.根据权利要求1所述的基于物联网技术的多回路直流电表，其特征在于，所述计量模组单元中包括电压采集单元和电流采集单元，其中所述电压采集单元用于对接入所述直流电表的电压信号进行调理操作和滤波操作，所述电流采集单元用于对接入所述直流电表的电流信号进行调理操作和滤波操作。

3.根据权利要求2所述的基于物联网技术的多回路直流电表，其特征在于，所述计量模组单元根据所述电流采集单元以及电压采集单元获得的电参量有效值进行AD转换计算和叠加运算计算，随后将计算结果输出至主控单元。

4.根据权利要求2所述的，其特征在于，所述电压采集单包括双分压电阻网络结构。

5.根据权利要求1所述的基于物联网技术的多回路直流电表，其特征在于，所述无线通信单元包括LoRa通信单元、Wifi通信单元、4G通信单元。

6.根据权利要求1所述的基于物联网技术的多回路直流电表，其特征在于，还包括有线通信单元，所述有线通信单元包括RS485通信单元用于与监控系统相连，以及与主控单元之间建立通信连接。

7.根据权利要求1所述的基于物联网技术的多回路直流电表，其特征在于，所述多回路直流电表还包括：人机交互单元，用于显示所述多回路直流电表各直流线路的电力参数，指示运行状态、报警状态以及通讯状态；所述人机交互单元中还设置有用于方便用户查看及设置参数的按键。

8.根据权利要求1所述的基于物联网技术的多回路直流电表，其特征在于，包括开关量控制单元，所述开关量控制单元包括开关量输入单元和开关量输出单元，其中所述开关量输入单元用于遥信输入检测和/或报警信号输入；所述开关量输出单元用于报警输出和/或远程遥控。

9.根据权利要求1所述的基于物联网技术的多回路直流电表，其特征在于，所述多回路直流电表采用类微型断路器外壳，以支持所述多回路直流电表进行导轨式安装。

10.根据权利要求1所述的基于物联网技术的多回路直流电表，其特征在于，包括电源，用于为所述多回路直流电表供电。