基于無線傳感網的用電信息采集和控制設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于一種無線傳感網與智慧城市的交叉領域，尤其是一種基于無線傳感網的用電信息采集和控制設備。
【背景技術】
[0002]近年來隨著經濟社會的快速發展，用電需求大幅度增長，但是電力供應嚴重不足，電力供應與經濟社會發展的矛盾十分突出，電力短缺已成為制約經濟社會可持續發展的突出問題。顯然直接增加調峰發電裝機，提高電力供應，滿足部分高峰負荷的方法很不經濟。同時，目前供配電系統中普遍存在綜合自動化基礎設施貧乏、用戶用電數據采集量小、實時性差、用戶參與程度低、決策靈活性不足、布線成本高等問題。
【發明內容】
[0003]為了克服現有用電信息采集和控制方式的用戶用電數據采集量小、實時性差、用戶參與程度低、決策靈活性不足、布線成本高的不足，本實用新型提供一種基于無線傳感網的用電信息采集和控制設備實現有功電能、有功功率、電壓、電流等用電信息的采集和無線上報，實時性良好、用戶參與程度較好、靈活性良好。
[0004]本實用新型為實現上述功能，采用的技術方案是:
[0005]一種基于無線傳感網的用電信息采集和控制設備，包括用于處理和分析用戶用電數據和控制命令的單片機模塊、用于采集用電信息和控制開關的智能監控模塊、用于用電數據和控制命令的發送和接收的無線射頻模塊、用于串口通信和燒錄程序的串口模塊和用于為單片機模塊、無線射頻模塊、智能監控模塊和串口單元供電的電源模塊，所述單片機模塊、智能監控模塊、無線射頻模塊和串口模塊均與電源模塊連接，所述智能監控模塊、無線射頻模塊和串口模塊均與單片機模塊連接。
[0006]與現有技術相比，本實用新型的有益效果主要體現在:本實用新型將無線傳感網技術運用到智慧城市中，采用低功耗、低成本、普遍和部署簡易的無線傳感網節點，讓所有的節點自組織成一個無線傳感網，并能夠無線上報采集到的用戶用電信息和無線控制設備的立即開關和定時開關。本實用新型可有效的解決傳統電表存在的問題，具有無需布線、擴展靈活、控制簡單、低能耗、高效率等特點，為供電用戶提供家庭用電明細和節電提醒，為相關研宄人員和政府管理人員的決策制定提供參考數據。同時提供定時控制功能，減少供電用戶的電能消耗，緩解電力供需緊張的壓力。
【附圖說明】
[0007]圖1是本實用新型的用電信息采集和控制設備的結構示意圖；
[0008]圖2是本實用新型的電源模塊的電路原理圖；
[0009]圖3是本實用新型的電能監控模塊的電路原理圖；
[0010]圖4是本實用新型的無線射頻模塊的電路原理圖；
[0011]圖5是本實用新型的串口模塊的電路原理圖；
[0012]圖6是本實用新型的單片機模塊的電路原理圖；
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。
[0014]如圖1所示，一種基于無線傳感網的用電信息采集和控制設備，包括用于處理和分析用戶用電數據和控制命令的單片機模塊、用于采集用電信息和控制開關的智能監控模塊、用于用電數據和控制命令的發送和接收的無線射頻模塊、用于串口通信和燒錄程序的串口模塊和用于為單片機模塊、無線射頻模塊、智能監控模塊和串口單元供電的電源模塊，所述單片機模塊、智能監控模塊、無線射頻模塊和串口模塊均與電源模塊連接，所述智能監控模塊、無線射頻模塊和串口模塊均與單片機模塊連接。
[0015]如圖2所示，所述的電源模塊電路:+5V直流穩壓電源的插座J7的I腳和3腳接地，2腳提供+5V電壓。電阻RlO的一端接+5V電壓，另一端與指示燈Dl的正極連接。指示燈Dl的負極接地。
[0016]如圖3所示，所述的電能監控模塊電路:485總線芯片U4的I腳與單片機Ul的42腳相連，2，3腳均與單片機Ul的18腳相連，4腳與單片機Ul的43腳相連，5腳接地，6腳均與電阻R15的一端和插座P4的I腳連接，7腳均與電阻R15的另一端和插座P4的2腳連接，8腳接+5V電壓。插座P4的3腳接+5V電壓，4腳接地。
[0017]如圖4所示，所述的無線射頻模塊電路:無線模塊U6的I腳與發光二極管D2的負極連接，2腳與發光二極管D3的負極連接，3腳與發光二極管D4的負極連接，4腳與發光二極管D5的負極連接，5腳與撥碼開關SI的8腳連接，6腳懸空，7腳與撥碼開關SI的7腳連接，8腳與撥碼開關SI的6腳連接，9腳與撥碼開關SI的5腳連接，10腳均與電容C9的一端和電阻R2的一端連接，11腳懸空，12腳與撥碼開關S2的3腳連接，13腳與撥碼開關S2的4腳連接，14腳接地，15腳和16腳接地，17腳接+5V電壓，18腳接地。撥碼開關SI的1，2，3，4腳均接地，電容C9的另一端接地，電阻R2的另一端接+5V電壓。發光二極管D2的正極與電阻R3的一端連接，電阻R3的另一端接+5V電壓。發光二極管D3的正極與電阻R4的一端連接，電阻R4的另一端接+5V電壓。發光二極管D4的正極與電阻R5的一端連接，電阻R5的另一端接+5V電壓。發光二極管D5的正極與電阻R6的一端連接，電阻R6的另一端接+5V電壓。撥碼開關S2的I腳與串口插頭Jl的2腳連接；撥碼開關S2的2腳與串口插頭Jl的3腳連接。
[0018]如圖5所示，所述的串口單元電路:串口芯片U2的I腳與電容C4的一端連接，2腳與電容C2的一端連接，3腳與電容C4的另一端連接，4腳與電容C3的一端連接，5腳與電容C3的另一端連接，6腳與電容Cl的一端連接，7腳、8腳、9腳和10腳懸空，11腳與單片機Ul的7腳連接，12腳與單片機Ul的5腳連接，13腳與串口插頭Jl的2腳連接，14腳與串口插頭Jl的3腳連接，15腳與電容C5的一端連接且接地，16腳與電容C6的一端連接且接+5V電壓。電容Cl的另一端接地，電容C2的另一端接+5V電壓。串口插頭Jl的5腳接地，I腳、4腳、6腳、7腳、8腳和9腳均懸空。
[0019]如圖6所示，所述的單片機模塊電路:單片機芯片Ul的I腳與排針J6的I腳連接，2腳與排針J6的2腳連接，3腳與排針J6的3腳連接，4腳均與排針J6的4腳，按鍵S17的一端，電容C8的一端和電阻Rl的一端連接，5腳與排針J6的5腳連接，6腳與排針J6的6腳連接，7腳與排針J6的7腳連接，8腳與排針J6的8腳連接，9腳與排針J6的9腳連接，10腳與排針J6的10腳連接，11腳與排針J6的11腳連接，12腳與排針J2的I腳連接，13腳與排針J2的2腳連接，14腳均與排針J2的3腳，晶振Yl的I腳和電容C7的一端連接，15腳均與排針J2的4腳，晶振Yl的2腳和電容C6的一端連接，16腳與排針J2的5腳連接且接地，17腳與排針J2的6腳連接，18腳與排針J2的7腳連接，19腳與排針J2的8腳連接，20腳與排針J2的9腳連接，21腳與排針J2的10腳連接，22腳與排針J2的11腳連接，23腳與排針J3的11腳連接，24腳與排針J3的10腳連接，25腳與排針J3的9腳連接，26腳與排針J3的8腳連接，27腳與排針J3的7腳連接，28腳與排針J3的6腳連接，29腳與排針J3的5腳連接，30腳均與排針J3的4腳和排阻J5的9腳連接，31腳均與排針J3的3腳和排阻J5的8腳連接，32腳均與排針J3的2腳和排阻J5的7腳連接，33腳均與排針J3的I腳和排阻J5的6腳連接，34腳均與排針J4的11腳和排阻J5的5腳連接，35腳均與排針J4的10腳和排阻J5的4腳連接，36腳均與排針J4的9腳和排阻J5的3腳連接，37腳均與排針J4的8腳和排阻J5的2腳連接，38腳與排針J4的7腳連接，39腳與排針J4的6腳連接，40腳與排針J4的5腳連接，41腳與排針J4的4腳連接，42腳與排針J4的3腳連接，43腳與排針J4的2腳連接，44腳與排針J4的I腳連接。排阻J5的I腳接+5V電壓。按鍵S17的另一端和電容C8的另一端接+5V電壓，電阻Rl的另一端接地。電容C7的另一端和電容C6的另一端接地。
[0020]所述的單片機Ul的芯片型號為STC12C5A60S2，實現用戶用電數據和控制命令的處理和分析。所述的485總線芯片U4的型號為MAX485EPA。所述的無線模塊U6的型號為SZ05。所述的串口芯片U2的型號為MAX232。
[0021]如圖1所示，用戶可通過本實用新型監測用電信息和控制被控對象的開關。其具體工作可分成信息定時上報，命令發送和執行兩部分。信息定時上報的具體工作過程如下:用電信息采集和控制設備每間隔10分鐘向用戶的終端設備發送設備地址、有功電能、有功功率、電流、電壓等數據。命令發送和執行的具體工作過程如下:用戶通過終端設備向用電信息采集和控制設備發送命令。用電信息采集和控制設備通過無線射頻模塊接收到命令后，分析命令中的設備地址，如果命令中的設備地址不是本設備，則不處理，否則分析命令，執行以下三種操作:如果要求立即發送用電信息，則用電信息采集和控制設備立即向用戶的終端設備發送設備地址、有功電能、有功功率、電流、電壓等數據；如果要求立即開啟或關閉用電開關，則用電信息采集和控制設備立即開啟或關閉用電開關；如果要求定時開啟或關閉用電開關，則用電信息采集和控制設備設置定時時間，啟動定時器。經過設置的定時時間后，執行開啟或關閉用電開關。
[0022]綜上所述，本實用新型能夠實現有功電能、有功功率、電壓、電流等用電信息的采集和無線上報，實現設備立即開關和定時開關的無線控制，可有效解決傳統電表用電信息采集困難且耗費大量人力，且具有無需布線、擴展靈活、控制簡單、低能耗、高效率、數據實時更新、獲得信息便利等優點，為供電用戶提供家庭用電明細和節電提醒，為相關研宄人員和政府管理人員的決策制定提供參考數據。同時提供定時控制功能，減少供電用戶的電能消耗，緩解電力供需緊張的壓力。
【主權項】
1.一種基于無線傳感網的用電信息采集和控制設備，其特征在于:包括用于處理和分析用戶用電數據和控制命令的單片機模塊、用于采集用電信息和控制開關的智能監控模塊、用于用電數據和控制命令的發送和接收的無線射頻模塊、用于串口通信和燒錄程序的串口模塊和用于為單片機模塊、無線射頻模塊、智能監控模塊和串口單元供電的電源模塊，所述單片機模塊、智能監控模塊、無線射頻模塊和串口模塊均與電源模塊連接，所述智能監控模塊、無線射頻模塊和串口模塊均與單片機模塊連接。
【專利摘要】一種基于無線傳感網的用電信息采集和控制設備，包括用于處理和分析用戶用電數據和控制命令的單片機模塊、用于采集用電信息和控制開關的智能監控模塊、用于用電數據和控制命令的發送和接收的無線射頻模塊、用于串口通信和燒錄程序的串口模塊和用于為單片機模塊、無線射頻模塊、智能監控模塊和串口單元供電的電源模塊，所述單片機模塊、智能監控模塊、無線射頻模塊和串口模塊均與電源模塊連接，所述智能監控模塊、無線射頻模塊和串口模塊均與單片機模塊連接。本實用新型實時性良好、用戶參與程度較好、靈活性良好。
【IPC分類】G05B19-042
【公開號】CN204270066
【申請號】CN201420714980
【發明人】陳友榮, 陳鵬, 蔡萬服, 張杰堂, 李力棟, 王章權
【申請人】浙江樹人大學
【公開日】2015年4月15日
【申請日】2014年11月24日