專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電能管理系統(tǒng)的制作方法
—種電能管理系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電能管理系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)遠(yuǎn)程對(duì)用電場(chǎng) 所的用電量、電流、電壓等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的電能管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
致力于科學(xué)發(fā)展的中國(guó)，將“節(jié)能”作為一項(xiàng)基本國(guó)策，全社會(huì)的節(jié)能意識(shí)進(jìn)一步 增強(qiáng)，節(jié)能已經(jīng)成為企業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展的重要標(biāo)志。對(duì)工廠(chǎng)、社區(qū)、寫(xiě)字樓、學(xué)校等內(nèi)耗電量 進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量、收集和分析，進(jìn)而展開(kāi)有針對(duì)性的改進(jìn)措施；將所有生產(chǎn)、辦公區(qū)、員工生活 區(qū)用電設(shè)備等各項(xiàng)耗電量，準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地記錄下來(lái)，是開(kāi)展各項(xiàng)節(jié)能工作的前提。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種電能管理系統(tǒng)，可以找出生 產(chǎn)過(guò)程中潛在的電能浪費(fèi)的環(huán)節(jié)，并可預(yù)測(cè)功耗。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明之目的，采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種電能管理系統(tǒng)，包括有信 號(hào)采集單元、通信控制單元、服務(wù)器和用戶(hù)計(jì)算機(jī)，信號(hào)采集單元包括有信號(hào)采集MCU，以 及與信號(hào)采集MCU相應(yīng)端口相連的EEPR0M、溫濕度傳感器、RS485模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊以 及電壓、電流檢測(cè)模塊，所述RS485模塊與電表或用電設(shè)備電連接；所述的通信控制單元包 括有通信控制MCU，與通信控制MCU相應(yīng)端口連接的RS232模塊、GPRS模塊、以太網(wǎng)模塊、 ZigBee模塊以及串口、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換模塊，所述的串口、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換模塊與信號(hào)采集單元的信 號(hào)采集MCU連接，所述的RS232模塊、以太網(wǎng)模塊、ZigBee模塊與服務(wù)器連接；所述用戶(hù)計(jì) 算機(jī)通過(guò)因特網(wǎng)與服務(wù)器通信連接。
作為優(yōu)選方案所述的通信控制MCU為EFM32G280芯片，所述的以太網(wǎng)模塊、 ZigBee模塊分別與EFM32G280芯片上的SPI接口連接，所述的GPRS模塊與EFM32G280芯片 上的uart端口連接。
作為優(yōu)選方案所述的信號(hào)采集MCU為EFM32TG840芯片，所述的電壓、電流檢測(cè)模 塊與EFM32TG840芯片上的AD端口連接，所述的開(kāi)關(guān)量輸出模塊與EFM32TG840芯片上的DA 端口連接，所述的EEPR0M、溫濕度傳感器分別與EFM32TG840芯片上的IIC接口連接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果是該電能管理系統(tǒng)具有專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)、自動(dòng)化 程度高、易使用、高性能、高可靠等特點(diǎn)?？山y(tǒng)計(jì)樓宇間、樓層、房間用電信息，部門(mén)間、科室 間用電、照明插座用電、空調(diào)用電、動(dòng)力用電、特殊用電信息。監(jiān)控這些設(shè)備的用電情況，并 能監(jiān)測(cè)用戶(hù)的設(shè)備的工作狀態(tài)，及時(shí)反饋用電信息與設(shè)備工作情況。分析用電歷史信息，自 動(dòng)預(yù)測(cè)一段時(shí)間內(nèi)某一區(qū)域內(nèi)的用電情況，給節(jié)電提供重要的依據(jù)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理框圖。
圖2是通信控制單元的uc/OS-1I系統(tǒng)工作流程圖。
具體實(shí)施方式
下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做一個(gè)詳細(xì)的說(shuō)明。
根據(jù)圖1所示，本實(shí)施例所述的一種電能管理系統(tǒng)，包括有信號(hào)采集單元、通信控 制單元、服務(wù)器和用戶(hù)計(jì)算機(jī)，信號(hào)采集單元包括有信號(hào)采集MCU，以及與信號(hào)采集MCU相 應(yīng)端口相連的EEPR0M、溫濕度傳感器、RS485模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊以及電壓、電流檢測(cè)模 塊，所述RS485模塊與電表或用電設(shè)備電連接；所述的通信控制單元包括有通信控制MCU， 與通信控制MCU相應(yīng)端口連接的RS232模塊、GPRS模塊、以太網(wǎng)模塊、ZigBee模塊以及串 口、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換模塊，所述的串口、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換模塊與信號(hào)采集單元的信號(hào)采集MCU連接， 所述的RS232模塊、以太網(wǎng)模塊、ZigBee模塊與服務(wù)器連接；所述用戶(hù)計(jì)算機(jī)通過(guò)因特網(wǎng)與 服務(wù)器通信連接。
所述的通信控制MCU為EFM32G280芯片，所述的以太網(wǎng)模塊、ZigBee模塊分別與 EFM32G280芯片上的SPI接口連接，所述的GPRS模塊與EFM32G280芯片上的uart端口連接。
所述的信號(hào)采集MCU為EFM32TG840芯片，所述的電壓、電流檢測(cè)模塊與 EFM32TG840芯片上的AD端口連接，所述的開(kāi)關(guān)量輸出模塊與EFM32TG840芯片上的DA端口 連接，所述的EEPR0M、溫濕度傳感器分別與EFM32TG840芯片上的IIC接口連接。
所述的溫濕度傳感器為數(shù)字式SHTOl溫濕度傳感器，用以采集監(jiān)測(cè)位置的溫度、 濕度信息。
所述的電壓、電流檢測(cè)模塊用以采集電表或用電器的實(shí)時(shí)電壓、電流值信息。
所述的EEPROM 為 8 位的 24LC08 EEPR0M。
所述的通信控制單元設(shè)有以有線(xiàn)方式通信的RS232模塊、以太網(wǎng)模塊以及通過(guò)無(wú) 線(xiàn)方式通信的GPRS模塊、ZigBee模塊，針對(duì)具體的監(jiān)測(cè)環(huán)境和位置，可方便地選擇合適的 通信方式。
所述的串口、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換模塊采用自定義的非標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，并通過(guò)設(shè)計(jì)相應(yīng)的硬件 電路和程序，使其支持串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)功能。實(shí)現(xiàn)通信控制單元向信號(hào)采集單元發(fā)送信號(hào)采 集和控制指令。通信控制單元之間組成星型網(wǎng)絡(luò)，通信控制單元通過(guò)以太網(wǎng)模塊與服務(wù)器 通信；若有異常信息可直接通過(guò)GPRS模塊以短信方式及時(shí)發(fā)送到用戶(hù)手機(jī)上。
所述的電表使用帶485總線(xiàn)的電表，例如選用三相多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表，可以測(cè) 量三相交流電路上的常用電力參數(shù)，如三相相電壓、三相線(xiàn)電壓、三相電流、功率因數(shù)等。 只需具有RS485通信接口并遵守Modbus協(xié)議就可以和各種組態(tài)系統(tǒng)兼容，從而把前端采 集到的電參量實(shí)時(shí)傳送給系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心。
如圖2所示，通信控制單元采用uc/OS-1I系統(tǒng)，將實(shí)時(shí)性?xún)?nèi)核移植進(jìn)EFM32G280 微控制器，將IwIP移植進(jìn)uc/OS-1I系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議控制，將采集到的數(shù)據(jù)向上層以 太網(wǎng)發(fā)送出去，同時(shí)將通信控制單元描述成Webserver,這樣連入互聯(lián)網(wǎng)的任意一臺(tái)計(jì)算機(jī) 都可以訪(fǎng)問(wèn)通信控制單元的數(shù)據(jù)。采用實(shí)時(shí)性?xún)?nèi)核創(chuàng)建多個(gè)任務(wù)①完成系統(tǒng)初始化與信號(hào)采集單元完成通信控制；③控制zigbee模塊發(fā)送數(shù)據(jù)；④描述成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向上層網(wǎng) 絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)； AT命令直接向手機(jī)用戶(hù)發(fā)送報(bào)警信息；⑥出錯(cuò)管理等任務(wù)。
服務(wù)器前臺(tái)使用了 ExtJs技術(shù)實(shí)現(xiàn)了跨瀏覽器的測(cè)試。服務(wù)器開(kāi)發(fā)語(yǔ)言為Java，系統(tǒng)頁(yè)面的實(shí)現(xiàn)時(shí)通過(guò)Ext框架呈現(xiàn)給用戶(hù)，大體和Web頁(yè)面相似，頁(yè)面左側(cè)為導(dǎo)航菜單，右側(cè)為網(wǎng)站的內(nèi)容，即各種數(shù)據(jù)的表格、功能按鈕等。數(shù)據(jù)請(qǐng)求與回復(fù)不需要刷新在當(dāng)前頁(yè)顯示。
該電能管理系統(tǒng)具有專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、易使用、高性能、高可靠等特點(diǎn)?；趙eb的人機(jī)交互界面能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集和顯示，圖形、報(bào)表、波形等多種顯示方式；數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)邏輯計(jì)算和處理；設(shè)備參數(shù)遠(yuǎn)程更改設(shè)定。用電查詢(xún)功能利用采集信息及特定方法進(jìn)行計(jì)算，統(tǒng)計(jì)電量的各個(gè)參數(shù)；采集功率因數(shù)、設(shè)定上下限；記錄負(fù)荷狀況，諧波分析。斷相報(bào)警實(shí)時(shí)顯示；通訊異常記錄存儲(chǔ)；開(kāi)關(guān)操作記錄；當(dāng)日?qǐng)?bào)警事件的實(shí)時(shí)顯示 ’歷史事件的查詢(xún)、打?。话ㄩ_(kāi)關(guān)量報(bào)警，超限報(bào)警?？山y(tǒng)計(jì)樓宇間、樓層、房間用電信息，部門(mén)間、科室間用電，照明插座用電、空調(diào)用電、動(dòng)力用電、特殊用電信息。監(jiān)控這些設(shè)備的用電情況，并能監(jiān)測(cè)用戶(hù)的設(shè)備的工作狀態(tài)，及時(shí)反饋用電信息與設(shè)備工作情況。分析用電歷史信息，自動(dòng)預(yù)測(cè)一段時(shí)間內(nèi)某一區(qū)域內(nèi)的用電情況，給節(jié)電提供重要的依據(jù)。
上述實(shí)施例僅為本專(zhuān)利較好的實(shí)施方式，凡采用本技術(shù)方案描述的構(gòu)造、特征及在其精神原理上的變化、修飾均屬于本專(zhuān)利的保護(hù)范圍。`
權(quán)利要求
1.一種電能管理系統(tǒng)，包括有信號(hào)采集單元、通信控制單元、服務(wù)器和用戶(hù)計(jì)算機(jī)， 其特征在于信號(hào)采集單元包括有信號(hào)采集MCU，以及與信號(hào)采集MCU相應(yīng)端口相連的 EEPR0M、溫濕度傳感器、RS485模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊以及電壓、電流檢測(cè)模塊，所述RS485 模塊與電表或用電設(shè)備電連接；所述的通信控制單元包括有通信控制MCU，與通信控制MCU 相應(yīng)端口連接的RS232模塊、GPRS模塊、以太網(wǎng)模塊、ZigBee模塊以及串口、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換模塊，所述的串口、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換模塊與信號(hào)采集單元的信號(hào)采集MCU連接，所述的RS232模塊、 以太網(wǎng)模塊、ZigBee模塊與服務(wù)器連接；所述用戶(hù)計(jì)算機(jī)通過(guò)因特網(wǎng)與服務(wù)器通信連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電能管理系統(tǒng)，其特征在于所述的通信控制MCU為 EFM32G280芯片，所述的以太網(wǎng)模塊、ZigBee模塊分別與EFM32G280芯片上的SPI接口連接，所述的GPRS模塊與EFM32G280芯片上的uart端口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電能管理系統(tǒng)，其特征在于所述的信號(hào)采集MCU為 EFM32TG840芯片，所述的電壓、電流檢測(cè)模塊與EFM32TG840芯片上的AD端口連接，所述的開(kāi)關(guān)量輸出模塊與EFM32TG840芯片上的DA端口連接，所述的EEPR0M、溫濕度傳感器分別與 EFM32TG840芯片上的IIC接口連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電能管理系統(tǒng)，包括有信號(hào)采集單元、通信控制單元、服務(wù)器和用戶(hù)計(jì)算機(jī)，信號(hào)采集單元的RS485模塊與電表或用電設(shè)備電連接；所述的通信控制單元的串口、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換模塊與信號(hào)采集單元的信號(hào)采集MCU連接，所述通信控制單元通過(guò)RS232模塊、以太網(wǎng)模塊、ZigBee模塊與服務(wù)器連接；所述用戶(hù)計(jì)算機(jī)通過(guò)因特網(wǎng)與服務(wù)器通信連接。該電能管理系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、易使用、高性能、高可靠性?？山y(tǒng)計(jì)樓宇間、樓層、房間用電信息，監(jiān)控這些設(shè)備的用電情況，并能監(jiān)測(cè)用戶(hù)的設(shè)備的工作狀態(tài)，及時(shí)反饋用電信息與設(shè)備工作情況。分析用電歷史信息，自動(dòng)預(yù)測(cè)一段時(shí)間內(nèi)某一區(qū)域內(nèi)的用電情況，給節(jié)電提供重要的依據(jù)。
文檔編號(hào)G05B19/418GK103048972SQ20121058021
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者李小俚, 李鵬程 申請(qǐng)人:湖州康普醫(yī)療器械科技有限公司