專利名稱：非接觸式電能信息采控器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種適用于各類建筑物內(nèi)，對電能監(jiān)控系統(tǒng)中電能參數(shù)信息進(jìn)行 采集控制的全新裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)對建筑物內(nèi)用電情況進(jìn)行監(jiān)測的裝置，通常采用智能電能表或在電能表 的基礎(chǔ)上加裝智能模塊來采集監(jiān)測電能信息。這類裝置必須有電能表，無論采用智能電能 表，還是在電能表的基礎(chǔ)上加裝智能模塊，都脫離不了電能表本身的主要功能——作為一 種用電收費(fèi)的計(jì)量裝置；更主要的是它不能對被測目標(biāo)內(nèi)的異常用電情況進(jìn)行監(jiān)測，更談 不上對電能參數(shù)和異常用電情況進(jìn)行控制，即不是專用的電能信息監(jiān)控的裝置。故存在如 下弊端1、裝置的本身能耗較高；2、由于電能表反應(yīng)慢造成監(jiān)測的數(shù)據(jù)密度不夠；3、由于 必須加裝智能電能表，或在原電能表上加裝智能模塊，使其系統(tǒng)造價(jià)高；4、監(jiān)測參數(shù)單一； 5、對被測目標(biāo)需進(jìn)行電力線改造，即加裝電能表，工程實(shí)施難度較大；6、不能對異常用電進(jìn) 行監(jiān)測與控制。正是由于現(xiàn)有的電能監(jiān)測技術(shù)存在的諸多弊端，抑制了樓宇電能監(jiān)控系統(tǒng) 的推廣。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對上述問題進(jìn)行了深入的研究，為了克服現(xiàn)有技術(shù)能耗較高、造價(jià) 高、工程實(shí)施難度較大、不能對異常用電進(jìn)行監(jiān)測與控制等不足，本實(shí)用新型提供一種以極 小的功耗，實(shí)時(shí)動態(tài)地把監(jiān)控所需的各種電能參數(shù)檢測出來并能進(jìn)行分析與控制，其制造 成本低、工程實(shí)施簡便易行、利于大面積推廣的非接觸式電能信息采控器。本實(shí)用新型為解決上述問題所采取的技術(shù)方案是非接觸式電能信息采控器，主 要包括第一，若干個(gè)電能信息采集與處理的部分[10]；第二，電能信息集中、存儲、傳輸與 通信協(xié)議轉(zhuǎn)換部分[11]。1)電能信息采集與處理的部分[10]在被監(jiān)控目標(biāo)的電力線入口處加裝非接觸 式傳感器----電流互感器[1]、電壓互感器[2]，它與電能信息處理模塊[3]相連，電能信 息處理模塊[3]還與時(shí)鐘電路、保護(hù)單元相連，第一中央處理器[4]與接口 [5]相連，還與 繼電器模塊[9]、地址控制單元、復(fù)位單元相連；非接觸式傳感器將被監(jiān)測目標(biāo)各項(xiàng)電能參 數(shù)通過電磁感應(yīng)原理檢出，并送至電能信息處理模塊[3]，由第一中央處理器[4]實(shí)時(shí)讀取 電能信息處理模塊[3]中的數(shù)據(jù)，并對電流、電壓、電能(kW*h)有功功率、無功功率、諧波、 異常用電等數(shù)據(jù)進(jìn)行寄存，最后再通過接口 [5]輸出；2)電能信息集中、存儲、傳輸與通信協(xié)議轉(zhuǎn)換部分[11]接口 [5]與第一通信協(xié)議 轉(zhuǎn)換模塊[6]相連，第二中央處理器[7]與第一通信協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊[6]、第二通信協(xié)議轉(zhuǎn)換 模塊[8]相連，還與緩沖處理單元、時(shí)鐘電路相連；接口 [5]送來各被監(jiān)測目標(biāo)的電能參數(shù)， 經(jīng)第一通信協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊[6]傳送至第二中央處理器[7]以對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類收集、存儲，第 二中央處理器[7]將數(shù)據(jù)通過第二通信協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊[8]進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，當(dāng)收到監(jiān)控平臺服務(wù)器[12]發(fā)來的數(shù)據(jù)傳輸命令時(shí)，以IP包的形式經(jīng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送至電能信息監(jiān)控平 臺服務(wù)器[12]，電能信息監(jiān)控平臺服務(wù)器[12]如發(fā)現(xiàn)異常用電情況，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將控 制信息由該部分送至第一部分，控制繼電器模塊[9]將被監(jiān)測目標(biāo)的電源斷開。本實(shí)用新型的有益效果是當(dāng)被監(jiān)控目標(biāo)使用電能時(shí)，利用電磁感應(yīng)原理，通過非 接觸式電流互感器[1]和電壓互感器[2]檢測出被監(jiān)控目標(biāo)的用電電流、電壓及其它電能 參數(shù)信息，通過CS5463電能信息處理模[3]計(jì)算出相應(yīng)的電能參數(shù)，經(jīng)MCUl第一中央處理 器[4]進(jìn)行解析處理并寄存。根據(jù)電能信息監(jiān)控平臺服務(wù)器[12]的要求，第一中央處理 器[4]將即時(shí)電流、電壓、電能(kW*h)、有功功率、無功功率、諧波、異常用電等信息，通過 RS485接口 [5]、RS485-RS232第一通信協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊[6]送至MCU2第二中央處理器[7]進(jìn) 行分類收集、存儲并轉(zhuǎn)換成IP包的形式。通過RS232-TCP/IP第二通信協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊[8] 利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將檢出的各種電能參數(shù)信息送至電能信息監(jiān)控平臺服務(wù)器[12]。電 能信息監(jiān)控平臺服務(wù)器[12]將各監(jiān)測點(diǎn)送來的信息匯集、整理、存儲并通過用戶界面顯示 出來，當(dāng)某個(gè)監(jiān)測點(diǎn)出現(xiàn)異常用電信息時(shí)可及時(shí)進(jìn)行控制。此技術(shù)方案與現(xiàn)有的智能電表或電能表加智能模塊技術(shù)相比，有以下明顯優(yōu)勢1、安裝方便，易于施工。由于采用了非接觸式監(jiān)測，因而可以避免對原供電系統(tǒng)的 改造。2、性價(jià)比高。因?yàn)椴捎昧讼冗M(jìn)的非接觸式方法和微芯片技術(shù)，加之避免了對原供 電系統(tǒng)的改造，所以，對每個(gè)被監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測造價(jià)遠(yuǎn)小于現(xiàn)有技術(shù)的造價(jià)，利于大面積推 廣。該技術(shù)方案不僅可對建筑物內(nèi)房間用電情況監(jiān)控，還可以對其它用電對象進(jìn)行分類監(jiān) 控。3、監(jiān)控電能參數(shù)全面?？杀O(jiān)控電流、電壓、電能(kW*h)、諧波、有功功率、無功功 率、異常用電等參數(shù)。4、監(jiān)測傳感器壽命長，精度在全壽命周期保持不變。5、管理、維護(hù)簡單方便。由于采用了非接觸式測量方法、微芯片技術(shù)，因此，在系統(tǒng) 運(yùn)行過程中可免維護(hù)。6、可監(jiān)測異常用電，并進(jìn)行控制。7、監(jiān)測系統(tǒng)自身功耗極低，由于無需電能表，這與傳統(tǒng)技術(shù)相比可大幅度節(jié)約電 能，實(shí)現(xiàn)了低碳監(jiān)測。
圖1是非接觸式電能信息采控器在電能監(jiān)控系統(tǒng)中的工作原理示意圖。圖2是信息采集與處理的部分(第一部分)電路原理方框圖。圖3是信息集中、存儲、傳輸與通信協(xié)議轉(zhuǎn)換部分(第二部分)的電路原理方框 圖。圖4是信息采集與處理的部分軟件程序框圖。圖5是信息集中、存儲、傳輸與通信協(xié)議轉(zhuǎn)換部分軟件程序圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明如圖1所示，示意了非接觸式電能信息采控器在整個(gè)電能監(jiān)控系統(tǒng)中的工作原 理。在整個(gè)電能監(jiān)控系統(tǒng)中，有若干個(gè)信息采集與處理的部分[10]被安裝在每個(gè)被監(jiān)測目標(biāo)的電力線入口處，該部分將每個(gè)被監(jiān)測目標(biāo)中的各種電能信息數(shù)據(jù)，通過RS48接口 [5] 送到非接觸式電能信息采控器的第二部分，即在信息集中、存儲、傳輸與通信協(xié)議轉(zhuǎn)換部分 [11]中數(shù)據(jù)進(jìn)行分類收集、存儲，通過RS232-TCP/IP第二通信協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊[8]以IP包的 形式經(jīng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送至電能信息監(jiān)控平臺服務(wù)器[12]。如圖2所示，信息采集與處理的部分[10]由電流互感器[1]、電壓互感器[2]以非 接觸式方式，將該被監(jiān)檢測目標(biāo)的電能使用情況，即時(shí)通過電磁感應(yīng)原理檢出，送至CS5463 電能信息處理模塊[3]，計(jì)算出相應(yīng)的電能參數(shù)，通過SPI內(nèi)部總線送至MCUl第一中央處理 器[4]進(jìn)行解析處理。經(jīng)處理獲得所需的電流、電壓、電能(kW*h)、有功功率、無功功率、諧 波、異常用電等參數(shù)，并把處理的結(jié)果寄存(如圖4，(a)為主循環(huán)(b)為串口中斷)。同時(shí) 第一中央處理器[4]將即時(shí)電流、電壓、電能(kW*h)有功功率、無功功率、諧波、異常用電 等信息，通過RS485接口 [5]送至本技術(shù)方案的第二部分。如圖3，信息集中、存儲、傳輸與通信協(xié)議轉(zhuǎn)換部分[11]在接到通過RS485接口 [5]送來的信息后，經(jīng)RS485-RS232第一通信協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊[6]送至MCU2第二中央處理器 [7]進(jìn)行分類收集、存儲，再通過RS232-TCP/IP第二通信協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊[8]轉(zhuǎn)換成IP包 的形式送出。該部分的作用是將非接觸式電能信息采控器的第一部分送來的每個(gè)被監(jiān)測 目標(biāo)中的各項(xiàng)電能參數(shù)，通過RS485-RS232第一通信協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊[6]送至第二中央處理 器[7]進(jìn)行數(shù)據(jù)分類收集、存儲，在得到電能監(jiān)控平臺服務(wù)[12]的上傳數(shù)據(jù)指令后(如圖 5所示，(a)為主循環(huán)(b)為串口中斷)，將寄存的數(shù)據(jù)經(jīng)RS232-TCP/IP第二通信協(xié)議轉(zhuǎn)換 模塊[8]，以IP包的形式由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)送至電能監(jiān)控平臺服務(wù)器[12]。同時(shí)，電能監(jiān) 控平臺服務(wù)器[12]接收到電能信息數(shù)據(jù)后，進(jìn)行程序判斷，如某被監(jiān)測目標(biāo)中出現(xiàn)異常用 電，電能信息監(jiān)控平臺服務(wù)器[12]發(fā)出控制指令至信息采集與處理的部分[10]立即報(bào)警 并且通過繼電器模塊[9]切斷該被監(jiān)測目標(biāo)中的供電。
權(quán)利要求一種非接觸式電能信息采控器，其特征主要包括第一，若干個(gè)電能信息采集與處理的部分[10]；第二，電能信息集中、存儲、傳輸與通信協(xié)議轉(zhuǎn)換部分[11]1)電能信息采集與處理的部分[10]在被監(jiān)控目標(biāo)的電力線入口處加裝非接觸式傳感器電流互感器[1]、電壓互感器[2]，它與電能信息處理模塊[3]相連，電能信息處理模塊[3]還與時(shí)鐘電路、保護(hù)單元相連，第一中央處理器[4]與接口[5]相連，還與繼電器模塊[9]、地址控制單元、復(fù)位單元相連；非接觸式傳感器將被監(jiān)測目標(biāo)各項(xiàng)電能參數(shù)通過電磁感應(yīng)原理檢出，并送至電能信息處理模塊[3]，由第一中央處理器[4]實(shí)時(shí)讀取電能信息處理模塊[3]中的數(shù)據(jù)，并對電流、電壓、電能(kW·h)有功功率、無功功率、諧波、異常用電等數(shù)據(jù)進(jìn)行寄存，最后再通過接口[5]輸出；2)電能信息集中、存儲、傳輸與通信協(xié)議轉(zhuǎn)換部分[11]接口[5]與第一通信協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊[6]相連，第二中央處理器[7]與第一通信協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊[6]、第二通信協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊[8]相連，還與緩沖處理單元、時(shí)鐘電路相連；接口[5]送來各被監(jiān)測目標(biāo)的電能參數(shù)，經(jīng)第一通信協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊[6]傳送至第二中央處理器[7]以對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類收集、存儲，第二中央處理器[7]將數(shù)據(jù)通過第二通信協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊[8]進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，當(dāng)收到監(jiān)控平臺服務(wù)器[12]發(fā)來的數(shù)據(jù)傳輸命令時(shí)，以IP包的形式經(jīng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送至電能信息監(jiān)控平臺服務(wù)器[12]，電能信息監(jiān)控平臺服務(wù)器[12]如發(fā)現(xiàn)異常用電情況，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將控制信息由該部分送至第一部分，控制繼電器模塊[9]將被監(jiān)測目標(biāo)的電源斷開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式電能信息采控器，其被監(jiān)測目標(biāo)各項(xiàng)電能參數(shù)是指 電流、電壓、電能(kW h)、有功功率、無功功率、諧波、異常用電。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種非接觸式電能信息采控器。解決了成本高、實(shí)施難度大、不能對異常用電進(jìn)行監(jiān)測控制等問題。該采控器由電能信息采集與處理的部分[10]和電能信息集中、存儲、傳輸與通信協(xié)議轉(zhuǎn)換部分[11]構(gòu)成在被監(jiān)控目標(biāo)的電力線入口加裝非接觸式傳感器，由電磁感應(yīng)原理檢出電能信息，經(jīng)電能信息處理模塊[3]、第一中央處理器[4]處理為所需電能參數(shù)，由接口[5]送至第二部分；第二部分接收的電能參數(shù)，由第一通信協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊[6]、第二中央處理器[7]進(jìn)行、分類收集、存儲，經(jīng)第二通信協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊[8]將電能參數(shù)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)送至電能信息監(jiān)控平臺服務(wù)器[12]且發(fā)出控制指令至第一部分，從而實(shí)現(xiàn)報(bào)警并控制繼電器模塊[9]斷電。大幅節(jié)能，實(shí)現(xiàn)了低碳用電的監(jiān)控。
文檔編號H04L29/08GK201733334SQ20102022455
公開日2011年2月2日 申請日期2010年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月12日
發(fā)明者劉長利 申請人:劉長利