CN111897251A - 一种基于can总线的能耗监控*** - Google Patents

一种基于can总线的能耗监控*** Download PDF

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钟永彦
季晓蕾
曹礼勇
朱震
刘凯
葛金田
施可昕
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Abstract

本发明公开了一种基于CAN总线的能耗监控***，属于智能监控领域，可有效地解决大型公共场所的能耗监控问题，包括：智能开关、监控中心、CAN总线、电表和电器设备。智能开关连接电器设备和电表，控制电器设备的开关，同时采集电表的能耗数据；监控中心通过CAN总线连接智能开关实现数据的交互，将电器设备的工作状态和电表的能耗数据呈现给监控中心的工作人员，达到能耗监控的目的。本发明整体结构简单、可实施性强、智能化程度高，具有较强的工程应用价值。

Description

一种基于CAN总线的能耗监控***
技术领域
本发明涉及智能监控领域，更具体地说，本发明涉及一种能耗监控***。
背景技术
目前大型公共场所的用电设备繁多且布置分散，管理人员工作任务重、效率低，及时有效的对用电设备的工作状态和能耗数据实现集中管理具有重要的现实意义。现有的能耗监控***多采用Wi-Fi通信方式上传数据，这种通信方式很容易受到网络通信带宽的影响，严重的情况会导致数据传输的较大延时或数据的丢包，同时Wi-Fi通信的C/S模式对远程服务器的依赖性很大，当服务器出现故障时将会影响整个监控***的崩溃。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种简单、高效、稳定的能耗监控***，
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于CAN总线的能耗监控***，包括智能开关、监控中心、CAN总线、电表和电器设备。
所述的智能开关连接所述的电器设备和所述的电表，智能开关控制所述的电器设备的开关，同时按照 DL/T645通信协议读取所述电表监测的能耗数据；
所述的监控中心通过所述的CAN总线连接所述的智能开关实现数据的交互，所述的智能开关将所述的电气设备的工作状态和所述的电表监测的能耗数据上传至监控中心，所述的监控中心可对所述的电器设备实现远程控制。
所述的智能开关尺寸为86mm×86mm×30mm，安装在86线盒中；
所述的智能开关正面提供触摸按钮，所述的触摸按钮控制所述电器设备的开关；
所述的智能开关背板包括零火线接口、RS485通信接口和CAN总线通信接口，所述的零火线接口的零线端子连接所述的电器设备，所述的RS486通信接口连接所述的电表，所述的CAN总线通信接口连接所述的监控中心；
所述的智能开关电路板包括单火线供电电路、单片机最小***、输入输出电路、RS485通信电路、CAN 总线通信电路和时钟单元，所述的单火线供电电路提供智能开关各部分电路工作所需的直流电，所述的 RS485通信电路提供RS485通信接口，所述的CAN总线通信电路提供CAN总线通信接口，所述的时钟单元向监控中心提供数据传输的实时时钟。
所述的单火线供电电路，其特征是：包括通态供电电路、断态供电电路和DC-DC降压电路，所述的通态供电电路和断态供电电路分别在在电器设备开通和关断的状态下，提供后级电路所需的12V直流电，所述的DC-DC降压电路将12V直流电降压到5V直流电。
所述的一种基于CAN总线的能耗监控***工作流程：
S1、所述智能开关进行初始化设置，所述的初始化设置包括分配ID号和启动CAN通信过滤器，所述的ID号标识智能开关的唯一身份，所述的CAN总线通信过滤器屏蔽***中其他智能开关发送的数据信息；
S2、所述的智能开关获取所述的电器设备的工作状态，所述的智能开关采集所述电表监测的能耗数据；
S3、所述的智能开关通过所述的CAN总线向所述的监控中心发送CAN报文，所述的CAN报文包括所述时钟单元提供的实时时钟、所述电器设备的工作状态和所述电表监测的能耗数据；
S4、所述的监控中心接收到所述智能开关的CAN报文，解析所述的CAN报文，并根据ID号建立不同智能开关的数据库表格，同时将所述的电器设备的工作状态和所述电表监测的能耗数据呈现给操作人员；
S5、所述监控中心的操作人员可根据要求实现电气设备的远程控制。
本发明整体结构简单、可实施性强、智能化程度高，具有较强的工程应用价值。
1、本发明设计的具有能耗监控功能的智能开关安装在86线盒中，尽可能的减少能耗监控***的重新布线，降低工程成本；
2、本发明针对智能开关的供电方式需求，设计了结构简单、工作可靠的单火线供电电路；
3、本发明采用CAN总线通信方式实现数据的传输，通信速率快、抗干扰能力强，同时对智能开关启用CAN总线通信过滤器，减少通信总线的负荷。
附图说明
图1是***的结构示意图；
图2是单火线通态供电电路原理图；
图3是单火线断态供电电路原理图；
图4是降压电路图，U1为稳压芯片，目的是将12V直流电转化为5V直流电；
图中，1、智能开关，2、监控中心，3、CAN总线，4、电表，5、电器设备。
具体实施方案
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1，一种基于CAN总线的能耗监控***，包括智能开关1、监控中心2、CAN总线3、电表4 和电器设备5。所述的智能开关1连接电表4和电器设备5，控制电器设备5的开关，同时采集电表4监测的能耗数据；所述的智能开关1通过CAN总线3连接监控中心2实现数据的交互，智能开关1向监控中心2上传电气设备5的工作状态和电表4监测的能耗数据，监控中心2向智能开关1发送远程控制指令实现电器设备5的远程控制。
所述的智能开关1的尺寸设计为86mm×86mm×30mm，安装在86线盒中；所述的智能开关1背板接线端子包括零火线端子、RS485接口端子和CAN接口端子，所述的零线端子连接电器设备5，所述的智能开关1的RS485接口端子连接电表4的RS485通信接口，所述的CAN总线接口端子连接CAN总线3；所述的智能开关1正面提供触摸按钮，对电器设备5实现本地控制。
所述的智能开关电路板包括单火线供电电路、单片机最小***、输入输出电路、RS485通信电路、CAN 总线通信电路和时钟单元，所述的单火线供电电路提供智能开关各部分电路工作所需的直流电，所述的 RS485通信电路提供RS485通信接口，所述的CAN总线通信电路提供CAN总线通信接口，所述的时钟单元向监控中心提供数据传输的实时时钟。
参照图2-3，所述的单火线供电电路包括通态供电电路(图2)和断态供电电路(图3)。
参照图2，继电器Relay处于闭合状态，所述的通态供电电路主要由双向可控硅T1、稳压管D1和D2、整流桥和储能电容C1组成。以正弦交流电的上半波为例，其基本工作原理为：当电压瞬时值低于12V时，稳压管D1截止，交流电经整流桥整流成直流电对储能电容C1充电；当电压瞬时值高于12V时，稳压管D1 击穿，双向可控硅导通，储能电容C1对外放电。由于交流电的频率很高，能够保证储能电容始终为12V 直流电对外供电。
参照图2-3，继电器Relay处于断开状态，所述的断态供电电路主要由限流电阻、稳压管D10和三极管Q2组成。其工作原理为：正弦交流电经图2中的二极管D9进入断态供电电路，当电压瞬时值低于12V 时，三极管Q2导通，对图2中的储能电容C1充电；当电压瞬时值高于12V时，稳压管D10导通，三极管Q2截止，储能电容C1对外放电。其中，稳压管D11起到保护电路的作用，保证高于12V的电压不会流入到后级电路。
所述的一种基于CAN总线的能耗监控***工作流程：
S1、所述智能开关1进行初始化设置，所述的初始化设置包括分配ID号和启动CAN通信过滤器，所述的ID号标识智能开关的唯一身份，所述的CAN总线通信过滤器屏蔽***中其他智能开关发送的数据信息；
S2、所述的智能开关1获取所述的电器设备5的工作状态，所述的智能开关1采集所述电表4监测的能耗数据；
S3、所述的智能开关1通过所述的CAN总线3向所述的监控中心2发送CAN报文，所述的CAN报文包括所述时钟单元提供的实时时钟、所述电器设备5的工作状态和所述电表4监测的能耗数据；
S4、所述的监控中心2接收到所述智能开关1的CAN报文，解析所述的CAN报文，并根据ID号建立不同智能开关的数据库表格，同时将所述的电器设备5的工作状态和所述电表4监测的能耗数据呈现给操作人员；
S5、所述监控中心2的操作人员可根据要求实现电气设备5的远程控制。

Claims (4)

1.一种基于CAN总线的能耗监控***，其特征在于：包括智能开关、监控中心、CAN总线、电表和电器设备；
所述的智能开关连接所述的电器设备和所述的电表，智能开关控制所述的电器设备的开关，同时按照DL/T645通信协议读取所述电表监测的能耗数据；
所述的监控中心通过所述的CAN总线连接所述的智能开关实现数据的交互，所述的智能开关将所述的电气设备的工作状态和所述的电表监测的能耗数据上传至监控中心，所述的监控中心可对所述的电器设备实现远程控制。
2.根据权利要求1所述的基于CAN总线的能耗监控***，其特征在于：所述的智能开关中，
所述的智能开关尺寸为86mm×86mm×30mm，安装在86线盒中；
所述的智能开关正面提供触摸按钮，所述的触摸按钮可直接控制所述电器设备的开关；
所述的智能开关的背板包括零火线接口、RS485通信接口和CAN总线通信接口，所述的零火线接口的零线端子连接所述的电器设备，所述的RS485通信接口连接所述的电表，所述的CAN总线通信接口连接所述的监控中心；
所述的智能开关电路板包括单火线供电电路、单片机最小***、输入输出电路、RS485通信电路、CAN总线通信电路和时钟单元，所述的单火线供电电路提供智能开关各部分电路工作所需的直流电，所述的RS485通信电路提供RS485通信接口，所述的CAN总线通信电路提供CAN总线通信接口，所述的时钟单元向监控中心提供数据传输的实时时钟。
3.根据权利要求2所述的基于CAN总线的能耗监控***，其特征在于：所述的单火线供电电路中，包括通态供电电路、断态供电电路和DC-DC降压电路，所述的通态供电电路和断态供电电路分别在在电器设备开通和关断的状态下，提供后级电路所需的12V直流电，所述的DC-DC降压电路将12V直流电降压到5V直流电。
4.根据权利要求1所述的基于CAN总线的能耗监控***，其特征在于：所述的基于CAN总线的能耗监控***工作流程：
S1、所述智能开关进行初始化设置，所述的初始化设置包括分配ID号和启动CAN通信过滤器，所述的ID号标识智能开关的唯一身份，所述的CAN总线通信过滤器屏蔽***中其他智能开关发送的数据信息；
S2、所述的智能开关获取所述的电器设备的工作状态，所述的智能开关采集所述电表监测的能耗数据；
S3、所述的智能开关通过所述的CAN总线向所述的监控中心发送CAN报文，所述的CAN报文包括所述时钟单元提供的实时时钟、所述电器设备的工作状态和所述电表监测的能耗数据；
S4、所述的监控中心接收到所述智能开关的CAN报文，解析所述的CAN报文，并根据ID号建立不同智能开关的数据库表格，同时将所述的电器设备的工作状态和所述电表监测的能耗数据呈现给操作人员；
S5、所述监控中心的操作人员可根据要求实现电气设备的远程控制。
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