一种无线路灯微基站电能计量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种无线路灯微基站电能计量装置，该电能计量装置包括电能输入接口、设备用电接口、回路供电输出/外置电流采样功能复用接口、AC/DC电源模块、电压采样电路、电流采样电路1、电流采样电路2、电能计量芯片、电能计量校准端子、设备供电开关、电流采样模式选择装置、CPU处理器、无线通信模块、无线通信天线。该电能计量装置和连接方法除了能够对路灯上的每一盏路灯的负载和用电量进行管理外，还能够对挂载在路灯灯杆上的各类设备进行有效的负载和用电管理。

An Electric Energy Metering Device for Wireless Street Lamp Micro Base Station

【技术实现步骤摘要】
一种无线路灯微基站电能计量装置
本技术涉及物联网、道路照明领域，具体为一种无线路灯微基站电能计量装置。
技术介绍
由于路灯灯杆具有城市密度和供电方便的特性，在物联网领域和道路照明领域，已经有厂家开始利用灯杆供电的便利在路灯灯杆上挂载空气传感器、摄像头、显示屏等各种物联网组件，这些物联网组件全部采用简单的接线方式从灯杆线路上取电，不考虑灯杆供电线路的负载能力，导致灯杆供电线路负载过重造成线路烧毁的问题时有发生。有部分厂家为了保证路灯灯杆上挂载的用电设备加装断路器和开关控制器，但是这些装置都是独立工作，在灯杆回路供电过程中，所有设备同时上电启动，造成启动电流过大造成供电线路故障问题。由于路灯照明属于社会公共资源，路灯照明电费由政府财政根据路灯控制柜中的电表计量数据进行统一支付，但是在路灯灯杆上挂载的设备消耗的用电量能够达到路灯用电量的40%之多，无法对这些额外的用电消耗进行有效的计量统计，导致公共社会资源的严重浪费。上述提到的这些缺陷已经成为了急需解决的技术问题。
技术实现思路
本技术设计了一种无线路灯微基站电能计量装置。本技术采用了如下技术方案：一种电能计量装置，该电能计量装置包括电能输入接口、设备用电接口、回路供电输出/外置电流采样功能复用接口、无线通信天线，其特征在于：电能输入接口，用于供电的交流输入,所述电能输入接口，具有L、E、N三个引脚分别接供电输入的火线、保护地、零线；设备用电接口，用于给被管理的设备进行供电和电能计量，所述设备用电接口，具有L、E、N三个引脚，分别给被管理设备提供火线、保护地、零线的接入；回路供电输出/外置电流采样功能复用接口，用于内置级联式连接方法中的回路供电输出，以及用于外接互感器式连接方法中的外置电流互感器的连接。进一步的,所述电能计量装置还包括AC/DC电源模块、电压采样电路、电流采样电路1、电流采样电路2、电能计量芯片、电能计量校准端子、设备供电开关、电流采样模式选择装置、CPU处理器、无线通信模块。进一步的,所述回路供电输出/外置电流采样复用功能接口具有L/S+、E/S-、N三个引脚，作为回路供电输出功能时，分别给下一级管理装置提供火线、保护地、零线的接入，作为外置电流采样功能时，用于连接外置电流互感器的S+、S-。进一步的,所述电流采样模式选择装置有1、2、3共3个短接端子组成，通过如下方法连接实现电流采样模式的选择；连接1，电能输入接口的火线L引脚和选择装置1号端子相连接；连接2，选择装置2号端子通过电流采样电路2和回路供电输出/外置电流采样功能复用接口的L/S+连接；连接3，电能输入接口的保护地E引脚和选择装置3号端子相连接，同时和回路供电输出/外置电流采样功能复用接口的E/S-连接；连接4，电能输入接口的零线N引脚和回路供电输出/外置电流采样功能复用接口的N连接。进一步的,所述内置级联式连接方法中的电流采样方式包括：1）选择装置短接1、2号端子；2）电能输入的火线L和选择装置1号端子连接，通过2点端子后经过电流采样电路2给设备供电输出接口的火线引脚L连接，给下级供电装置进行供电输入，下级供电装置的供电经过负载后通过零线N和回路供电输出接口的零线N引脚相连接，回路供电输出接口零线N和电能输入零线N连接，形成给下级供电装置供电的回路；3）通过电流采样电路2对供电回路进行电流转换，然后输入给电能计量芯片进行电能计量。进一步的,外接互感器式连接方法中的电流采样方式包括：1）选择装置短接2、3号端子；2）外置交流互感器检测到外置电缆上的大电流后，将外置电流互感器的S+和外置电流采样接口的S+引脚相连接，然后经过电流采样电路2和选择装置的2号端子进行连接，通过选择装置的3号端子和外置电流采样接口的S-引脚相连接，并通过外置电流采样S-引脚和外置交流互感器的S-连接，形成外置电流检测回路；3）通过电流采样电路2对电流检测回路进行电流转换，然后输入给电能计量芯片进行电能计量。进一步的,所述回路供电输出/外置电流采样功能复用接口作为外置电流采样功能时，外置交流互感器S-通过外置电流采样接口的S-/E引脚和电能输入接口的保护地E引脚相连接。进一步的,所述电流采样电路1，用于将设备用电接口连接的负载设备的电流信号进行信号转换，采用1毫欧高精度采样电阻，将电流信号转换成电压信号输入到RN8209D电能采样芯片进行电流信号的采集；所述电流采样电路2，在内置级联式连接方法中，用于将回路供电输出接口连接的后续供电负载的电流信号进行信号转换，在外接互感器式连接方法中，用于将外置的电流互感器的电流信号进行信号转换，将转换的电流信号输入给电能计量芯片进行电流采样；所述电流采样电路2，采用高精度电流互感器TA1005-1M进行电流隔离采样，然后输入到RN8209D电能采样芯片进行电流信号的采集。进一步的,所述电压采样电路，将供电输入的交流电压进行信号转换，所述电压采样电路，采用0.1%的高精度电阻对采样电压进行分压，然后输入到RN8209D电能采样芯片进行电压信号的采集。进一步的,所述CPU处理器，通过与电能计量芯片进行通信完成设备用电接口和回路供电输出/外置电流采样功能复用接口的电能计量，并将计量的电能数据进行统计和阀值判断，若超过预设阀值，则通过IO控制引脚切断用电设备的供电；所述CPU处理器，采用STM32F103RCARM处理器完成装置的电流、电压、电能的采集和统计。进一步的,所述电能计量芯片，通过对电压采样电路、电流采样电路1、电流采样电路2输入的电压电流信号进行采样，完成用电设备接口和回路供电输出/外置电流采样功能复用接口的电能计量；所述电能计量芯片，采用RN8209D芯片，通过双通道电能计量功能完成设备用电接口和回路供电输出/外置电流采样复用功能接口输入的电能计量。进一步的,所述无线通信模块，根据CPU处理器的指令，通过无线通信模块将电能计量装置的电流、电压、消耗的电能数据通过无线通信天线传输给管理部门；所述无线通信模块，采用SX1278无线数据传输模块完成与其他电能计量装置或者管理主机的通信。一种电能计量装置的内置级联式连接方法，该内置级联式连接用于将多级电能计量装置连接起来，其特征在于，该连接方法包括：1）供电输入连接第一电能计量装置的电能输入接口，完成第一电能计量装置的供电输入；2）第一电能计量装置的设备供电接口连接第一用电设备，完成第一用电设备的供电管理；3）回路供电输出/外置电流采样复用接口在内置级联式连接方法中作为回路供电输出接口使用，第一电能计量装置的回路供电输出接口连接第二电能计量装置的电能输入接口，给第二电能计量装置进行供电输入；第二电能计量装置的设备供电接口连接第二用电设备，用于完成第二用电设备的电能计量统计；4）第二电能计量装置的回路供电输出接口连接第三电能计量装置的电能输入接口，给第三电能计量装置进行供电输入；以此类推，完成第N电能计量装置和第N用电设备的电能计量统计。进一步的,所述电能计量装置在第一用电设备应用中，所述设备供电开关采用默认常闭的模式，使得被管理的第一用电设备默认处于供电状态，通过CPU处理器接收无线指令或者CPU处理器内部的定时指令进行第一用电设备的开关控制。进一步的,所述电能计量装置在进行第二至第N用电设备的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线路灯微基站电能计量装置，该电能计量装置包括电能输入接口、设备用电接口、回路供电输出/外置电流采样功能复用接口、无线通信天线，其特征在于：电能输入接口，用于供电的交流输入,所述电能输入接口，具有L、E、N三个引脚分别接供电输入的火线、保护地、零线；设备用电接口，用于给被管理的设备进行供电和电能计量，所述设备用电接口，具有L、E、N三个引脚，分别给被管理设备提供火线、保护地、零线的接入；回路供电输出/外置电流采样功能复用接口，用于内置级联式连接方法中的回路供电输出，以及用于外接互感器式连接方法中的外置电流互感器的连接。

【技术特征摘要】
2018.06.06 CN 20182086948091.一种无线路灯微基站电能计量装置，该电能计量装置包括电能输入接口、设备用电接口、回路供电输出/外置电流采样功能复用接口、无线通信天线，其特征在于：电能输入接口，用于供电的交流输入,所述电能输入接口，具有L、E、N三个引脚分别接供电输入的火线、保护地、零线；设备用电接口，用于给被管理的设备进行供电和电能计量，所述设备用电接口，具有L、E、N三个引脚，分别给被管理设备提供火线、保护地、零线的接入；回路供电输出/外置电流采样功能复用接口，用于内置级联式连接方法中的回路供电输出，以及用于外接互感器式连接方法中的外置电流互感器的连接。2.根据权利要求1所述的一种无线路灯微基站电能计量装置，其特征在于：所述电能计量装置还包括AC/DC电源模块、电压采样电路、电流采样电路（1）、电流采样电路（2）、电能计量芯片、电能计量校准端子、设备供电开关、电流采样模式选择装置、CPU处理器、无线通信模块。3.根据权利要求1或2所述的一种无线路灯微基站电能计量装置，其特征在于：所述回路供电输出/外置电流采样复用功能接口具有L/S+、E/S-、N三个引脚，作为回路供电输出功能时，分别给下一级管理装置提供火线、保护地、零线的接入，作为外置电流采样功能时，用于连接外置电流互感器的S+、S-。4.根据权利要求2所述的一种无线路灯微基站电能计量装置，其特征在于：所述电流采样模式选择装置有1、2、3共3个短接端子组成，通过如下方法连接实现电流采样模式的选择；连接1，电能输入接口的火线L引脚和选择装置1号端子相连接；连接2，选择装置2号端子通过电流采样电路（2）和回路供电输出/外置电流采样功能复用接口的L/S+连接；连接3，电能输入接口的保护地E引脚和选择装置3号端子相连接，同时和回路供电输出/外置电流采样功能复用接口的E/S-连接；连接4，电能输入接口的零线N引脚和回路供电输出/外置电流采样功能复用接口的N连接。5.根据权利要求1或2所述的一种无线路灯微基站电能计量装置，其特征在于：所述回路供电输出/外置电流采样功能复用接口作为外置电流采样功能时，外置交流互感器S-通过外置电流采样接口的S-/E引脚和电能...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁昊，潘进，
申请(专利权)人：马鞍山明阳通信科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42