专利名称:基于无线传感网的用电信息采集和控制设备的制作方法
【专利摘要】一种基于无线传感网的用电信息采集和控制设备，包括用于处理和分析用户用电数据和控制命令的单片机模块、用于采集用电信息和控制开关的智能监控模块、用于用电数据和控制命令的发送和接收的无线射频模块、用于串口通信和烧录程序的串口模块和用于为单片机模块、无线射频模块、智能监控模块和串口单元供电的电源模块，所述单片机模块、智能监控模块、无线射频模块和串口模块均与电源模块连接，所述智能监控模块、无线射频模块和串口模块均与单片机模块连接。本实用新型实时性良好、用户参与程度较好、灵活性良好。
【专利说明】基于无线传感网的用电信息采集和控制设备
【技术领域】
[0001]本实用新型属于一种无线传感网与智慧城市的交叉领域，尤其是一种基于无线传感网的用电信息采集和控制设备。
【背景技术】
[0002]近年来随着经济社会的快速发展，用电需求大幅度增长，但是电力供应严重不足，电力供应与经济社会发展的矛盾十分突出，电力短缺已成为制约经济社会可持续发展的突出问题。显然直接增加调峰发电装机，提高电力供应，满足部分高峰负荷的方法很不经济。同时，目前供配电系统中普遍存在综合自动化基础设施贫乏、用户用电数据采集量小、实时性差、用户参与程度低、决策灵活性不足、布线成本高等问题。
【发明内容】
[0003]为了克服现有用电信息采集和控制方式的用户用电数据采集量小、实时性差、用户参与程度低、决策灵活性不足、布线成本高的不足，本实用新型提供一种基于无线传感网的用电信息采集和控制设备实现有功电能、有功功率、电压、电流等用电信息的采集和无线上报，实时性良好、用户参与程度较好、灵活性良好。
[0004]本实用新型为实现上述功能，采用的技术方案是:
[0005]一种基于无线传感网的用电信息采集和控制设备，包括用于处理和分析用户用电数据和控制命令的单片机模块、用于采集用电信息和控制开关的智能监控模块、用于用电数据和控制命令的发送和接收的无线射频模块、用于串口通信和烧录程序的串口模块和用于为单片机模块、无线射频模块、智能监控模块和串口单元供电的电源模块，所述单片机模块、智能监控模块、无线射频模块和串口模块均与电源模块连接，所述智能监控模块、无线射频模块和串口模块均与单片机模块连接。
[0006]与现有技术相比，本实用新型的有益效果主要体现在:本实用新型将无线传感网技术运用到智慧城市中，采用低功耗、低成本、普遍和部署简易的无线传感网节点，让所有的节点自组织成一个无线传感网，并能够无线上报采集到的用户用电信息和无线控制设备的立即开关和定时开关。本实用新型可有效的解决传统电表存在的问题，具有无需布线、扩展灵活、控制简单、低能耗、高效率等特点，为供电用户提供家庭用电明细和节电提醒，为相关研宄人员和政府管理人员的决策制定提供参考数据。同时提供定时控制功能，减少供电用户的电能消耗，缓解电力供需紧张的压力。
【附图说明】
[0007]图1是本实用新型的用电信息采集和控制设备的结构示意图；
[0008]图2是本实用新型的电源模块的电路原理图；
[0009]图3是本实用新型的电能监控模块的电路原理图；
[0010]图4是本实用新型的无线射频模块的电路原理图；
[0011]图5是本实用新型的串口模块的电路原理图；
[0012]图6是本实用新型的单片机模块的电路原理图；
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
[0014]如图1所示，一种基于无线传感网的用电信息采集和控制设备，包括用于处理和分析用户用电数据和控制命令的单片机模块、用于采集用电信息和控制开关的智能监控模块、用于用电数据和控制命令的发送和接收的无线射频模块、用于串口通信和烧录程序的串口模块和用于为单片机模块、无线射频模块、智能监控模块和串口单元供电的电源模块，所述单片机模块、智能监控模块、无线射频模块和串口模块均与电源模块连接，所述智能监控模块、无线射频模块和串口模块均与单片机模块连接。
[0015]如图2所示，所述的电源模块电路:+5V直流稳压电源的插座J7的I脚和3脚接地，2脚提供+5V电压。电阻RlO的一端接+5V电压，另一端与指示灯Dl的正极连接。指示灯Dl的负极接地。
[0016]如图3所示，所述的电能监控模块电路:485总线芯片U4的I脚与单片机Ul的42脚相连，2，3脚均与单片机Ul的18脚相连，4脚与单片机Ul的43脚相连，5脚接地，6脚均与电阻R15的一端和插座P4的I脚连接，7脚均与电阻R15的另一端和插座P4的2脚连接，8脚接+5V电压。插座P4的3脚接+5V电压，4脚接地。
[0017]如图4所示，所述的无线射频模块电路:无线模块U6的I脚与发光二极管D2的负极连接，2脚与发光二极管D3的负极连接，3脚与发光二极管D4的负极连接，4脚与发光二极管D5的负极连接，5脚与拨码开关SI的8脚连接，6脚悬空，7脚与拨码开关SI的7脚连接，8脚与拨码开关SI的6脚连接，9脚与拨码开关SI的5脚连接，10脚均与电容C9的一端和电阻R2的一端连接，11脚悬空，12脚与拨码开关S2的3脚连接，13脚与拨码开关S2的4脚连接，14脚接地，15脚和16脚接地，17脚接+5V电压，18脚接地。拨码开关SI的1，2，3，4脚均接地，电容C9的另一端接地，电阻R2的另一端接+5V电压。发光二极管D2的正极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端接+5V电压。发光二极管D3的正极与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端接+5V电压。发光二极管D4的正极与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端接+5V电压。发光二极管D5的正极与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端接+5V电压。拨码开关S2的I脚与串口插头Jl的2脚连接；拨码开关S2的2脚与串口插头Jl的3脚连接。
[0018]如图5所示，所述的串口单元电路:串口芯片U2的I脚与电容C4的一端连接，2脚与电容C2的一端连接，3脚与电容C4的另一端连接，4脚与电容C3的一端连接，5脚与电容C3的另一端连接，6脚与电容Cl的一端连接，7脚、8脚、9脚和10脚悬空，11脚与单片机Ul的7脚连接，12脚与单片机Ul的5脚连接，13脚与串口插头Jl的2脚连接，14脚与串口插头Jl的3脚连接，15脚与电容C5的一端连接且接地，16脚与电容C6的一端连接且接+5V电压。电容Cl的另一端接地，电容C2的另一端接+5V电压。串口插头Jl的5脚接地，I脚、4脚、6脚、7脚、8脚和9脚均悬空。
[0019]如图6所示，所述的单片机模块电路:单片机芯片Ul的I脚与排针J6的I脚连接，2脚与排针J6的2脚连接，3脚与排针J6的3脚连接，4脚均与排针J6的4脚，按键S17的一端，电容C8的一端和电阻Rl的一端连接，5脚与排针J6的5脚连接，6脚与排针J6的6脚连接，7脚与排针J6的7脚连接，8脚与排针J6的8脚连接，9脚与排针J6的9脚连接，10脚与排针J6的10脚连接，11脚与排针J6的11脚连接，12脚与排针J2的I脚连接，13脚与排针J2的2脚连接，14脚均与排针J2的3脚，晶振Yl的I脚和电容C7的一端连接，15脚均与排针J2的4脚，晶振Yl的2脚和电容C6的一端连接，16脚与排针J2的5脚连接且接地，17脚与排针J2的6脚连接，18脚与排针J2的7脚连接，19脚与排针J2的8脚连接，20脚与排针J2的9脚连接，21脚与排针J2的10脚连接，22脚与排针J2的11脚连接，23脚与排针J3的11脚连接，24脚与排针J3的10脚连接，25脚与排针J3的9脚连接，26脚与排针J3的8脚连接，27脚与排针J3的7脚连接，28脚与排针J3的6脚连接，29脚与排针J3的5脚连接，30脚均与排针J3的4脚和排阻J5的9脚连接，31脚均与排针J3的3脚和排阻J5的8脚连接，32脚均与排针J3的2脚和排阻J5的7脚连接，33脚均与排针J3的I脚和排阻J5的6脚连接，34脚均与排针J4的11脚和排阻J5的5脚连接，35脚均与排针J4的10脚和排阻J5的4脚连接，36脚均与排针J4的9脚和排阻J5的3脚连接，37脚均与排针J4的8脚和排阻J5的2脚连接，38脚与排针J4的7脚连接，39脚与排针J4的6脚连接，40脚与排针J4的5脚连接，41脚与排针J4的4脚连接，42脚与排针J4的3脚连接，43脚与排针J4的2脚连接，44脚与排针J4的I脚连接。排阻J5的I脚接+5V电压。按键S17的另一端和电容C8的另一端接+5V电压，电阻Rl的另一端接地。电容C7的另一端和电容C6的另一端接地。
[0020]所述的单片机Ul的芯片型号为STC12C5A60S2，实现用户用电数据和控制命令的处理和分析。所述的485总线芯片U4的型号为MAX485EPA。所述的无线模块U6的型号为SZ05。所述的串口芯片U2的型号为MAX232。
[0021]如图1所示，用户可通过本实用新型监测用电信息和控制被控对象的开关。其具体工作可分成信息定时上报，命令发送和执行两部分。信息定时上报的具体工作过程如下:用电信息采集和控制设备每间隔10分钟向用户的终端设备发送设备地址、有功电能、有功功率、电流、电压等数据。命令发送和执行的具体工作过程如下:用户通过终端设备向用电信息采集和控制设备发送命令。用电信息采集和控制设备通过无线射频模块接收到命令后，分析命令中的设备地址，如果命令中的设备地址不是本设备，则不处理，否则分析命令，执行以下三种操作:如果要求立即发送用电信息，则用电信息采集和控制设备立即向用户的终端设备发送设备地址、有功电能、有功功率、电流、电压等数据；如果要求立即开启或关闭用电开关，则用电信息采集和控制设备立即开启或关闭用电开关；如果要求定时开启或关闭用电开关，则用电信息采集和控制设备设置定时时间，启动定时器。经过设置的定时时间后，执行开启或关闭用电开关。
[0022]综上所述，本实用新型能够实现有功电能、有功功率、电压、电流等用电信息的采集和无线上报，实现设备立即开关和定时开关的无线控制，可有效解决传统电表用电信息采集困难且耗费大量人力，且具有无需布线、扩展灵活、控制简单、低能耗、高效率、数据实时更新、获得信息便利等优点，为供电用户提供家庭用电明细和节电提醒，为相关研宄人员和政府管理人员的决策制定提供参考数据。同时提供定时控制功能，减少供电用户的电能消耗，缓解电力供需紧张的压力。
【权利要求】
1.一种基于无线传感网的用电信息采集和控制设备，其特征在于:包括用于处理和分析用户用电数据和控制命令的单片机模块、用于采集用电信息和控制开关的智能监控模块、用于用电数据和控制命令的发送和接收的无线射频模块、用于串口通信和烧录程序的串口模块和用于为单片机模块、无线射频模块、智能监控模块和串口单元供电的电源模块，所述单片机模块、智能监控模块、无线射频模块和串口模块均与电源模块连接，所述智能监控模块、无线射频模块和串口模块均与单片机模块连接。
【文档编号】G05B19-042GK204270066SQ201420714980
【发明者】陈友荣, 陈鹏, 蔡万服, 张杰堂, 李力栋, 王章权 [申请人]浙江树人大学