溫室能源信息采集與傳輸系統的制作方法

專利名稱:溫室能源信息采集與傳輸系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種溫室能源信息采集與傳輸系統，包括：透傳模塊、采集模塊和網關設備、能源管理服務器和/或移動采集終端，其中，透傳模塊，與具有Modbus協議的第一計量器件連接，用于采集溫室內供能耗能設備的能耗；采集模塊，與第二計量器件連接，用于采集溫室內供能耗能設備及與能耗相關的環境參數；網關設備、能源管理服務器和/或移動采集終端，用于接收能耗信息并發布。本實用新型實施例所述系統通過透傳模塊、采集模塊以及網關設備、能源管理服務器和/或移動采集終端之間的信息傳輸，構建了無線能源采集與傳輸網絡，針對溫室內不同計量設備及能源相關參數采集能耗數據，實現了不同種類溫室供能設備、耗能設備的可靠性監測。
【專利說明】
溫室能源信息采集與傳輸系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及能源管理技術領域，尤其涉及一種溫室能源信息采集與傳輸系統。
【背景技術】
[0002]在溫室能源管理系統，能源的準確計量是能源優化調度的基礎，溫室環境下的能源管理系統需要檢測的變量范圍廣、精度要求高。除了與測量與能量相關的溫濕度、輻射、二氧化碳濃度等參數，還要準確檢測出水、電、熱、氣等各種能源的消耗量。在檢測能源消耗時，不僅要計量出各種能源消耗總量，還要具體細化到不同設備、不同時段的能源消耗。目前能源計量主要依靠流量計、智能電表、熱表等計量設備來實現。其它行業已經推行智能電表、智能熱表、智能水表等產品。
[0003]當前常用的智能計量表基本都具備以上功能，為抄表、計量管理提供便捷。但由于不同公司提供不同抄表方式和通訊協議多樣自成獨立系統，水、氣、電、熱等信息難以統一獲取管理。
[0004]隨著能源管理需求增強，很過工業領域公司針對樓宇、工廠等場合進行能源整合與管理，采用工業用PLC，現場總線實現多種能源匯聚，需要各種計量設備提供標準接口和通訊協議，導致整體系統搭建成本過高。
[0005]溫室實際應用過程中一般只對總耗電、總供水量進行計量，相對粗放，這些總體計量統計不能對不同類設備運行情況分析提供數據支撐，同時溫室環境監測中很少把其他耗能計量引入其中。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型提供一種溫室能源信息采集與傳輸系統，用于解決現有技術中多采用總體計量未進行細化計量所帶來的監測不夠可靠的問題。
[0007]本實用新型提供一種溫室能源信息采集與傳輸系統，包括:透傳模塊、采集模塊、路由設備和網絡端，其中，
[0008]透傳模塊，與具有Modbus協議的第一計量器件連接，用于采集溫室內供能耗能設備的能耗；
[0009]采集模塊，與第二計量器件連接，用于采集溫室內供能耗能設備的能耗；
[0010]網絡端，用于無線接收能耗信息并發布。
[0011]優選地，還包括路由設備，用于所述透傳模塊和采集模塊與網絡端之間的能耗信息傳輸。
[0012]優選地，所述網絡端包括網關設備和能源管理服務器。
[0013]優選地，還包括移動采集終端，用于無線接收透傳模塊和采集模塊發出的能耗信息并發布。
[0014]優選地，所述采集模塊集成于第一電路板上，在所述第一電路板上設置處理器和無線Lora模組，其中，所述處理器與傳感器采集調理電路、水電熱表采集電路和閥門驅動電路連接，所述傳感器調理電路、水電熱表采集電路和閥門驅動電路通過采集接口與所述第二計量器件連接。
[0015]優選地，所述第二計量器件包括電能采集前端、脈沖水表、光電直讀水表、溫度傳感器、流量計、氣體質量流量計、濕度傳感器、光照傳感器、直流閥門和二氧化碳傳感器的一種或多種。
[0016]優選地，所述透傳模塊、路由設備和網關設備集成于第二電路板上，所述電路板上設置USB接口、RS232接口、RS485接口和無線Lora模組，其中，所述路由設備包括所述USB接口和第一無線Lora模組，所述USB接口與電源連接，第一無線Lora模組與透傳模塊、采集模塊連接;所述透傳模塊包括RS485接口和第二無線Lora模組，所述RS485接口與所述第一計量器件連接，所述第二無線Lora模組與路由設備連接;所述網關設備包括RS232接口和第三無線Lora模組，所述RS232接口與網絡連接，所述第三無線Lora模組與路由設備連接。
[0017]優選地，所述第一計量器件包括具有Modbus協議的水表、電表、氣表和熱表中的一種或多種。
[0018]優選地，所述第一電路板和所述第二電路板設置在設備殼體內。
[0019]優選地，還包括用于向設備器件提供電能的電源設備。
[0020]由上述技術方案可知，本實用新型實施例所述系統通過透傳模塊、采集模塊以及網關設備、能源管理服務器和/或移動采集終端之間的信息傳輸，構建了無線能源采集與傳輸網絡，針對溫室內不同計量和監測設備采集能耗數據，實現了不同種類溫室供能設備、耗能設備的可靠性監測。
【附圖說明】

[0021]圖1為本實用新型一實施例提供的溫室能源信息移動采集與傳輸系統的結構示意圖；
[0022]圖2為本實用新型一實施例提供的采集模塊的實體結構圖；
[0023]圖3為本實用新型一實施例提供的處理模塊電路板的結構示意圖；
[0024]圖4為本實用新型一實施例提供的透傳/路由/網關設備的實體結構示意圖；
[0025]圖5為本實用新型一實施例提供的第二電路板的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。
[0027]圖1示出了本實用新型一實施例提供一種溫室能源信息移動采集與傳輸系統，包括:透傳模塊、采集模塊、路由設備和網絡端，其中，
[0028]透傳模塊，與具有Modbus協議的第一計量器件連接，用于采集溫室內供能耗能設備的能耗。所述第一計量器具包括有Modbus協議的水表、電表、氣表和熱表。
[0029]采集模塊，與第二計量器件連接，用于采集溫室內供能耗能設備的能耗。所述第二計量器件包括包括電能采集前端、脈沖水表、光電直讀水表、溫度傳感器、流量計、氣體質量流量計、濕度傳感器、光照傳感器、直流閥門和二氧化碳傳感器。
[0030]網絡端，用于無線接收能耗信息并發布。所述網絡端包括網關設備和能源管理服務器的一種或多種。網關設備與現場能源管理服務器能夠獲得現場采集數據，同時能夠通過以太網向服務器傳輸或獲取數據。當網關設備與現場能源管理服務器出現故障時，可通過內嵌無線模塊的移動采集終端無線接收能耗信息，并通過以太網向服務器傳輸或獲取數據。
[0031 ]本系統還可包括路由設備，在網絡通訊距離不夠長的情況下，用于所述透傳模塊和采集模塊與網絡端之間的能耗信息傳輸具有延長網絡的作用。
[0032]上述是對本實用新型實施例所述系統的整體結構設計，在實體設計中，上述各個模塊均可采用硬件可以實現。本實用新型實施例所述系統通過透傳模塊、采集模塊、路由設備以及網關設備、能源管理服務器和/或移動采集終端之間的信息傳輸，構建了無線能源采集與傳輸網絡，針對溫室內不同計量和監測設備采集能耗數據，實現了不同種類溫室供能設備、耗能設備的可靠性監測。
[0033]如圖2-圖3示出了本實用新型實施例所述系統的采集模塊在實體結構上的示意圖，如圖中，所述系統包括可緊密扣合的上殼體3和下殼體4，在上下殼體的扣合空間內固定有第一電路板U，所述第一電路板為采集模塊電路板，在所述第一電路板上設置有處理器MSP430FR548x 10和無線Lora模組5，所述處理器與傳感器采集調理電路12、水電熱表采集電路14和閥門驅動電路13連接，所述傳感器調理電路、水電熱表采集電路和閥門驅動電路通過采集接口與所述第二計量器件連接。所述采集接口采用端子15形式與下殼體上的防水接頭9相連，所述防水接頭通過線路與所述第二計量器件連接。
[0034]在所述上殼體上設置有太陽能電池板2和OLED顯示屏I，在所述第一電路板上還設置有鋰電池6、電源管理芯片9和電源開關17，所述太陽能電池板通過充電接口 16與鋰電池連接，所述鋰電池通過電池接口 8與需要供電的器件連接，并通過電源管理芯片為設備器件供電。在所述第一電路板上還設置有顯示接口 7，所述顯示接口與所述顯示屏連接，用于顯示當前采集的數據。
[0035]如圖4-圖5示出了本實用新型實施例所述系統的透傳/路由/網關設備在實體結構上的示意圖。如圖中，所述透傳模塊、路由設備和網關設備集成于第二電路板23上，所述第二電路板設置在頂殼18和底殼19扣合的密閉空間內，所述電路板上設置USB接口 28、RS232接口、RS485接口29和無線Lora模組，其中，所述路由設備包括所述USB接口和第一無線Lora模組，負責延長網絡距離，使用時直接將路由模塊與USB適配器連接，通過USB接口和電源處理模塊24為路由模塊提供電源。USB通訊采用芯片CP2102轉換成串口 25與Lora無線模塊ACP340F連接。第一無線Lora模組采用Lora無線模塊ACP340F 26與透傳模塊、采集模塊連接。
[0036]所述透傳模塊包括RS485接口和第二無線Lora模組，所述RS485接口與所述第一計量器件連接，所述第二無線Lora模組采用Lora無線模塊ACP340F，與路由設備連接。RS485接口采用隔離式485芯片ADM2483 30，為透傳模塊提供5V和3.3V電壓。
[0037]所述網關設備包括RS232接口和第三無線Lora模組，所述RS232接口與網絡連接，所述第三無線Lora模組采用Lora無線模塊ACP950F27與路由設備連接。
[0038]天線安裝在頂殼的天線孔20上與內部電路板上無線模塊天線接口連接。USB接口或RS485接口利用底殼開口22安裝防水接頭將通訊接口引出方便應用連接。
[0039]本實用新型所述系統能夠使傳統計量設備直接升級成無線采集網絡，無需改變管路或原有結構，實現不同計量設備和采集設備互連互通，降低施工成本;計量節點方便與不同感測傳感器結合實現對水量、流量、熱量、二氧化碳等關鍵參數計量。
[0040]利用密閉封裝、防水接頭，監測節點、透傳節點防護等級達IP68，滿足溫室高溫高濕環境，確保采集與傳輸系統在溫室內可靠運行。
[0041 ] 利用LoRa標準協議構建自組網絡采用穩定MESH和STAR復合網絡結構，網絡覆蓋面積大，滿足溫室群、大型溫室內無基礎通信設施網絡搭建，信號可靠傳輸。
[0042]此外，本領域的技術人員能夠理解，盡管在此所述的一些實施例包括其它實施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實施例的特征的組合意味著處于本實用新型的范圍之內并且形成不同的實施例。例如，在下面的權利要求書中，所要求保護的實施例的任意之一都可以以任意的組合方式來使用。
[0043]應該注意的是上述實施例對本實用新型進行說明而不是對本實用新型進行限制，并且本領域技術人員在不脫離所附權利要求的范圍的情況下可設計出替換實施例。在權利要求中，不應將位于括號之間的任何參考符號構造成對權利要求的限制。單詞“包含”不排除存在未列在權利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞“一”或“一個”不排除存在多個這樣的元件。本實用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于適當編程的計算機來實現。在列舉了若干裝置的單元權利要求中，這些裝置中的若干個可以是通過同一個硬件項來具體體現。單詞第一、第二、以及第三等的使用不表示任何順序。可將這些單詞解釋為名稱。
[0044]本領域普通技術人員可以理解:以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制;盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型權利要求所限定的范圍。
【主權項】
1.一種溫室能源信息采集與傳輸系統，其特征在于，包括:透傳模塊、采集模塊、路由設備和網絡端，其中， 透傳模塊，與具有ModbUS協議的第一計量器件連接，用于采集溫室內供能耗能設備的能耗； 采集模塊，與第二計量器件連接，用于采集溫室內供能耗能設備的能耗； 網絡端，用于無線接收能耗信息并發布。2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括路由設備，用于所述透傳模塊和采集模塊與網絡端之間的能耗信息傳輸。3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述網絡端包括網關設備和能源管理服務器。4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括移動采集終端，用于無線接收透傳模塊和采集模塊發出的能耗信息并發布。5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述采集模塊集成于第一電路板上，在所述第一電路板上設置處理器和無線Lora模組，其中，所述處理器與傳感器采集調理電路、水電熱表采集電路和閥門驅動電路連接，所述傳感器調理電路、水電熱表采集電路和閥門驅動電路通過采集接口與所述第二計量器件連接。6.根據權利要求1或5所述的系統，其特征在于，所述第二計量器件包括電能采集前端、脈沖水表、光電直讀水表、溫度傳感器、流量計、氣體質量流量計、濕度傳感器、光照傳感器、直流閥門和二氧化碳傳感器的一種或多種。7.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述透傳模塊、路由設備和網關設備集成于第二電路板上，所述電路板上設置USB接口、RS232接口、RS485接口和無線Lora模組，其中，所述路由設備包括所述USB接口和第一無線Lora模組，所述USB接口與電源連接，第一無線Lora模組與透傳模塊、采集模塊連接;所述透傳模塊包括RS485接口和第二無線Lora模組，所述RS485接口與所述第一計量器件連接，所述第二無線Lora模組與路由設備連接;所述網關設備包括RS232接口和第三無線Lora模組，所述RS232接口與網絡連接，所述第三無線Lora模組與路由設備連接。8.根據權利要求1或7所述的系統，其特征在于，所述第一計量器件包括具有Modbus協議的水表、電表、氣表和熱表中的一種或多種。9.根據權利要求5或7所述的系統，其特征在于，第一電路板和第二電路板設置在設備殼體內。10.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括用于向設備器件提供電能的電源設備。
【文檔編號】G08C17/02GK205722374SQ201620373303
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月27日
【發明人】張馨, 李文龍, 鮑鋒, 單飛飛, 鄭文剛, 喬曉軍
【申請人】北京農業智能裝備技術研究中心