能效采集器及系统的制作方法

本实用新型涉及数据采集技术领域，尤其是涉及能效采集器及系统。

背景技术：

近年来，电能耗费的趋势不断加剧，与此同时国家提出节能减排与绿色能源的号召，并颁布了《进一步深化电力体制改革的若干意见》(中发[2015]9号)，标志着新一轮电力市场改革正式开始。

新电改的总思路是厘清垄断环节和竞争环节，管住中间、放开两头。在新电改背景下，电网公司、发电公司和售电公司均将面临新的机遇和挑战。售电公司作为新的市场主体，需要不断探索和适应新的市场机制和运营模式，并独自承担由于供给侧和需求侧波动带来的市场风险。

无论是从节能减排、绿色能源，还是从售电公司运营的角度来看，都需要对电力数据进行监测。实时能耗数据的采集具有重要意义，然而，当前市面上的能效采集器大多是独立工作的，没有与之配套的采集网关及后端的服务器，数据的采集、传输及后续的处理缺少一个较为统一的解决方案；而且能效采集器安装较为困难，成本也比较高。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供能效采集器及系统，以克服当前行业中电表独立运行问题，更好地为电量后续的传输及处理做准备，降低能效采集成本。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种能效采集器，其中，包括：依次相连的采集单元、电能计量芯片、主控芯片和IO模块；

所述采集单元，用于实时采集电量参数；

所述电能计量芯片，用于根据所述电量参数计算能效数值；

所述主控芯片，用于读取所述能效数值并选择通讯方式将所述能效数值由所述IO模块传出。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述采集单元包括电压传感器和电流传感器，所述电量参数包括电压信号和电流信号；

所述电压传感器，用于实时采集所述电压信号；

所述电流传感器，用于实时采集所述电流信号。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述通讯方式包括有线通信方式和/或无线通信方式；

所述有线通信方式包括：RS485、RS232；

所述无线通信方式包括：LoRa、FSK、ZigBee、NB-IOT。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述电能计量芯片采用ADE78XX。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述主控芯片采用STM32。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述主控芯片与所述电能计量芯片之间通过SPI、I²C或HSDC接口进行交互。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，还包括与所述主控芯片相连的开关量输入模块、开关量输出模块。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种能效采集系统，其中，包括物联网网关、服务器和多个上述的能效采集器；

所述能效采集器通过所述物联网网关将能效数值发送至所述服务器；

其中，所述能效采集器与所述物联网网关之间采用Modbus协议进行通信，所述物联网网关与所述服务器之间采用TCP/IP协议进行通讯。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述能效采集器与所述物联网网关之间采用RS485或无线通讯方式。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述物联网网关与所述服务器之间采用有线上网或者GPRS无线上网的方式通过以太网连接。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型提供的能效采集器及系统，该系统包括物联网网关、服务器和多个能效采集器，能效采集器通过物联网网关将能效数值发送至服务器；其中的能效采集器包括依次相连的采集单元、电能计量芯片、主控芯片和IO模块；采集单元，用于实时采集电量参数；电能计量芯片，用于根据电量参数计算能效数值；主控芯片，用于读取能效数值并选择通讯方式将能效数值传输至IO模块。本实用新型可以克服当前行业中电表独立运行问题，更好地为电量数据后续的传输及处理做准备，降低能效采集成本。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的能效采集器示意图；

图2为本实用新型实施例提供的能效采集系统示意图。

图标：

100-能效采集器；111-电压传感器；112-电流传感器；120-电能计量芯片；130-主控芯片；140-IO模块；150-开关量输入模块；160-开关量输出模块；200-物联网网关；300-服务器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术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，都属于本实用新型保护的范围。

近年来，电能耗费的趋势不断加剧，新一轮电力市场改革正式开始。无论是从节能减排、绿色能源，还是从售电公司运营的角度来看，都需要对电力数据进行监测。实时能耗数据的采集具有重要意义，然而，当前市面上的能效采集器大多是独立工作的，没有与之配套的采集网关及后端的服务器，数据的采集、传输及后续的处理缺少一个较为统一的解决方案；而且能效采集器安装较为困难，成本也比较高。

基于此，本实用新型实施例提供的能效采集器及系统，可以克服当前行业中电表独立运行问题，更好地为电量后续的传输及处理做准备，降低能效采集成本。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种能效采集器进行详细介绍。

实施例：

图1为本实用新型实施例提供的能效采集器示意图。

参照图1，能效采集器100主要包括：依次相连的采集单元、电能计量芯片120、主控芯片130和IO模块140，还包括与主控芯片130相连的开关量输入模块150和开关量输出模块160。

进一步的，能效采集器100可以与物联网网关200及服务器300组成采集系统，完成电量数据的采集、传输、分析等一系列操作，达成对用电的监控及通过历史数据对未来用电量进行预测的目的。参照图2，能效采集系统包括服务器300、物联网网关200和多个能效采集器100。

能效采集器100与物联网网关200之间采用Modbus协议进行通信，可以采用RS485或无线通讯方式作为媒介；物联网网关200与服务器300之间采用TCP/IP协议进行通讯，可以采用有线上网或者GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线服务)无线上网的方式通过以太网连接。

采用有线和无线的Modbus协议输入输出，可以将外部控制设备较为容易地接入，同时使得外部控制设备构成能效采集器100、物联网网关200、服务器300系统结构的一环，对采集系统的集成有积极作用。能效采集系统整体结构简单、体积较小，便于安装且成本低。

能效采集器及系统的工作原理如下所述。

采集单元，用于实时采集电量参数。

具体的，电量参数包括电压信号和电流信号，采集单元包括设置于前端的电压传感器111和电流传感器112，电压传感器111和电流传感器112均与电能计量芯片120相连。电压传感器111，用于实时采集电压信号；电流传感器112，用于实时采集电流信号。

电能计量芯片120，用于根据电量参数计算被测点的实际能效数值，即根据电压信号和电流信号计算能效数值。

主控芯片130，用于读取能效数值并选择通讯方式将能效数值由IO模块140传出。

具体的，主控芯片130通过SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)、I²C(Inter－Integrated Circuit，两线式串行总线)或HSDC(High Speed Data Capture，高速数据捕获)接口与电能计量芯片120交互，读取能效数值，并通过主流的RS485有线通讯方式或LoRa、FSK(Frequency-shift keying，频移键控)等无线通讯方式将能效数值输出至IO模块140，再由IO模块140将能效数值传出。

另外，通讯方式中的有线通信方式还可以为RS232，通讯方式中的无线通信方式还可以为ZigBee、NB-IOT等。

IO模块140将能效数值经由物联网网关200上传至服务器300，服务器300对能效数值进行存储或分析处理。

进一步的，开关量输入模块150，用于采集现场输入设备的开关信号(比如按钮、灯开关等)，将开关信号转换为电压信号后传输至IO模块140，IO模块140将该开关信号经由物联网网关200上传至服务器300，服务器300对开关信号进行存储或分析。

进一步的，主控芯片130当接收到工作人员的操控信息时，对操控信息进行处理，生成数字量控制信息，并将数字量控制信息发送至开关量输出模块160；

或者，服务器300当接收到工作人员的远程操控信息时，将远程操控信息依次通过物联网网关200、IO模块140后传输至主控芯片130，由主控芯片130将远程操控信息转换为远程数字量控制信息，并发送至开关量输出模块160。

开关量输出模块160，用于将数字量控制信息或者远程数字量控制信息转换成驱动外部输出设备、执行机构、显示灯等负载的开关控制信息。

上述的电能计量芯片120可以采用但不限于ADE78XX；ADE78XX能规避自行设计电路不规范引入的误差，同时能减小的采集电路体积，增加能效采集器100的便携性。

上述的主控芯片130可以采用但不限于STM32。

通过上述实施例可见，能效采集系统能够实时采集三相电系统中的电量参数，并通过传统的RS485接口及新型的无线接口将电量参数、能效数值等电量数据等传输出去，后端可以使用物联网网关200将多台能效采集器100的电量数据集中起来，并接入网络把电量数据传到服务器300。反过来看，服务器300的控制指令能透过物联网网关200传达到能效采集器100，从而对能效采集器100进行参数配置。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型提供的能效采集器及系统，该系统包括物联网网关、服务器和多个能效采集器，能效采集器通过物联网网关将生成的能效数值发送至服务器；其中的能效采集器包括依次相连的采集单元、电能计量芯片、主控芯片和IO模块；采集单元，用于实时采集电量参数；电能计量芯片，用于根据电量参数计算能效数值；主控芯片，用于读取能效数值并选择通讯方式将能效数值传输至IO模块。本实用新型可以克服当前行业中电表独立运行问题，更好地为电量数据后续的传输及处理做准备，降低能效采集成本。

在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。