一种基于套接字的电能采集及环境感知节点系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于套接字的电能采集及环境感知节点系统，包括电能采集及环境感知节点模盒本体、远程服务器端和用户电负荷，电能采集及环境感知节点模盒本体安装在电力用户界区内的市电线路上；电能采集及环境感知节点基于套接字方式通过wifi网络与远程服务器端连接；电路板安装在电能采集及环境感知节点模盒本体内；解决传统用户无法对电能信息进行完整的分析等缺点，无法为供电部门提供用电分析与预测的数据依据，不能在电量用度控制、供电单位与用户的交互等方面提供便利的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电能采集及环境感知节点系统，尤其涉及一种基于套接字的电能采集及环境感知节点系统,属于电能质量监测领域。
技术介绍
随着社会经济快速发展，电力需求量持续增加，而电力供需形势却持续紧张，用电形势十分严峻。为此，根据我国国情，电力行业制定了坚强智能电网发展规划。随着智能电网的发展，为了更好的服务用户，需要提供更加精确和实时的电能能耗监测。节点实物设计成插座形式，完成了对用户侧电能的实时监测。系统精度高、稳定性好，为用户选择用电行为提供一个有利的参考。目前，电监测设备往往只能记录总用电量，并不能掌握用电设备实时的用电情况。传统的方式为国内大多数家庭和企业安装使用的单相式电子式电能表计量，但其显示界面小，信息存储量也小，处理能力有限，可操作性差，只能读出用户每月的总用电量，用户无法对电能信息进行完整的分析等缺点，无法为供电部门提供用电分析与预测的数据依据，不能在电量用度控制、供电单位与用户的交互等方面提供便利，无法满足日益发展的社会用电需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于套接字的电能采集及环境感知节点系统，利用一种基于套接字的电能采集及环境感知节点系统解决传统的方式为国内大多数家庭和企业安装使用的单相式电子式电能表计量，但其显示界面小，信息存储量也小，处理能力有限，可操作性差，只能读出用户每月的总用电量，用户无法对电能信息进行完整的分析等缺点，无法为供电部门提供用电分析与预测的数据依据，不能在电量用度控制、供电单位与用户的交互等方面提供便利，无法满足日益发展的社会用电需求的问题。本专利技术采用的技术方案为一种基于套接字的电能采集及环境感知节点系统，包括电能采集及环境感知节点模盒本体、远程服务器端和用户电负荷，所述的电能采集及环境感知节点模盒本体安装在电力用户界区内的市电线路上；所述的电能采集及环境感知节点基于套接字方式通过wifi网络与远程服务器端连接；电路板安装在电能采集及环境感知节点模盒本体内。所述的电能采集及环境感知节点模盒外壳为插座结构，电能采集及环境感知节点模盒外壳还包括连接市电的插头和连接用户电负荷的插口。所述的电路板包括电能计量模块、电源模块、无线收发模块和串口，电源模块通过电能采集及环境感知节点模盒插头将市电接通转换后分别为电能计量模块和无线收发模块提供电源；无线收发模块和电能计量模块通过串口模块连接。所述的无线收发模块为HF-A11。利用本专利技术的技术方案，只需将模盒插入带电的电源插口，模盒内的电源模块就把市电转化为直流电，为电能计量模块供电，电能计量模块负责采集用电器的电压、电流、有功功率和用电量四组数据，采用套接字的方式将数据从模盒内的无线发送模块发送到远程服务器端，即可实现对用电用户的电压、电流、有功功率和用电量四组数据准确采集和实时发送，只需通过服务器端的监测系统就可实时采集用户的用电状况，并对所有采集到的信息进行综合分析。所述的电能采集及环境感知节点模盒外壳为插座结构，电能采集及环境感知节点模盒外壳还包括连接市电的插头和连接用户电负荷的插口，该结构易安装，取电和用电方便，与用户用电线路合理布局，既美观又不影响用户外接用电设备的使用。所述的电路板包括电能计量模块、电源模块、无线收发模块和串口，电源模块通过电能采集及环境感知节点模盒插头将市电接通转换后分别为电能计量模块和无线收发模块提供电源；无线收发模块和电能计量模块通过串口模块连接，该连接可实现数据采集、电源转换、数据传输。所述的无线收发模块为HF-A11，HF-A11嵌入式WiFi模组提供了一种把UART/以太网/GPIO等接口数据转到WiFi接口的解决方案。通过HF-A11模组，传统的低端串口设备或MCU控制的设备均可以很方便的接入WiFi无线网络，从而实现物联网络控制与管理。综上所述，利用一种基于套接字的电能采集及环境感知节点系统可以解决传统的方式为国内大多数家庭和企业安装使用的单相式电子式电能表计量，但其显示界面小，信息存储量也小，处理能力有限，可操作性差，只能读出用户每月的总用电量，用户无法对电能信息进行完整的分析等缺点，无法为供电部门提供用电分析与预测的数据依据，不能在电量用度控制、供电单位与用户的交互等方面提供便利，无法满足日益发展的社会用电需求的问题。附图说明图1为本专利技术系统示意图图；图2为本专利技术外观正视图；图3为本专利技术外观侧视图。具体实施方式下面对专利技术进行进一步介绍。如图1～3所示，一种基于套接字的电能采集及环境感知节点系统，包括电能采集及环境感知节点模盒本体、远程服务器端和用户电负荷，电能采集及环境感知节点模盒本体安装在电力用户界区内的市电线路上；电能采集及环境感知节点基于套接字方式通过wifi网络与远程服务器端连接；电路板安装在电能采集及环境感知节点模盒本体内。电能采集及环境感知节点模盒外壳为插座结构，电能采集及环境感知节点模盒外壳还包括连接市电的插头和连接用户电负荷的插口。电路板包括电能计量模块、电源模块、无线收发模块和串口，电源模块通过电能采集及环境感知节点模盒插头将市电接通转换后分别为电能计量模块和无线收发模块提供电源；无线收发模块和电能计量模块通过串口模块连接。本专利技术的模盒可采用金属模盒或塑料模盒，模盒外观可为方形，也可为圆形以及其它任何外形，本实施例采用塑料外壳，外形采用方形外盒。电源模块采用7805三端稳压集成电路，输出直流5V，再经过SP1117-3.3三端稳压芯片提供直流3.3V，由于采集节点主要是面向室内用电器，所以做成插座样式，由于要用AC220V/50HZ交流供电。硬件电路中电源模块需要输出DC3.3V，DC5V。所以在模盒内安装一块电源模块，负责电源转换。计量模块的设计是本系统硬件电路设计的核心，要求保证采集数据精度高、可靠性强。本系统采用电能计量芯片RN8209G，它是一款能够测量有功功率、有功能量，并能同时提供电流有效值、电压有效值、线频率、过零中断等的芯片，同时又兼具了体积小、成本低的优点，可以安装在塑料模盒内，塑料模盒侧边可以开一定数量的孔，用来将模盒内电路产生的热量散发出去，保证模盒内电路元器件的正常运行，并可以提高使用寿命。RN8209G功耗很低，典型值为32mW。使用DC5V电源供电，内部包含有电源监测电路，当电源电压低于4V±0.1V时芯片被复位，当电源电压高于4.3V±0.1V时芯片正常工作。内部电源监控电路的作用是保证上电和断电时，芯片的可靠工作。因此，在正常工作时，电源电压波动不应该超过±0.3V。RN8209G提供两路电流和一路电压有效值测量，包括三路ADC，分别用来对相线电流、零线电流和电压进行采样。测量误差很小：电流和电压在400：1动态范围内，有效值误差<0.5％，有功电能和无功电能误差在1500：1范围内<0.1％。RN8209G使用UART通用异步串行口与微控制器MCU通信，只需要两根线，一根发送(TX)，一根接收(RX)。支持全数字的增益、相位和offset校正。有功、无功电能脉冲分别从PF、QF管脚输出。计量模块的串口为UART串口，可采用微控制器MCU通过UART串口对计量芯片进行配置与校正。UART接口工作在符合UART协议的从模式、半双工通讯、9位UART(含偶校验位)上，帧结构包含校验本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于套接字的电能采集及环境感知节点系统，包括电能采集及环境感知节点模盒本体、远程服务器端和用户电负荷，其特征在于：所述的电能采集及环境感知节点模盒本体安装在电力用户界区内的市电线路上；所述的电能采集及环境感知节点基于套接字方式通过wifi网络与远程服务器端连接；电路板安装在电能采集及环境感知节点模盒本体内。

【技术特征摘要】
1.一种基于套接字的电能采集及环境感知节点系统，包括电能采集及环境感知节点模盒本体、远程服务器端和用户电负荷，其特征在于：所述的电能采集及环境感知节点模盒本体安装在电力用户界区内的市电线路上；所述的电能采集及环境感知节点基于套接字方式通过wifi网络与远程服务器端连接；电路板安装在电能采集及环境感知节点模盒本体内。2.根据权利要求1所述的一种基于套接字的电能采集及环境感知节点系统，其特征在于：所述的电能采集及环境感知节点模盒外壳为插座结构，电能采集及环境...

【专利技术属性】
技术研发人员：王恩伟，康欢，李倩，刘畅，曹晋源，张爱梅，刘波，罗刚，董玛兰莹，熊波，王枫，吴涛，何玉琳，严文晴，汪浩，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司贵阳供电局，
类型：发明
国别省市：贵州;52