基于无线自组网技术的在线能耗监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术一种基于无线自组网技术的在线能耗监测装置，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、RS232通信单元、RS485通信单元和无线通信单元。采集单元包括电能量采集单元、燃气量采集单元、柴油量采集单元和无线信号强度采集单元。协议单元包括电能表通信规约处理单元、ModBus通信规约处理单元、无线自组网协议单元和全网时间同步协议单元。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。

On line energy consumption monitoring device based on wireless ad hoc network technology

The utility model relates to an on-line energy consumption monitoring device based on the wireless ad hoc network technology, which comprises a communication unit, an acquisition unit and a protocol unit three parts. The communication unit comprises an Ethernet communication unit, an RS232 communication unit, an RS485 communication unit and a wireless communication unit. The acquisition unit includes an electric energy acquisition unit, a gas sampling unit, a diesel volume acquisition unit and a wireless signal strength acquisition unit. The protocol unit includes an electric energy meter, a communication protocol processing unit, a ModBus communication protocol processing unit, a wireless ad hoc network protocol unit and a whole network time synchronization protocol unit. Acquisition unit is responsible for collecting all sensor data, and the data will be transmitted to the protocol processing unit; protocol data unit of collected, processed, and then the results are transmitted to the communication unit; a communication unit is responsible for the data transmission to the remote monitoring center, complete the entire data acquisition work.

【技术实现步骤摘要】
基于无线自组网技术的在线能耗监测装置
本技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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。本技术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。本技术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/T645-1997《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。本技术优点及功效在于：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，本技术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。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线自组网技术的在线能耗监测装置，其特征在于：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、RS232通信单元、RS485通信单元和无线通信单元；采集单元包括电能量采集单元、燃气量采集单元、柴油量采集单元和无线信号强度采集单元；协议单元包括电能表通信规约处理单元、ModBus通信规约处理单元、无线自组网协议单元和全网时间同步协议单元。

【技术特征摘要】
1.一种基于无线自组网技术的在线能耗监测装置，其特征在于：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、RS232通信单元、RS485通信单元和无线通信单元；采集单元包括电能量采集单元、燃气量采集单元、柴油量采集单元和无线信号强度采集单元；协议单元包括电能表通信规约处理单元、ModBus通信规约处理单元、无线自组网协议单元和全网时间同步协议单元。2.根据权利要求1所述的基于无线自组网技术的在线能耗监测装置，其特征在于：所述通信单元包括的以太网通信单元用于连接远程监测中心或外围设备；RS232通信单元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；无线通信单元用于多台装置之间的无线数据传输，实现监测数据汇总。3.根据权利要求1所述的基于无线自组网技术的在线能耗监测装置，其特征在于：所述采集单元包括的电能量采集单元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是一组模拟量输入采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹子龙，陈书雪，欧阳斌，胡涛，谷云辉，韩光钦，刚红润，张毅，郭杰，
申请(专利权)人：交通运输部科学研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11