CN103487640A - 基于分布式网络的企业用电设备的电流监测方法 - Google Patents

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吴锋
毛子通
杨国青
袁浦豪
冯元
吴朝晖
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Abstract

本发明公开了一种基于分布式网络的企业用电设备的电流监测方法，该电流监测方法中子节点采集相应用电设备的电流得到交流信号，并对该交流信号进行AC-DC转换得到直流信号。采用ZigBee无线传输技术传将直流信号发送送给总节点，由总节点缓冲和筛选后采用有线传输技术上传至总服务器，用以对用电设备的电流进行监测。本发明的电流监测方法中，通过总节点将子节点采集到用电设备的电流信号进行数据缓冲和筛选，并采用有线传输技术将转发给总节点，降低了因传输拥堵引起的数据传输失败的概率，且通过数据筛选，去掉不正确电流信号，有效的减小了数据传输量，有效提高了数据传输的速率和可靠性。

Description

基于分布式网络的企业用电设备的电流监测方法
技术领域
本发明涉及电流监测领域，尤其涉及一种基于分布式网络的企业用电设备的电流监测方法。
背景技术
随着现代科技的发展，工用以及民用大功率电器使用更加频繁，电路中的电流也随着功率的增大而增大，当电路中的电流变大时，导线产生的热量也会变大，这存在的一定的安全隐患，容易造成生命和财产的损失。因此需要对电路中的电流进行实时监测，当电流超过一定安全阈值时，可以手动或者自动的减小功率，从而把电流降低到安全阈值之下。同时，在现代工业中如何合理分配资源也是一个棘手的问题，常常可以看到这样一个现象，一个公司中，部分机器超负荷运行，而部分机器闲置，没有得到合理的使用，这都是资源没有得到合理分配的结果。如果可以实时监测各个机器电流的大小，并且将所有电器的电流信号都发送给***服务器进行监测，则可以知道一个工厂中，所有的机器的使用情况，这有助于合理分配资源。
由于信号监测点分散，要通过长距离电缆进行数据传输，对小信号极易造成衰减和引入外部干扰，导致数据采集精度低，不符合分布式数据采集***技术要求，同时每套设备连接监测点数量少，需在多处场所设置集中监测装置，不利于对整条线路的宏观监测，且成本较高。
公开号为CN102129763A的专利文献公开了一种基于无线通信网络的电流监测***，该监测***中多个数据采集终端采集到的电流信号通过无线网络上传至监测主机。该方法的打破了有线监测方法的局限性，且成本低，实现简单。但是由于各个数据采集终端采集到电流信号直接传送给监测主机，由于数据量大，可能会产生拥堵，造成数据传送失败，进一步导致电流监测***的可靠性降低。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于分布式网络的企业用电设备的电流监测方法。
一种基于分布式网络的企业用电设备的电流监测方法，所述的分布式网络包括若干个子节点、一个总节点和一个总服务器，子节点与用电设备相连，所述的电流监测方法包括：
（1）各子节点分别采集相应用电设备的电流得到交流信号，并对所述的交流信号进行信号处理得到第一报文，子节点采用ZigBee无线传输技术传将第一报文发送给总节点；
（2）总节点接收第一报文后进行数据缓冲，并根据校验位判断第一报文携带的数据是否正确，将判定为正确的第一报文转化为第二报文，并通过有线传输技术上传至总服务器；
（3）总服务器接收所述的第二报文，用以对用电设备的电流进行监测。
ZigBee技术是一种低复杂度、低功耗、低成本的双向无线通讯技术。在电流监测的环境中，通常都是在短距离的情况下使用，这也符合ZigBee无线传输短距离的特点。通过ZigBee技术构建分布式网络实现企业用电设备的在线实时监测，设置总节点，用于将子节点采集到的用电设备的电流信号，转发给总服务器，通过总节点进行数据缓冲，有效的解决了因数据量大引起的拥堵，且总节点与总服务器之间的数据传输通过有线通信技术实现，有助于提高数据传输速度。
所述的第一报文包括校验位，总节点根据校验位判断第一报文携带的数据是否正确，将经判定正确的第一报文转化为第二报文，并通过有线传输技术上传至总服务器。总节点进行数据判定，只向总服务器上传正确的数据，避免因不必要的数据上传而引起传输速率慢，提高监测的时效性。
所述的有线传输技术为EtherCAT通信技术。
总节点设置有EtherCAT通讯模块，通过EtherCAT通讯模块进行数据协议转换，将第一报文转换为第二报文，并上传至总服务器。EtherCAT传输技术基于EtherCAT协议进行数据传输，该协议是在TCP\IP协议基础上发展而来的，在继承了TCP协议可靠性和高带宽的基础上，改进了数据传输的速率，从而兼顾了数据传输的速度和带宽等。通过EtherCAT传输技术，将所有用电设备的电流信号转发给服务器，保证了数据传输的可靠性和速率。
所述步骤（1）中的信号处理包括以下步骤：
（1-1）通过AC-DC转换，将所述的交流信号转换为直流信号；
（1-2）A/D转换模块将所述的直流信号转化为数字信号；
（1-3）ZigBee无线发射模块将所述的数字信号进行编码转换为第一报文。
通过信号处理将子节点采集到的交流信号转变适合ZigBee传输技术的信息格式。
作为优选，所述的子节点通过霍尔式电流传感器采集用电设备的电流。霍尔式电流传感器可以测量各种类型的电流，且直接输出直流信号。本发明采用霍尔式电流传感器采集用电设备的电流，能够直接得到直流信号，避免了另外进行AC-DC转换。
作为进一步优选，所述的步骤（1-2）在A/D转换前还包括对信号放大，将所述的直流信号进行放大得到标准直流信号。
由于霍尔式电流传感器的输出直流信号较小，读取不方便且存在其它干扰信号，对输出的直流信号进行放大，整流以及滤波，使其变为标准直流信号，能够提高信号的抗干扰能力。
本发明提供的基于分布式网络的企业用电设备的电流监测方法，通过总节点将子节点采集到用电设备的用电情况（交流信号）进行数据缓冲，并采用有线传输技术将转发给总节点，降低了因传输拥堵引起的数据传输失败的概率，且有效提高了数据传输的速率和可靠性。
附图说明
图1为本实施例的分布式电流监测***的示意图；
图2为本发明的电流监测方法的工作流程图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
本实施例的基于分布式网络的企业用电设备的电流监测方法，所使用的基于分布式网络的电流***如图1所示，具体包括：若干个子节点、一个总节点和一个总服务器，子节点与用电设备相连。子节点包括交流信号采集模块、信号处理模块和ZigBee无线发射模块。总节点包括数据缓冲和处理模块、ZigBee无线接收模块和EtherCAT通讯模块。本实施例中交流信号采集模块为霍尔式电流传感器，能够直接采集用电设备的交流电流，输出直流信号。
本实施例的基于分布式网络的企业用电设备的电流监测方法的工作过程如图2所示，包括以下步骤：
（1）子节点通过霍尔式电流传感器采集相应用电设备的电流，得到直流信号；
（2）子节点对直流信号进行整流、滤波和放大，将该直流信号变为标准直流信号，再通过ZigBee无线发射模块对该标准直流信号进行编码形成第一报文并发送给总节点，其中前4位为校验位；
（3）总节点通过ZigBee无线接收模块接收第一报文后，通过数据缓冲和处理模块进行数据缓冲，并根据第一报文的校验位判断该报文携带的电流信号是否正确，并将经判定为正确的第一报文通过EtherCAT通信模块进行数据协议转化，在分配报文的位置***数据报文，得到第二报文，并采用EtherCAT传输技术将第二报文上传至总服务器；
其中，总节点还可以根据子节点的执行的A/D转换结果确定电流的极大值和极小值来判定第一报文是否正确，如果总节点接收的电流信号不在极大值和极小值范围内，则判定所接收的第一报文不正确；
（4）总服务器接收第二报文，用以对用电设备的电流进行监测。
服务器接收到第二报文后，将第二报文还原为相应用电设备的实时电流信号。服务器根据各用电设备的实时电流信号，进行数据整理并且判断相应的用电设备是否正常。

Claims (6)

1.一种基于分布式网络的企业用电设备的电流监测方法，所述的分布式网络包括若干个子节点、一个总节点和一个总服务器，所述的子节点与用电设备相连，其特征在于，所述的电流监测方法包括：
（1）各子节点分别采集相应用电设备的电流得到交流信号，并对所述的交流信号进行信号处理得到第一报文，子节点采用ZigBee无线传输技术将第一报文发送给总节点；
（2）总节点接收第一报文后进行数据缓冲，并根据校验位判断第一报文携带的数据是否正确，将判定为正确的第一报文转化为第二报文，并通过有线传输技术上传至总服务器；
（3）总服务器接收所述的第二报文，用以对用电设备的电流进行监测。
2.如权利要求1所述的基于分布式网络的企业用电设备的电流监测方法，其特征在于，所述的第一报文包括校验位，总节点根据校验位判断第一报文携带的数据是否正确，将经判定正确的第一报文转化为第二报文，并通过有线传输技术上传至总服务器。
3.如权利要求2所述的基于分布式网络的企业用电设备的电流监测方法，其特征在于，所述的有线传输技术为EtherCAT通信技术。
4.如权利要求3所述的企业用电设备的电流监测方法，其特征在于，所述步骤（1）中的信号处理包括以下步骤：
（1-1）通过AC-DC转换，将所述的交流信号转换为直流信号；
（1-2）A/D转换模块将所述的直流信号转化为数字信号；
（1-3）ZigBee无线发射模块将所述的数字信号进行编码转换为第一报文。
5.如权利要求4所述的基于分布式网络的企业用电设备的电流监测方法，其特征在于，所述的子节点通过霍尔式电流传感器采集用电设备的电流。
6.如权利要求5所述的基于分布式网络的企业用电设备的电流监测方法，其特征在于，所述的步骤（1-2）在A/D转换前还包括对信号放大，将所述的直流信号进行放大得到标准直流信号。
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