一种基于物联网的电力信息采集与转发系统及设备的制作方法

本发明涉及智能家居领域，尤其涉及一种基于物联网的电力信息采集与转发系统及设备。

背景技术：

智能电力计量设备以住宅为平台，利用电力监测技术、网络通信技术、电力安全监控技术、自动控制技术，构建高效智能化的电力监控系统。

目前，现有的电力监测系统都是外部设备采用总线技术访问带通信功能的智能电表来获取数据的，因此该系统需要购买安装一个专门的电表。(供电局所安装的电表不会对第三方开放)，布置总线安装检测系统，构成完整的检测解决方案。

正是由于这样的原因，这种方案要依靠第三方设备的数据进行用电分析，采集系统所采集的数据受限于智能电表，并且采用总线技术会涉及布线和供电等问题，并且总线会有通信干扰等弱点，这样的结构使得美观方面也打折扣。

公开号为cn104732749a的专利提供了一种电力采集系统，用于自设置在不同的地理区域位置内的采集终端获取公用商品能耗信息，并将这些信息通过程式化表单或地图形式在一个监控设备上加以；可视化显示，其中所述地理区域位置包括已知地理区域和未知地理区域，包括应用数据设备，接收来自所述已知地理区域内的采集终端的公用商品能耗信息；定位设备，根据应用数据设备获取的公用商品能耗信息来确定在未知地理区域内的采集终端以对其加以定位，其中所述定位设备根据应用数据设备的一个最大信号值来确定与所述应用数据设备最接近的采集终端的定位信息，并反馈给应用数据设备；监控设备，连接于所述定位设备并将所述公用商品能耗信息与各自相应的采集终端之间建立关联。该方法操作复杂。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题目的在于提供一种基于物联网的电力采集与转发系统及设备，用以解决现有的电力监测系统获取数据局限于智能电表的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于物联网的电力信息采集与转发系统，包括：

数据采集模块，包括电能采集芯片，用于采集用户的电力信息；

数据处理模块，包括主芯片，用于处理所述电能采集芯片传输的所述电力信息；

数据转发模块，用于通过wi-fi将所述电力信息转发至云服务器并由所述云服务器转发至移动终端显示。

进一步地，所述数据采集模块包括：

电压数据采集单元，包括分压电阻，用于采集电压数据；

电流数据采集单元，包括非接触式互感器，用于采集电流数据。

进一步地，所述数据转发模块包括：

建立单元，用于在初次使用时建立wi-fi热点；

配置单元，用于通过所述移动终端配置wi-fi；

连接单元，用于连接所述配置的wi-fi以建立与云服务器的通信。

进一步地，还包括：

漏电报警模块，用于检测用户的漏电信息。

进一步地，所述漏电报警模块具体包括：

计算单元，用于计算零线和火线之间的电流差；

判断单元，用于判断所述电流差是否超过预设电流值，若是，向云服务器传输数据并通过云服务器向对应移动终端发送漏电警报信息。

进一步地，所述漏电信息包括漏电时间信息以及漏电流的数据信息。

进一步地，还包括：

指示模块，用于通过指示灯获取电力信息。

进一步地，所述指示模块包括：

电源指示灯单元，用于显示是否供电正常，若是，所述电源指示灯亮；

网络状态指示灯单元，用于显示网络状态，若网络连接正常，则所述网络指示灯亮，当网络在传输数据状态时，所述网络状态指示灯闪烁；

用电脉冲指示灯单元，用于显示用电功率状态，所述用电功率越大，用电脉冲指示灯闪烁越快。

一种基于物联网的电力信息采集设备，包括：

主控芯片；

电能采集芯片，通过spi协议总线与所述主控芯片连接，用于通过分压电阻采集电压数据以及通过非接触式互感器采集电流数据；

数据存储器芯片，通过iic总线与所述主控芯片连接，用于存储电力数；

实时时钟模块，用于通过所述主控芯片内置的实时时钟获取时间并且结合网络自动校时；

usb转接串口芯片，具有一个usb调试口，用于工程开发时系统的调试及校准；

串口wi-fi芯片，通过串口与所述主控芯片连接，用于通过wi-fi进行通信。

本发明与传统的技术相比，有如下优点：

本发明集电力采集，处理，转发于一体，结合云服务器与移动终端，形成一个完整的物联网架构，获取数据不仅仅依赖智能电表，用于可以通过移动终端获取综合全面的家庭用电状况，有效避免电能浪费，提升电能资源利用效率，响应国家的节能减排低碳生活的号召。

附图说明

图1是实施例一提供的一种基于物联网的电力信息采集与转发系统结构图；

图2是实施例二提供的一种基于物联网的电力信息采集与转发系统结构图；

图3是实施例三提供的一种基于物联网的电力信息采集与转发系统结构图；

图4是实施例四提供的一种基于物联网的电力信息采集与转发设备示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

本实施例提供了一种基于物联网的电力信息采集与转发系统，如图1所示，包括：

数据采集模块11，包括电能采集芯片，用于采集用户的电力信息；

数据处理模块12，包括主芯片，用于处理电能采集芯片传输的电力信息；

数据转发模块13，用于通过wi-fi将电力信息转发至云服务器并由云服务器转发至移动终端显示。

随着物联网技术的高速发展，智能化家居行业逐渐兴起，用于对于用电智能化和电能信息的联网化的需求开始显现并且希望通过移动终端灵活地获取家庭用电情况。

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中。

本发明针对现有的电力监测系统获取数据局限于智能电表的问题提出了一种基于物联网的电力信息采集与转发系统。

本实施例中，数据采集模块11包括电能采集芯片，用于采集用户的电力信息。

数据采集模块11是一种远端采集、存储、远传的模块。电能采集芯片内置于数据采集模块11。通过内置的电能检测芯片获取用户的用电信息。

本实施例中，所述数据采集模块11包括：

电压数据采集单元，包括分压电阻，用于采集电压数据；

电流数据采集单元，包括非接触式互感器，用于采集电流数据。

其中分压电阻指与某一电路串联的导体的电阻，在总电压不变的情况下，在某一电路上串联一个分压电阻，将能起分压的作用，一部分电压将降在分压电阻上，使该部分电路两端的电压减小。

电流互感器原理是依据电磁感应原理制成的。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次侧绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次侧绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的二次侧回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。电流互感器是把一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量，二次侧不可开路。

电流数据采集单元用来采集电流数据，电压数据采集单元用来采集电压数据。

本实施例中，数据处理模块12包括主芯片，用于处理电能擦剂芯片传输的电力信息。

数据采集模块11采集用户的电力信息，电能芯片内部对采样的信号进行分析，并将数据按一定的格式传输给主芯片。

本实施例抛弃了总线式读取的方案，内部芯片直接获取电能数据，省去了布线和安装电表带来的不便。

本实施例通过集成内部开关电源获取市电进行供电，可以确保系统不会意外断电停止运行(停电除外)。

因为内置电能采集芯片，故系统可以灵活多变获取尽可能多的电能数据(传统电表不开放的数据)，多方面的监测和判断用电情况。

本实施例中，数据转发模块13，用于通过wi-fi将电力信息转发至云服务器并由云服务器转发至移动终端显示。

传统设备只能将数据通过显示屏显示出来或者通过本地wi-fi或者蓝牙或者传统短信等手段将数据传至用户手机，并不能进行数据存储。当用户离家外出时也只能通过短信获取很有限的数据。

云服务器是一种简单高效、安全可靠、处理能力可弹性伸缩的计算服务。其管理方式比物理服务器更简单高效。云服务器帮助用户快速构建更稳定、安全的应用，降低开发运维的难度和整体it成本，使用户能够更专注于核心业务的创新。

本实施例将数据包发送至云服务器，云服务器接收来自电能采集芯片采集的数据，存储在云服务器中。云服务器存储量大，可以存储大量的数据。

用户使用具有联网功能的移动终端，其中移动终端可以通过wi-fi，3g或4g连接所述服务器。在所述移动终端安装对应的app或者访问微信公众号即可随时地获取家庭用电情况，还可以通过浏览器登录网站随时查看和获取家庭的用电信息。其中，用电信息为综合全面的数据展示和分析。用户可以在移动终端获取详细的信息，与传统的智能通过移动终端获取简单信息相比，更加提升用户体验。

本实施例中，数据转发模块13通过wi-fi将电力信息转发至云服务器。所述数据转发模块13包括：

建立单元，用于在初次使用时建立wi-fi热点；

配置单元，用于通过移动终端配置wi-fi；

连接单元，用于连接配置的wi-fi以建立与云服务器的通信。

在初次使用本发明时，会建立一个wi-fi热点，用户通过移动终端连入热点，使用对应的应用程序对wi-fi进行配置，包括设置wi-fi名称与密码，保存后可自动撤销热点并且连入用户设置的wi-fi，建立与云服务器的通信连接，进入到正常工作状态。

本实施例集电力采集，处理，转发于一体，结合云服务器与移动终端，构成一个完整的物联网架构。不需要依赖于电表，使用方便，提升用户体验。用户及时了解家庭用电情况，有效避免了电能浪费等情况。提升电能资源利用效率，响应国家的节能减排低碳生活的号召。

实施例二

本实施例提供了一种基于物联网的电力信息采集与转发系

统，如图2所示，包括：

数据采集模块21，包括电能采集芯片，用于采集用户的电力信息；

数据处理模块22，包括主芯片，用于处理电能采集芯片传输的电力信息；

数据转发模块23，用于通过wi-fi将电力信息转发至云服务器并由云服务器转发至移动终端显示；

漏电报警模块24，用于检测用户的漏电信息。

与实施例一不同之处在于，还包括漏电报警模块24。

当家庭用电发生漏电情况时，也能及时通知到用户。所属漏电报警模块24具体包括：

计算单元，用于计算零线和火线之间的电流差；

判断单元，用于判断电流差是否超过预设电流值，若是，向云服务器传输数据并通过云服务器向对应移动终端发送漏电警报信息。

其中，所属漏电信息包括漏电时间信息以及漏电流的数据信息。

本实施例通过计算零线和火线之间的电流差来计算用户家漏电情况，并且发现电流超过安全值时立即向云服务器传输数据，云服务器接收到发送的传输数据，通过移动终端的短信或者微信向用户推送紧急漏电警报信息。

漏电报警信息包括漏电时间信息及漏电流的数据信息，可以及时通知用户，用户可以获取漏电的时间点以及漏电流的大小情况。对于具体数据进行具体的处理方式。

实施例三

本实施例提供了一种基于物联网的电力信息采集与转发系统，如图3所示，包括：

数据采集模块31，包括电能采集芯片，用于采集用户的电力信息；

数据处理模块32，包括主芯片，用于处理电能采集芯片传输的电力信息；

数据转发模块33，用于通过wi-fi将电力信息转发至云服务器并由云服务器转发至移动终端显示；

漏电报警模块34，用于检测用户的漏电信息；

指示模块35，用于通过指示灯获取电力信息。

与实施例一、二不同之处在于，还包括指示模块35。

其中，指示模块35包括：

电源指示灯单元，用于显示是否供电正常，若是，所述电源指示灯亮；

网络状态指示灯单元，用于显示网络状态，若网络连接正常，则网络指示灯亮，当网络在传输数据状态时，网络状态指示灯闪烁；

用电脉冲指示灯单元，用于显示用电功率状态，用电功率越大，用电脉冲指示灯闪烁越快。

本发明的面板上有三种指示灯，分别为电源指示灯，网络状态指示灯，用电脉冲指示灯。

当供电正常时，电源指示灯亮，网络正常时网络指示灯亮，传输数据时网络指示灯闪烁，当用户电功率越大时，用电脉冲灯闪烁越快。

用户可以根据指示灯获取当前的用电情况。

实施例四

本实施例提供了一种基于物联网的电力信息采集与转发设备，如图4所示，包括：

主控芯片41；

电能采集芯片42，通过spi协议总线与所述主控芯片连接，用于通过分压电阻采集电压数据以及通过非接触式互感器采集电流数据；

数据存储器芯片43，通过iic总线与所述主控芯片连接，用于存储电力数；

实时时钟模块44，用于通过所述主控芯片内置的实时时钟获取时间并且结合网络自动校时；

usb转接串口芯片45，具有一个usb调试口，用于工程开发时系统的调试及校准；

串口wi-fi芯片46，通过串口与所述主控芯片连接，用于通过wi-fi进行通信。

本发明的设备具备电力的检测的能力和数据处理以及转发的功能。本发明的硬件框架如图4所示,主控芯片mcu为意法半导体公司的cortexm3内核的stm32f103rct6。电能采集芯片为rn7302。该芯片通过分压电阻采集电网的电压，通过微型电流互感器采集电网上的电流，该互感器为穿心非接触式。rn7302通过spi协议总线与mcu连接，mcu通过驱动代码启动rn7302，配置rn7302，获取电力数据。本系统采用fm24cl16作为数据储存器芯片。该芯片为铁电存储器，具备失电储存的功能，并且支持1亿次以上的读写次数，容量为2kb，通过iic总线与mcu连接，该芯片用来存放电能数据，rn7302的配置信息和系统配置数据。ds1302为实时时钟模块，它通过串型数据线与mcu连接，该芯片可以通过外部晶振自身计算时间，mcu通过内部rtc获取当前时钟和万年历信息，以此时间作为峰谷电力计算标准。本发明可通过服务器获取标准时间对该芯片的时间进行校准。ch340g为usb转接串口芯片，本发明外部具备一个usb调试口，作为工程开发时系统的调试与校准的端口。用户正常使用时不会涉及该端口。hf-lpt220是一款串口wi-fi芯片，它具备很低的功耗与体积，mcu通过串口与该模块进行通信。发送数据采用透明传输模式，配置芯片采用at命令格式。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。