[发明专利]基于MQTT通讯和WIFI组网的智能电表及查询方法

说明书

技术领域

本发明属于智能监控电表技术领域，具体涉及一种基于WIFI的智能无线监控电表系统。

背景技术

智能电表是智能电网(特别是智能配电网)数据采集的基本设备之一，承担着原始电能数据采集、计量和传输的任务，是实现信息集成、分析优化和信息展现的基础。

在智能电表基础上构建的高级量测体系自动抄表系统能为用户提供更加详细的用电信息，使用户可以更好地管理他们的用电量，以达到节省电费和减少温室气体排放的目标；电力零售商可以根据用户的需求灵活地制定分时电价，推动电力市场价格体系的改革；配电公司能够更加迅速地检测故障，并及时响应强化电力网络控制和管理。

目前智能电表的通信方式主要有RS-485通信、红外通信、电力线载波通信、GPRS无线通信等，其中RS-485通信和红外通信主要用于本地通信，而电力线载波通信和GPRS无线通信主要用于远程通信。随着智能电网建设的推进和构建高级计量体系的需求，对智能电表的通信性能有了更高的要求，智能电表的通信需要具备更高的实时性，需要更高的通信速率以承载大量的数据，同时对通信的安全性和通信网络的接入也提出更高的要求。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了基于MQTT通讯和WIFI组网的智能电表及查询方法

一种基于MQTT通讯和WIFI组网智能电表，包括开关电源、计量芯片、WIFI主控芯片、Flash存储器、复用按钮和指示灯；

所述的开关电源给计量芯片、WIFI主控芯片供电，计量芯片通过UART接口与WIFI主控芯片连接，Flash存储器通过SPI接口与WIFI主控芯片连接，WIFI主控芯片的指示灯信号输出端口与指示灯信号输入端连接，WIFI主控芯片上设有复用按钮；WIFI主控芯片继电器信号输出端口与继电器连接；

所述的计量芯片内设有电压传感器、电流传感器和电能计量芯片；所述电压传感器将220V内的配电电压按线性比例转为5V内的可测量信号量电压，所述的电流传感器将100A以内的用户电流按线性比例转为5V内的可测量信号量电压，所述的电能计量芯片将电压传感器和电流传感器采集到的电压、电流信息，计算出功率、功率因数和电量，并经过UART接口传送至WIFI主控芯片模块；

WIFI主控芯片通过UART接口读取计量芯片上的电能数据，定时地读取数据或者远程实时抄表读取数据，读取的数据包括电压、电流、功率、相位和频率；并对读取的数据进行数据处理，格式成互联网支持的Json数组，然后通过WIFI网络将数据传递给电表综合管理平台的后台数据库服务器，通过在手机上或者网页上查看电表实时电能数据。

所述的WIFI主控芯片采用上海乐鑫自主研发的物联网专用WiFi芯片。

所述的电能计量芯片采用单相电能计量SoC芯片。

一种基于MQTT通讯和WIFI组网智能电表的查询方法，该方法具体包括一下步骤：

步骤一：计量芯片内的电压传感器将220V内的配电电压按线性比例转为5V内的可测量信号量电压，电流传感器将100A以内的用户电流按线性比例转为5V内的可测量信号量电压，电能计量芯片通过电压传感器和电流传感器采集到的电压、电流信息，并计算出功率、功率因数和电量；

步骤二：WIFI主控芯片通过UART接口读取计量芯片上的电能数据，定时地读取数据或者远程实时抄表读取数据，读取的数据包括电压、电流、功率、相位和频率；并对读取的数据进行数据处理，格式成互联网支持的Json数组；

步骤三：WIFI主控芯片并通过SPI接口存储到本地Flash存储器中，此外通过WIFI接口的HTTP协议提交数据到远程数据服务器，远程数据服务器获取数据后存储至数据库服务器；

步骤四：每一块智能电表都有一个唯一的数字编号ID，手机上或者网页根据此ID通过远程服务器访问此电表的数据；读取电表的电能数据、WIFI状态、系统运行状态和存储在电表本地的历史数据，或者读取或控制继电器的状态，实现远程断电功能，其中通过远程服务器与电表交互式的操作都通过MQTT任务完成。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：