[实用新型]一种基于ZigBee的智能用电管理系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于ZigBee的智能用电管理系统。

背景技术

我国有上万所寄宿制学校，学生宿舍的用电管理一直是学校头痛的事情，学生经常在宿舍违规使用电炉、热得快等大功率恶性负载，这样轻则造成电费超支、电路短路跳闸，重则会引起火灾。如对学生宿舍定时断电，则管理不能彰显人性，但如不定时断电，又会导致学生通晚玩电脑游戏，影响学业。若能在保证学生宿舍不断电的前提下，禁止恶性负载的使用和分时段限制其用电功率，将能很好的解决这一电能管理难题。如在0点后将使用功率限制在100W以下，既能保证照明与夏天的风扇供电，又无法启动电脑上网游戏。

ZigBee是一种新兴的短距离、低功耗、低数据速率、低成本、低复杂度的无线网络技术，其主要包括物理层、媒质访问控制层、网络层和应用层。它具有强有力的无线物理层所规定的全部优点：省电、简单、成本低。ZigBee技术模仿蜜蜂通过跳舞来传递信息的方式，通过相邻网络节点之间信息的接力传递，将信息从一个节点传输到远处的另外一个节点。ZigBee网络支持海量节点入网，最多可支持65535个设备，通过采用簇状或网状的网络拓扑结构，利用路由器中继数据包，可以极大扩展网络覆盖范围，使得节点间的通信距离扩展到数百米甚至几千米远。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、能禁止恶性负载的使用和分时段限制宿舍用电功率的基于ZigBee的智能用电管理系统。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种基于ZigBee的智能用电管理系统，包括电能表和上位机，每间学生宿舍内均设有一个电能表，每个电能表上均设有一个ZigBee无线通信模块，电能表与ZigBee无线通信模块构成一个ZigBee分节点，多个ZigBee分节点之间进行无线通讯，每栋学生宿舍楼均设有一个ZigBee中心节点，多个ZigBee分节点分别与ZigBee中心节点进行无线通讯，ZigBee中心节点与上位机相连。

上述基于ZigBee的智能用电管理系统中，所述电能表包括主控制模块、恶性负载检测模块、电能计量模块、电源模块、显示模块，所述电能计量模块的输入端与负载相连，电能计量模块的输出端经光耦后与主控制模块相连，所述恶性负载检测模块的输入端与负载相连，恶性负载检测模块的输出端与主控制模块相连，所述显示模块与主控制模块相连，所述主控制模块通过ZigBee无线通信模块与ZigBee中心节点进行无线通信，所述电源模块分别与主控制模块、恶性负载检测模块、电能计量模块、显示模块、ZigBee无线通信模块相连。

上述基于ZigBee的智能用电管理系统中，所述电能表还包括存储模块，存储模块与主控制模块、电源模块相连。

上述基于ZigBee的智能用电管理系统中，所述电能计量模块包括取样电阻、电流传感单元、电压传感单元、电能计量芯片，取样电阻串接在负载的供电回路中，所述电流传感单元的输入端与取样电阻相连，输出端与电能计量芯片的电流输入端相连，所述电压传感单元的输入端与取样电阻相连，输出端与电能计量芯片的电压输入端相连，所述电能计量芯片的输出端经光耦与主控制模块相连。

上述基于ZigBee的智能用电管理系统中，所述电能计量芯片采用ADE7755。

上述基于ZigBee的智能用电管理系统中，所述恶性负载检测模块包括放大整形模块、多路选择器、单片机和RAM，所述放大整形模块的输入端与负载相连，输出端与多路选择器的输入端相连，多路选择器的输出端与单片机相连，单片机分别与RAM、主控制模块相连。

上述基于ZigBee的智能用电管理系统中，所述多路选择器采用74150，单片机采用PC87LPC768。

上述基于ZigBee的智能用电管理系统中，所述主控制模块的芯片采用AT89S52。

上述基于ZigBee的智能用电管理系统中，所述显示模块的主芯片采用LM8168A。

上述基于ZigBee的智能用电管理系统中，所述ZigBee无线通信模块的主芯片采用CC2430。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型采用ZigBee无线通信模块作为上位机与电能表的通讯媒介，实现上位机与各电能表的抄表、充值与限电管理，管理方能根据管理要求设置分时限电功率，在保证照明、风扇不受影响的前提下，学生无法启动电脑、电视等设备，避免了学生通晚玩电脑游戏影响学业；