本實(shí)用新型涉及智能儀表技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電參數(shù)綜合測(cè)量管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們對(duì)電力資源的消耗也迅速加快。人們對(duì)如何高效率地使用電能資源的要求也愈來(lái)愈高。電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用使人們生活變得簡(jiǎn)單方便，電子技術(shù)的飛速發(fā)展也帶動(dòng)著國(guó)家能源消耗的日益增高，能源需求明顯擴(kuò)大，能源價(jià)格不斷攀高。這些現(xiàn)象給國(guó)家電力能源部門帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。國(guó)家在加大電力建設(shè)投入，開(kāi)發(fā)新能源的同時(shí)，也在積極引導(dǎo)電力用戶調(diào)整用電習(xí)慣，合理利用電能，提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

其次，在我國(guó)大部分地區(qū)采用的仍是以往的人工抄表的方式，這種方式弊端很多，加劇了資源的浪費(fèi)。據(jù)官方統(tǒng)治顯示，我國(guó)手工抄表的工作人員已經(jīng)多達(dá)幾萬(wàn)人。再加上我國(guó)大部分人口在城市，人口密度大，有些居民的住宅不僅高度高而且還很分散。這種情況的出現(xiàn)增加了抄表人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，也許還會(huì)出現(xiàn)許多難以預(yù)料的問(wèn)題^[2]。這給電力系統(tǒng)對(duì)電力資源的有效管理提出了巨大挑戰(zhàn)，導(dǎo)致電力工作人員對(duì)電力用戶的負(fù)荷情況很難準(zhǔn)確把握，導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行效率低下。而且，在居戶的日常生活用電中，很多地方采用的仍是傳統(tǒng)的感應(yīng)式電能表。由于傳統(tǒng)的電能表存在精確度不高，使用不方便，不能遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)各個(gè)用電設(shè)備的電參數(shù)情況等問(wèn)題。當(dāng)出現(xiàn)這樣的情況時(shí)，大量的電能資源不僅被白白浪費(fèi)掉，而且還會(huì)不同程度的損耗了電器設(shè)備的使用壽命?；谝陨弦驍?shù)，可以有效監(jiān)測(cè)用戶的負(fù)荷情況，顯示各種電參數(shù)外，而且還可以在局域網(wǎng)內(nèi)就可以實(shí)時(shí)觀察各種電器設(shè)備的運(yùn)行情況的電能表是目前人們所需要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種電參數(shù)綜合測(cè)量管理系統(tǒng)，提高電表便利性及便于電力部門管理電力系統(tǒng)。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

一種電參數(shù)綜合測(cè)量管理系統(tǒng)，包括電源模塊，無(wú)線組網(wǎng)模塊、電參數(shù)測(cè)量模塊、測(cè)量控制模塊、串口模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；

所述電源模塊為整個(gè)電參數(shù)綜合測(cè)量管理系統(tǒng)提供電源；

所述無(wú)線組網(wǎng)模塊包括終端節(jié)點(diǎn)單元和網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點(diǎn)單元，所述終端節(jié)點(diǎn)單元和網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點(diǎn)單元實(shí)現(xiàn)無(wú)線組網(wǎng)；

所述串口模塊包括第一串口單元及第二串口單元；

所述數(shù)據(jù)處理模塊包括主控制器單元和網(wǎng)絡(luò)單元，所述主控制器單元和所述網(wǎng)絡(luò)單元組合構(gòu)成一個(gè)嵌入式WEB服務(wù)器；

所述電參數(shù)測(cè)量模塊包括電流采集單元、電壓采集單元及電能處理單元，所述電流采集單元和所述電壓采集單元分別與所述電能處理單元電性連接，所述電流采集單元及電壓采集單元分別將采集到的電流參數(shù)及電壓參數(shù)傳遞給電能處理單元，電能處理單元對(duì)接受到的信號(hào)處理完成對(duì)電流、電壓有效值、有用功、頻率和無(wú)用功的測(cè)量；

所述測(cè)量控制模塊用于將所述電參數(shù)測(cè)量模塊采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、運(yùn)算得到各個(gè)電參數(shù)，再將處理得到的電參數(shù)傳輸給第一串口單元；第一串口單元將接受到的數(shù)據(jù)傳輸給終端節(jié)點(diǎn)單元，終端節(jié)點(diǎn)單元再將數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)單元，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)單元通過(guò)第二串口單元將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊。

進(jìn)一步的，所述電流采集單元包括零線電流采樣及相線電流采樣；所述零線電流采樣包括一錳銅分流器、兩個(gè)等值電阻和兩個(gè)等值電容，錳銅分流器兩端分別與兩電阻一端相連，兩個(gè)等值電阻和兩個(gè)等值電容組成差分電路；相線電流采樣包括一互感器及若干電阻電容器件，所述若干電阻電容組成差分電路與所述互感器相連。

進(jìn)一步的，所述電參數(shù)測(cè)量模塊還包括光耦隔離單元，所述光耦隔離單元用于隔離所述電參數(shù)測(cè)量模塊和所述測(cè)量控制模塊。

進(jìn)一步的，所述電能處理單元包括計(jì)量芯片RN8209，所述電流采集單元和所述電壓采集單元采集到的信號(hào)傳輸給所述計(jì)量芯片RN8209。

進(jìn)一步的，所述電壓采集單元由若干串聯(lián)電阻及RC濾波電路連接組成。

進(jìn)一步的，所述光耦隔離單元由四個(gè)光耦及八個(gè)上拉電阻構(gòu)成，每個(gè)光耦連接兩個(gè)上拉電阻。

本實(shí)用新型具有如下有益效果：

1.本實(shí)用新型電參數(shù)綜合測(cè)量管理系統(tǒng)對(duì)電流、電壓信號(hào)進(jìn)行高精度采樣，同時(shí)又要將將電能表所處的高壓電路和電能計(jì)量芯片進(jìn)行電氣隔離，讓采樣到的電流、電壓信號(hào)不受其他信號(hào)的干擾。

2.本實(shí)用新型電參數(shù)綜合測(cè)量管理系統(tǒng)可以在局域網(wǎng)內(nèi)就可以有效監(jiān)測(cè)用戶負(fù)荷情況，顯示各種電參數(shù)，給電路部門及電力用戶帶來(lái)便利。而且本實(shí)用新型電參數(shù)綜合測(cè)量管理系統(tǒng)功耗低，有較好的穩(wěn)定性，而且精確度高，使用方便。

【附圖說(shuō)明】

圖1為本實(shí)用新型電參數(shù)綜合測(cè)量管理系統(tǒng)流程圖。

圖2為本實(shí)用新型電參數(shù)綜合測(cè)量管理系統(tǒng)光耦隔離單元電路圖。

圖3為本實(shí)用新型電參數(shù)綜合測(cè)量管理系統(tǒng)電能處理單元電路圖。

圖4為本實(shí)用新型電參數(shù)綜合測(cè)量管理系統(tǒng)電壓采集單元電路圖。

圖5為本實(shí)用新型電參數(shù)綜合測(cè)量管理系統(tǒng)相線電流采樣電路圖。

圖6為本實(shí)用新型電參數(shù)綜合測(cè)量管理系統(tǒng)零線電流采樣電路圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：1-電參數(shù)測(cè)量模塊；2-測(cè)量控制模塊；3-串口模塊；4-無(wú)線組網(wǎng)模塊；6-數(shù)據(jù)處理模塊；41-終端節(jié)點(diǎn)單元；42-網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點(diǎn)單元；31-第一串口單元；32-第二串口單元；11-電流采集單元；12-電壓采集單元；13-電能處理單元。

【具體實(shí)施方式】

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

需要說(shuō)明的是，當(dāng)組件被稱為“固定于”另一個(gè)組件，它可以直接在另一個(gè)組件上或者也可以存在居中的組件。當(dāng)一個(gè)組件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)組件，它可以是直接連接到另一個(gè)組件或者可能同時(shí)存在居中組件。當(dāng)一個(gè)組件被認(rèn)為是“設(shè)置于”另一個(gè)組件，它可以是直接設(shè)置在另一個(gè)組件上或者可能同時(shí)存在居中組件。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說(shuō)明的目的。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本實(shí)用新型的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本實(shí)用新型的說(shuō)明書中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本實(shí)用新型。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

請(qǐng)參見(jiàn)附圖，本實(shí)用新型實(shí)施方式提供一種電參數(shù)綜合測(cè)量管理系統(tǒng)。包括電源模塊(未標(biāo)示)，電參數(shù)測(cè)量模塊1、測(cè)量控制模塊2、串口模塊3、無(wú)線組網(wǎng)模塊4和數(shù)據(jù)處理模塊6；電源模塊為整個(gè)電參數(shù)綜合測(cè)量管理系統(tǒng)提供電源。無(wú)線組網(wǎng)模塊4包括終端節(jié)點(diǎn)單元41和網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點(diǎn)單元42，終端節(jié)點(diǎn)單元41和網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點(diǎn)單元42實(shí)現(xiàn)無(wú)線組網(wǎng)。串口模塊3包括第一串口單元31及第二串口單元32。數(shù)據(jù)處理模塊6包括主控制器單元(未標(biāo)示)和網(wǎng)絡(luò)單元(未標(biāo)示)，主控制器單元和所述網(wǎng)絡(luò)單元組合構(gòu)成一個(gè)嵌入式WEB服務(wù)器；電參數(shù)測(cè)量模塊1包括電流采集單元11、電壓采集單元12及電能處理單元13，電流采集單元11和電壓采集單元12分別與電能處理單元13電性連接，電流采集單元11及電壓采集單元12分別將采集到的電流參數(shù)及電壓參數(shù)信號(hào)傳遞給電能處理單元13，電能處理單元13對(duì)接受到的信號(hào)處理完成對(duì)電流、電壓有效值、有用功、頻率和無(wú)用功的測(cè)量。測(cè)量控制模塊2用于將電參數(shù)測(cè)量模塊1采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、運(yùn)算得到各個(gè)電參數(shù)，再將處理得到的電參數(shù)傳輸給第一串口單元31；第一串口單元31將接受到的數(shù)據(jù)傳輸給終端節(jié)點(diǎn)單元41，終端節(jié)點(diǎn)單元41再將數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)單元42，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)單元42通過(guò)第二串口單元32將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊6。

請(qǐng)參見(jiàn)附圖2，所述電能處理單元13包括計(jì)量芯片RN8209及外圍電路部分，電流采集單元11和電壓采集單元12采集到的信號(hào)傳輸給所述計(jì)量芯片RN8209，計(jì)量芯片RN8209采樣信號(hào)進(jìn)行放大，A/D轉(zhuǎn)換和濾波處理，在進(jìn)行處理，完成電流、電壓有效值、有用功、頻率、無(wú)用功的測(cè)量。電流采集單元11包括零線電流采樣及相線電流采樣；零線電流采樣包括一錳銅分流器L1及由R1，R5,C7,C8組成的差分電路，當(dāng)有電流通過(guò)時(shí)，錳銅分流器L1兩端會(huì)產(chǎn)生電壓，經(jīng)過(guò)R1，R5,C7,C8組成的差分電路之后以差分電壓的形式輸入到RN8209計(jì)量芯V1P,V2P腳。相線電流采樣由電流互感器U4和由R7、R23、R24、R6、C9、C10元器件組成的差分電路采集，電流互感器U4從相線上采集到電流信號(hào)經(jīng)過(guò)差分電路后產(chǎn)生電壓信號(hào)輸入到RN8209計(jì)量芯V2P,V2N腳。電壓采集單元12由電阻R16～R22組成的電路構(gòu)成，經(jīng)過(guò)R16～R22串聯(lián)電阻分壓后得到適于的電壓信號(hào)，然后經(jīng)R8、C11、R9、C12組成RC濾波網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)生穩(wěn)定合適的電壓信號(hào)輸入到RN8209計(jì)量芯的V3P、V3N腳。電參數(shù)測(cè)量模塊1還包括光耦隔離單元，光耦隔離單元由U6、U7、U5、U8四個(gè)光耦和R11、R12、R13、R14、R2、R3、R4等八個(gè)上拉電阻組成的電路圖構(gòu)成，光耦隔離單元用于隔離電參數(shù)測(cè)量模塊1和測(cè)量控制模塊2防止兩者信號(hào)相互影響。

在本實(shí)施例中測(cè)量控制模塊2包括STC12C5A60S2控制器，無(wú)線組網(wǎng)模塊4包括CC2530控制芯片，使用CC2530控制芯片及其與之相匹配的外圍電電路構(gòu)成了無(wú)線組網(wǎng)模塊；數(shù)據(jù)處理模塊6中的主控制器單元包括STM32F103RBT6芯片、網(wǎng)絡(luò)單元包括ENC28J60芯片。

本實(shí)施例中CC2530控制芯片具有組建網(wǎng)絡(luò)、接收終端節(jié)點(diǎn)單元41發(fā)送來(lái)的電參數(shù)數(shù)據(jù)、并將采集到的電參數(shù)通過(guò)串口3發(fā)送給PC機(jī)的功能。無(wú)線組網(wǎng)模塊工作流程為：數(shù)據(jù)處理模塊6開(kāi)始工作時(shí)，首先要進(jìn)行系統(tǒng)初始化，包括硬件設(shè)備層初始化和時(shí)鐘初始化，打開(kāi)相應(yīng)的中斷并初始化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧組建無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組建成功后數(shù)據(jù)處理模塊6便一直監(jiān)測(cè)狀態(tài)，當(dāng)收到終端節(jié)點(diǎn)單元41有信號(hào)發(fā)送過(guò)來(lái)并且發(fā)送過(guò)來(lái)的信號(hào)是入網(wǎng)請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊6就自動(dòng)分配地址給相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。如果發(fā)送過(guò)來(lái)的不是入網(wǎng)請(qǐng)求指令而是電參數(shù)數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)處理模塊6便讀出該數(shù)據(jù)幀并經(jīng)串口發(fā)送給STM32F103RBT6芯片。STM32F103RBT6芯片控制網(wǎng)絡(luò)模塊移植uip1.0協(xié)議，最后將數(shù)據(jù)通過(guò)串口將數(shù)據(jù)發(fā)送給web服務(wù)器，顯示在網(wǎng)頁(yè)上。

終端節(jié)點(diǎn)工作流程為，單終端節(jié)點(diǎn)元在開(kāi)始運(yùn)行時(shí)進(jìn)行初始化，然后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的檢測(cè)，如果檢測(cè)到有網(wǎng)絡(luò)存在時(shí)則向創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)中心發(fā)出請(qǐng)求連接網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)，當(dāng)主控制單元接收到終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送過(guò)來(lái)的連接請(qǐng)求，就分配相應(yīng)的地址給終端節(jié)點(diǎn)。終端節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)成功后，開(kāi)始接收電參數(shù)測(cè)量模塊通過(guò)串口發(fā)送過(guò)來(lái)的電參數(shù)。然后再將接收到的電參數(shù)數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊6。

本實(shí)施例中，電參數(shù)測(cè)量模塊和測(cè)量控制模塊將采集到的電參數(shù)分析處理之后，通過(guò)CC2530無(wú)線模塊組網(wǎng)技術(shù)組成兩個(gè)終端節(jié)點(diǎn)和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點(diǎn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將電參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸給由STM32單片機(jī)和網(wǎng)絡(luò)模塊的數(shù)據(jù)處理中心，分析處理后，在網(wǎng)頁(yè)上顯示出來(lái)。