一种发电数据采集物联网上传电路、系统及方法与流程

本发明属于数据采集及传输技术领域，具体涉及一种发电数据采集物联网上传电路、系统及方法。

背景技术：

现有发电数据收集与上传通过传感器以及串口通信为主。串口通信的缺陷在于实时性较差，需要每台电力设备配备计算机终端作为数据采集节点，通过计算机再上传至相关服务器，其过程复杂且硬件成本高。公众要的，数据的上传收到本地计算机终端工作环境限制，无法做到实时反馈，这对于智能电网场景下的数据处理是一大限制。

同时，采用有线传输方式会提高维护以及问题检测的成本和难度。因此串口通信等有线通信方式逐步被取代。而在电力系统发电过程中的数据采集依然通过有线数据采集方式进行。在此技术领域相对滞后。

随着WiFi技术的普及，采用WiFi可以直接上传互联网，一方面，它能够获取发电设备真实使用情况，因为直接上传的同时可以清楚完整的记录发电设备的整个发电效率和用户使用的情况，积累的数据可以为日后大数据分析提供更多有用的隐藏数据。另一方面，相比于目前大部分发电数据采集系统，它们大多数采用有线串口通讯设备通讯，将采集到的传感器数据信息先通过串口线传到本地服务器主机，最终汇总成结果通过互联网终端上传到远程的数据中心。然而先通过本地服务器收集，再汇总到远程服务器的通讯方式由于经过了一个或多个传输中继，实时性不足(本地必须有至少一个接入互联网的中继设备，将数据传到互联网的远程数据库中)。而采用了WiFi通讯方式的发电数据采集设备，由于WiFi本身就是一个基于互联网的站点，因此一个基于WiFi通讯的数据采集模块可以通过互联网直接发送采集数据到远程服务器中，由于减少了中间通讯过程，它的实时性会比较高，而且可以不搭建本地服务器，只需一个能正常连上外网的无线热点，可以节约用户成本。基于WiFi无线传输的设备由于WiFi模块自身可以作为站点，可以说它与互联网的交互是直接。这使得物联网功能的实现变得简单。电力设备物联网化，对于智能电网、智能电站以及电网大数据服务具有最关键的基石作用。是未来智能电网智慧城市的必须技术。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种发电数据采集物联网上传电路、系统及方法，本发电数据采集物联网上传系统基于物联网技术，采用WiFi入网，可以实现发电数据的无间断采集，并实时传入服务器中，大大提高了发电数据采集的效率。

为实现上述技术方案，本发明提供了一种发电数据采集物联网上传电路，包括：第一采样电阻R1、第二采样电阻R2、第一普通电阻R3、第二普通电阻R4、第一可调精密电阻RW1、第二可调精密电阻RW2、第一控制芯片U1、第二控制芯片U2、第三控制芯片U3、电容C1、第一二极管D1、第二二极管D2、WiFi模块P1以及电源；

所述第一控制芯片U1包括可编程的模数转换器和微控制器，所述第一控制芯片U1的2脚与第二二极管D2和第二普通电阻R4的一端并接，所述第一控制芯片U1的3脚与第一二极管D1的一端相接，所述第一控制芯片U1的4脚和WiFi模块P1的5脚相接，所述第一控制芯片U1的7脚与地相接，所述第一控制芯片U1的9脚与电源相接，所述第一控制芯片U1的19脚和第二控制芯片U2的1脚和2脚并接，所述第一控制芯片U1的20脚与第二控制芯片U2的6脚和7脚并接；

所述第二控制芯片U2用于电压放大，所述第二控制芯片U2的3脚和第一可调精密电阻RW1的一端相连，所述第二控制芯片U2的5脚和第二精密可调电阻RW2的一端相连，所述第二控制芯片U2的4脚接地，所述第二控制芯片U2的8脚接电源；

所述第三控制芯片U3用于电流采集，所述第三控制芯片U3的1脚和2脚接采集的电流的输入端，所述第三控制芯片U3的3脚和4脚接采集的电流的输出端，所述第三控制芯片U3的5脚接地，所述第三控制芯片U3的6脚与电容C1的一端相接，所述电容C1的另一端接地，所述第三控制芯片U3的7脚与第二精密可调电阻RW2的一端相接，所述第三控制芯片U3的8脚与供电电源相接。

优选的，所述第二精密可调电阻RW2的一端与第三控制芯片U3的7脚相连，另一端与第二控制芯片U2的5脚相连，所述第二精密可调电阻RW2的可调端与第二采样电阻R2的一端相连，所述第二采样电阻R2的另一端与地相接。

优选的，所述第一二极管D1的阳极与第三控制芯片U3的3脚相连，阴极与WiFi模块P1的4脚、第一普通电阻R3的一端并接，所述第一普通电阻R3另一端接入高电平。

优选的，所述电容C1为补偿电容，所述电容C1的一端接第三控制芯片U3的6脚，另一端接在第三控制芯片U3的5脚。

本发电数据采集物联网上传电路的工作原理是：第二控制芯片U2、第三控制芯片U3、第一采样电阻R1、第二采样电阻R2、第一可调精密电阻RW1、第二可调精密电阻RW2及其外围组成了电压电流采集电路，进行电压采集时，通过第一可调精密电阻RW1和第一采样电阻R1分压，校正测量的电压范围，然后再通过第二控制芯片U2缓冲隔离后，送入第一控制芯片U1的模数转换器中，最后经过第一控制芯片U1的微控制器进行数值转换计算测得发电设备的输出电压；进行电流采集时，需要采集的电流首先通过第三控制芯片U3转换成一个电压值，在此基础上再通过第二可调精密电阻RW2和第二采样电阻R2分压，之后再通过第二控制芯片U2处理后送入第一控制芯片U1的模数转换器中，最后经过第一控制芯片U1的微控制器进行数值转换计算测得发电设备的输出电流。WiFi模块P1及其外围电路组成WiFi传输电路，第一控制芯片U1的微处理器对采集到的电压电流数据进行处理，提高采集数据的有效性，然后通过采集的参数计算其他电参数后，以统一的格式进行封装打包并输送至WiFi传输电路，经过外部抗干扰二极管与WiFi模块P1串口进行通讯，数据经天线向外传输。

本发明还提供了一种发电数据采集物联网上传系统，包括：前述的发电数据采集物联网上传电路、发电设备、无线热点、路由器、以太网、服务器和数据库，所述发电设备的信号输出端连接到发电数据采集物联网上传电路，所述发电数据采集物联网上传电路通过WiFi模块P1与无线热点配对连接，所述无线热点通过路由器将采集数据通过以太网传输至服务器，所述服务器将数据存储在数据库内。

本发明还提供了一种基于上述发电数据采集物联网上传系统的发电数据采集输送方法，其特征在于具体包括如下步骤：

S1、发电设备电压及电流数据采集：发电设备正常工作过程中，电压输出端连接到发电数据采集物联网上传电路，所述发电数据采集物联网上传电路通过第一可调精密电阻RW1和第一采样电阻R1分压，校正测量的电压范围，然后再通过第二控制芯片U2缓冲隔离后，送入第一控制芯片U1的模数转换器中最后经过微控制器进行数值转换计算测得发电设备的输出电压；发电设备的电流测量首先是通过第三控制芯片U3转换成一个电压值，在此基础上再通过第二可调精密电阻RW2和第二采样电阻R2分压，之后再通过第二控制芯片U2处理后送入第一控制芯片U1的模数转换器中最后经过微控制器进行数值转换计算测得发电设备的输出电流；

S2、数据传输：第一控制芯片U1的微处理器对采集到的电压电流数据进行处理，提高采集数据的有效性，然后通过采集的参数计算其他电参数后，以统一的格式进行封装打包并输送至WiFi模块P1，数据经天线向外传输；

S3、数据存储：WiFi模块P1通过本地无线热点连接上以太网，本地无线热点通过TCP/IP协议与远程服务器连接，将采集数据通过以太网传输至服务器，服务器将数据存储在数据库内。

本发明的有益效果在于：

1)、本发电数据采集物联网上传电路采用了包括可编程模数转换器和微控制器的控制芯片，实现了电路的电参数(如电压、电流、功率等)的无间断实时采集，并通过与之配对的WiFi模块实现了数据的实时传输，电路集成度高，且硬件可编程，对于采集数据修正和后期系统升级可以采用WiFi无线传输的方式，大大简化维护难度，实现了电力设备物联网化，对于智能电网、智能电站以及电网大数据服务具有最关键的基石作用，是未来智能电网智慧城市的必须技术。

2)、本发电数据采集物联网上传系统使用发电数据采集物联网上传电路实现了电路的电参数(如电压、电流、功率等)采集并通过WiFi连接物联网，将相关数据上传到指定的服务器中，此过程的好处是只要用户使用设备，设备的相关电参数总是可以通过WiFi无线模块，经TCP/IP协议进入互联网，传输到服务器中，对于发电数据的统计具有非常好的优越性，其优越性体现在其总是与发电设备同步运行，只要有数据产生即可上传到服务器中，保证发电数据的同步性。

3)本发电数据采集物联网上传系统由于使用WiFi无线通信和微控制器的组合系统，因此系统可以使用WiFi进行无线升级，便于修正采集的电参数和实现相关功能，同时，也因为系统整合了WiFi传输模块，实现对具有此发明的发电设备的采集功能的控制也可以通过WiFi进行，十分方便。

4)本发电数据采集物联网上传方法快捷方便，准确度高，可以实现电力数据的实时采集及实时传输，保证发电数据更新的同步性，避免了电力数据传统采集输送方法中的数据滞后性。

附图说明

图1为本发明中发电数据采集物联网上传电路图。

图2为本发明中发电数据采集物联网上传系统示意图。

图中：100、发电数据采集物联网上传电路；200、发电设备；300、无线热点；400、路由器；500、以太网；600、服务器；700、数据库。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。

实施例1：一种发电数据采集物联网上传电路。

参照图1所示，一种发电数据采集物联网上传电路，包括：包括：第一采样电阻R1、第二采样电阻R2、第一普通电阻R3、第二普通电阻R4、第一可调精密电阻RW1、第二可调精密电阻RW2、第一控制芯片U1、第二控制芯片U2、第三控制芯片U3、电容C1、第一二极管D1、第二二极管D2、WiFi模块P1以及电源；

所述第一控制芯片U1包括可编程的模数转换器和微控制器，所述第一控制芯片U1的2脚与第二二极管D2和第二普通电阻R4的一端并接，所述第一控制芯片U1的3脚与第一二极管D1的一端相接，所述第一控制芯片U1的4脚和WiFi模块P1的5脚相接，所述第一控制芯片U1的7脚与地相接，所述第一控制芯片U1的9脚与电源相接，所述第一控制芯片U1的19脚和第二控制芯片U2的1脚和2脚并接，所述第一控制芯片U1的20脚与第二控制芯片U2的6脚和7脚并接；

所述第二控制芯片U2用于电压放大，所述第二控制芯片U2的3脚和第一可调精密电阻RW1的一端相连，所述第二控制芯片U2的5脚和第二精密可调电阻RW2的一端相连，所述第二控制芯片U2的4脚接地，所述第二控制芯片U2的8脚接电源；

所述第三控制芯片U3用于电流采集，所述第三控制芯片U3的1脚和2脚接采集的电流的输入端，所述第三控制芯片U3的3脚和4脚接采集的电流的输出端，所述第三控制芯片U3的5脚接地，所述第三控制芯片U3的6脚与电容C1的一端相接，所述电容C1的另一端接地，所述第三控制芯片U3的7脚与第二精密可调电阻RW2的一端相接，所述第三控制芯片U3的8脚与供电电源相接。

参照图1所示，所述第二精密可调电阻RW2的一端与第三控制芯片U3的7脚相连，另一端与第二控制芯片U2的5脚相连，所述第二精密可调电阻RW2的可调端与第二采样电阻R2的一端相连，所述第二采样电阻R2的另一端与地相接。所述第一二极管D1的阳极与第三控制芯片U3的3脚相连，阴极与WiFi模块P1的4脚、第一普通电阻R3的一端并接，所述第一普通电阻R3另一端接入高电平。所述电容C1为补偿电容，所述电容C1的一端接第三控制芯片U3的6脚，另一端接在第三控制芯片U3的5脚。

本发电数据采集物联网上传电路的工作原理是：第二控制芯片U2、第三控制芯片U3、第一采样电阻R1、第二采样电阻R2、第一可调精密电阻RW1、第二可调精密电阻RW2及其外围组成了电压电流采集电路，进行电压采集时，通过第一可调精密电阻RW1和第一采样电阻R1分压，校正测量的电压范围，然后再通过第二控制芯片U2缓冲隔离后，送入第一控制芯片U1的模数转换器中，最后经过第一控制芯片U1的微控制器进行数值转换计算测得发电设备的输出电压；进行电流采集时，需要采集的电流首先通过第三控制芯片U3转换成一个电压值，在此基础上再通过第二可调精密电阻RW2和第二采样电阻R2分压，之后再通过第二控制芯片U2处理后送入第一控制芯片U1的模数转换器中，最后经过第一控制芯片U1的微控制器进行数值转换计算测得发电设备的输出电流。WiFi模块P1及其外围电路组成WiFi传输电路，第一控制芯片U1的微处理器对采集到的电压电流数据进行处理，提高采集数据的有效性，然后通过采集的参数计算其他电参数后，以统一的格式进行封装打包并输送至WiFi传输电路，经过外部抗干扰二极管与WiFi模块P1串口进行通讯，数据经天线向外传输。

实施例2：一种发电数据采集物联网上传系统。

参照图2所示，一种发电数据采集物联网上传系统包括：如实施例1中所述的发电数据采集物联网上传电路100、发电设备200、无线热点300、路由器400、以太网500、服务器600和数据库700，所述发电设备200的信号输出端连接到发电数据采集物联网上传电路100，所述发电数据采集物联网上传电路100通过WiFi模块P1与无线热点300配对连接，所述无线热点300通过路由器400将采集数据通过以太网500传输至服务器600，所述服务器600将数据存储在数据库700内。

本发电数据采集物联网上传系统使用如实施例1中所述的发电数据采集物联网上传电路100实现了对发电设备200发电参数(如电压、电流、功率等)的实时采集并通过WiFi连接物联网，将相关数据上传到指定的服务器600中的数据库700内存储，实现了发电设备200发电数据的实时监控，增强了数据更新的实效性，并且本发电数据采集物联网上传系统由于使用WiFi无线通信和微控制器的组合系统，因此系统可以使用WiFi进行无线升级，便于修正采集的电参数和实现相关功能，同时，也因为系统整合了WiFi传输模块，实现对具有此发明的发电设备200的采集功能的控制也可以通过WiFi进行，十分方便。

实施例3：一种发电数据采集物联网上传方法。

本发电数据采集物联网上传方法是基于实施例2中的发电数据采集物联网上传系统实现的，其特征在于具体包括如下步骤：

S1、发电设备200电压及电流数据采集：发电设备200正常工作过程中，电压输出端连接到发电数据采集物联网上传电路100，所述发电数据采集物联网上传电路100通过第一可调精密电阻RW1和第一采样电阻R1分压，校正测量的电压范围，然后再通过第二控制芯片U2缓冲隔离后，送入第一控制芯片U1的模数转换器中最后经过微控制器进行数值转换计算测得发电设备的输出电压；发电设备的电流测量首先是通过第三控制芯片U3转换成一个电压值，在此基础上再通过第二可调精密电阻RW2和第二采样电阻R2分压，之后再通过第二控制芯片U2处理后送入第一控制芯片U1的模数转换器中最后经过微控制器进行数值转换计算测得发电设备的输出电流；

S2、数据传输：第一控制芯片U1的微处理器对采集到的电压电流数据进行处理，提高采集数据的有效性，然后通过采集的参数计算其他电参数后，以统一的格式进行封装打包并输送至WiFi模块P1，数据经天线向外传输；

S3、数据存储：WiFi模块P1通过本地无线热点300连接上以太网500，本地无线热点300通过TCP/IP协议与远程服务器500连接，将采集数据通过以太网500传输至服务器600，服务器600将数据存储在数据库700内。

通过发电数据采集物联网上传方法可以实现电力数据的实时采集及实时传输，保证发电数据更新的同步性，避免了电力数据传统采集输送方法中的数据滞后性。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。