一種能耗數(shù)據(jù)采集終端的制作方法
【專利摘要】一種能耗數(shù)據(jù)采集終端，包括模擬量連接單元、開關(guān)量連接單元、串行通信連接單元、運(yùn)算處理器、無線通信單元、供電單元，及與運(yùn)算處理器和串行通信連接單元相連的嵌入式處理器。本發(fā)明即能通過串行通信方式采集儀表設(shè)備的建筑能耗數(shù)據(jù)，還能直接采集目標(biāo)儀表設(shè)備輸出的開關(guān)量信號(hào)及模擬量信號(hào)等，并通過2G、3G無線網(wǎng)絡(luò)或以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)定時(shí)或在線實(shí)時(shí)將采集的數(shù)據(jù)上傳到遠(yuǎn)程的監(jiān)控系統(tǒng)。也可在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)的控制指令下，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的技術(shù)采集和對(duì)終端的遠(yuǎn)程配置，給建筑物能耗數(shù)據(jù)采集帶來極大方便。
【專利說明】一種能耗數(shù)據(jù)采集終端
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑能耗數(shù)據(jù)采集設(shè)備領(lǐng)域，特別是一種能耗數(shù)據(jù)采集終端。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展城市化進(jìn)程的加快，相應(yīng)的建筑物和用能設(shè)施也成倍增加，各類建筑的能耗問題日益突出。因而建筑物需要建立節(jié)能監(jiān)測(cè)平臺(tái)，從而獲得準(zhǔn)確真實(shí)的能耗數(shù)據(jù)，便于政府部門強(qiáng)化監(jiān)督管理，確保新建建筑全面執(zhí)行建筑節(jié)能強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，建立和完善能耗測(cè)評(píng)、用能標(biāo)準(zhǔn)、能耗統(tǒng)計(jì)、能源審計(jì)、能效公示、用能定額、節(jié)能服務(wù)等各項(xiàng)制度，促進(jìn)既有高耗能建筑節(jié)能運(yùn)行和改造。而建筑能耗監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)采集尤為重要，目前這類數(shù)據(jù)的采集裝置一般采集能耗種類較少，穩(wěn)定性較差，采集的精度不夠，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)有限，采集的周期固定不可隨時(shí)變更等不少的缺陷。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)，提出一種能耗數(shù)據(jù)采集終端。
[0004]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種能耗數(shù)據(jù)采集終端，其特征在于:包括
[0006]模擬量連接單元，包括多路模擬量輸入輸出端以采集模擬信號(hào)；
[0007]開關(guān)量連接單元，包括多路開關(guān)量輸入輸出端以采開關(guān)量信號(hào)；
[0008]串行通信連接單元，用于以串行通信形式采集能耗數(shù)據(jù)；
[0009]運(yùn)算處理器，與模擬量連接單元和開關(guān)量連接單元相連，用于接收并處理模擬信號(hào)和開關(guān)量信號(hào)得到能耗數(shù)據(jù)；
[0010]嵌入式處理器，與運(yùn)算處理器和串行通信連接單元相連，用于控制接收和發(fā)送能耗數(shù)據(jù)；
[0011]無線通信單元，與嵌入式處理器相連，用于發(fā)送能耗數(shù)據(jù)及接收控制命令；
[0012]供電單元，與上述模擬量連接單元、開關(guān)量連接單元、運(yùn)算處理器和嵌入式處理器單元相連。
[0013]進(jìn)一步的，所述嵌入式處理器包括ARM核心模塊、USART模塊、USB模塊和以太網(wǎng)模塊，該USART模塊與所述串行通信連接單元相連，該USB模塊與所述無線通信單元相連，該ARM核心模塊與USART模塊、USB模塊和以太網(wǎng)模塊相連。
[0014]進(jìn)一步的，所述模擬量連接單元的每個(gè)模擬量輸入端連接有一電壓跟隨器電路，該電壓跟隨器電路采用LM321芯片。
[0015]進(jìn)一步的，所述開關(guān)量連接單元的每個(gè)開關(guān)量輸出端連接有一光耦隔離電路。
[0016]進(jìn)一步的，所述運(yùn)算處理器包括有模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，該模數(shù)轉(zhuǎn)換單元與所述模擬量連接單元的輸出端相連用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
[0017]進(jìn)一步的，所述串行通信連接單元包括RS232模塊和RS485模塊。[0018]進(jìn)一步的，無線通信單元為3G網(wǎng)絡(luò)通信模塊。
[0019]進(jìn)一步的，還包括有繼電器，該繼電器與所述運(yùn)算處理器相連用于根據(jù)運(yùn)算結(jié)果產(chǎn)生無源開關(guān)量。
[0020]進(jìn)一步的，還包括有USB接口、SM卡接口、TF卡接口和串行通信接口。
[0021]由上述對(duì)本發(fā)明的描述可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0022]1、本發(fā)明的能耗采集終端包括具有多路模擬量輸入輸出端的模擬量連接單元，具有多路開關(guān)量輸入輸出端的開關(guān)量連接單元、串行通信連接單元和無線通信單元，即能通過串行通信方式采集儀表設(shè)備的建筑能耗數(shù)據(jù)，還能直接采集目標(biāo)儀表設(shè)備輸出的開關(guān)量信號(hào)及模擬量信號(hào)等，并通過2G、3G無線網(wǎng)絡(luò)或以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)定時(shí)或在線實(shí)時(shí)將采集的數(shù)據(jù)上傳到遠(yuǎn)程的監(jiān)控系統(tǒng)。也可在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)的控制指令下，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的技術(shù)采集和對(duì)終端的遠(yuǎn)程配置，給建筑物能耗數(shù)據(jù)采集帶來極大方便；
[0023]2、本發(fā)明的能耗數(shù)據(jù)采集終端，基于嵌入式ATMEL AT91SAM9260和Linux操作平臺(tái)，采用調(diào)度式輪詢?nèi)蝿?wù)機(jī)制，可以及時(shí)改變采集時(shí)間周期而不用重啟采集終端，且及時(shí)生效，實(shí)現(xiàn)及時(shí)準(zhǔn)確的對(duì)任務(wù)端口進(jìn)行能耗數(shù)據(jù)采集及控制，達(dá)到正負(fù)0.1秒的采集精度，為用戶或企業(yè)提供隨時(shí)核對(duì)能耗情況及分析趨勢(shì)提供參考。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖2為本發(fā)明的模擬量連接單元主要結(jié)構(gòu)圖(芯片⑶4051)；
[0026]圖3為本發(fā)明的電壓跟隨器電路示意圖；
[0027]圖4為本發(fā)明的光耦隔離電路示意圖；
[0028]圖5為本發(fā)明的RS232電路示意圖；
[0029]圖6為本發(fā)明的RS485的電路示意圖；
[0030]圖7為本發(fā)明的運(yùn)算處理器示意圖(微處理芯片STM32F103VC)；
[0031]圖8為本發(fā)明的嵌入式處理器的連接示意圖；
[0032]圖9為本發(fā)明繼電器的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]以下通過【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0034]參照?qǐng)D1，一種能耗數(shù)據(jù)采集終端，包括
[0035]模擬量連接單元10，包括16路模擬量輸入輸出端，由多個(gè)單8通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)CD4051組成(參照?qǐng)D2)。每個(gè)模擬量輸入端連接有一電壓跟隨器電路，該電壓跟隨器電路采用LM321芯片及外圍電路組成(參照?qǐng)D3，其輸出AD-1端接圖2中⑶4051的DH4腳)，可將4-20mA轉(zhuǎn)換為0-3V。因此，模擬量連接單元可接收O?5V的電壓模擬信號(hào)或4?20mA的電流模擬信號(hào)等。實(shí)際應(yīng)用中，該模擬量連接單元10可連接多功能點(diǎn)表，三相電度表，單相電度表，以及各類輸出為模擬量信號(hào)的傳感器等。
[0036]開關(guān)量連接單元20，用于采集開關(guān)量信號(hào)及接收開關(guān)量控制信號(hào)，包括4路開關(guān)量輸入輸出端，每個(gè)開關(guān)量輸出端連接有一光耦隔離電路以實(shí)現(xiàn)電氣隔離，該光耦隔離電路可采用PC521及其外圍電路實(shí)現(xiàn)(參照?qǐng)D4)。實(shí)際應(yīng)用中，該開關(guān)量連接單元20可連接開關(guān)的輔助觸點(diǎn)，行程開關(guān)，繼電器輔助觸點(diǎn)，接觸器輔助觸點(diǎn)等。
[0037]串行通信連接單元30，用于以串行通信形式采集能耗數(shù)據(jù)，包括RS232模塊31(參照?qǐng)D5)和RS485模塊32 (參照?qǐng)D6)。
[0038]運(yùn)算處理器40，與模擬量連接單元和開關(guān)量連接單元相連，用于接收并處理模擬信號(hào)和開關(guān)量信號(hào)得到能耗數(shù)據(jù)及發(fā)送控制信號(hào)等。參照?qǐng)D7，該運(yùn)算處理器40采用STM32F103VC的微處理芯片，該芯片內(nèi)包括有模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，該模數(shù)轉(zhuǎn)換單元與模擬量連接單元的輸出端相連用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。對(duì)模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換過程如下:物理量—傳感器信號(hào)一標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)(模擬量信號(hào))一A/D轉(zhuǎn)換一數(shù)值顯不。例如,對(duì)于O?50°C的溫度變送器，該變送器輸出的電信號(hào)為4?20mA，將該變送器接到模擬量連接單元的輸入端，地址為AIW0。根據(jù)模擬量輸入值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，AIffO中的值為O?1000。
[0039]嵌入式處理器50，與運(yùn)算處理器40和串行通信連接單元30相連，參照?qǐng)D8，基于嵌入式處理器ATMEL AT91SAM9260和Linux平臺(tái)，用于接收能耗數(shù)據(jù)及發(fā)送開關(guān)量控制信號(hào)等。包括ARM核心模塊51、USART模塊52、USB模塊53、以太網(wǎng)模塊54、SPI flash,SDRAM,Nand Flash等。該USART模塊52與串行通信連接單元的RS232模塊31和RS485模塊32相連用于傳輸能耗數(shù)據(jù)等。該ARM核心模塊51與USART模塊52、USB模塊53和以太網(wǎng)模塊54相連采用ATMEL AT91SAM9260，系統(tǒng)內(nèi)構(gòu)建了調(diào)度式的輪詢?nèi)蝿?wù)機(jī)制，可以及時(shí)改變采集時(shí)間周期而不用重啟采集終端，且及時(shí)生效。及時(shí)準(zhǔn)確的對(duì)任務(wù)端口中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及控制，達(dá)到正負(fù)0.1秒的采集精度。
[0040]無線通信單元60，與上述的USB模塊53相連，采用TD-SCDMA3G網(wǎng)絡(luò)通信模塊EM560與遠(yuǎn)端的監(jiān)控系統(tǒng)通信(參照?qǐng)D8)，用于發(fā)送能耗數(shù)據(jù)及接收控制信號(hào)。該3G網(wǎng)絡(luò)通信模塊通過SP29300-3.3提供3.3V電源，并通過MOS管控制電路控制供電的開啟和關(guān)斷。
[0041]供電單元70，與上述的模擬量連接單元10、開關(guān)量連接單元20、運(yùn)算處理器40相連為整個(gè)采集終端供電，具有110-220V輸入，DC9V電壓輸出。
[0042]繼電器80，該繼電器80與運(yùn)算處理器40相連用于根據(jù)運(yùn)算結(jié)果產(chǎn)生無源開關(guān)量，繼電器電路可參照?qǐng)D9。
[0043]另外，本發(fā)明還包括有USB接口、SM卡接口、TF卡接口、RJ45接口和串行通信接口。該USB接口與USB模塊53相連。RJ45接口與以太網(wǎng)模塊54相連，用于接入以太網(wǎng)從而與遠(yuǎn)端監(jiān)控系統(tǒng)通信。該串行通信接口包括分別連接RS232模塊31和RS485模塊32的RS232接口和RS485接口，用于連接被采集的儀表設(shè)備的串行通信接口。
[0044]本發(fā)明的嵌入式處理器內(nèi)置SQLLite數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，包括字段設(shè)置如下:序號(hào)，端口，上一次采集時(shí)間，下一次采集時(shí)間及數(shù)據(jù)類型。步驟如下:
[0045]I)調(diào)度程序運(yùn)行一特定調(diào)度查詢語句，找出最靠近時(shí)間點(diǎn)的端口號(hào)進(jìn)行采集；
[0046]2 )采集端口完結(jié)時(shí)，寫入本次采集時(shí)間點(diǎn)和新的下次采集時(shí)間點(diǎn)，關(guān)閉端口連接；
[0047]3)取出下一個(gè)即將采集的端口備用；
[0048]4)進(jìn)行新一輪調(diào)度動(dòng)作。
[0049]上述僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對(duì)本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)范圍的行為。
【權(quán)利要求】
1.一種能耗數(shù)據(jù)采集終端，其特征在于:包括 模擬量連接單元，包括多路模擬量輸入輸出端以采集模擬信號(hào)； 開關(guān)量連接單元，包括多路開關(guān)量輸入輸出端以采開關(guān)量信號(hào)； 串行通信連接單元，用于以串行通信形式采集能耗數(shù)據(jù)； 運(yùn)算處理器，與模擬量連接單元和開關(guān)量連接單元相連，用于接收并處理模擬信號(hào)和開關(guān)量信號(hào)得到能耗數(shù)據(jù)； 嵌入式處理器，與運(yùn)算處理器和串行通信連接單元相連，用于控制接收和發(fā)送能耗數(shù)據(jù)； 無線通信單元，與嵌入式處理器相連，用于發(fā)送能耗數(shù)據(jù)及接收控制命令； 供電單元，與上述模擬量連接單元、開關(guān)量連接單元、運(yùn)算處理器單元和嵌入式處理器單元相連。
2.如權(quán)利要求1所述的一種能耗數(shù)據(jù)采集終端，其特征在于:所述嵌入式處理器包括ARM核心模塊、USART模塊、USB模塊和以太網(wǎng)模塊，該USART模塊與所述串行通信連接單元相連，該USB模塊與所述無線通信單元相連，該ARM核心模塊與USART模塊、USB模塊和以太網(wǎng)模塊相連。
3.如權(quán)利要求1所述的一種能耗數(shù)據(jù)采集終端，其特征在于:所述模擬量連接單元的每個(gè)模擬量輸入端連接有一電壓跟隨器電路，該電壓跟隨器電路采用LM321芯片。
4.如權(quán)利要求1所述的一種能耗數(shù)據(jù)采集終端，其特征在于:所述開關(guān)量連接單元的每個(gè)開關(guān)量輸出端連接有一光耦隔離電路。
5.如權(quán)利要求1所述的一種能耗數(shù)據(jù)采集終端，其特征在于:所述運(yùn)算處理器包括有模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，該模數(shù)轉(zhuǎn)換單元與所述模擬量連接單元的輸出端相連用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種能耗數(shù)據(jù)采集終端，其特征在于:所述串行通信連接單元包括RS232模塊和RS485模塊。
7.如權(quán)利要求1所述的一種能耗數(shù)據(jù)采集終端，其特征在于:無線通信單元為3G網(wǎng)絡(luò)通信模塊。
8.如權(quán)利要求1所述的一種能耗數(shù)據(jù)采集終端，其特征在于:還包括有繼電器，該繼電器與所述運(yùn)算處理器相連用于根據(jù)運(yùn)算結(jié)果產(chǎn)生無源開關(guān)量。
9.如權(quán)利要求1所述的一種能耗數(shù)據(jù)采集終端，其特征在于:還包括有USB接口、sim卡接口、TF卡接口和串行通信接口。
【文檔編號(hào)】G08C17/02GK103699029SQ201310586777
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】王建飛, 涂建敏, 歐芝成, 喬建偉, 彭軍芝, 陳毅洋, 陳威佳, 張向軍 申請(qǐng)人:廈門市建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司, 廈門市工程檢測(cè)中心有限公司