专利名称：基于rfid的智能供电管理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及使用RFID技术的远程用电监控及管理系统，特别涉及基于RFID的智能供电管理系统。
背景技术：
RFID 是 Radio Frequency Identification 的缩写，即射频识别技术。RFID 射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID系统由RFID阅读器(读写器)和RFID电子标签组成。RFID阅读器(读写器)通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便，已广泛应用在交通、安防、工控等领域。当前公知的用电管理系统仅能对供电装置例如插座等设备进行控制，无法对接入系统的电器做出识别，不能针对特定的电器进行操作。其缺陷在于，所有的管理操作是针对供电单元，而不是电器，系统无法得知工作在其上是何种电器，导致操作不够灵活。例如当系统需要对某一个电器进行控制时，如果该电器更换到其他插座，由于系统无法识别电器位置的变更，控制命令依然会下发到原插座，无法针对电器的变化做出相应的反应，而最终导致控制失败。
实用新型内容针对现有系统无法对电器做出识别，仅能对供电装置做出控制的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种基于RFID的智能供电管理系统，针对电器进行管理，所有的操作控制命令直接面向电器，无论电器工作在哪一个供电终端上，系统对其的监控与控制都不会受到影响，用户可以随意更换电器的位置，大大提高了系统的灵活性和实用性。本实用新型的目的通过以下技术方案实现:基于RFID的智能供电管理系统,包括安装在电器插头上的RFID电子标签、用于电器识别和数据采集的供电装置、用于处理数据和命令的主机装置；所述供电装置包括供电装置微处理单元，分别与供电装置微处理单元连接的RFID读写单元、电流检测单元、供电装置时钟单元、控制单元和供电装置电力线载波通信单元；所述RFID读写单元用于读写电器的RFID电子标签中的信息；所述电流检测单元用于测量电器的工作电流；所述供电装置时钟单元用于提供系统的工作时间；所述控制单元用于控制供电装置的通断电；所述供电装置电力线载波通信单元用于与主机进行通信；所述供电装置微处理单元用于实现对RFID读写单元、电流检测单元、供电装置时钟单元、控制单元和供电装置电力线载波通信单元的控制。所述主机装置包括主机微处理单元，分别与主机微处理单元连接的嵌入式网页单元、主机时钟单元、主机电力线载波通信单元和用电历史记录单元；所述嵌入式网页单元用于将供电装置测量到的电器的工作状态显示在网页上，还用于将用户在网页上的操作发送到主机微处理单元；所述主机时钟单元用于提供系统的工作时间；所述用电历史记录单元用于记录电器的用电历史；所述主机电力线载波通信单元用于与供电装置进行通信；所述主机微处理单元用于实现对嵌入式网页单元、主机时钟单元、主机电力线载波通信单元和用电历史记录单元的控制。所述RFID读写单元包括RFID读写器与RFID读写器天线。所述控制单元为继电器。所述供电装置时钟单元为计时芯片。主机时钟单元为计时芯片。所述用电历史记录单元为SD卡读写器。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点和有益效果:(I)本实用新型在电器插头上安装RFID电子标签，通过供电装置上的RFID读写单元识别电器，针对电器进行管理，所有的操作控制命令直接面向电器，无论电器工作在哪一个供电终端上，系统对其的监控与控制都不会受到影响，用户可以随意更换电器的位置，大大提高了系统的灵活性和实用性。(2)本实用新型的供电装置设有电流检测单元、控制单元，可以实现对不同的电器实施针对性的过流保护及电器插入延时保护。(3)本实用新型的主机装置设有嵌入式网页单元，将供电装置测量到的电器的工作状态显示在网页上，同时还可将用户在网页上的操作操作发送到主机微处理单元，使用方便；主机装置设有用电历史记录单元，可以记录电器的用电历史，便于查询。
图1为本实用新型基于RFID的智能供电管理系统的供电装置的组成框图。图2为本实用新型基于RFID的智能供电管理系统的主机装置的组成框图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。实施例1本实施例的基于RFID的智能供电管理系统，包括安装在电器插头上的RFID电子标签、用于电器识别和数据采集的供电装置和用于处理数据和命令的主机装置。RFID电子标签记录了电器的名称、ID号、最大电流等信息。如图1所示，所述供电装置包括供电装置微处理单元，分别与供电装置MCU微处理单元连接的RFID读写单元、电流检测单元、供电装置时钟单元、控制单元和供电装置电力线载波通信单元。所述RFID读写单元用于读写电器的RFID电子标签中的信息；包括RFID读写器与RFID读写器天线，RFID读写器和RFID天线工作在13.56MHz的频率，数据传输规则遵循IS015639 协议。所述电流检测单元用于测量电器的工作电流；最大容许电压和电流不小于AC-220V/20A,测量精度至少达到50mA。电流检测单元通过数据线连接到供电装置中微控制单元上的A/D转换器，由A/D转换器将电流值换算为数字值。所述供电装置时钟单元为计时芯片，用于提供系统的工作时间；计时芯片可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时。同时供电装置MCU微处理单元可以对供电装置时钟单元进行时间初始化，并可以读取某一时刻的时间。所述控制单元为继电器，用于控制供电装置的通断电；继电器的最大容许电压和电流不小于AC-220V/20A。继电器控制单元应为常开型，由供电装置微处理单元控制通断状态。所述供电装置电力线载波通信单元用于与主机装置进行通信，通过串口与供电装置MCU微处理单元相连接，将供电装置MCU微处理单元传递过来的数据进行调制之后发送到电力线上，同时可以接受电力线上的调制信号，并将调制信号进行解调之后发送给供电装置MCU微处理单元，以实现主机装置和供电装置中微处理之间的透明通信。所述供电装置MCU微处理单元用于实现对RFID读写单元、电流检测单元、时钟单元、控制单元和供电装置电力线载波通信单元的控制，可以控制RFID读写器读取RFID电子标签，处理读取到的标签内容；具有A/D转换器，可以将电流检测单元测量到的电流值转换为数据值，完成电器即时功率，累计功耗的计算；可以控制继电器的接通和断开。同时可以通过串口与供电装置电力载波通信单元相连接，以实现与主机装置之间的通信，将电器的工作状态信息传递给主机装置，同时对主机装置下发的命令进行响应，完成相应的控制操作。如图2所示，所述主机装置包括主机微处理单元，分别与主机微处理单元连接的嵌入式网页单元、主机时钟单元、主机电力线载波通信单元和用电历史记录单元。所述嵌入式网页单元用于将供电装置测量到的电器的工作状态显示在网页上，还用于将用户在网页上的操作操作发送到主机微处理单元；嵌入式网页单元通过串口与主机MCU微处理单元连接，通过RJ-45标准网口与互联网连接。嵌入式网页单元可以储存网页提供给用户浏览，同时将用户的控制操作通过串口传递给主机MCU微处理单元。主机MCU微处理单元可以通过串口对嵌入式网页内部所储存的网页进行读取，改写，修改网页代码等功能。所述主机时钟单元为计时芯片，用于提供系统的工作时间；计时芯片可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时。同时主机MCU微处理单元可以对主机时钟单元进行时间初始化，并可以读取某一时刻的时间。所述用电历史记录单元为SD卡读写器，用于记录电器的用电历史；可以将主机MCU微处理单元传递的信息编辑成为相应的文件格式，并将文件写入到SD卡中。所述主机电力线载波通信单元用于与供电装置进行通信；通过串口与主机装置MCU微处理单元相连接，将主机MCU微处理单元传递过来的数据进行调制之后发送到电力线上，同时可以接受电力线上的调制信号，并将调制信号进行解调之后发送给主机MCU微处理单元，以实现主机装置和供电装置中微处理之间的透明通信。[0047]所述主机MCU微处理单元用于实现对嵌入式网页单元、主机时钟单元、主机电力线载波通信单元和用电历史记录单元的控制。主机MCU微处理单元至少含有两组UART串口，一组串口与主机电力载波单元进行通信，另一组与嵌入式网页单元进行通信。主机MCU微处理单元可以通过主机电力载波单元与供电装置之间进行通信，并包含完整的通信协议，可以完成相应的信息传输与命令下达。主机MCU微处理单元还可以控制嵌入式网页单元，可以将电器的信息显示在网页的相应位置，同时可以接受用户在网页上面下达控制命令，并将命令处理之后传递给供电装置以进行下一步操作。本实施例的基于RFID的智能供电管理系统实现的功能如下:电器身份识别:供电装置中的RFID读写器不断从RFID读写器天线发射射频信号以尝试读取标签信息，随着插头的插入，RFID电子标签贴近RFID读写器天线，RFID读写器识别到电子RFID标签，读出标签中的记录的电器的信息，系统即可识别插入的是何种电器。电器工作状态监控:供电装置中的电流检测单元测量电器的工作电流，通过计算后可以得出电器的实时功率，累计功耗。时钟单元统计电器的累计工作时间。同时，供电装置将以上状态信息实时的传递给主机装置，主机装置将这些信息显示在网页的相应部分。[0051 ] 电器插入延时供电:电器插头插入供电装置，在RFID读写器通过读取RFID电子标签成功完成电器身份识别后，供电装置MCU微处理单元控制继电器经过一个短暂的延时之后才接通电源。防止电器插入过程中意外漏电。过流保护:本系统可以对不同的电器实施针对性的过流保护。在电器RFID电子标签中可以根据用户需求写入最大电流值。当电器插头插入供电装置时，RFID读卡器读出RFID电子标签中的最大电流值。当电流检测单元测量到电器的工作电流值超过最大电流值时，供电装置MCU微处理单元立刻控制继电器控制单元断开，停止为电器供电，从而达到保护电器的作用。拔出报警:当电器插头被拔出时，RFID读卡器无法读到RFID电子标签，系统即认定电器被拔出，供电装置发出报警，同时将告警信息传递到主机装置，主机将信息显示在网页的相应位置。用电历史记录:本实用新型可以记录电器的插入拔出时间，和工作电流过流的时间。电器插头插入供电装置后，RFID读写器识别到RFID电子标签，从中读出电器的名称。当电器拔出的时候，RFID读卡器无法识别到RFID电子标签，即认为电器已经拔出。当发生电器的工作电流超过额定电流，系统会发生过流报警。供电装置MCU微处理单元会在上述事件发生时从时钟单元读出对应的时间和日期，并将以上信息发送给主机装置，主机装置将这些信息通过SD卡读写器记录到SD卡中。远程断电:用户在网页上下达对某一电器断电的命令，主机MCU微处理单元收到命令之后，将断电命令通过主机电力线载波通信单元广播给所有供电装置，供电装置通过RFID读卡器读取电子标签寻找到指定电器，随后断电。智能规则设定:用户设定不同电器之间的通断电逻辑规则，即某一台电器的通断电状态可以影响到另一台电器的通断电状态。系统按照所设定的规则对相应电器的工作状态进行监控，如果被监控电器的通断电状态符合规则设定的情况，即对被控电器进行相应通断电操作。[0057]上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.基于RFID的智能供电管理系统，其特征在于，包括安装在电器插头上的RFID电子标签、用于电器识别和数据采集的供电装置、用于处理数据和命令的主机装置； 所述供电装置包括供电装置微处理单元，分别与供电装置微处理单元连接的RFID读写单元、电流检测单元、供电装置时钟单元、控制单元和供电装置电力线载波通信单元。
2.根据权利要求1所述的基于RFID的智能供电管理系统，其特征在于，所述主机装置包括主机微处理单元，分别与主机微处理单元连接的嵌入式网页单元、主机时钟单元、主机电力线载波通信单元和用电历史记录单元。
3.根据权利要求1所述的基于RFID的智能供电管理系统，其特征在于，所述RFID读写单元包括RFID读写器与RFID读写器天线。
4.根据权利要求1所述的基于RFID的智能供电管理系统，其特征在于，所述控制单元为继电器。
5.根据权利要求1所述的基于RFID的智能供电管理系统，其特征在于，所述供电装置时钟单元为计时芯片。
6.根据权利要求2所述的基于RFID的智能供电管理系统，其特征在于，主机时钟单元为计时芯片。
7.根据权利要求2所述的基于RFID的智能供电管理系统，其特征在于，所述用电历史记录单元为SD卡读写器。
专利摘要本实用新型公开了一种基于RFID的智能供电管理系统，包括安装在电器插头上的RFID电子标签、用于电器识别和数据采集的供电装置和用于处理数据和命令的主机装置；所述供电装置包括供电装置微处理单元，分别与供电装置微处理单元连接的RFID读写单元、电流检测单元、供电装置时钟单元、控制单元和供电装置电力线载波通信单元；所述主机装置包括主机微处理单元，分别与主机微处理单元连接的嵌入式网页单元、主机时钟单元、主机电力线载波通信单元和用电历史记录单元。本实用新型实现了用户可以随意更换电器的位置，大大提高了系统的灵活性和实用性。
文档编号G06K17/00GK202995761SQ20122056952
公开日2013年6月12日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者曹威克, 徐向民, 黄霖, 李聪 申请人:华南理工大学