專利名稱：電能管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電能管理系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)遠(yuǎn)程對用電場所的用電量、電流、電壓等參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)控的電能管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
致力于科學(xué)發(fā)展的中國，將“節(jié)能”作為一項基本國策，全社會的節(jié)能意識進(jìn)一步增強(qiáng)，節(jié)能已經(jīng)成為企業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展的重要標(biāo)志。對工廠、社區(qū)、寫字樓、學(xué)校等內(nèi)耗電量進(jìn)行實時測量、收集和分析，進(jìn)而展開有針對性的改進(jìn)措施；將所有生產(chǎn)、辦公區(qū)、員工生活區(qū)用電設(shè)備等各項耗電量，準(zhǔn)確、實時地記錄下來，是開展各項節(jié)能工作的前提。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種電能管理系統(tǒng)，可以找出生產(chǎn)過程中潛在的電能浪費的環(huán)節(jié)，并可預(yù)測功耗。為實現(xiàn)本實用新型之目的，采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):一種電能管理系統(tǒng)，包括有信號采集單元、通信控制單元、服務(wù)器和用戶計算機(jī)，信號采集單元包括有信號采集MCU，以及與信號采集MCU相應(yīng)端口相連的EEPROM、溫濕度傳感器、RS485模塊、開關(guān)量輸出模塊以及電壓、電流檢測模塊，所述RS485模塊與電表或用電設(shè)備電連接；所述的通信控制單元包括有通信控制MCU，與通信控制MCU相應(yīng)端口連接的RS232模塊、GPRS模塊、以太網(wǎng)模塊、ZigBee模塊以及串口、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換模塊，所述的串口、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換模塊與信號采集單元的信號采集MCU連接，所述的RS232模塊、以太網(wǎng)模塊、ZigBee模塊與服務(wù)器連接；所述用戶計算機(jī)通過因特網(wǎng)與服務(wù)器通信連接。作為優(yōu)選方案:所述的通信控制MCU為EFM32G280芯片，所述的以太網(wǎng)模塊、ZigBee模塊分別與EFM32G280芯片上的SPI接口連接，所述的GPRS模塊與EFM32G280芯片上的uart端口連接。作為優(yōu)選方案:所述的信號采集MCU為EFM32TG840芯片，所述的電壓、電流檢測模塊與EFM32TG840芯片上的AD端口連接，所述的開關(guān)量輸出模塊與EFM32TG840芯片上的DA端口連接，所述的EEPROM、溫濕度傳感器分別與EFM32TG840芯片上的IIC接口連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型的有益效果是:該電能管理系統(tǒng)具有專業(yè)性強(qiáng)、自動化程度高、易使用、高性能、高可靠等特點?？山y(tǒng)計樓宇間、樓層、房間用電信息，部門間、科室間用電、照明插座用電、空調(diào)用電、動力用電、特殊用電信息。監(jiān)控這些設(shè)備的用電情況，并能監(jiān)測用戶的設(shè)備的工作狀態(tài)，及時反饋用電信息與設(shè)備工作情況。分析用電歷史信息，自動預(yù)測一段時間內(nèi)某一區(qū)域內(nèi)的用電情況，給節(jié)電提供重要的依據(jù)。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)原理框圖。圖2是通信控制單元的uc/OS-1I系統(tǒng)工作流程圖。
具體實施方式
下面根據(jù)附圖對本實用新型的具體實施方式
做一個詳細(xì)的說明。根據(jù)圖1所示，本實施例所述的一種電能管理系統(tǒng)，包括有信號采集單元、通信控制單元、服務(wù)器和用戶計算機(jī)，信號采集單元包括有信號采集MCU，以及與信號采集MCU相應(yīng)端口相連的EEPROM、溫濕度傳感器、RS485模塊、開關(guān)量輸出模塊以及電壓、電流檢測模塊，所述RS485模塊與電表或用電設(shè)備電連接；所述的通信控制單元包括有通信控制MCU，與通信控制MCU相應(yīng)端口連接的RS232模塊、GPRS模塊、以太網(wǎng)模塊、ZigBee模塊以及串口、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換模塊，所述的串口、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換模塊與信號采集單元的信號采集MCU連接，所述的RS232模塊、以太網(wǎng)模塊、ZigBee模塊與服務(wù)器連接；所述用戶計算機(jī)通過因特網(wǎng)與服務(wù)器通信連接。所述的通信控制MCU為EFM32G280芯片，所述的以太網(wǎng)模塊、ZigBee模塊分別與EFM32G280芯片上的SPI接口連接，所述的GPRS模塊與EFM32G280芯片上的uart端口連接。所述的信號采集MCU為EFM32TG840芯片，所述的電壓、電流檢測模塊與EFM32TG840芯片上的AD端口連接，所述的開關(guān)量輸出模塊與EFM32TG840芯片上的DA端口連接，所述的EEPROM、溫濕度傳感器分別與EFM32TG840芯片上的IIC接口連接。所述的溫濕度傳感器為數(shù)字式SHTOl溫濕度傳感器，用以采集監(jiān)測位置的溫度、濕度信息。所述的電壓、電流檢測模塊用以采集電表或用電器的實時電壓、電流值信息。所述的EEPROM 為 8 位的 24LC08 EEPROM。所述的通信控制單元設(shè)有以有線方式通信的RS232模塊、以太網(wǎng)模塊以及通過無線方式通信的GPRS模塊、ZigBee模塊，針對具體的監(jiān)測環(huán)境和位置，可方便地選擇合適的通信方式。所述的串口、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換模塊采用自定義的非標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，并通過設(shè)計相應(yīng)的硬件電路和程序，使其支持串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)功能。實現(xiàn)通信控制單元向信號采集單元發(fā)送信號采集和控制指令。通信控制單元之間組成星型網(wǎng)絡(luò)，通信控制單元通過以太網(wǎng)模塊與服務(wù)器通信；若有異常信息可直接通過GPRS模塊以短信方式及時發(fā)送到用戶手機(jī)上。所述的電表使用帶485總線的電表，例如選用三相多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表，可以測量三相交流電路上的常用電力參數(shù)，如三相相電壓、三相線電壓、三相電流、功率因數(shù)等。只需具有RS485通信接口并遵守Modbus協(xié)議就可以和各種組態(tài)系統(tǒng)兼容，從而把前端采集到的電參量實時傳送給系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心。如圖2所示，通信控制單元采用uc/OS-1I系統(tǒng)，將實時性內(nèi)核移植進(jìn)EFM32G280微控制器，將IwIP移植進(jìn)uc/OS-1I系統(tǒng)實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議控制，將采集到的數(shù)據(jù)向上層以太網(wǎng)發(fā)送出去，同時將通信控制單元描述成Webserver,這樣連入互聯(lián)網(wǎng)的任意一臺計算機(jī)都可以訪問通信控制單元的數(shù)據(jù)。采用實時性內(nèi)核創(chuàng)建多個任務(wù):①完成系統(tǒng)初始化
與信號采集單元完成通信控制；③控制zigbee模塊發(fā)送數(shù)據(jù)；④描述成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向上層網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)； AT命令直接向手機(jī)用戶發(fā)送報警信息；⑥出錯管理等任務(wù)。服務(wù)器前臺使用了 ExtJs技術(shù)實現(xiàn)了跨瀏覽器的測試。服務(wù)器開發(fā)語言為Java，系統(tǒng)頁面的實現(xiàn)時通過Ext框架呈現(xiàn)給用戶，大體和Web頁面相似，頁面左側(cè)為導(dǎo)航菜單，右側(cè)為網(wǎng)站的內(nèi)容，即各種數(shù)據(jù)的表格、功能按鈕等。數(shù)據(jù)請求與回復(fù)不需要刷新在當(dāng)前頁顯示。該電能管理系統(tǒng)具有專業(yè)性強(qiáng)、自動化程度高、易使用、高性能、高可靠等特點?；趙eb的人機(jī)交互界面能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集和顯示，圖形、報表、波形等多種顯示方式；數(shù)據(jù)信息的自動邏輯計算和處理；設(shè)備參數(shù)遠(yuǎn)程更改設(shè)定。用電查詢功能利用采集信息及特定方法進(jìn)行計算，統(tǒng)計電量的各個參數(shù)；采集功率因數(shù)、設(shè)定上下限；記錄負(fù)荷狀況，諧波分析。斷相報警實時顯示；通訊異常記錄存儲；開關(guān)操作記錄；當(dāng)日報警事件的實時顯示 ’歷史事件的查詢、打?。话ㄩ_關(guān)量報警，超限報警?？山y(tǒng)計樓宇間、樓層、房間用電信息，部門間、科室間用電，照明插座用電、空調(diào)用電、動力用電、特殊用電信息。監(jiān)控這些設(shè)備的用電情況，并能監(jiān)測用戶的設(shè)備的工作狀態(tài)，及時反饋用電信息與設(shè)備工作情況。分析用電歷史信息，自動預(yù)測一段時間內(nèi)某一區(qū)域內(nèi)的用電情況，給節(jié)電提供重要的依據(jù)。上述實施例僅為本專利較好的實施方式，凡采用本技術(shù)方案描述的構(gòu)造、特征及在其精神原理上的變化、修飾均 屬于本專利的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種電能管理系統(tǒng)，包括有信號采集單元、通信控制單元、服務(wù)器和用戶計算機(jī)，其特征在于:信號采集單元包括有信號采集MCU，以及與信號采集MCU相應(yīng)端口相連的EEPROM、溫濕度傳感器、RS485模塊、開關(guān)量輸出模塊以及電壓、電流檢測模塊，所述RS485模塊與電表或用電設(shè)備電連接；所述的通信控制單元包括有通信控制MCU，與通信控制MCU相應(yīng)端口連接的RS232模塊、GPRS模塊、以太網(wǎng)模塊、ZigBee模塊以及串口、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換模塊，所述的串口、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換模塊與信號采集單元的信號采集MCU連接，所述的RS232模塊、以太網(wǎng)模塊、ZigBee模塊與服務(wù)器連接；所述用戶計算機(jī)通過因特網(wǎng)與服務(wù)器通信連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能管理系統(tǒng)，其特征在于:所述的通信控制MCU為EFM32G280芯片，所述的以太網(wǎng)模塊、ZigBee模塊分別與EFM32G280芯片上的SPI接口連接，所述的GPRS模塊與EFM32G280芯片上的uart端口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能管理系統(tǒng)，其特征在于:所述的信號采集MCU為EFM32TG840芯片，所述的電壓、電流檢測模塊與EFM32TG840芯片上的AD端口連接，所述的開關(guān)量輸出模塊與EFM32TG840芯片上的DA端口連接，所述的EEPROM、溫濕度傳感器分別與EFM32TG840芯片上的IIC接口連接。
專利摘要本實用新型公開了一種電能管理系統(tǒng)，包括有信號采集單元、通信控制單元、服務(wù)器和用戶計算機(jī)，信號采集單元的RS485模塊與電表或用電設(shè)備電連接；所述的通信控制單元的串口、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換模塊與信號采集單元的信號采集MCU連接，所述通信控制單元通過RS232模塊、以太網(wǎng)模塊、ZigBee模塊與服務(wù)器連接；所述用戶計算機(jī)通過因特網(wǎng)與服務(wù)器通信連接。該電能管理系統(tǒng)專業(yè)性強(qiáng)、自動化程度高、易使用、高性能、高可靠性?？山y(tǒng)計樓宇間、樓層、房間用電信息，監(jiān)控這些設(shè)備的用電情況，并能監(jiān)測用戶的設(shè)備的工作狀態(tài)，及時反饋用電信息與設(shè)備工作情況。分析用電歷史信息，自動預(yù)測一段時間內(nèi)某一區(qū)域內(nèi)的用電情況，給節(jié)電提供重要的依據(jù)。
文檔編號G05B19/418GK202995436SQ20122073501
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者李小俚, 李鵬程 申請人:湖州康普醫(yī)療器械科技有限公司