电压。所述用电信息采集单元的电压测量采用分压电阻来实现，如图4所示，电网220V的高压依次经过分压电阻R3-R8分压，在电阻R9两侧得到毫伏级的低压交流小信号，将该信号送入CS5463芯片的电压采集通道VIN-和VIN+。用电信息采集单元的电流测量使用锰铜电阻来实现，如图4所示，电网大电流经过锰铜电阻R10，在电阻RlO两侧得到的mV级的低压小信号，将该信号送入CS5463芯片的前端电电流采集通道IIN-和IIN+。如图5所示，所述CS5463芯片的电压通道和电流通道以及外围电路将交流小信号发送至所述CS5463芯片内部，且为了使得两个通道的输入信号在一定电压范围内可控，还可在所述电压和电流通道设置保护二极管。并且所述电流通道处还可设置有滤波电感和压敏电阻，以增强两个通道之间的抗干扰能力和保证数据采集的精准性。
[0055]可以理解的是，为了方便用户对所述负载的工作状态进行控制，本申请上述实施例中的电能计量系统还可以包括一无线遥控设备，所述无线遥控设备用于向所述Zigbee通信单元发送控制信号，可以理解的是，所述无线遥控设备可以为直接通过红外信号向所述Zigbee通信单元发送控制信号的控制设备，当然也可以为通过无线网络和所述家庭网关向所述Zigbee通信单元发送控制信号的移动终端设备。
[0056]可以理解的是，为了方便用户查看每月负载设备的运行规律，以合理安排作息时间，本申请上述实施例中的所述电能计量系统中，所述微控制器在获取到所述负载的用电信息后的工作过程还可以包括:依据所述负载的用电信息获取并存储负载的运行状态，以及依据时钟信号存储负载当前运行状态所对应的时间信息，其中负载当前运行状态对应的时间信息可以包括:当前状态的启动时间，以及当前状态的运行时间长度等信息。
[0057]可以理解的是，所述为了节约资源、提高电源的转换效率、降低模块的总体功耗，所述电能计量系统的电源可以采用NCP1015非隔离方案进行设计。其中所述电能计量系统的电源可以包括串联的第一电源电路和第二电源电路，所述第一电源电路和第二电源电路均采用开关电源方案进行设计，所述第一电源电路的输入端与电网相连输出端与所述用电信息采集单元的中的计量芯片相连，所述第一电源电路可采用NCP1015非隔离方案设置，其可采用动态自供电(DSS)技术，因此NCP1015芯片的工作电压可直接由漏极吸取，因此相较于传统的技术方案省去了辅助线圈，简化了电路，减少了变压器所占的体积，同时也降低了生产成本，所述第一电源电路的输出电压可以根据用户需求自行设定，例如所述第一电源电路的输出电压可以为5VDC，即所述第一电源电路为220VAC-5VDC的转换电路，所述第二电源电路用于向所述计量芯片和所述微控制器提供工作电压，其可以为5VDC-3V3DC的电压转换电路，该第二电源电路的核心器件可采用TI公司的DC/DC开关电源芯片TPS5401，相较于常规的降压LDO而言，转换效率高。所述第一电源电路的电路原理图可以为图6所示，所述第二电源电路的电路原理图可以为图7所示。
[0058]为了进一步保证设备的安全性，减少电能计量系统对负载主控板的影响、保证负载设备运行的稳定性、增强设备的抗干扰性和安全性，本申请上述实施例中所述微控制器与所述负载主控板之间可使用隔离的通信接口，例如可以为SPI接口或UART接口。
[0059]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0060]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种电能计量系统，其特征在于，包括: 微控制器、负载主控板、Zigbee通信单元以及家庭网关； 所述微控制器分别与所述负载主控板和Zigbee通信单元相连，用于获取并存储与所述负载主控板所匹配的负载的用电信息、获取所述Zigbee通信单元发送的控制指令，依据所述控制指令通过所述控制命令所匹配的负载主控板控制负载的工作状态； 所述家庭网关，用于依据获取到的用户发送的控制信号，生成并通过所述Zigbee通信单元向所述微控制器发送控制指令。
2.根据权利要求1所述的电能计量系统，其特征在于，所述微控制器包括: 解析单元，用于对获取到的控制指令进行解析，获取所述控制指令所述对应的负载主控板的地址信息和开关量信息。
3.根据权利要求1所述的电能计量系统，其特征在于，所述用电信息包括: 负载的电压、电流、功率、功率因数和电量信息。
4.根据权利要求1所述的电能计量系统，其特征在于，所述微控制器包括: 计算单元，用于依据获取到的负载的用电信息计算并存储预设时间段内负载的平均功率和平均用电量。
5.根据权利要求1所述的电能计量系统，其特征在于，所述微控制器还包括: 加密器，用于采用预设方式对存储数据进行加密。
6.根据权利要求1所述的电能计量系统，其特征在于，还包括: 输入端与电网相连、输出端与所述微控制器相连的掉电检测电路，用于当电网断电时，向所述微控制器发送掉电信号。
7.根据权利要求6所述的电能计量系统，其特征在于，所述微控制器还包括: 闪存器，用于当获取到掉电信号时，存储当前获取到的用电信息。
8.根据权利要求1所述的电能计量系统，其特征在于，还包括: 与所述微控制器相连的用电信息采集单元，用于采集并存储用户总的用电信息。
9.根据权利要求1所述的电能计量系统，其特征在于，还包括: 无线遥控设备，用于向所述Zigbee通信单元发送控制信号。
10.根据权利要求1所述的电能计量系统，其特征在于，所述微控制器在获取到所述负载的用电信息后的工作过程还包括: 依据所述负载的用电信息确定并存储用电负载的运行状态和当前运行状态所对应的时间信息。
【专利摘要】本申请公开了一种电能计量系统，包括微控制器、负载主控板和Zigbee通信单元以及家庭网关，所述微控制器与所述负载主控板和Zigbee通信单元相连，用于获取并存储与所述负载主控板所匹配的负载的用电信息、获取所述Zigbee通信单元发送的控制指令，依据所述控制指令通过所述控制命令所匹配的负载主控板控制负载的工作状态；所述家庭网关，用于依据获取到的用户发送的控制信号，生成并通过所述Zigbee通信单元向所述微控制器发送与所述控制信号相匹配的控制指令。因此用户可以依据所述微控制器中所存储的负载设备的用电信息获取在一段时间内每个负载设备的详细用电数据。
【IPC分类】G05B19-418
【公开号】CN104635713
【申请号】CN201510098211
【发明人】林弘宇, 李海忠, 姚国风, 李天杰, 唐新忠
【申请人】国家电网公司, 北京国电通网络技术有限公司, 北京中电飞华通信股份有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年3月5日