一种家庭能耗数据采集与实时显示装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种家庭能耗数据采集与实时显示装置，包括嵌入式一体化触摸屏、电力线载波数据采集集中器、温湿度传感器模块、开关电源模块、仪器外壳，其特征在于：所述仪器外壳内设置嵌入式一体化触摸屏、电力线载波数据采集集中器、温湿度传感器模块和电源模块；所述电源模块引出一条220V的交流电源线插头。该装置基于嵌入式处理器和液晶触摸屏，并利用组态软件进行开发；现场数据采集基于电力线载波通信技术，短距离传输确保了大量数据采集的有效性；仪器外壳将嵌入式一体化触摸屏、电力线载波数据采集集中器、温湿度传感器模块、开关电源模块集成后的装置整体结构紧凑、人机界面美观大方、整体运行功耗较低。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及到一种嵌入式数据采集与显示的装置，尤其是应用于家庭能耗数据采集与综合显示的装置。技术背景据统计，中国居民生活能源消费占终端能源消费的比例仅次于工业部门。目前有关我国家庭能源消费的相关基础数据十分匮乏，针对家庭能耗进行的研究主要还是采用问卷调查的方式，缺少直观的数据支持。2010末年我国提出征求实施阶梯电价的反馈意见，更加突出了电力需求侧管理管理的现实意义。国外的研究已经证明，家庭用户的生活和行为方式对居民生活能耗有着显著的影响，甚至大于建筑材料或者生活电器等对能耗的作用。通过入户安装实时能耗显示装置，从而形成对用户的激励，能够在一定程度上改变用户的耗能行为，并达到一定的节能效果。日本和加拿大最新的研究成果表明，实施该激励后的平均节能效益为10% -15%。智能电网的提出，势必要求对以用电为代表的各种家庭能耗实施需量浮动费率， 因此需要一种功能灵活多样的智能计量和显示装置。当前国内的研究主要集中于远程自动抄表系统的开发和研制，由于基于电力线载波通信的技术具有技术成熟，不用考虑布线等优点，因此被广为采用。但是由于电力线上干扰较大，远距离数据自动抄收效果并不理想， 特别是短时间高频度的数据采集有效率不高，很难满足实际科研中样本数据的提取。目前， 针对我国单个家庭用户的实时能耗计量显示系统或装置的研制较之国外尚属欠缺。基于现状，本技术人研制了一套适用于我国家庭用户的能耗数据采集系统和实时显示装置
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种能够有效采集家庭能耗数据并进行综合显示的装置。适用于家庭能耗样本数据的采集，以及居民行为节能方面的实验研究。通过记录和保存详细的历史数据，为家庭用户提供随时核对能耗消费情况的参考依据。本技术解决其技术问题采用的技术方案是—种家庭能耗数据采集与实时显示装置，包括嵌入式一体化触摸屏、家庭能耗综合显示软件、基于电力线传输的载波电表和载波燃气表、电力线载波数据采集集中器、温湿度传感器模块、开关电源模块、仪器外壳。整个系统的数据处理和显示基于嵌入式处理器和Microsoft WindowsCE. Net 5. 0操作平台；所述的嵌入式一体化触摸屏供电电源为 DCMV，采用低功耗的S3C2410ARM9处理器和7寸真彩色液晶触摸屏；在用户家庭安装电力线载波电表和燃气表，其中电力线载波电表的测量精度为0.01度，载波燃气表的测量精度为0. 01方；电力线载波数据采集集中器和家庭中的载波表通过电力线进行数据通讯；嵌入式一体化触摸屏与电力线载波数据采集集中器、以及温湿度传感器模块之间的数据传输基于RS485总线，遵守标准ModbusRTU通讯协议。所述的温湿度传感器模块的测温范围至少为-20°C-85°C，在室温为25°C时的测量精度至少为士0. 3°C ；所述的湿度测量范围为0-100% RH，测量精度小于等于士3% RH ；所述的温湿度传感器模块的供电电压为DCMV。所述的家庭能耗综合显示软件基于MCGS嵌入版组态软件，采集和显示了家庭最小单位时间至少为15分钟的用电量和天然气消耗量；绘制了每天、每周、每月、每年的能耗曲线；估算了整个家庭的日常生活碳排放量和当前室内的人体舒适度；模拟了阶梯电价或峰谷电价的施行效果；系统通过手动更改能耗费率，计算并显示了当前的能耗金额；另外， 系统针对各模块的通信和停电等故障进行了报警和记录；系统还保存了至少三年的能耗数据和故障记录等信息，系统将上述信息导出的文件可以用Excel应用软件打开；系统默认运行方式为屏保显示效果，不会妨碍用户的日常生活。所述的家庭能耗数据采集与实时显示装置。包括嵌入式一体化触摸屏、电力线载波数据采集集中器、温湿度传感器模块、开关电源模块、仪器外壳。其中电力线载波数据采集集中器的输入部分与开关电源模块的输入部分相连，外接220V的交流电源；开关电源模块的输出部分为DCMV，通过导线与嵌入式一体化触摸屏和温湿度传感器模块的电源端口相连；电力线载波数据采集集中器的输出部分与温湿度传感器模块的输出部分相连，接至嵌入式一体化触摸屏上串口的7、8引脚；所述的仪器外壳将嵌入式一体化触摸屏、电力线载波数据采集集中器、温湿度传感器模块、电源模块有机整合在一起，整个装置仅引出一条 220V的交流电源线插头，设备密封良好，整体最大功耗不超过7W。本技术的有益效果是利用低压电力线载波进行短距离的数据采集和传输， 保证了大量家庭实时能耗数据采集的有效性；整个系统基于嵌入式一体化触摸屏，采用 MCGS嵌入版组态软件进行开发，数据处理功能强大，综合显示效果美观，开发周期短，未来升级拓展能力强；集成后的装置整体美观，低功耗运行，具备一定的推广价值。附图说明图1是本技术的系统结构图。附图说明如下Sl :AV220V电力线；S2 :DV24V电源线；S3 :RS485总线；El 载波电表；E2 载波燃气表；K 温湿度传感器模块；F 电力线载波数据采集集中器；G 嵌入式一体化触摸屏；D 开关电源模块；C:仪器外壳。图2是本技术的工作流程图。具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步详细描述参见图1-2，本技术是这样实施的一种家庭能耗数据采集与实时显示装置， 包括嵌入式一体化触摸屏、家庭能耗综合显示软件、基于电力线传输的载波电表和载波燃气表、电力线载波数据采集集中器、温湿度传感器模块、开关电源模块、仪器外壳。整个系统的数据处理和显示基于嵌入式处理器；在用户家庭安装电力线载波电表和燃气表；电力线载波数据采集集中器跟家庭中的载波表通过电力线进行数据通讯；嵌入式一体化触摸屏与电力线载波数据采集集中器、以及温湿度传感器模块之间的数据传输基于RS485总线，遵守标准ModbusRTU通讯协议。以某家庭为例，安装一种家庭能耗数据采集与实时显示装置。根据需要可以在该家庭安装具有低压电力线载波通信功能的载波电表、载波燃气表或是其他载波功能表，例如载波水表等，载波表需接至AC220V家庭电网中。将家庭能耗数据采集与实时显示装置的插头插上，该装置开机自动运行系统软件，并按照最小单位时间至少为15分钟的频率进行数据采集和处理。采集到的数据经过运算处理得到实时的能耗数据，将提取出的有效数据绘制成能耗曲线，各能耗曲线按照每15分钟、每小时、每天、每周、每月进行循环更新。用户可以根据实际情况设定当前的能耗费率，包括电价和气价。也可以自行设计三档阶梯电价进行模拟能耗计量。历史数据经过保存能够根据需要导出到外接存储器，如U盘上的指定位置，数据文件可以用Excel打开和编辑；当能耗数值或温湿度超过设定值时，系统显示报警，提醒用户能耗超标或改善家庭温湿度环境。在数据采集过程中出现通信故障或停电时， 系统记录并保存故障信息，通过声光报警，提示用户采取相应措施。系统的工作流程图如如图2所示，可具体描述为步骤S101，上电开机，启动工作流程。步骤S102，加载驱动，主要包括液晶触摸屏和串口驱动程序等。步骤S103，启动操作系统，即Microsoft Windows CE. Net 5. 0嵌入式操作系统。步骤S104，自动运行主程序，即家庭能耗数据采集与实时显示系统软件。步骤S1041，启动各循环子程序，主要包括每秒故障巡检子程序，30s循本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种家庭能耗数据采集与实时显示装置，包括嵌入式一体化触摸屏、电力线载波数据采集集中器、温湿度传感器模块、开关电源模块、仪器外壳，其特征在于：所述仪器外壳内设置嵌入式一体化触摸屏、电力线载波数据采集集中器、温湿度传感器模块和电源模块；所述的电力线载波数据采集集中器的输入部分与开关电源模块的输入部分相连，引出一条外接２２０Ｖ交流电源插头；开关电源模块的输出部分为ＤＣ２４Ｖ，通过导线与嵌入式一体化触摸屏和温湿度传感器模块的电源端口相连；电力线载波数据采集集中器的输出部分与温湿度传感器模块的输出部分相连，接至嵌入式一体化触摸屏上串口的７、８引脚。

【技术特征摘要】
1.一种家庭能耗数据采集与实时显示装置，包括嵌入式一体化触摸屏、电力线载波数据采集集中器、温湿度传感器模块、开关电源模块、仪器外壳，其特征在于所述仪器外壳内设置嵌入式一体化触摸屏、电力线载波数据采集集中器、温湿度传感器模块和电源模块；所述的电力线载波数据采集集中器的输入部分与开关电源模块的输入部分相连，引出一条外接220V交流电源插头；开关电源模块的输出部分为DCMV，通过导线与嵌入式一体化触摸屏和温湿度传感器模块的电源端口相连；电力线载波数据采集集中器的输出部分与温湿度传感器模块的输出部分相连，接至嵌入式一体化触摸屏上串口的7、8引脚。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张竞博，吴锴，赵媛，龙虹毓，郭立，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：实用新型
国别省市：87