一種電能集中監控系統的製作方法

2023-08-02 16:51:31

專利名稱：一種電能集中監控系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及電能監控技術領域，尤其涉及一種電能集中監控系統。
背景技術：
我國經濟快速增長，各項建設取得巨大成就，但也付出了巨大的資源和環境代價， 近年來，我們面臨的能源短缺形勢極為嚴重，尤其是各地頻頻出現「電荒」，給人民生活，工業生產帶來了不便。為了實現國民經濟可持續發展，我國的節能降耗工作任重而道遠。很多人在生活中有節約用電的意識，但是往往因缺乏科學的節能常識而造成不必要的浪費，另一方面，關注每個電器的用電情況，時時注意節約用電，也是在日常生活中難以做到的。為了解決這個問題，人們開始藉助於各種節能監控系統，無線電能監控器就是其中一種。本申請人申請的中國專利「雙向無線電能監控器」，專利號是200820203804. 1，公開了一種無線電能監控器，其原理是電能監控器與電能監控操作開關配套使用，電能監控操作開關串接在電器電源線中並檢測電源線的電信號，檢測到的電信號通過無線方式發送到電能監控器，電能監控器可以顯示電器的電能參數，並通過無線方式控制電能監控操作開關從而遠程控制電器。上述雙向無線電能監控器雖然布線簡單，控制方便，但是由於使用的無線信號傳輸的距離有限，只能用於短距離控制，如家庭內使用，而對於在企業、大樓、學校等範圍較大的場合，因距離較遠而接收不到信號，另一方面，該無線電能監控器受計算能力和按鍵限制，當電器數量較多時，操作不便，只適用於控制少量電器。

發明內容
本發明的目的就是針對現有技術存在的不足而提供一種電能集中監控系統，其通過管理節點監控所有的受控電源線，控制數量多，操作方便，無線信息通過傳感器節點組成的自組織網絡進行路由和轉發，延長了該系統的監控距離。為了實現上述目的，本發明採用的技術方案是一種電能集中監控系統，其包括管理節點、匯聚節點、傳感器節點及控制軟體；
所述管理節點為計算機；
所述匯聚節點設置有第一微控制單元、第一無線通信模塊、電源模塊、USB接口，所述第一微處理單元電連接第一無線通信模塊、電源模塊、USB接口，所述電源模塊連接USB接口； 所述傳感器節點設置有第二微控制單元、電能信號採集裝置、第二無線通信模塊、繼電器模塊，所述第二微控制單元通過模數轉換接口連接所述電能信號採集裝置，所述第二微控制單元電連接所述第二無線通信模塊、所述繼電器模塊，所述繼電器模塊連接所監控的電源線；
所述管理節點通過所述USB接口連接所述匯聚節點，所述匯聚節點無線連接所述傳感器節點，所述控制軟體安裝於所述管理節點，該控制軟體控制傳感器節點組成網絡。
所述第一微控制單元、第二微控制單元設置有存儲晶片。所述匯聚節點設置有外置天線，該外置天線連接第一無線通信模塊。所述匯聚節點設置有LED指示燈，該LED指示燈連接第一微控制單元。所述匯聚節點設置有充電電池，該充電電池電連接電源模塊。所述電源模塊設置有充電電路，該充電電路的輸入端連接USB接口，該充電電路的輸出端連接充電電池。所述傳感器節點設置有內置天線，該內置天線連接第二無線通信模塊。所述傳感器節點設置有電源指示燈，該電源指示燈連接第二微控制單元。所述傳感器節點設置有開關按鈕，該開關按鈕連接第二微控制單元。所述傳感器節點設置有復位按鈕，該復位按鈕連接第二微控制單元。本發明有益效果在於包括管理節點、匯聚節點、傳感器節點及安裝於管理節點的控制軟體，管理節點通過USB接口連接匯聚節點，匯聚節點無線連接傳感器節點，傳感器節點在控制軟體的控制下組成網絡，傳感器節點採集所監控電源線的電量信號，並將該信號轉化為數位訊號，該數位訊號通過匯聚節點傳輸至管理節點，從而可以通過管理節點監控所有的受控電源線，控制數量多，操作方便，數位訊號可以通過傳感器節點組成的網絡進行路由和轉發，延長了該系統的監控距離。


圖1是本發明的電能集中監控系統的方框原理圖。圖2是本發明的匯聚節點的方框原理圖。圖3是本發明的傳感器節點的方框原理圖。在圖1、圖2、圖3中包括有 1——管理節點 21——第一微控制單元 23——電源模塊 25——外置天線 27——充電電池 3——傳感器節點 32——電能信號採集裝置 34——繼電器模塊 36——電源指示燈 38——復位按鈕。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步的說明。本發明的一種電能集中監控系統，如圖1所示，其包括管理節點1、匯聚節點2、傳感器節點3及控制軟體；管理節點1為計算機，該計算機上安裝有控制軟體；如圖2所示， 匯聚節點2設置有第一微控制單元21、第一無線通信模塊22、電源模塊23、USB接口 24，第一微處理單元21電連接第一無線通信模塊22、電源模塊23、USB接口 24，電源模塊23連接
2——匯聚節點 22——第一無線通信模塊
24-USB 接口
26-LED指示燈
28——充電電路 31——第二微控制單元 33——第二無線通信模塊 35——內置天線 37——開關按鈕USB接口 M ；如圖3所示，傳感器節點3設置有第二微控制單元31、電能信號採集裝置32、第二無線通信模塊33、繼電器模塊34，電能信號採集裝置32可以檢測被監控電源線的電流、 電壓、功率等電能信號，第二微控制單元31通過模數轉換接口連接電能信號採集裝置32， 第二微控制單元31電連接第二無線通信模塊33、繼電器模塊34，繼電器模塊34連接所監控的電源線；管理節點1通過USB接口 M連接匯聚節點2，從而對匯聚節點2進行供電和傳輸數據，匯聚節點2無線連接傳感器節點3，傳感器節點3在控制軟體的控制下組成網絡， 傳感器節點3將採集的電量信號轉化為數位訊號，該數位訊號通過匯聚節點2傳輸至管理節點1，從而可以通過管理節點1監控所有的受控電源線，控制數量多，操作方便，數位訊號可以通過傳感器節點3組成的網絡進行路由和轉發，延長了該系統的監控距離。本發明的信號傳輸原理為每個傳感器節點3、匯聚節點2都安裝有微型作業系統，本發明採用Tiny OS, Tiny OS作業系統是一個專為低功率無線傳感器開發的微型片上 Unix作業系統，該作業系統包括網絡層、MAC層，網絡層向上通過API接口連接控制軟體，向下通過硬體操作接口控制傳感器節點3，通過該作業系統可以在控制軟體端將傳感器節點 3組成網絡，如圖1所示，傳感器節點3將所檢測的電能信號轉化為數位訊號後通過無線方式傳輸至匯聚節點2，該傳輸路徑由控制軟體設置，匯聚節點2再將數位訊號傳輸至管理節點1，反過來，管理節點1可以控制傳感器節點3接通或斷開所監控的電源線。匯聚節點2隻能與有限的傳感器節點3直接通信，本實施例中，匯集節點2最多可與64個傳感器節點3直接通信，如圖1所示，將部分傳感器節點3配置為路由器，傳感器節點3的信息可通過配置為路由器的傳感器節點3進行路由、轉發，從而減少與匯聚節點2直接通信的傳感器節點3的數量，增加了本實施例的電能集中監控系統可連接的傳感器節點 3的數量，距離較遠的傳感器節點3的信息也可以通過距離較近的傳感器節點3進行路由轉發，從而延長了該電能集中監控系統的監控距離。對於本發明的控制軟體，具體地，該控制軟體設置有節點配置，通過節點配置可以進行無線網絡管理、數據管理、界面設置、報警設置、計費設置；該控制軟體可以輸出圖形、 表格兩種格式的數據。本發明的電能集中監控系統所使用的資料庫可以集成至控制軟體， 也可以單獨設置於資料庫伺服器。進一步地，控制軟體可以通過遠程計算機進行控制。對於本發明，進一步地，匯聚節點2和傳感器節點3收到信號後發出反饋信號以避免信息不完整，第一微控制單元21、第二微控制單元31設置有存儲晶片，該存儲晶片為可讀寫晶片，當發出信號後沒有收到反饋信號，則將該信號存儲在晶片中，從而可以重傳信號或通過其他路徑傳遞信號。如圖2所示，匯聚節點2設置有外置天線25，該外置天線25連接第一無線通信模塊22，天線可以使無線信號傳遞距離更遠，本實施例中，匯聚節點2的無線信號傳遞距離為 200 米。進一步地，匯聚節點2設置有多個LED指示燈26，LED指示燈沈連接第一微控制單元21，LED指示燈沈可以顯示匯聚節點2與管理節點1的連接狀態，也可以顯示受控電源線的電量參數是否超過額定值。進一步地，匯聚節點2設置有充電電池27，該充電電池27電連接電源模塊23，充電電池27可以在停電時提供電能，使數據監控不會停頓。 進一步地，電源模塊23設置有充電電路28，該充電電路28的輸入端連接USB接口M，該充電電路觀的輸出端連接充電電池27，通過充電電路觀直接對充電電池27直接充電，避免了電池拆裝的麻煩。如圖3所示，傳感器節點3設置有內置天線35，該內置天線35連接第二無線通信模塊33，天線可以使無線信號傳遞距離更遠，本實施例中，匯聚節點2的無線信號傳遞距離為100米。進一步地，傳感器節點3設置有電源指示燈36，該電源指示燈36連接第二微控制單元31，當被監控電源線接通時，電源指示燈36發光，當被監控電源線斷開時，電源指示燈 36熄滅。進一步地，傳感器節點3設置有開關按鈕37，該開關按鈕37連接第二微控制單元 31，開關按鈕37可關閉相應的傳感器節點3。進一步地，傳感器節點3設置有復位按鈕38，該復位按鈕38連接第二微控制單元 31，復位按鈕38可以使相應的傳感器節點3的狀態恢復原始設定，擦除設定的信號傳遞路徑，按下復位按鈕38後需要對傳感器節點3組成的網絡重新設定。最後應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對本發明保護範圍的限制，儘管參照較佳實施例對本發明作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實質和範圍。
權利要求
1.一種電能集中監控系統，其特徵在於包括管理節點(1)、匯聚節點(2)、傳感器節點 (3)及控制軟體；所述管理節點(1)為計算機；所述匯聚節點(2)設置有第一微控制單元(21)、第一無線通信模塊(22)、電源模塊 (23)、USB接口(24)，所述第一微處理單元(21)電連接第一無線通信模塊(22)、電源模塊 (23 )、USB接口( 24 )，所述電源模塊(23 )連接USB接口( 24 )；所述傳感器節點(3)設置有第二微控制單元(31)、電能信號採集裝置(32)、第二無線通信模塊(33 )、繼電器模塊(34 )，所述第二微控制單元(31)通過模數轉換接口連接所述電能信號採集裝置(32)，所述第二微控制單元(31)電連接所述第二無線通信模塊(33)、所述繼電器模塊(34 )，所述繼電器模塊(34 )連接所監控的電源線；所述管理節點(1)通過所述USB接口( 24 )連接所述匯聚節點(2 )，所述匯聚節點(2 )無線連接所述傳感器節點(3)，所述控制軟體安裝於所述管理節點(1 )，該控制軟體控制傳感器節點(3)組成網絡。
2.根據權利要求1所述的電能集中監控系統，其特徵在於所述第一微控制單元(21)、 第二微控制單元(31)設置有存儲晶片。
3.根據權利要求2所述的電能集中監控系統，其特徵在於所述匯聚節點(2)設置有外置天線(25 )，該外置天線(25 )連接第一無線通信模塊(22 )。
4.根據權利要求3所述的電能集中監控系統，其特徵在於所述匯聚節點(2)設置有 LED指示燈(26)，該LED指示燈(26)連接第一微控制單元(21)。
5.根據權利要求3所述的電能集中監控系統，其特徵在於所述匯聚節點(2)設置有充電電池(27 )，該充電電池(27 )電連接電源模塊(23 )。
6.根據權利要求5所述的電能集中監控系統，其特徵在於所述電源模塊(23)設置有充電電路(28)，該充電電路(28)的輸入端連接USB接口( 24)，該充電電路(28)的輸出端連接充電電池(27)。
7.根據權利要求2所述的電能集中監控系統，其特徵在於所述傳感器節點(3)設置有內置天線(35 )，該內置天線(35 )連接第二無線通信模塊(33 )。
8.根據權利要求7所述的電能集中監控系統，其特徵在於所述傳感器節點(3)設置有電源指示燈(36 )，該電源指示燈(36 )連接第二微控制單元(31)。
9.根據權利要求2所述的電能集中監控系統，其特徵在於所述傳感器節點(3)設置有開關按鈕(37)，該開關按鈕(37)連接第二微控制單元(31)。
10.根據權利要求2所述的電能集中監控系統，其特徵在於所述傳感器節點(3)設置有復位按鈕(38 )，該復位按鈕(38 )連接第二微控制單元(31)。
全文摘要
本發明涉及電能監控技術領域，尤其涉及一種電能集中監控系統，它包括管理節點、匯聚節點、傳感器節點及安裝於管理節點的控制軟體，管理節點通過USB接口連接匯聚節點，匯聚節點無線連接傳感器節點，傳感器節點在控制軟體的控制下組成網絡，傳感器節點採集所監控電源線的電量信號，並將該信號轉化為數位訊號，該數位訊號通過匯聚節點傳輸至管理節點，從而可以通過管理節點監控所有的受控電源線，控制數量多，操作方便，數位訊號可以通過傳感器節點組成的網絡進行路由和轉發，延長了該系統的監控距離。
文檔編號G05B19/418GK102253669SQ20111018121
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月30日 優先權日2011年6月30日
發明者楊琪 申請人:東莞市瑞柯電機有限公司