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一种 电能集中监控系统

阅读：881发布：2023-01-10

专利汇可以提供一种电能集中监控系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及电能监控技术领域，尤其涉及一种电能集中监控系统，它包括管理节点、汇聚节点、传感器节点，管理节点通过USB 接口连接汇聚节点，汇聚节点无线连接传感器节点，传感器节点采集所监控电源线的电量信号，并将该信号转化为数字信号，该数字信号通过汇聚节点传输至管理节点，从而可以通过管理节点监控所有的受控电源线，控制数量多，操作方便，数字信号可以通过传感器节点组成的网络进行路由和转发，延长了该系统的监控距离。，下面是一种电能集中监控系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种电能集中监控系统，其特征在于：包括管理节点（1）、汇聚节点（2）、传感器节点（3）；
所述管理节点（1）为计算机；
所述汇聚节点（2）设置有第一微控制单元（21）、第一无线通信模块（22）、电源模块（23）、USB 接口（24），所述第一微处理单元（21）电连接第一无线通信模块（22）、电源模块（23）、USB接口（24），所述电源模块（23）连接USB接口（24）；
所述传感器节点（3）设置有第二微控制单元（31）、电能信号采集装置（32）、第二无线通信模块（33）、继电器模块（34），所述第二微控制单元（31）通过模数转换接口连接所述电能信号采集装置（32），所述第二微控制单元（31）电连接所述第二无线通信模块（33）、所述继电器模块（34），所述继电器模块（34）连接所监控的电源线；
所述管理节点（1）通过所述USB接口（24）连接所述汇聚节点（2），所述汇聚节点（2）无线连接所述传感器节点（3）。
2.根据权利要求1所述的电能集中监控系统，其特征在于：所述第一微控制单元（21）、第二微控制单元（31）设置有存储芯片。
3.根据权利要求2所述的电能集中监控系统，其特征在于：所述汇聚节点（2）设置有外置天线（25），该外置天线（25）连接第一无线通信模块（22）。
4.根据权利要求3所述的电能集中监控系统，其特征在于：所述汇聚节点（2）设置有LED指示灯（26），该LED指示灯（26）连接第一微控制单元（21）。
5.根据权利要求3所述的电能集中监控系统，其特征在于：所述汇聚节点（2）设置有充电电池（27），该充电电池（27）电连接电源模块（23）。
6.根据权利要求5所述的电能集中监控系统，其特征在于：所述电源模块（23）设置有充电电路（28），该充电电路（28）的输入端连接USB接口（24），该充电电路（28）的输出端连接充电电池（27）。
7.根据权利要求2所述的电能集中监控系统，其特征在于：所述传感器节点（3）设置有内置天线（35），该内置天线（35）连接第二无线通信模块（33）。
8.根据权利要求7所述的电能集中监控系统，其特征在于：所述传感器节点（3）设置有电源指示灯（36），该电源指示灯（36）连接第二微控制单元（31）。
9.根据权利要求2所述的电能集中监控系统，其特征在于：所述传感器节点（3）设置有开关按钮（37），该开关按钮（37）连接第二微控制单元（31）。
10.根据权利要求2所述的电能集中监控系统，其特征在于：所述传感器节点（3）设置有复位按钮（38），该复位按钮（38）连接第二微控制单元（31）。

说明书全文

一种电能集中监控系统

技术领域

[0001] 本实用新型涉及电能监控技术领域，尤其涉及一种电能集中监控系统。背景技术

[0002] 我国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但也付出了巨大的资源和环境代价，近年来，我们面临的能源短缺形势极为严重，尤其是各地频频出现“电荒”，给人民生活，工业生产带来了不便。为了实现国民经济可持续发展，我国的节能降耗工作任重而道远。 [0003] 很多人在生活中有节约用电的意识，但是往往因缺乏科学的节能常识而造成不必要的浪费，另一方面，关注每个电器的用电情况，时时注意节约用电，也是在日常生活中难以做到的。

[0004] 为了解决这个问题，人们开始借助于各种节能监控系统，无线电能监控器就是其中一种。本申请人申请的中国专利“双向无线电能监控器”，专利号是200820203804.1，公开了一种无线电能监控器，其原理是电能监控器与电能监控操作开关配套使用，电能监控操作开关串接在电器电源线中并检测电源线的电信号，检测到的电信号通过无线方式发送到电能监控器，电能监控器可以显示电器的电能参数，并通过无线方式控制电能监控操作开关从而远程控制电器。

[0005] 上述双向无线电能监控器虽然布线简单，控制方便，但是由于使用的无线信号传输的距离有限，只能用于短距离控制，如家庭内使用，而对于在企业、大楼、学校等范围较大的场合，因距离较远而接收不到信号，另一方面，该无线电能监控器受计算能力和按键限制，当电器数量较多时，操作不便，只适用于控制少量电器。发明内容

[0006] 本实用新型的目的就是针对现有技术存在的不足而提供一种电能集中监控系统，其通过管理节点监控所有的受控电源线，控制数量多，操作方便，无线信息通过传感器节点组成的自组织网络进行路由和转发，延长了该系统的监控距离。

[0007] 为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种电能集中监控系统，其包括管理节点、汇聚节点、传感器节点；

[0008] 所述管理节点为计算机；

[0009] 所述汇聚节点设置有第一微控制单元、第一无线通信模块、电源模块、USB 接口，所述第一微处理单元电连接第一无线通信模块、电源模块、USB接口，所述电源模块连接USB接口；

[0010] 所述传感器节点设置有第二微控制单元、电能信号采集装置、第二无线通信模块、继电器模块，所述第二微控制单元通过模数转换接口连接所述电能信号采集装置，所述第二微控制单元电连接所述第二无线通信模块、所述继电器模块，所述继电器模块连接所监控的电源线；

[0011] 所述管理节点通过所述USB接口连接所述汇聚节点，所述汇聚节点无线连接所述传感器节点。

[0012] 所述第一微控制单元、第二微控制单元设置有存储芯片。

[0013] 所述汇聚节点设置有外置天线，该外置天线连接第一无线通信模块。 [0014] 所述汇聚节点设置有LED指示灯，该LED指示灯连接第一微控制单元。 [0015] 所述汇聚节点设置有充电电池，该充电电池电连接电源模块。 [0016] 所述电源模块设置有充电电路，该充电电路的输入端连接USB接口，该充电电路的输出端连接充电电池。

[0017] 所述传感器节点设置有内置天线，该内置天线连接第二无线通信模块。 [0018] 所述传感器节点设置有电源指示灯，该电源指示灯连接第二微控制单元。 [0019] 所述传感器节点设置有开关按钮，该开关按钮连接第二微控制单元。 [0020] 所述传感器节点设置有复位按钮，该复位按钮连接第二微控制单元。 [0021] 本实用新型有益效果在于：包括管理节点、汇聚节点、传感器节点，管理节点通过USB接口连接汇聚节点，汇聚节点无线连接传感器节点，传感器节点采集所监控电源线的电量信号，并将该信号转化为数字信号，该数字信号通过汇聚节点传输至管理节点，从而可以通过管理节点监控所有的受控电源线，控制数量多，操作方便，数字信号可以通过传感器节点组成的网络进行路由和转发，延长了该系统的监控距离。附图说明

[0022] 图1是本实用新型的电能集中监控系统的方框原理图。

[0023] 图2是本实用新型的汇聚节点的方框原理图。

[0024] 图3是本实用新型的传感器节点的方框原理图。

[0025] 在图1、图2、图3中包括有：

[0026] 1——管理节点 2——汇聚节点[0027] 21——第一微控制单元 22——第一无线通信模块[0028] 23——电源模块 24——USB接口[0029] 25——外置天线 26——LED指示灯[0030] 27——充电电池 28——充电电路[0031] 3——传感器节点 31——第二微控制单元[0032] 32——电能信号采集装置 33——第二无线通信模块[0033] 34——继电器模块 35——内置天线

[0034] 36——电源指示灯 37——开关按钮

[0035] 38——复位按钮。

具体实施方式

[0036] 下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

[0037] 本实用新型的一种电能集中监控系统，如图1所示，其包括管理节点1、汇聚节点2、传感器节点3及控制软件；管理节点1为计算机，该计算机上安装有控制软件；如图2所示，汇聚节点2设置有第一微控制单元21、第一无线通信模块22、电源模块23、USB接口24，第一微处理单元21电连接第一无线通信模块22、电源模块23、USB接口24，电源模块23连接USB接口24；如图3所示，传感器节点3设置有第二微控制单元31、电能信号采集装置
32、第二无线通信模块33、继电器模块34，电能信号采集装置32可以检测被监控电源线的电流、电压、功率等电能信号，第二微控制单元31通过模数转换接口连接电能信号采集装置32，第二微控制单元31电连接第二无线通信模块33、继电器模块34，继电器模块34连接所监控的电源线；管理节点1通过USB接口24连接汇聚节点2，从而对汇聚节点2进行供电和传输数据，汇聚节点2无线连接传感器节点3，传感器节点3在控制软件的控制下组成网络，传感器节点3将采集的电量信号转化为数字信号，该数字信号通过汇聚节点2传输至管理节点1，从而可以通过管理节点1监控所有的受控电源线，控制数量多，操作方便，数字信号可以通过传感器节点3组成的网络进行路由和转发，延长了该系统的监控距离。 [0038] 本实用新型的信号传输原理为：每个传感器节点3、汇聚节点2都安装有微型操作系统，本实用新型采用Tiny OS，Tiny OS操作系统是一个专为低功率无线传感器开发的微型片上Unix操作系统，该操作系统包括网络层、MAC层，网络层向上通过API接口连接控制软件，向下通过硬件操作接口控制传感器节点3，通过该操作系统可以在控制软件端将传感器节点3组成网络，如图1所示，传感器节点3将所检测的电能信号转化为数字信号后通过无线方式传输至汇聚节点2，该传输路径由控制软件设置，汇聚节点2再将数字信号传输至管理节点1，反过来，管理节点1可以控制传感器节点3接通或断开所监控的电源线。 [0039] 汇聚节点2只能与有限的传感器节点3直接通信，本实施例中，汇集节点2最多可与64个传感器节点3直接通信，如图1所示，将部分传感器节点3配置为路由器，传感器节点3的信息可通过配置为路由器的传感器节点3进行路由、转发，从而减少与汇聚节点2直接通信的传感器节点3的数量，增加了本实施例的电能集中监控系统可连接的传感器节点
3的数量，距离较远的传感器节点3的信息也可以通过距离较近的传感器节点3进行路由转发，从而延长了该电能集中监控系统的监控距离。

[0040] 对于本实用新型的控制软件，具体地，该控制软件设置有节点配置，通过节点配置可以进行无线网络管理、数据管理、界面设置、报警设置、计费设置；该控制软件可以输出图形、表格两种格式的数据。本实用新型的电能集中监控系统所使用的数据库可以集成至控制软件，也可以单独设置于数据库服务器。进一步地，控制软件可以通过远程计算机进行控制。

[0041] 对于本实用新型，进一步地，汇聚节点2和传感器节点3收到信号后发出反馈信号以避免信息不完整，第一微控制单元21、第二微控制单元31设置有存储芯片，该存储芯片为可读写芯片，当发出信号后没有收到反馈信号，则将该信号存储在芯片中，从而可以重传信号或通过其他路径传递信号。

[0042] 如图2所示，汇聚节点2设置有外置天线25，该外置天线25连接第一无线通信模块22，天线可以使无线信号传递距离更远，本实施例中，汇聚节点2的无线信号传递距离为200米。

[0043] 进一步地，汇聚节点2设置有多个LED指示灯26，LED指示灯26连接第一微控制单元21，LED指示灯26可以显示汇聚节点2与管理节点1的连接状态，也可以显示受控电源线的电量参数是否超过额定值。

[0044] 进一步地，汇聚节点2设置有充电电池27，该充电电池27电连接电源模块23，充电电池27可以在停电时提供电能，使数据监控不会停顿。

[0045] 进一步地，电源模块23设置有充电电路28，该充电电路28的输入端连接USB接口24，该充电电路28的输出端连接充电电池27，通过充电电路28直接对充电电池27直接充电，避免了电池拆装的麻烦。

[0046] 如图3所示，传感器节点3设置有内置天线35，该内置天线35连接第二无线通信模块33，天线可以使无线信号传递距离更远，本实施例中，汇聚节点2的无线信号传递距离为100米。

[0047] 进一步地，传感器节点3设置有电源指示灯36，该电源指示灯36连接第二微控制单元31，当被监控电源线接通时，电源指示灯36发光，当被监控电源线断开时，电源指示灯36熄灭。

[0048] 进一步地，传感器节点3设置有开关按钮37，该开关按钮37连接第二微控制单元31，开关按钮37可关闭相应的传感器节点3。

[0049] 进一步地，传感器节点3设置有复位按钮38，该复位按钮38连接第二微控制单元31，复位按钮38可以使相应的传感器节点3的状态恢复原始设定，擦除设定的信号传递路径，按下复位按钮38后需要对传感器节点3组成的网络重新设定。

[0050] 最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

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