基于无线自组网技术的在线能耗监测装置的制作方法

本实用新型属于一种能耗数据采集装置，尤其适用于高速公路建设过程中的能耗在线监测应用。

背景技术：

我国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，交通运输行业更是得到了前所未有的发展，尤其是高速公路建设，得到了飞速发展。高速公路建设属于一次性耗能巨大的工程项目，高速公路施工现场需要提供各种能源物资，包括电能、柴油、燃气等，施工人员在施工过程中对各种能源物资浪费比较严重，而且对各项物资的管理主要采用原始的人工巡检方式，监管不力，普遍存在能源物资偷用、私用现象，因此有必要对各种能源物资进行实时监测，提高能源利用率。监测的手段一般采用在线能耗监测装置，其主要功能如下：

1)对电能表耗电量进行实时监测；

2)对柴油使用量进行实时监测；

3)对燃气使用量进行实时监测；

4)将各项监测数据汇总，并实时传输到远程监测中心。

但由于高速公路施工过程中，施工场地在高速公路沿线分布，在高速公路施工场地的各个监测点比较分散，整体呈一字总线分布，首末端监测点之间距离远；由于施工情况的变化，还经常导致能耗监测点出现增加、变动、扩充等需求，传统的有线方式对现场布线要求高，已经不适用于现代的快速部署和维护要求，因此，研究一种具备无线自组网功能的新型能耗监测装置，需求越来越迫切。

技术实现要素：

本实用新型为了克服能耗监测装置有线布线方式的不足，用无线自组网技术，该装置不仅能满足施工现场快速部署维护的要求，而且能通过自动组网扩展无线通信能力。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：在现有能耗监测装置基础上增加无线通信模块，利用无线通信方式传输能耗采集数据，甩掉原有的长距离通信电缆，降低现场布线的难度；自主设计一套自组网多跳无线通信协议，可以自动适应一字总线网络结构，支持级联多跳通信，具备全网时间同步功能，且能根据接收信号强度自动调整发射功率，保证无线通信的稳定性和可靠性。

本实用新型的基于无线自组网技术的在线能耗监测装置，如图所1示，包括通信单元、采集单元和协议单元三个部分。

通信单元包括以太网通信单元1、RS232通信单元2、RS485通信单元3和无线通信单元4。

采集单元包括电能量采集单元5、燃气量采集单元6、柴油量采集单元7和无线信号强度采集单元8。

协议单元包括电能表通信规约处理单元9、ModBus通信规约处理单元10、无线自组网协议单元11和全网时间同步协议单元12。

以太网通信单元1主要用于连接远程监测中心或外围设备。RS232通信单元2用于连接现场大功率电能表，对电能表进行设置。RS485通信单元3用于连接现场的各种流量计，控制能耗数据采集过程。无线通信单元4用于多台装置之间的无线数据传输，实现监测数据汇总。

电能量采集单元5是一种脉冲计数模块，通过对电能表的脉冲输出进行计数，实现电能量采集功能。燃气量采集单元6是一组模拟量输入采集模块，通过对燃气涡轮流量计的输出信号进行分析处理，得到实时燃气流量值。柴油量采集单元7是一组模拟量输入采集模块，通过对柴油涡轮流量计的输出信号进行分析处理，得到实时柴油流量值。无线信号强度采集单元8是一组模拟量输入采集模块，通过对天线接收到的无线信号强度进行分析处理，评估当前无线链路的通信质量。

电能表通信规约处理单元9实现DL/T 645-1997《多功能电能表通信规约》，对电能表的各项参数进行设置。ModBus通信规约处理单元10实现了柴油流量计和燃气流量计的通信接口协议，对流量计的各项参数进行设置。

无线自组网协议单元11实现了无线通信组网的整个过程，包括无线链路的自动组建、无线通信的路由选择、无线通信节点的动态增加和删除、无线链路可靠性维护等，保证传感器采集数据汇总和传输的可靠性。

全网时间同步协议单元12通过定时下发同步时标信号，实现全网时间同步，空中无线传输分成若干时隙进行，减少无线数据传输冲突失败的可能，提高空中链路的稳定性。

采集单元负责采集现场各传感器数据，并将数据传递给协议单元处理；协议单元对采集到的数据进行分析、处理后，再将结果传递给通信单元；通信单元负责将结果数据传输到远程监控中心，完成整个数据的采集工作。

本实用新型优点及功效在于：1.在现有能耗监测装置基础上增加无线通信模块，利用无线通信方式传输能耗采集数据，甩掉原有的长距离通信电缆，降低现场布线的难度；自主设计一套自组网多跳无线通信协议，可以自动适应一字总线网络结构，支持级联多跳通信，具备全网时间同步功能，且能根据接收信号强度自动调整发射功率，保证无线通信的稳定性和可靠性。

2.无线自组网协议单元实现了无线通信组网的整个过程，包括无线链路的自动组建、无线通信的路由选择、无线通信节点的动态增加和删除、无线链路可靠性维护等，保证传感器采集数据汇总和传输的可靠性。

3.全网时间同步协议单元通过定时下发同步时标信号，实现全网时间同步，空中无线传输分成若干时隙进行，减少无线数据传输冲突失败的可能，提高空中链路的稳定性。

【附图说明】

图1是实施的基于无线自组网技术的在线能耗监测装置的结构示意图。

图2是高速公路在线能耗监测系统的具体实施方式示意图。

【具体实施方式】

请参照图1-2所述，本实用新型一种基于无线自组网技术的在线能耗监测装置，具体示例为：

1)在建高速公路沿线一字分布各个施工区域，如图中施工区域A、B、C、D，每个施工区域内独立布置一套在线监控设备，实时采集耗电量、柴油量及燃气量使用数据；

2)施工区域B、C、D将采集到的数据通过无线通信方式传输给施工区域A中的汇总设备，由施工区域A中的汇总设备统一将数据传输到远程监控中心；

3)数据传输采用无线多跳传输方式，即施工区域B直接将数据传输给施工区域A中的汇总设备，而施工区域C先将数据传输给施工区域B，然后由施工区域B将数据再传递给施工区域A，依次类推；

4)当施工区域变动时，比如施工区域B施工完毕撤掉了设备，则无线通信动态调整通信链路，施工区域C动态调整发射功率，将数据直接传递给施工区域A，不经过施工区域B，同理，施工区域D通过施工区域C将数据传输给施工区域A，保证链路不受影响；

5)系统定时发送同步广播数据，由施工区域A汇总设备发出，每个设备接收到之后，调整同步时钟，保证各个施工区域数据发送时间不冲突，减少数据通信失败重传概率。