一種基於物聯網的電力信息採集與轉發系統及設備的製作方法

2024-01-23 03:52:15

本發明涉及智能家居領域，尤其涉及一種基於物聯網的電力信息採集與轉發系統及設備。

背景技術：

智能電力計量設備以住宅為平臺，利用電力監測技術、網絡通信技術、電力安全監控技術、自動控制技術，構建高效智能化的電力監控系統。

目前，現有的電力監測系統都是外部設備採用總線技術訪問帶通信功能的智能電錶來獲取數據的，因此該系統需要購買安裝一個專門的電錶。(供電局所安裝的電錶不會對第三方開放)，布置總線安裝檢測系統，構成完整的檢測解決方案。

正是由於這樣的原因，這種方案要依靠第三方設備的數據進行用電分析，採集系統所採集的數據受限於智能電錶，並且採用總線技術會涉及布線和供電等問題，並且總線會有通信幹擾等弱點，這樣的結構使得美觀方面也打折扣。

公開號為cn104732749a的專利提供了一種電力採集系統，用於自設置在不同的地理區域位置內的採集終端獲取公用商品能耗信息，並將這些信息通過程式化表單或地圖形式在一個監控設備上加以；可視化顯示，其中所述地理區域位置包括已知地理區域和未知地理區域，包括應用數據設備，接收來自所述已知地理區域內的採集終端的公用商品能耗信息；定位設備，根據應用數據設備獲取的公用商品能耗信息來確定在未知地理區域內的採集終端以對其加以定位，其中所述定位設備根據應用數據設備的一個最大信號值來確定與所述應用數據設備最接近的採集終端的定位信息，並反饋給應用數據設備；監控設備，連接於所述定位設備並將所述公用商品能耗信息與各自相應的採集終端之間建立關聯。該方法操作複雜。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題目的在於提供一種基於物聯網的電力採集與轉發系統及設備，用以解決現有的電力監測系統獲取數據局限於智能電錶的問題。

為了實現上述目的，本發明採用的技術方案為：

一種基於物聯網的電力信息採集與轉發系統，包括：

數據採集模塊，包括電能採集晶片，用於採集用戶的電力信息；

數據處理模塊，包括主晶片，用於處理所述電能採集晶片傳輸的所述電力信息；

數據轉發模塊，用於通過wi-fi將所述電力信息轉發至雲伺服器並由所述雲伺服器轉發至移動終端顯示。

進一步地，所述數據採集模塊包括：

電壓數據採集單元，包括分壓電阻，用於採集電壓數據；

電流數據採集單元，包括非接觸式互感器，用於採集電流數據。

進一步地，所述數據轉發模塊包括：

建立單元，用於在初次使用時建立wi-fi熱點；

配置單元，用於通過所述移動終端配置wi-fi；

連接單元，用於連接所述配置的wi-fi以建立與雲伺服器的通信。

進一步地，還包括：

漏電報警模塊，用於檢測用戶的漏電信息。

進一步地，所述漏電報警模塊具體包括：

計算單元，用於計算零線和火線之間的電流差；

判斷單元，用於判斷所述電流差是否超過預設電流值，若是，向雲伺服器傳輸數據並通過雲伺服器向對應移動終端發送漏電警報信息。

進一步地，所述漏電信息包括漏電時間信息以及漏電流的數據信息。

進一步地，還包括：

指示模塊，用於通過指示燈獲取電力信息。

進一步地，所述指示模塊包括：

電源指示燈單元，用於顯示是否供電正常，若是，所述電源指示燈亮；

網絡狀態指示燈單元，用於顯示網絡狀態，若網絡連接正常，則所述網絡指示燈亮，當網絡在傳輸數據狀態時，所述網絡狀態指示燈閃爍；

用電脈衝指示燈單元，用於顯示用電功率狀態，所述用電功率越大，用電脈衝指示燈閃爍越快。

一種基於物聯網的電力信息採集設備，包括：

主控晶片；

電能採集晶片，通過spi協議總線與所述主控晶片連接，用於通過分壓電阻採集電壓數據以及通過非接觸式互感器採集電流數據；

數據存儲器晶片，通過iic總線與所述主控晶片連接，用於存儲電力數；

實時時鐘模塊，用於通過所述主控晶片內置的實時時鐘獲取時間並且結合網絡自動校時；

usb轉接串口晶片，具有一個usb調試口，用於工程開發時系統的調試及校準；

串口wi-fi晶片，通過串口與所述主控晶片連接，用於通過wi-fi進行通信。

本發明與傳統的技術相比，有如下優點：

本發明集電力採集，處理，轉發於一體，結合雲伺服器與移動終端，形成一個完整的物聯網架構，獲取數據不僅僅依賴智能電錶，用於可以通過移動終端獲取綜合全面的家庭用電狀況，有效避免電能浪費，提升電能資源利用效率，響應國家的節能減排低碳生活的號召。

附圖說明

圖1是實施例一提供的一種基於物聯網的電力信息採集與轉發系統結構圖；

圖2是實施例二提供的一種基於物聯網的電力信息採集與轉發系統結構圖；

圖3是實施例三提供的一種基於物聯網的電力信息採集與轉發系統結構圖；

圖4是實施例四提供的一種基於物聯網的電力信息採集與轉發設備示意圖。

具體實施方式

以下是本發明的具體實施例並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步的描述，但本發明並不限於這些實施例。

實施例一

本實施例提供了一種基於物聯網的電力信息採集與轉發系統，如圖1所示，包括：

數據採集模塊11，包括電能採集晶片，用於採集用戶的電力信息；

數據處理模塊12，包括主晶片，用於處理電能採集晶片傳輸的電力信息；

數據轉發模塊13，用於通過wi-fi將電力信息轉發至雲伺服器並由雲伺服器轉發至移動終端顯示。

隨著物聯網技術的高速發展，智能化家居行業逐漸興起，用於對於用電智能化和電能信息的聯網化的需求開始顯現並且希望通過移動終端靈活地獲取家庭用電情況。

物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，也是「信息化」時代的重要發展階段。顧名思義，物聯網就是物物相連的網際網路。物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算等通信感知技術，廣泛應用於網絡的融合中。

本發明針對現有的電力監測系統獲取數據局限於智能電錶的問題提出了一種基於物聯網的電力信息採集與轉發系統。

本實施例中，數據採集模塊11包括電能採集晶片，用於採集用戶的電力信息。

數據採集模塊11是一種遠端採集、存儲、遠傳的模塊。電能採集晶片內置於數據採集模塊11。通過內置的電能檢測晶片獲取用戶的用電信息。

本實施例中，所述數據採集模塊11包括：

電壓數據採集單元，包括分壓電阻，用於採集電壓數據；

電流數據採集單元，包括非接觸式互感器，用於採集電流數據。

其中分壓電阻指與某一電路串聯的導體的電阻，在總電壓不變的情況下，在某一電路上串聯一個分壓電阻，將能起分壓的作用，一部分電壓將降在分壓電阻上，使該部分電路兩端的電壓減小。

電流互感器原理是依據電磁感應原理製成的。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次側繞組匝數很少，串在需要測量的電流的線路中，因此它經常有線路的全部電流流過，二次側繞組匝數比較多，串接在測量儀表和保護迴路中，電流互感器在工作時，它的二次側迴路始終是閉合的，因此測量儀表和保護迴路串聯線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態接近短路。電流互感器是把一次側大電流轉換成二次側小電流來測量，二次側不可開路。

電流數據採集單元用來採集電流數據，電壓數據採集單元用來採集電壓數據。

本實施例中，數據處理模塊12包括主晶片，用於處理電能擦劑晶片傳輸的電力信息。

數據採集模塊11採集用戶的電力信息，電能晶片內部對採樣的信號進行分析，並將數據按一定的格式傳輸給主晶片。

本實施例拋棄了總線式讀取的方案，內部晶片直接獲取電能數據，省去了布線和安裝電錶帶來的不便。

本實施例通過集成內部開關電源獲取市電進行供電，可以確保系統不會意外斷電停止運行(停電除外)。

因為內置電能採集晶片，故系統可以靈活多變獲取儘可能多的電能數據(傳統電錶不開放的數據)，多方面的監測和判斷用電情況。

本實施例中，數據轉發模塊13，用於通過wi-fi將電力信息轉發至雲伺服器並由雲伺服器轉發至移動終端顯示。

傳統設備只能將數據通過顯示屏顯示出來或者通過本地wi-fi或者藍牙或者傳統簡訊等手段將數據傳至用戶手機，並不能進行數據存儲。當用戶離家外出時也只能通過簡訊獲取很有限的數據。

雲伺服器是一種簡單高效、安全可靠、處理能力可彈性伸縮的計算服務。其管理方式比物理伺服器更簡單高效。雲伺服器幫助用戶快速構建更穩定、安全的應用，降低開發運維的難度和整體it成本，使用戶能夠更專注於核心業務的創新。

本實施例將數據包發送至雲伺服器，雲伺服器接收來自電能採集晶片採集的數據，存儲在雲伺服器中。雲伺服器存儲量大，可以存儲大量的數據。

用戶使用具有聯網功能的移動終端，其中移動終端可以通過wi-fi，3g或4g連接所述伺服器。在所述移動終端安裝對應的app或者訪問微信公眾號即可隨時地獲取家庭用電情況，還可以通過瀏覽器登錄網站隨時查看和獲取家庭的用電信息。其中，用電信息為綜合全面的數據展示和分析。用戶可以在移動終端獲取詳細的信息，與傳統的智能通過移動終端獲取簡單信息相比，更加提升用戶體驗。

本實施例中，數據轉發模塊13通過wi-fi將電力信息轉發至雲伺服器。所述數據轉發模塊13包括：

建立單元，用於在初次使用時建立wi-fi熱點；

配置單元，用於通過移動終端配置wi-fi；

連接單元，用於連接配置的wi-fi以建立與雲伺服器的通信。

在初次使用本發明時，會建立一個wi-fi熱點，用戶通過移動終端連入熱點，使用對應的應用程式對wi-fi進行配置，包括設置wi-fi名稱與密碼，保存後可自動撤銷熱點並且連入用戶設置的wi-fi，建立與雲伺服器的通信連接，進入到正常工作狀態。

本實施例集電力採集，處理，轉發於一體，結合雲伺服器與移動終端，構成一個完整的物聯網架構。不需要依賴於電錶，使用方便，提升用戶體驗。用戶及時了解家庭用電情況，有效避免了電能浪費等情況。提升電能資源利用效率，響應國家的節能減排低碳生活的號召。

實施例二

本實施例提供了一種基於物聯網的電力信息採集與轉發系

統，如圖2所示，包括：

數據採集模塊21，包括電能採集晶片，用於採集用戶的電力信息；

數據處理模塊22，包括主晶片，用於處理電能採集晶片傳輸的電力信息；

數據轉發模塊23，用於通過wi-fi將電力信息轉發至雲伺服器並由雲伺服器轉發至移動終端顯示；

漏電報警模塊24，用於檢測用戶的漏電信息。

與實施例一不同之處在於，還包括漏電報警模塊24。

當家庭用電發生漏電情況時，也能及時通知到用戶。所屬漏電報警模塊24具體包括：

計算單元，用於計算零線和火線之間的電流差；

判斷單元，用於判斷電流差是否超過預設電流值，若是，向雲伺服器傳輸數據並通過雲伺服器向對應移動終端發送漏電警報信息。

其中，所屬漏電信息包括漏電時間信息以及漏電流的數據信息。

本實施例通過計算零線和火線之間的電流差來計算用戶家漏電情況，並且發現電流超過安全值時立即向雲伺服器傳輸數據，雲伺服器接收到發送的傳輸數據，通過移動終端的簡訊或者微信向用戶推送緊急漏電警報信息。

漏電報警信息包括漏電時間信息及漏電流的數據信息，可以及時通知用戶，用戶可以獲取漏電的時間點以及漏電流的大小情況。對於具體數據進行具體的處理方式。

實施例三

本實施例提供了一種基於物聯網的電力信息採集與轉發系統，如圖3所示，包括：

數據採集模塊31，包括電能採集晶片，用於採集用戶的電力信息；

數據處理模塊32，包括主晶片，用於處理電能採集晶片傳輸的電力信息；

數據轉發模塊33，用於通過wi-fi將電力信息轉發至雲伺服器並由雲伺服器轉發至移動終端顯示；

漏電報警模塊34，用於檢測用戶的漏電信息；

指示模塊35，用於通過指示燈獲取電力信息。

與實施例一、二不同之處在於，還包括指示模塊35。

其中，指示模塊35包括：

電源指示燈單元，用於顯示是否供電正常，若是，所述電源指示燈亮；

網絡狀態指示燈單元，用於顯示網絡狀態，若網絡連接正常，則網絡指示燈亮，當網絡在傳輸數據狀態時，網絡狀態指示燈閃爍；

用電脈衝指示燈單元，用於顯示用電功率狀態，用電功率越大，用電脈衝指示燈閃爍越快。

本發明的面板上有三種指示燈，分別為電源指示燈，網絡狀態指示燈，用電脈衝指示燈。

當供電正常時，電源指示燈亮，網絡正常時網絡指示燈亮，傳輸數據時網絡指示燈閃爍，當用戶電功率越大時，用電脈衝燈閃爍越快。

用戶可以根據指示燈獲取當前的用電情況。

實施例四

本實施例提供了一種基於物聯網的電力信息採集與轉發設備，如圖4所示，包括：

主控晶片41；

電能採集晶片42，通過spi協議總線與所述主控晶片連接，用於通過分壓電阻採集電壓數據以及通過非接觸式互感器採集電流數據；

數據存儲器晶片43，通過iic總線與所述主控晶片連接，用於存儲電力數；

實時時鐘模塊44，用於通過所述主控晶片內置的實時時鐘獲取時間並且結合網絡自動校時；

usb轉接串口晶片45，具有一個usb調試口，用於工程開發時系統的調試及校準；

串口wi-fi晶片46，通過串口與所述主控晶片連接，用於通過wi-fi進行通信。

本發明的設備具備電力的檢測的能力和數據處理以及轉發的功能。本發明的硬體框架如圖4所示,主控晶片mcu為意法半導體公司的cortexm3內核的stm32f103rct6。電能採集晶片為rn7302。該晶片通過分壓電阻採集電網的電壓，通過微型電流互感器採集電網上的電流，該互感器為穿心非接觸式。rn7302通過spi協議總線與mcu連接，mcu通過驅動代碼啟動rn7302，配置rn7302，獲取電力數據。本系統採用fm24cl16作為數據儲存器晶片。該晶片為鐵電存儲器，具備失電儲存的功能，並且支持1億次以上的讀寫次數，容量為2kb，通過iic總線與mcu連接，該晶片用來存放電能數據，rn7302的配置信息和系統配置數據。ds1302為實時時鐘模塊，它通過串型數據線與mcu連接，該晶片可以通過外部晶振自身計算時間，mcu通過內部rtc獲取當前時鐘和萬年曆信息，以此時間作為峰谷電力計算標準。本發明可通過伺服器獲取標準時間對該晶片的時間進行校準。ch340g為usb轉接串口晶片，本發明外部具備一個usb調試口，作為工程開發時系統的調試與校準的埠。用戶正常使用時不會涉及該埠。hf-lpt220是一款串口wi-fi晶片，它具備很低的功耗與體積，mcu通過串口與該模塊進行通信。發送數據採用透明傳輸模式，配置晶片採用at命令格式。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。