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一種分布式實時能耗數據監測分析系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種分布式實時能耗數據監測分析系統，用于采集電表的能耗數據，該系統包括電流互感器、電量檢測模塊、單片機、無線傳輸模塊、電源模塊和數據服務器，所述的電流互感器與電表的火線連接，所述的電流互感器、電量檢測模塊、單片機、無線傳輸模塊、數據服務器依次連接；電量檢測模塊通過電流互感器采集電表信息，根據電表信息獲得實時能耗數據并保存，單片機根據設定的數據讀取時間間隔讀取電量檢測模塊中的能耗數據，并以設定的數據發送時間間隔控制無線傳輸模塊，無線傳輸模塊通過無線網絡將能耗數據發送給數據服務器，數據服務器根據能耗數據輸出用戶節能建議。與現有技術相比，本發明具有通用性強、安全方便快捷、實用價值高等優點。
【專利說明】一種分布式實時能耗數據監測分析系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種能耗數據量測設備，尤其是涉及一種分布式實時能耗數據監測分析系統。
【背景技術】
[0002]在我國及世界范圍內，建筑用能是能源消耗的一大重要組成部分，尤其是在大型商場、實驗室、寫字樓等。目前對于建筑內能源供應設備的能耗數據分項采集是了解建筑能耗大小、尋找能耗浪費點的前提。而隨著國家節能減排政策的落實，各地區對很多建筑的能耗數據進行了采集，主要是為了實現能耗的分項計量和分項能耗數據的統計展示。所以說，能耗數據的采集是后續能耗數據分析及提出節能措施的基礎步驟，對于這個環節，應該盡可能地做到方便、快捷、準確。
[0003]在我國，第一代的機械轉盤式的電表基本已經被淘汰了，目前比較常見的電子式電表一般分為兩種。一種本身帶有遠程抄表功能，但相對比較封閉，沒有其他的外接接口提供，多用于家庭電表。另一種沒有遠程傳送的功能，但表具提供外接的RS-485外接接口。針對這兩種表具，目前市場上有不同的針對性采集數據的采集器，但價格都比較昂貴，并且缺乏通用性。另外，由于電表廠家不同，如果想統一更換成帶遠程抄表的電表則更是投入代價高，并且改造工程也大，需要拆除原先的電表，對居民住宅樓也會造成一定的不便。再者，隨著無線網絡的普及，無論在公共場合或者是私人家庭，WiFi網絡已經成為一種較容易得到的資源，但現有的采集技術一般是基于GPRS或者CDMA，需要額外配置上網sim卡，同時受限于這類網絡的上傳速度和信號質量，無線采集數據的質量也并不是完全可靠，另外需要向運營商支付額外的費用，無形中浪費了 wifi網這種方便快捷的資源。最后，當前的能耗監控平臺往往需要用戶使用電腦端登錄查看，移動便攜性不佳導致實用性一般，沒有針對當前數量龐大的移動互聯網設備進行開發。

【發明內容】

[0004]本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種通用性強、安全方便快捷、實用價值高的分布式實時能耗數據監測分析系統。
[0005]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0006]一種分布式實時能耗數據監測分析系統，用于采集電表的能耗數據，該系統包括電流互感器、電量檢測模塊、單片機、無線傳輸模塊、電源模塊和數據服務器，所述的電流互感器與電表的火線連接，所述的電流互感器、電量檢測模塊、單片機、無線傳輸模塊、數據服務器依次連接，所述的電源模塊分別連接電量檢測模塊、單片機和無線傳輸模塊；
[0007]電量檢測模塊通過電流互感器采集電表信息，根據電表信息獲得實時能耗數據并保存，單片機根據設定的數據讀取時間間隔讀取電量檢測模塊中的能耗數據，并以設定的數據發送時間間隔控制無線傳輸模塊，無線傳輸模塊通過無線網絡將能耗數據發送給數據服務器，數據服務器根據能耗數據輸出用戶節能建議。[0008]所述的電量檢測模塊包括依次連接的運算電路芯片、寄存器和RS485轉TTL芯片，所述的運算電路芯片與電流互感器連接，所述的RS485轉TTL芯片與單片機連接。
[0009]所述的單片機中存儲有設定的數據讀取時間間隔和數據發送時間間隔。
[0010]所述的無線傳輸模塊包括Wifi模塊、GPRS模塊、CDMA模塊或3G模塊。
[0011]所述的能耗數據包括電壓、電流、功率和功率因數。
[0012]所述的電源模塊為內置電池或電源適配器。
[0013]所述的數據服務器通過網絡連接用戶終端。
[0014]所述的用戶終端包括電腦、手機或平板電腦。
[0015]所述的電流互感器為開合式結構互感器。
[0016]與現有技術相比，本發明具有以下優點:
[0017]I)本發明為無線傳送數據的方式，方便簡潔，無需額外鋪設總線。
[0018]2)本發明的無線傳輸模塊可利用WiFi網絡資源，方便快捷，并且根據不同環境，也可配置GPRS或CDMA或3G網絡進行通信傳輸。
[0019]3)本發明即插即用，安裝簡單，實用價值高，無需任何裝修改動或是替換電表，只需使用開合式電流互感器,使電表火線穿過其中即可。
[0020]4)本發明通用性強，具有可拓展性，將電流互感器和電能檢測模塊替換成其他傳感器即可實現其他數據，如溫度，光照強度或其他數據的上傳監測。
[0021 ] 5)電源采用外接供電及內置電池兩種供電方式，可根據現場實際情況來選擇。
[0022]6)便攜性高，信息隨時可得，系統以網站形式呈現，使用戶可以通過電腦，手機，平板電腦查詢信息。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發明的結構示意圖；
[0024]圖2為本發明的工作流程示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。本實施例以本發明技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0026]如圖1所示，一種分布式實時能耗數據監測分析系統，用于采集電表的能耗數據，該系統包括電流互感器1、電量檢測模塊2、單片機3、電源模塊4、無線通信模塊6和數據服務器5，電流互感器I與電表的火線連接，電流互感器1、電量檢測模塊2、單片機3、無線通信模塊6、數據服務器5依次連接，電源模塊4分別連接電量檢測模塊2、單片機3和無線通信模塊6。
[0027]電流互感器I為開合式結構互感器。電量檢測模塊2包括依次連接的運算電路芯片、寄存器和RS485轉TTL芯片，運算電路芯片與電流互感器連接，RS485轉TTL芯片與單片機連接，運算電路芯片可以根據電流互感器采集的數據得出電壓、電流、功率、功率因數等能耗數據并存入寄存器中，通過RS485轉TTL芯片轉換后，使得數據可以與單片機通信。單片機3中存儲有設定的數據讀取時間間隔和數據發送時間間隔。無線傳輸模塊6可以根據環境需要設置為Wifi模塊、GPRS模塊、CDMA模塊或3G模塊。電源模塊4為內置電池或電源適配器。數據服務器5通過網絡連接有用戶終端，用戶終端包括電腦、手機或平板電腦。
[0028]上述系統既可以利用WiFi網絡的現成資源，同時可以加強通用性，不論電表是否提供外接接口，都可以完成數據的采集，并保持比較好的精確性。而且系統具有可拓展性，通過替換不同的傳感器，同樣可以完成采集上傳檢測的效果。
[0029]使用上述監測分析系統時，首先讓電表的火線穿過電流互感器1，電流互感器選用開合式的結構，方便穿過電線，這樣一來，不論何種電表，都是可以方便地應用。電流互感器采集數據后傳輸給電量檢測模塊2，電量檢測模塊的運算電路芯片可以得出電壓、電流、功率、功率因數等參數并存入寄存器中，寄存器再與RS485轉TTL芯片相連，使得可以與單片機通信。單片機3可采用Arduino，通過編程控制讀取電量檢測模塊的時間間隔和上傳時間間隔。本實施例中無線傳輸模塊6采用WiFi模塊，通過對單片機進行編程，確定單片機何時向電量檢測模塊的寄存器讀取數據及何時通過WiFi模塊向數據服務器5上傳電量數據。數據服務器5保存數據后，完成整個數據采集的過程。最終，用戶可以通過用戶終端登錄數據服務器來查詢使用這些能耗數據，并且根據實際情況可以給出用戶節能建議。另外，本發明電源模塊4采用外接供電及內置電池兩種供電方式，前者可以在條件允許的情況下使用，在無法找到外接電源的情況則可以使用后一種供電方式。關于服務器端軟件平臺搭建，可以以網站形式呈現，既可在電腦端使用，又可以在一次編寫后可打包成Android或是ios等移動操作系統適應的軟件，方便用戶直接通過手機或是平板電腦訪問查看。
[0030]圖2為本發明的結構流程圖，總體流程如下:
[0031]I)事先對單片機進行編程，設定讀取電量檢測模塊的時間間隔和上傳時間間隔，例如可以假設每隔5分鐘進行一次讀取，數據同時每隔5分鐘進行一次上傳。
[0032]2)系統上電開始運行，單片自帶時鐘電路開始計時，判斷是否到了 5分鐘的時間間隔。
[0033]3)判斷5分鐘間隔符合條件后，單片機經由RS485轉TTL芯片對寄存器進行讀取。
[0034]4)單片機對讀取的數據進行暫存并判斷是否符合發送時間間隔條件。
[0035]5)符合發送條件后單片機通過WiFi模塊上傳數據至服務器。
[0036]6)服務器接收數據并按照軟件系統的設計對數據進行保存，顯示與分析。系統繼續循環開始下一個周期。
[0037]7)以上過程中用戶可通過用戶終端隨時登陸服務器查看使用能耗數據，系統提供已有保存好的數據，并且結合當前所保存的數據，在用戶提出請求后給出相應節能建議。
【權利要求】
1.一種分布式實時能耗數據監測分析系統，用于采集電表的能耗數據，其特征在于，該系統包括電流互感器、電量檢測模塊、單片機、無線傳輸模塊、電源模塊和數據服務器，所述的電流互感器與電表的火線連接，所述的電流互感器、電量檢測模塊、單片機、無線傳輸模塊、數據服務器依次連接，所述的電源模塊分別連接電量檢測模塊、單片機和無線傳輸模塊； 電量檢測模塊通過電流互感器采集電表信息，根據電表信息獲得實時能耗數據并保存，單片機根據設定的數據讀取時間間隔讀取電量檢測模塊中的能耗數據，并以設定的數據發送時間間隔控制無線傳輸模塊，無線傳輸模塊通過無線網絡將能耗數據發送給數據服務器，數據服務器根據能耗數據輸出用戶節能建議。
2.根據權利要求1所述的一種分布式實時能耗數據監測分析系統，其特征在于，所述的電量檢測模塊包括依次連接的運算電路芯片、寄存器和RS485轉TTL芯片，所述的運算電路芯片與電流互感器連接，所述的RS485轉TTL芯片與單片機連接。
3.根據權利要求1所述的一種分布式實時能耗數據監測分析系統，其特征在于，所述的單片機中存儲有設定的數據讀取時間間隔和數據發送時間間隔。
4.根據權利要求1所述的一種分布式實時能耗數據監測分析系統，其特征在于，所述的無線傳輸模塊包括Wifi模塊、GPRS模塊、⑶MA模塊或3G模塊。
5.根據權利要求1所述的一種分布式實時能耗數據監測分析系統，其特征在于，所述的能耗數據包括電壓、電流、功率和功率因數。
6.根據權利要求1所述的一種分布式實時能耗數據監測分析系統，其特征在于，所述的電源模塊為內置電池或電源適配器。
7.根據權利要求1所述的一種分布式實時能耗數據監測分析系統，其特征在于，所述的數據服務器通過網絡連接用戶終端。
8.根據權利要求7所述的一種分布式實時能耗數據監測分析系統，其特征在于，所述的用戶終端包括電腦、手機或平板電腦。
9.根據權利要求1所述的一種分布式實時能耗數據監測分析系統，其特征在于，所述的電流互感器為開合式結構互感器。
【文檔編號】G01R31/00GK103558463SQ201310512351
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月25日 優先權日:2013年10月25日
【發明者】陳啟軍, 顧純池, 姚戈勇, 張穎, 趙輝 申請人:同濟大學