基于mesh網(wǎng)絡(luò)對電網(wǎng)電能實施遠程監(jiān)控的管理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種基于MESH網(wǎng)絡(luò)對電網(wǎng)電能實施遠程監(jiān)控的管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，家用電器的使用量也高速增長。由于普通用戶不了解家用電器的內(nèi)部工作原理，無法準(zhǔn)確判斷各家用電器的用電功率、工作特性等，有時將許多大功率的用電器插在一個插座上，在各種家用電器同時運行的過程中，有時候會同時達到最大功率，從而超出普通插座的極限功率，給用戶生命財產(chǎn)帶來極大的安全隱患。另一方面，由于普通用戶平時只知道家庭的整體用電情況，而無法了解家庭內(nèi)部各用電器的耗電細節(jié)，無法有計劃地節(jié)約用電。
[0003]大多數(shù)的家庭和企業(yè)基本都能夠做到安全用電，不亂用電器，但仍有一小部分的家庭和企業(yè)常常忽視不安全用電的危害，將許多大功率的用電器插在一個插座上這樣違章的超負(fù)荷用電，給生命財產(chǎn)帶來極大的隱患。
[0004]據(jù)不完全統(tǒng)計，目前外部環(huán)境改變因素造成的電氣設(shè)備故障占設(shè)備整體故障的62%，設(shè)計及器件缺陷18%，使用維護因素11%，其他因素9%。
[0005]當(dāng)前電能管理系統(tǒng)存在以下幾方面的問題:1、目前市場上的電能監(jiān)測儀，僅僅是獨立個體，無法進行相互之間的信息交互，給用戶帶來真正的方便。2、傳統(tǒng)的用電管理系統(tǒng)一般需要布設(shè)現(xiàn)場總線，然后將現(xiàn)場設(shè)備連接到一臺電腦進行數(shù)據(jù)處理并向用戶進行界面顯示，當(dāng)數(shù)據(jù)量較大時可能需要單獨的數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，不僅需要投入服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及開發(fā)相應(yīng)的服務(wù)軟件，系統(tǒng)的維護除現(xiàn)場級設(shè)備和總線鏈路外還需要IT部門的管理員協(xié)助維護服務(wù)器設(shè)備，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，添加結(jié)點和減小結(jié)點都較為不便，并且這樣的大型設(shè)備無法適用于普通場合的用電管理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述情況，本實用新型的目的是提供一種對大范圍地區(qū)的電網(wǎng)、用電環(huán)境、負(fù)載進行遠程實時監(jiān)測和控制，保障用戶的用電安全，并為用戶合理用電提供一套合理解決方案的基于MESH網(wǎng)絡(luò)對電網(wǎng)電能實施遠程監(jiān)控的管理系統(tǒng)。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，一種基于MESH網(wǎng)絡(luò)對電網(wǎng)電能實施遠程監(jiān)控的管理系統(tǒng)，它包括MESH型無線網(wǎng)絡(luò)、中央管理器、分布管理器和用電管理終端；MESH型無線網(wǎng)絡(luò)包括上層的GPRS網(wǎng)絡(luò)和底層的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，中央管理器與分布管理器之間通過GPRS網(wǎng)絡(luò)的無線模塊進行通信，分布管理器與用電管理終端之間通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的多個無線模塊進行通信，ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的每個無線模塊通過用電管理終端的信號接插器連接服務(wù)窗
□ O
[0008]為了實現(xiàn)結(jié)構(gòu)、效果和方法優(yōu)化，其進一步的措施是。
[0009]所述用電管理終端硬件包括市用供電電路經(jīng)電源模塊連接STM8L主控芯片，STM8L主控芯片外掛Flash存儲器、RTC電路、電壓信號采集電路和電流信號采集電路，STM8L主控芯片連接環(huán)境監(jiān)測模塊和開關(guān)電路，開關(guān)電路連接供電電路。
[0010]所述分布管理器連接ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)和GPRS網(wǎng)絡(luò)，分布管理器包括市用供電電路連接電源模塊，電源模塊連接STM32主控芯片，STM32主控芯片外掛Flash存儲器、RTC時鐘電路，STM32主控芯片連接顯示面板和SD卡。
[0011]所述中央管理器連接GPRS網(wǎng)絡(luò)，中央管理器經(jīng)市用供電電路連接電源模塊，電源模塊連接STM32主控芯片，STM32主控芯片外掛RTC時鐘電路，STM32主控芯片連接數(shù)據(jù)導(dǎo)出接口、無線模塊和串口 232總線，STM32主控芯片與PC機的相連。
[0012]所述ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)將含有ZigBee協(xié)議的無線模塊與分布管理器和電能管理終端進行連接，構(gòu)成MESH網(wǎng)絡(luò)的底層組網(wǎng)。
[0013]所述GPRS網(wǎng)絡(luò)的GPRS模塊與分布管理器和中央管理器進行連接，構(gòu)成MESH網(wǎng)絡(luò)的上層組網(wǎng)。
[0014]所述中央管理器為PC機或手機。
[0015]所述用電管理終端連接的電路中包括了電源模塊，直接將電網(wǎng)交流220V轉(zhuǎn)換為直流5V，由線性穩(wěn)壓源轉(zhuǎn)換為3.3V，由極性反轉(zhuǎn)電源轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為-5V。
[0016]所述用電管理終端輸出1控制信號的數(shù)據(jù)導(dǎo)出接口連接遠程控制用戶電源。
[0017]本實用新型的技術(shù)方案是:一種基于MESH網(wǎng)絡(luò)對電網(wǎng)電能實施遠程監(jiān)控的管理系統(tǒng)，它包括MESH型無線網(wǎng)絡(luò)、中央管理器、分布管理器和用電管理終端；MESH型無線網(wǎng)絡(luò)包括上層的GPRS網(wǎng)絡(luò)和底層的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，中央管理器與分布管理器之間通過GPRS網(wǎng)絡(luò)的無線模塊進行通信，分布管理器與用電管理終端之間通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的多個無線模塊進行通信，ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的每個無線模塊通過用電管理終端的信號接插器連接服務(wù)窗口 ；該方案克服了現(xiàn)有電能管理使用的電能監(jiān)測儀，僅僅是獨立個體監(jiān)測，無法進行相互之間的信息交換，易造成電器使用過程中的安全隱患的缺陷。
[0018]本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是。
[0019]1、本實用新型系統(tǒng)采用的MESH型無線網(wǎng)絡(luò)是在兩種類型的無線網(wǎng)絡(luò)進行多跳，與傳統(tǒng)的MESH型無線網(wǎng)絡(luò)是在一種類型的網(wǎng)絡(luò)進行多跳相比，大大提高了無線通信范圍和通信的穩(wěn)定性，降低了系統(tǒng)無線通信成本。
[0020]2、本實用新型采用的MESH型無線網(wǎng)絡(luò)由底層ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)和上層GPRS無線網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成，底層ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)主要由電能管理終端和分布管理器的無線模塊配合ZigBee協(xié)議構(gòu)成，GPRS無線網(wǎng)絡(luò)主要由中央管理器和各個分布管理器的GPRS通信模塊之間的通信鏈路組成，實現(xiàn)遠距離、高可靠的MESH型無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。
[0021]3、本實用新型對大范圍地區(qū)的電網(wǎng)、用電環(huán)境、負(fù)載進行遠程實時監(jiān)控，保證了用戶的用電安全，并為用戶合理用電提供了一套合理解決方案。
[0022]4、本實用新型解決了目前電能管理使用的電能監(jiān)測儀，僅僅是獨立個體監(jiān)測，無法進行相互之間的信息交換，易造成電器使用過程中的安全隱患的問題。
[0023]本實用新型適用于對城鄉(xiāng)大多數(shù)的家庭和企業(yè)用電進行遠程實時監(jiān)控。
[0024]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0025]圖1為傳統(tǒng)的MESH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖2為本實用新型的MESH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖3是本實用新型的整體系統(tǒng)框架圖。
[0028]圖4是本實用新型用電管理終端硬件框圖。
[0029]圖5是本實用新型分布管理器硬件框圖。
[0030]圖中:1、MESH型無線網(wǎng)絡(luò)，2、中央管理器，3、分布管理器，4、用電管理終端，5、GPRS網(wǎng)絡(luò)，6、ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，7、無線模塊，8、信號接插器，9、服務(wù)窗口，10、電流信號采集電路，11、電源模塊，12、開關(guān)電路，13、RTC時鐘電路，14、環(huán)境監(jiān)測模塊，15、STM8L主控芯片，16、Flash存儲器，17、電壓信號采集電路，18、STM32主控芯片，19、顯示面板20、SD卡，21、數(shù)據(jù)導(dǎo)出接口。
【具體實施方式】
[0031]由本實用新型附圖1-附圖5所示，一種基于MESH網(wǎng)絡(luò)對電網(wǎng)電能實施遠程監(jiān)控的管理系統(tǒng)，包括MESH型無線網(wǎng)絡(luò)1、中央管理器2、分布管理器3和用電管理終端4 ;MESH型無線網(wǎng)絡(luò)I包括上層的GPRS網(wǎng)絡(luò)5和底層的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)6，中央管理器2與分布管理器3之間通過GPRS網(wǎng)絡(luò)6的無線模塊7進行通信，分布管理器3與用電管理終端4之間通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)6的多個無線模塊7進行通信，ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)6的每個無線模塊7通過用電管理終端4的信號接插器8連接服務(wù)窗口 9。用電管理終端4硬件包括市供電電路經(jīng)電源模塊11連接STM8L主控芯片15，STM8L主控芯片15外掛Flash存儲器16、RTC時鐘電路13、電壓信號采集電路17和電流信號采集電路10，STM8L主控芯片15連接環(huán)境監(jiān)測模塊14和開關(guān)電路12，開關(guān)電路12連接供電電路。
[0032]分布管理器3連接ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)6和GPRS網(wǎng)絡(luò)5，分布管理器3包括市供電電路連接電源模塊11，電源模塊11連接STM32主控芯片18，STM32主控芯片18外掛Flash存儲器16、RTC電路13，STM32主控芯片18連接顯示面板19和SD卡20。
[0033]中央管理器2連接GPRS網(wǎng)絡(luò)5，中央管理器2經(jīng)市供電電路連接電源模塊11，電源模塊連接STM32主控芯片18，STM32主控芯片18外掛RTC時鐘電路13，STM32主控芯片18連接數(shù)據(jù)導(dǎo)出接口 21、無線模塊7和串口 232總線，STM32主控芯片18與PC機相連。中央管理器2為PC機或手機。
[0034]ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)6將含有ZigBee協(xié)議的無線模塊7與分布管理器3和電能管理終端進行連接，構(gòu)成MESH網(wǎng)絡(luò)的底層組網(wǎng)。
[0035]GPRS網(wǎng)絡(luò)5的GPRS模塊與分布管理器3和中央管理器2進行連接，構(gòu)成MESH網(wǎng)絡(luò)的上層組網(wǎng)。
[0036]用電管理終端4連接的電路中包括了電源模塊11，直接將電網(wǎng)交流220V轉(zhuǎn)換為直流5V，由線性穩(wěn)壓源轉(zhuǎn)換為3.3V，由極性反轉(zhuǎn)電源轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為-5V。
[0037]用電管理終端4輸出1控制信號的數(shù)據(jù)導(dǎo)出接口 21連接遠程控制用戶電源。
[0038]本實用新型在硬件上分為三個大的部分:中央管理器2、分布管理器3、用電管理終端4。
[0039]用電管理終端4主要以STM8L主控芯片15為核心，包括電網(wǎng)電壓信號采集電路17和電流信號采集電路10，用電環(huán)境檢測模塊14、開關(guān)電路12、Flash存儲器16、RTC時鐘電路13。
[0040]電網(wǎng)電網(wǎng)電壓信號采集電路17和電流信號采集電路10采用專用電能計量芯