一种基于无线数字式电子传感器的电能监视系统的制作方法

本发明涉及电力设备及电力监控技术领域，具体涉及一种基于无线方式、现场使用安装方便的数字式电子传感器的电能监视系统，以提供楼宇、家庭等用户侧的分布式电能监视，满足用户侧电能管理的需求。

背景技术：

在国家倡导节能减排的时代，电能量是一直倍受关注的问题之一。目前，在楼宇、家庭及类似场所中用能信息的采集主要依靠电能计量表(简称电表)作为电能量测的主要装置，但电表是以电力公司的需求为出发点而研制的，电力公司出于实现电能计量及计费、远程抄表、远程校对等业务，以及防止窃电的意图，而为楼宇、家庭及类似场所固定安装的，无法从电力公司获得楼宇、家庭及类似场所相关的电能信息。

对于智能建筑来说，由于其负载类型复杂，用电回路多，呈分布式状态，当要求采集的数据回路多时，带来布线成本的增加和施工难度的提高，使得分布式布线困难，采用传统的电量采集方式无法对每条支路进行全电量的电量精细化采集和管理。

另一方面，智能电网用户端对能源管理系统已提出一系列管理策略，但还缺乏对电能尤其是各个取电点进行精细化量测、采集的装置和系统。目前，现有的电能测量方式主要依靠互感器，经过电磁感应将感应的模拟信号通过有线的方式传输，再由采集装置进行转换、处理。由于模拟信号的抗干扰能力弱，信号在沿线路的传输过程中会受到外界和通信系统内部的各种噪声干扰，导致信号衰弱甚至接收不到信号的情况产生；且噪声和信号混合后难以分开，从而使得通信质量下降，而且线路越长，噪声的积累也就越多，造成测量不准确或是保护装置误报等情况。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种现场使用安装方便、信号输出质量高、便于分布式安装与测量、可方便实现用电回路的精细化量测与管理的电能监视系统。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种基于无线数字式电子传感器的电能监视系统，其特征在于：包括无线数字式电子传感器，无线数字式电子传感器通过无线通讯与电能数据转换网关连接，电能数据转换网关、路由器、交换机、电能监控主机通过以太网传输链路依次连接，移动客户端通过无线通讯与电能监控主机连接。

优选地，所述无线数字式电子传感器采集实时的电参量信号，以无线通信方式发送至电能数据转换网关；电能数据换网关对分布式无线数字式电子传感器节点进行组网，集中接收无线数字式电子传感器发送的数字电能信息并进行打包处理和协议转换，从以太网传输链路经路由器、交换机传输至电能监控主机，移动客户端通过无线网络监控电能信息。

优选地，所述无线数字式电子传感器包括电压电流采集模块和采集电路板，电压电流采集模块连接采集电路板，采集电路板通过无线通讯与所述电能数据转换网关连接。

更优选地，所述电压电流采集模块包括磁环和线圈，磁环通过线圈连接所述采集电路板。

进一步地，所述采集电路板包括ad转换模块，所述磁环通过线圈连接ad转换模块，ad转换模块连接mcu模块，mcu模块连接无线通信模块。

更进一步地，所述磁环采集模拟量的电参量信号，并通过线圈传给ad转换模块；ad转换模块对实时的模拟量的电参量信号进行ad转换，转换为数字量信号，并发送给mcu模块；mcu模块接收所述数字量的电参量信号，进行分析处理，并将相关电能信息通过无线通信模块发送给所述电能数据转换网关。

优选地，所述mcu模块对所述数字量的电参量信号的分析处理包括：计算电压、电流、频率、功率、功率因数、有功电能累加值、电费累加值。

优选地，所述无线通信模块为射频模块、wifi模块、zigbee模块或蓝牙模块。

优选地，所述电压电流采集模块包括电压互感器和/或电流互感器。

优选地，所述无线数字式电子传感器还包括用于提供工作电源的电源模块，电源模块连接ad转换模块、mcu模块、无线通信模块。

本发明提供的电能监视系统采用基于无线射频的数字式传感器采集技术，对楼宇、家庭等用户侧进行分布式电能量测，取消了繁琐的现场布线，节约了布线成本，提高了工作效率，有效实现了分布式多回路的电能数据采集，实现了电能采集的精细化监视与管理，满足用户侧电能管理的需求。

附图说明

图1为无线数字式电子传感器的结构框图；

图2为本实施例提供的基于无线数字式电子传感器的电能监视系统示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

图1为无线数字式电子传感器的结构框图，所述的无线数字式电子传感器包括电压电流采集模块11和采集电路板12，电压电流采集模块11包括磁环111和线圈112，采集电路板12包括ad转换模块121、mcu模块122、射频模块123、电源模块124。磁环111通过线圈112连接ad转换模块121，ad转换模块121连接mcu模块122，mcu模块122连接射频模块123，电源模块124连接ad转换模块121、mcu模块122、射频模块123。

电压电流采集模块11采集模拟量的电参量信号，并通过线圈112传给ad转换模块121，ad转换模块121对实时的电压、电流模拟量信号进行ad转换，转换为数字量信号，并发送给mcu模块122；mcu模块122计量及计算电压、电流、频率、总视在功率、瞬时有功功率、瞬时无功功率、功率因数、有功电能累加值、电费累加值等信息；通过射频模块123将数字信息的电能参数通过无线射频的方式发送给电能数据转换网关2，电源模块124对无线数字式电子传感器1各个部分提供电源。

电压电流采集模块11包括电压互感器和/或电流互感器，电压互感器和/或电流互感器分别用来采集电压和/或电流信号。ad转换模块121从电压电流采集模块11中的电压互感器和/或电流互感器接收模拟量的电压和/或电流信号，并将其转换成数字信号供mcu模块122进行计量和计算。

mcu模块122于外围时钟模块连接，mcu通过数据输入接口与ad转换模块121连接，接收数字信息输入，mcu通过数据输出接口与射频模块123连接，发送电能参数。

电源模块124为mcu模块122、ad转换模块121、射频模块123提供工作电源。

一种基于无线数字式电子传感器的电能监视系统如图2所示，包括无线数字式电子传感器1、电能数据转换网关2、以太网传输链路3、路由器4、交换机5、电能监控主机6、移动客户端7。无线数字式电子传感器1采集实时的电参量信号，以无线射频方式发送至电能数据转换网关2，电能数据换网关2可对分布式无线数字式电子传感器1节点进行组网，并集中接受无线数字式电子传感器1发送的数字电能信息并进行打包处理和协议转换，从以太网传输链路3经路由器4、交换机5传输至电能监控主机6，移动客户端7可通过无线网络监控电能信息。

电能监控主机6内安装能效管理软件，对下层采集的信息进行分析、整理、归类，通过控制策略和数据深度挖掘提供给用户优化的用电方案，发布用电能效应用信息，以及查询历史数据等。

移动客户端7包含手机、平板电脑等移动设备。

无线数字式电子传感器将采集的模拟量电能信号转换为数字信号后，除了使用无线射频方式发送给电能数据转换网关外，还可以使用wifi、zigbee或蓝牙等无线通信方式。

本实施例提供的电能监视系统基于无线数字式电子传感器，无线数字式电子传感器采用无线射频通信方式，将电磁式互感器采集的电能信号就地通过mcu模数转换为数字信号，并将转换好的数字信号通过无线射频的方式发送给电能数据转换网关，电能数据转换网关将接收的数字电能信息进行打包处理和协议转换，通过无线或有线局域网的形式传递。

基于无线数字式电子传感器的电能监视系统为三层结构，底层为分布式的无线数字式电子传感器采集单元，中间层为数据转换层，电能数据转换网关作为信息转换器，具有将分布式无线射频的数字式电子传感器进行组网的功能，对于大型系统电能数据转换网关也可是多个，上层为数据监视和管理系统。

采用基于无线数字式电子传感器的电能监视系统，取消了繁琐的现场布线，节约布线成本、提高工作效率，有效实现了分布式多回路的电能数据采集。为智能电网用户端能源管理系统电能信息精细化量测、采集和管理提供一个良好的解决方案。

本实施例提供的电能监视系统能为建筑运行能耗统计建立档案，配合政府有关部门调查统计，如实提供建筑物能源消耗数据；可以有助于国家机关办公建筑、公共建筑所有权人、使用权人以及其委托的物业服务企业等根据能源消耗指标、用能系统特征制定相应的节能运行管理制度和操作规程，定期对建筑物用能系统进行维护、检修、监测及更新置换，保证用能系统的运行符合民用建筑节能强制性标准。