本實用新型屬于用電管理領(lǐng)域，涉及一種基于混合網(wǎng)絡的電力能耗采集和傳輸系統(tǒng)，可應用于樓宇或建筑物的電力能耗的實時采集與監(jiān)控。

背景技術(shù)：

智能樓宇是目前的研究熱點之一，尤其是樓宇實時電能的監(jiān)視、節(jié)能以及能耗優(yōu)化術(shù)等，而這些工作的一個根本前提是樓宇中的電力能耗的數(shù)據(jù)采集和傳輸。

傳統(tǒng)的樓宇電力能耗采集和傳輸包括電力線載波、使用AP的無線局域網(wǎng)等技術(shù)，這些技術(shù)的實際部署難度較大、成本高，而且受到建筑物實際結(jié)構(gòu)影響較大，單純的應用單一技術(shù)，效果較差。

近幾年隨著無線通信技術(shù)的進步，ZigBee技術(shù)和藍牙技術(shù)也被應用于該領(lǐng)域。但是比較而言，相對于基于IEEE802.11a/b/g/n/ac的通信網(wǎng)絡，ZigBee傳輸距離較短，而且數(shù)據(jù)傳輸速率較低；而藍牙技術(shù)對于多點數(shù)據(jù)傳輸有些力不從心，且速率堪憂。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本實用新型的目的是提供一種基于混合網(wǎng)絡的電力管理系統(tǒng)。

為實現(xiàn)該目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種基于混合網(wǎng)絡的電力管理系統(tǒng)，包括：

多個智能傳感器，分別與各用電設備的電源側(cè)輸電線連接，采集用電設備的用電數(shù)據(jù)信息，各所述的智能傳感器包括：與所述的輸電線電連接的信號采集模塊、用于根據(jù)所采集的電信號計算用電設備的用電數(shù)據(jù)的MCU模塊、用于使所述的智能傳感器實現(xiàn)網(wǎng)絡通訊的無線模塊，所述的MCU模塊與所述的信號采集模塊、無線模塊電連接；

混合能源網(wǎng)關(guān)，與多個所述的智能傳感器信號連接，用于接收二級區(qū)域內(nèi)的智能傳感器的用電數(shù)據(jù)；

網(wǎng)絡控制器，與所述的混合能源網(wǎng)關(guān)信號連接，用于匯總其覆蓋的一級區(qū)域內(nèi)的用電設備的用電數(shù)據(jù)；

系統(tǒng)服務器，與所述的網(wǎng)絡控制器信號連接，用于存儲用電數(shù)據(jù)并供終端用戶讀取。

各所述的智能傳感器還包括為所述的MCU模塊和無線模塊供電的電源模塊以及電池。

進一步的，各所述的智能傳感器還包括用于向所述的用電設備發(fā)射遙控信號的紅外控制器，所述的紅外控制器與所述的無線模塊電連接。

更進一步的，各所述的智能傳感器還包括串聯(lián)在用電設備與電源側(cè)輸電線之間的繼電器，所述的繼電器與所述的無線模塊信號連接。

在一個二級區(qū)域內(nèi)可以有幾種布線方式：

一、同一個二級區(qū)域內(nèi)設有多個所述的智能傳感器以及一個混合能源網(wǎng)關(guān)，各所述的多個智能傳感器分別與該混合能源網(wǎng)關(guān)信號連接，所述的混合能源網(wǎng)關(guān)與以太網(wǎng)連接。

二、同一個二級區(qū)域內(nèi)設有多個所述的混合能源網(wǎng)關(guān)和多個所述的智能傳感器，各所述的多個智能傳感器分別與最近的混合能源網(wǎng)關(guān)信號連接，多個混合能源網(wǎng)關(guān)之間無線橋連，其中一個所述的混合能源網(wǎng)關(guān)與以太網(wǎng)連接。

三、同一個二級區(qū)域內(nèi)設有一個所述的混合能源網(wǎng)關(guān)和多個所述的智能傳感器，多個所述的智能傳感器與混合能源網(wǎng)關(guān)之間組成通訊網(wǎng)絡，各所述的智能傳感器分別收集用電數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)給其他智能傳感器或混合能源網(wǎng)關(guān)，該混合能源網(wǎng)關(guān)與以太網(wǎng)連接。

優(yōu)選地，所述的混合能源網(wǎng)關(guān)包括Wi-Fi模塊和／或ZigBee模塊和／或藍牙模塊。

優(yōu)選地，所述的智能傳感器的無線模塊具有Wi-Fi模塊和ZigBee模塊。

本實用新型的工作原理如下：將多個智能傳感器分別與用電設備連接，智能傳感器介于電源側(cè)和用電設備側(cè)之間，可以采集用電設備的電壓信號和電流信號，并通過MCU模塊完成模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，得到電壓和電流值，并計算用電設備的有功功率、無功功率、頻率等用電數(shù)據(jù)。智能傳感器的無線模塊支持包括藍牙、WiFi功能，通過網(wǎng)絡將用電數(shù)據(jù)發(fā)送給混合能源網(wǎng)關(guān)，并通過網(wǎng)絡控制器將同一區(qū)域的用電數(shù)據(jù)匯總，傳送至系統(tǒng)服務器，本地用戶和互聯(lián)網(wǎng)用戶可以通過訪問系統(tǒng)服務器獲取用電數(shù)據(jù)信息。

本實用新型的優(yōu)點是基于混合網(wǎng)絡的電力能耗采集和傳輸?shù)姆椒ㄔO計，擺脫了傳統(tǒng)的使用單一的以太網(wǎng)和無線局域網(wǎng)用于電力能耗采集和傳輸?shù)娜秉c，綜合了多重網(wǎng)絡的優(yōu)點，適用于因地制宜的部署在樓宇中，可以廣泛用于電氣設備數(shù)據(jù)信息的采集，具有布網(wǎng)容易、高效可靠、靈活擴展的特征。

附圖說明

附圖1為本實用新型的組成結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為本實用新型的智能傳感器的原理框圖；

附圖3為本實用新型的智能傳感器和混合能源網(wǎng)關(guān)組網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-1，1-2，1-3，1-4，1-5：混合能源網(wǎng)關(guān)；2-1，2-2，2-3，2-4：網(wǎng)絡控制器；3：服務器；4：本地用戶；5：互聯(lián)網(wǎng)接入點；6：互聯(lián)網(wǎng)用戶；7-1、7-2、7-3、7-4、7-5：用電設備；8：以太網(wǎng)；9:虛擬私有網(wǎng)絡；10、智能傳感器。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的說明，但本實用新型的實施方式不限于此。

參見附圖1所示，一種基于混合網(wǎng)絡的電力管理系統(tǒng)，一般用于監(jiān)控樓宇中的用電情況。該電力管理系統(tǒng)覆蓋多個一級區(qū)域（樓層），其中一個一級區(qū)域中包括A、B、C三個二級區(qū)域（同一樓層的多個房間），各二級區(qū)域（房間）內(nèi)的多個用電設備（7-1、7-2、7-3、7-4、7-5），采集用電設備的用電數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)絡將各一級區(qū)域內(nèi)的用電數(shù)據(jù)發(fā)送到系統(tǒng)服務器，使本地用戶4和互聯(lián)網(wǎng)用戶6可以通過訪問系統(tǒng)服務器3獲取所有用電設備的用電數(shù)據(jù)。

具體地說，電力管理系統(tǒng)包括：多個與用電設備相連的智能傳感器、分布在各二級區(qū)域內(nèi)的一個或多個混合能源網(wǎng)關(guān)（1-1，1-2，1-3，1-4，1-5）、覆蓋各一級區(qū)域的網(wǎng)絡控制器（2-1，2-2，2-3，2-4）、系統(tǒng)服務器3。

參見附圖2所示，智能傳感器與用電設備的電源側(cè)輸電線連接，位于電源側(cè)和用電設備之間，采集用電設備的用電數(shù)據(jù)信息。智能傳感器包括：串聯(lián)在用電設備與電源側(cè)輸電線之間的繼電器、與所述的輸電線電連接的信號采集模塊、用于根據(jù)所采集的電信號計算用電設備的用電數(shù)據(jù)的MCU模塊、用于使所述的智能傳感器實現(xiàn)網(wǎng)絡通訊的無線模塊、為所述的MCU模塊和無線模塊供電的電源模塊以及電池、用于向所述的用電設備發(fā)射遙控信號的紅外控制器，所述的MCU模塊與所述的電源模塊、信號采集模塊、無線模塊電連接，所述的紅外控制器以及繼電器與所述的無線模塊電連接。其中，電源模塊與輸電線以及電池相連，用于整流以及給智能傳感器供電，電池作為后備電源，用于在電源側(cè)失電后，繼續(xù)為智能傳感器提供電源。信號采集模塊直接采集輸電線上的電壓信號和電流信號，信號通過MCU模塊完成模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，得到電壓和電流值，并計算出用電設備的有功功率、無功功率、頻率等用電數(shù)據(jù)信息。MCU將用電數(shù)據(jù)通過無線模塊發(fā)送至混合能源網(wǎng)關(guān)，該無線模塊具有藍牙模塊、Wi-Fi模塊和ZigBee模塊，可以基于IEEE802.11的無線數(shù)據(jù)傳輸、ZigBee、藍牙、電力載波技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)與混合能源網(wǎng)關(guān)進行數(shù)據(jù)傳輸，也可以在多個智能傳感器之間進行數(shù)據(jù)傳輸。另外，繼電器的主觸頭串聯(lián)接入到輸電線上，用于控制用電設備以及智能傳感器的通斷，繼電器和紅外控制器與無線模塊相連，因此可以通過網(wǎng)絡實現(xiàn)用電設備預約或遠程遙控控制。

混合能源網(wǎng)關(guān)，與所述的智能傳感器信號連接，用于接收智能傳感器的用電數(shù)據(jù)并發(fā)送至網(wǎng)絡控制器，混合能源網(wǎng)關(guān)具有普通網(wǎng)關(guān)、無線接入點、橋連點、網(wǎng)絡路由器以及ZigBee（或藍牙）轉(zhuǎn)Wi-Fi網(wǎng)關(guān)的作用，將其中樓宇中二級區(qū)域內(nèi)的用電設備與一級區(qū)域的網(wǎng)絡之間實現(xiàn)互聯(lián)互通。

網(wǎng)絡控制器，與所述的混合能源網(wǎng)關(guān)以及系統(tǒng)服務器信號連接，一個網(wǎng)絡控制器覆蓋一個一級區(qū)域，并用于匯總該一級區(qū)域內(nèi)的用電設備的用電數(shù)據(jù)。系統(tǒng)服務器，與多個網(wǎng)絡控制器信號連接，用于存儲用電數(shù)據(jù)并供終端用戶讀取。

參見附圖1，對于各一級區(qū)域內(nèi)的多個二級區(qū)域來說，本實用新型的電力管理系統(tǒng)可以提供多種部署方式。一、對于空間較小且靠近以太網(wǎng)的房間A，多個與用電設備（7-1、7-2、7-3）相連的智能傳感器直接通過Wi-Fi與混合能源網(wǎng)關(guān)1-1進行數(shù)據(jù)傳輸。二、對于空間較小但遠離以太網(wǎng)，并且不方便進行以太網(wǎng)布線的房間B，使用多個混合能源網(wǎng)關(guān)橋連，其中，與用電設備（7-4、7-5）相連的智能傳感器分別與最近的混合能源網(wǎng)關(guān)1-4信號連接，混合能源網(wǎng)關(guān)1-4、1-3、1-2無線橋連，其中混合能源網(wǎng)關(guān)1-2與網(wǎng)絡控制器2-1連接。三、對于擁有較多用電設備而且空間較大的房間C，不便于大量進行以太網(wǎng)鋪設，而單一的無線接入點又無法覆蓋整個房間C，則可以使用網(wǎng)狀網(wǎng)絡的模式，利用多個智能傳感器之間的無線信號進行數(shù)據(jù)的傳輸，參見附圖3所示，各智能傳感器分別與用電設備相連，多個智能傳感器之間以及智能傳感器與混合能源網(wǎng)關(guān)之間通過ZigBee模塊或無線模塊組件通訊網(wǎng)絡，各智能傳感器分別作為一個節(jié)點收集并轉(zhuǎn)發(fā)分組數(shù)據(jù)到其他節(jié)點，最終將房間C內(nèi)各用電設備的用電數(shù)據(jù)發(fā)送給混合能源網(wǎng)關(guān)1-5；網(wǎng)狀網(wǎng)絡的通信依靠各個節(jié)點（即智能能源傳感器或混合能源網(wǎng)關(guān)）之間的無線鏈路進行，能夠提供較高的可靠性和冗余度，如果其中一個智能傳感器出現(xiàn)了故障，退出了網(wǎng)絡，則其他智能傳感器仍然能夠繼續(xù)通訊，保證數(shù)據(jù)的收發(fā)，因此房間C的部署方式提供了一種高帶寬的動態(tài)無線網(wǎng)絡，可以靈活可靠的完成網(wǎng)絡通訊。

上述實施例只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據(jù)本實用新型精神所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。