本實用新型涉及智能儀表技術領域，特別涉及一種電參數(shù)綜合測量管理系統(tǒng)。

背景技術：

近年來，我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人們對電力資源的消耗也迅速加快。人們對如何高效率地使用電能資源的要求也愈來愈高。電子技術的廣泛應用使人們生活變得簡單方便，電子技術的飛速發(fā)展也帶動著國家能源消耗的日益增高，能源需求明顯擴大，能源價格不斷攀高。這些現(xiàn)象給國家電力能源部門帶來了巨大挑戰(zhàn)。國家在加大電力建設投入，開發(fā)新能源的同時，也在積極引導電力用戶調(diào)整用電習慣，合理利用電能，提高社會經(jīng)濟效益。

其次，在我國大部分地區(qū)采用的仍是以往的人工抄表的方式，這種方式弊端很多，加劇了資源的浪費。據(jù)官方統(tǒng)治顯示，我國手工抄表的工作人員已經(jīng)多達幾萬人。再加上我國大部分人口在城市，人口密度大，有些居民的住宅不僅高度高而且還很分散。這種情況的出現(xiàn)增加了抄表人員的勞動強度，也許還會出現(xiàn)許多難以預料的問題^[2]。這給電力系統(tǒng)對電力資源的有效管理提出了巨大挑戰(zhàn)，導致電力工作人員對電力用戶的負荷情況很難準確把握，導致整個電力系統(tǒng)運行效率低下。而且，在居戶的日常生活用電中，很多地方采用的仍是傳統(tǒng)的感應式電能表。由于傳統(tǒng)的電能表存在精確度不高，使用不方便，不能遠程監(jiān)測各個用電設備的電參數(shù)情況等問題。當出現(xiàn)這樣的情況時，大量的電能資源不僅被白白浪費掉，而且還會不同程度的損耗了電器設備的使用壽命?；谝陨弦驍?shù)，可以有效監(jiān)測用戶的負荷情況，顯示各種電參數(shù)外，而且還可以在局域網(wǎng)內(nèi)就可以實時觀察各種電器設備的運行情況的電能表是目前人們所需要的。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種電參數(shù)綜合測量管理系統(tǒng)，提高電表便利性及便于電力部門管理電力系統(tǒng)。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

一種電參數(shù)綜合測量管理系統(tǒng)，包括電源模塊，無線組網(wǎng)模塊、電參數(shù)測量模塊、測量控制模塊、串口模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；

所述電源模塊為整個電參數(shù)綜合測量管理系統(tǒng)提供電源；

所述無線組網(wǎng)模塊包括終端節(jié)點單元和網(wǎng)絡接入節(jié)點單元，所述終端節(jié)點單元和網(wǎng)絡接入節(jié)點單元實現(xiàn)無線組網(wǎng)；

所述串口模塊包括第一串口單元及第二串口單元；

所述數(shù)據(jù)處理模塊包括主控制器單元和網(wǎng)絡單元，所述主控制器單元和所述網(wǎng)絡單元組合構成一個嵌入式WEB服務器；

所述電參數(shù)測量模塊包括電流采集單元、電壓采集單元及電能處理單元，所述電流采集單元和所述電壓采集單元分別與所述電能處理單元電性連接，所述電流采集單元及電壓采集單元分別將采集到的電流參數(shù)及電壓參數(shù)傳遞給電能處理單元，電能處理單元對接受到的信號處理完成對電流、電壓有效值、有用功、頻率和無用功的測量；

所述測量控制模塊用于將所述電參數(shù)測量模塊采集到的數(shù)據(jù)進行處理、運算得到各個電參數(shù)，再將處理得到的電參數(shù)傳輸給第一串口單元；第一串口單元將接受到的數(shù)據(jù)傳輸給終端節(jié)點單元，終端節(jié)點單元再將數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡節(jié)點單元，網(wǎng)絡節(jié)點單元通過第二串口單元將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊。

進一步的，所述電流采集單元包括零線電流采樣及相線電流采樣；所述零線電流采樣包括一錳銅分流器、兩個等值電阻和兩個等值電容，錳銅分流器兩端分別與兩電阻一端相連，兩個等值電阻和兩個等值電容組成差分電路；相線電流采樣包括一互感器及若干電阻電容器件，所述若干電阻電容組成差分電路與所述互感器相連。

進一步的，所述電參數(shù)測量模塊還包括光耦隔離單元，所述光耦隔離單元用于隔離所述電參數(shù)測量模塊和所述測量控制模塊。

進一步的，所述電能處理單元包括計量芯片RN8209，所述電流采集單元和所述電壓采集單元采集到的信號傳輸給所述計量芯片RN8209。

進一步的，所述電壓采集單元由若干串聯(lián)電阻及RC濾波電路連接組成。

進一步的，所述光耦隔離單元由四個光耦及八個上拉電阻構成，每個光耦連接兩個上拉電阻。

本實用新型具有如下有益效果：

1.本實用新型電參數(shù)綜合測量管理系統(tǒng)對電流、電壓信號進行高精度采樣，同時又要將將電能表所處的高壓電路和電能計量芯片進行電氣隔離，讓采樣到的電流、電壓信號不受其他信號的干擾。

2.本實用新型電參數(shù)綜合測量管理系統(tǒng)可以在局域網(wǎng)內(nèi)就可以有效監(jiān)測用戶負荷情況，顯示各種電參數(shù)，給電路部門及電力用戶帶來便利。而且本實用新型電參數(shù)綜合測量管理系統(tǒng)功耗低，有較好的穩(wěn)定性，而且精確度高，使用方便。

【附圖說明】

圖1為本實用新型電參數(shù)綜合測量管理系統(tǒng)流程圖。

圖2為本實用新型電參數(shù)綜合測量管理系統(tǒng)光耦隔離單元電路圖。

圖3為本實用新型電參數(shù)綜合測量管理系統(tǒng)電能處理單元電路圖。

圖4為本實用新型電參數(shù)綜合測量管理系統(tǒng)電壓采集單元電路圖。

圖5為本實用新型電參數(shù)綜合測量管理系統(tǒng)相線電流采樣電路圖。

圖6為本實用新型電參數(shù)綜合測量管理系統(tǒng)零線電流采樣電路圖。

附圖標記說明：1-電參數(shù)測量模塊；2-測量控制模塊；3-串口模塊；4-無線組網(wǎng)模塊；6-數(shù)據(jù)處理模塊；41-終端節(jié)點單元；42-網(wǎng)絡接入節(jié)點單元；31-第一串口單元；32-第二串口單元；11-電流采集單元；12-電壓采集單元；13-電能處理單元。

【具體實施方式】

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

需要說明的是，當組件被稱為“固定于”另一個組件，它可以直接在另一個組件上或者也可以存在居中的組件。當一個組件被認為是“連接”另一個組件，它可以是直接連接到另一個組件或者可能同時存在居中組件。當一個組件被認為是“設置于”另一個組件，它可以是直接設置在另一個組件上或者可能同時存在居中組件。本文所使用的術語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本實用新型的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本實用新型。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

請參見附圖，本實用新型實施方式提供一種電參數(shù)綜合測量管理系統(tǒng)。包括電源模塊(未標示)，電參數(shù)測量模塊1、測量控制模塊2、串口模塊3、無線組網(wǎng)模塊4和數(shù)據(jù)處理模塊6；電源模塊為整個電參數(shù)綜合測量管理系統(tǒng)提供電源。無線組網(wǎng)模塊4包括終端節(jié)點單元41和網(wǎng)絡接入節(jié)點單元42，終端節(jié)點單元41和網(wǎng)絡接入節(jié)點單元42實現(xiàn)無線組網(wǎng)。串口模塊3包括第一串口單元31及第二串口單元32。數(shù)據(jù)處理模塊6包括主控制器單元(未標示)和網(wǎng)絡單元(未標示)，主控制器單元和所述網(wǎng)絡單元組合構成一個嵌入式WEB服務器；電參數(shù)測量模塊1包括電流采集單元11、電壓采集單元12及電能處理單元13，電流采集單元11和電壓采集單元12分別與電能處理單元13電性連接，電流采集單元11及電壓采集單元12分別將采集到的電流參數(shù)及電壓參數(shù)信號傳遞給電能處理單元13，電能處理單元13對接受到的信號處理完成對電流、電壓有效值、有用功、頻率和無用功的測量。測量控制模塊2用于將電參數(shù)測量模塊1采集到的數(shù)據(jù)進行處理、運算得到各個電參數(shù)，再將處理得到的電參數(shù)傳輸給第一串口單元31；第一串口單元31將接受到的數(shù)據(jù)傳輸給終端節(jié)點單元41，終端節(jié)點單元41再將數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡節(jié)點單元42，網(wǎng)絡節(jié)點單元42通過第二串口單元32將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊6。

請參見附圖2，所述電能處理單元13包括計量芯片RN8209及外圍電路部分，電流采集單元11和電壓采集單元12采集到的信號傳輸給所述計量芯片RN8209，計量芯片RN8209采樣信號進行放大，A/D轉(zhuǎn)換和濾波處理，在進行處理，完成電流、電壓有效值、有用功、頻率、無用功的測量。電流采集單元11包括零線電流采樣及相線電流采樣；零線電流采樣包括一錳銅分流器L1及由R1，R5,C7,C8組成的差分電路，當有電流通過時，錳銅分流器L1兩端會產(chǎn)生電壓，經(jīng)過R1，R5,C7,C8組成的差分電路之后以差分電壓的形式輸入到RN8209計量芯V1P,V2P腳。相線電流采樣由電流互感器U4和由R7、R23、R24、R6、C9、C10元器件組成的差分電路采集，電流互感器U4從相線上采集到電流信號經(jīng)過差分電路后產(chǎn)生電壓信號輸入到RN8209計量芯V2P,V2N腳。電壓采集單元12由電阻R16～R22組成的電路構成，經(jīng)過R16～R22串聯(lián)電阻分壓后得到適于的電壓信號，然后經(jīng)R8、C11、R9、C12組成RC濾波網(wǎng)絡，產(chǎn)生穩(wěn)定合適的電壓信號輸入到RN8209計量芯的V3P、V3N腳。電參數(shù)測量模塊1還包括光耦隔離單元，光耦隔離單元由U6、U7、U5、U8四個光耦和R11、R12、R13、R14、R2、R3、R4等八個上拉電阻組成的電路圖構成，光耦隔離單元用于隔離電參數(shù)測量模塊1和測量控制模塊2防止兩者信號相互影響。

在本實施例中測量控制模塊2包括STC12C5A60S2控制器，無線組網(wǎng)模塊4包括CC2530控制芯片，使用CC2530控制芯片及其與之相匹配的外圍電電路構成了無線組網(wǎng)模塊；數(shù)據(jù)處理模塊6中的主控制器單元包括STM32F103RBT6芯片、網(wǎng)絡單元包括ENC28J60芯片。

本實施例中CC2530控制芯片具有組建網(wǎng)絡、接收終端節(jié)點單元41發(fā)送來的電參數(shù)數(shù)據(jù)、并將采集到的電參數(shù)通過串口3發(fā)送給PC機的功能。無線組網(wǎng)模塊工作流程為：數(shù)據(jù)處理模塊6開始工作時，首先要進行系統(tǒng)初始化，包括硬件設備層初始化和時鐘初始化，打開相應的中斷并初始化網(wǎng)絡協(xié)議棧組建無線網(wǎng)絡，無線網(wǎng)絡組建成功后數(shù)據(jù)處理模塊6便一直監(jiān)測狀態(tài)，當收到終端節(jié)點單元41有信號發(fā)送過來并且發(fā)送過來的信號是入網(wǎng)請求信號時，數(shù)據(jù)處理模塊6就自動分配地址給相應的節(jié)點。如果發(fā)送過來的不是入網(wǎng)請求指令而是電參數(shù)數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)處理模塊6便讀出該數(shù)據(jù)幀并經(jīng)串口發(fā)送給STM32F103RBT6芯片。STM32F103RBT6芯片控制網(wǎng)絡模塊移植uip1.0協(xié)議，最后將數(shù)據(jù)通過串口將數(shù)據(jù)發(fā)送給web服務器，顯示在網(wǎng)頁上。

終端節(jié)點工作流程為，單終端節(jié)點元在開始運行時進行初始化，然后進行網(wǎng)絡的檢測，如果檢測到有網(wǎng)絡存在時則向創(chuàng)建網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)中心發(fā)出請求連接網(wǎng)絡的信號，當主控制單元接收到終端節(jié)點發(fā)送過來的連接請求，就分配相應的地址給終端節(jié)點。終端節(jié)點聯(lián)網(wǎng)成功后，開始接收電參數(shù)測量模塊通過串口發(fā)送過來的電參數(shù)。然后再將接收到的電參數(shù)數(shù)據(jù)無線傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊6。

本實施例中，電參數(shù)測量模塊和測量控制模塊將采集到的電參數(shù)分析處理之后，通過CC2530無線模塊組網(wǎng)技術組成兩個終端節(jié)點和一個網(wǎng)絡接入節(jié)點的無線網(wǎng)絡，通過無線網(wǎng)絡將電參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸給由STM32單片機和網(wǎng)絡模塊的數(shù)據(jù)處理中心，分析處理后，在網(wǎng)頁上顯示出來。