一种电能管理系统

1.一种电能管理系统，包括有信号采集单元、通信控制单元、服务器和用户计算机，其特征在于：信号采集单元包括有信号采集MCU，以及与信号采集MCU相应端口相连的EEPROM、温湿度传感器、RS485模块、开关量输出模块以及电压、电流检测模块，所述RS485模块与电表或用电设备电连接；所述的通信控制单元包括有通信控制MCU，与通信控制MCU相应端口连接的RS232模块、GPRS模块、以太网模块、ZigBee模块以及串口、以太网转换模块，所述的串口、以太网转换模块与信号采集单元的信号采集MCU连接，所述的RS232模块、以太网模块、ZigBee模块与服务器连接；所述用户计算机通过因特网与服务器通信连接；
所述的通信控制MCU为EFM32G280芯片，所述的以太网模块、ZigBee模块分别与EFM32G280芯片上的SPI接口连接，所述的GPRS模块与EFM32G280芯片上的uart端口连接；所述的信号采集MCU为EFM32TG840芯片，所述的电压、电流检测模块与EFM32TG840芯片上的AD端口连接，所述的开关量输出模块与EFM32TG840芯片上的DA端口连接，所述的EEPROM、温湿度传感器分别与EFM32TG840芯片上的IIC接口连接；通信控制单元采用uc/OS-II系统，将实时性内核移植进EFM32G280微控制器，将lwIP移植进uc/OS-II系统实现TCP/IP协议控制，将采集到的数据向上层以太网发送出去，同时将通信控制单元描述成webserver；采用实时性内核创建多个任务：①完成系统初始化；②与信号采集单元完成通信控制；③控制zigbee模块发送数据；④描述成网络设备向上层网络发送数据；⑤AT命令直接向手机用户发送报警信息；⑥出错管理任务。

一种电能管理系统\n技术领域\n[0001] 本发明属于电能管理系统技术领域，具体涉及一种运用物联网技术远程对用电场所的用电量、电流、电压等参数进行实时监控的电能管理系统。\n背景技术\n[0002] 致力于科学发展的中国，将“节能”作为一项基本国策，全社会的节能意识进一步增强，节能已经成为企业健康稳定发展的重要标志。对工厂、社区、写字楼、学校等内耗电量进行实时测量、收集和分析，进而展开有针对性的改进措施；将所有生产、办公区、员工生活区用电设备等各项耗电量，准确、实时地记录下来，是开展各项节能工作的前提。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的是：针对现有技术存在的不足，提供一种电能管理系统，可以找出生产过程中潜在的电能浪费的环节，并可预测功耗。\n[0004] 为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：一种电能管理系统，包括有信号采集单元、通信控制单元、服务器和用户计算机，信号采集单元包括有信号采集MCU，以及与信号采集MCU相应端口相连的EEPROM、温湿度传感器、RS485模块、开关量输出模块以及电压、电流检测模块，所述RS485模块与电表或用电设备电连接；所述的通信控制单元包括有通信控制MCU，与通信控制MCU相应端口连接的RS232模块、GPRS模块、以太网模块、ZigBee模块以及串口、以太网转换模块，所述的串口、以太网转换模块与信号采集单元的信号采集MCU连接，所述的RS232模块、以太网模块、ZigBee模块与服务器连接；所述用户计算机通过因特网与服务器通信连接。\n[0005] 作为优选方案：所述的通信控制MCU为EFM32G280芯片，所述的以太网模块、ZigBee模块分别与EFM32G280芯片上的SPI接口连接，所述的GPRS模块与EFM32G280芯片上的uart端口连接。\n[0006] 作为优选方案：所述的信号采集MCU为EFM32TG840芯片，所述的电压、电流检测模块与EFM32TG840芯片上的AD端口连接，所述的开关量输出模块与EFM32TG840芯片上的DA端口连接，所述的EEPROM、温湿度传感器分别与EFM32TG840芯片上的IIC接口连接。\n[0007] 与现有技术相比较，本发明的有益效果是：该电能管理系统具有专业性强、自动化程度高、易使用、高性能、高可靠等特点。可统计楼宇间、楼层、房间用电信息,部门间、科室间用电、照明插座用电、空调用电、动力用电、特殊用电信息。监控这些设备的用电情况，并能监测用户的设备的工作状态，及时反馈用电信息与设备工作情况。分析用电历史信息，自动预测一段时间内某一区域内的用电情况，给节电提供重要的依据。\n附图说明\n[0008] 图1是本发明的结构原理框图。\n[0009] 图2是通信控制单元的uc/OS-II系统工作流程图。\n具体实施方式\n[0010] 下面根据附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。\n[0011] 根据图1所示，本实施例所述的一种电能管理系统，包括有信号采集单元、通信控制单元、服务器和用户计算机，信号采集单元包括有信号采集MCU，以及与信号采集MCU相应端口相连的EEPROM、温湿度传感器、RS485模块、开关量输出模块以及电压、电流检测模块，所述RS485模块与电表或用电设备电连接；所述的通信控制单元包括有通信控制MCU，与通信控制MCU相应端口连接的RS232模块、GPRS模块、以太网模块、ZigBee模块以及串口、以太网转换模块，所述的串口、以太网转换模块与信号采集单元的信号采集MCU连接，所述的RS232模块、以太网模块、ZigBee模块与服务器连接；所述用户计算机通过因特网与服务器通信连接。\n[0012] 所述的通信控制MCU为EFM32G280芯片，所述的以太网模块、ZigBee模块分别与EFM32G280芯片上的SPI接口连接，所述的GPRS模块与EFM32G280芯片上的uart端口连接。\n[0013] 所述的信号采集MCU为EFM32TG840芯片，所述的电压、电流检测模块与EFM32TG840芯片上的AD端口连接，所述的开关量输出模块与EFM32TG840芯片上的DA端口连接，所述的EEPROM、温湿度传感器分别与EFM32TG840芯片上的IIC接口连接。\n[0014] 所述的温湿度传感器为数字式SHT01温湿度传感器，用以采集监测位置的温度、湿度信息。\n[0015] 所述的电压、电流检测模块用以采集电表或用电器的实时电压、电流值信息。\n[0016] 所述的EEPROM为8位的24LC08 EEPROM。\n[0017] 所述的通信控制单元设有以有线方式通信的RS232模块、以太网模块以及通过无线方式通信的GPRS模块、ZigBee模块，针对具体的监测环境和位置，可方便地选择合适的通信方式。\n[0018] 所述的串口、以太网转换模块采用自定义的非标准协议，并通过设计相应的硬件电路和程序，使其支持串口转以太网功能。实现通信控制单元向信号采集单元发送信号采集和控制指令。通信控制单元之间组成星型网络，通信控制单元通过以太网模块与服务器通信；若有异常信息可直接通过GPRS模块以短信方式及时发送到用户手机上。\n[0019] 所述的电表使用带485总线的电表，例如选用三相多功能网络电力仪表，可以测量三相交流电路上的常用电力参数,如三相相电压、三相线电压、三相电流、功率因数等。\n只需具有RS485通信接口并遵守Modbus协议就可以和各种组态系统兼容,从而把前端采集到的电参量实时传送给系统数据中心。\n[0020] 如图2所示，通信控制单元采用uc/OS-II系统，将实时性内核移植进EFM32G280微控制器，将lwIP移植进uc/OS-II系统实现TCP/IP协议控制，将采集到的数据向上层以太网发送出去，同时将通信控制单元描述成webserver，这样连入互联网的任意一台计算机都可以访问通信控制单元的数据。采用实时性内核创建多个任务：①完成系统初始化；②与信号采集单元完成通信控制；③控制zigbee模块发送数据；④描述成网络设备向上层网络发送数据；⑤AT命令直接向手机用户发送报警信息；⑥出错管理等任务。\n[0021] 服务器前台使用了ExtJs技术实现了跨浏览器的测试。服务器开发语言为Java，系统页面的实现时通过Ext框架呈现给用户,大体和Web页面相似,页面左侧为导航菜单,右侧为网站的内容,即各种数据的表格、功能按钮等。数据请求与回复不需要刷新在当前页显示。\n[0022] 该电能管理系统具有专业性强、自动化程度高、易使用、高性能、高可靠等特点。基于web的人机交互界面能够实现数据采集和显示，图形、报表、波形等多种显示方式；数据信息的自动逻辑计算和处理；设备参数远程更改设定。用电查询功能利用采集信息及特定方法进行计算，统计电量的各个参数；采集功率因数、设定上下限；记录负荷状况，谐波分析。断相报警实时显示；通讯异常记录存储；开关操作记录；当日报警事件的实时显示；历史事件的查询、打印；包括开关量报警，超限报警。可统计楼宇间、楼层、房间用电信息,部门间、科室间用电,照明插座用电、空调用电、动力用电、特殊用电信息。监控这些设备的用电情况，并能监测用户的设备的工作状态，及时反馈用电信息与设备工作情况。分析用电历史信息，自动预测一段时间内某一区域内的用电情况，给节电提供重要的依据。\n[0023] 上述实施例仅为本专利较好的实施方式，凡采用本技术方案描述的构造、特征及在其精神原理上的变化、修饰均属于本专利的保护范围。