[实用新型]一种用于大型公建能耗监测系统的数据采集器

摘要

本实用新型提出了一种用于大型公建能耗监测系统的数据采集器，整个监测建筑物中分布有若干个监测子网。监测子网中包含数据采集器，以及通过RS485总线和数据采集器连接的远传计量基表、通过M-Bus总线和数据采集器连接的远传计量基表，通过ZigBee无线网络和数据采集器连接的远传计量基表。数据采集器通过总线或者无线方式实现与各能耗分项计量基表间的通信，分析和处理数据后使用数据采集器的GPRS模块通过网络传输到监测中心。监测中心接收并存储能耗数据，通过分析和处理后展示给用户，并可通过数据管理功能供用户查询历史能耗数据。本实用新型数据通信能力和数据处理能力强，设备环境适应性强。

主权项

一种用于大型公建能耗监测系统的数据采集器，包括电源管理模块、GPRS模块MC35i 、M‑Bus模块、ZigBee无线模块HZ2012 、RS485模块以及处理器模块，其特征在于：电源管理模块包括：降压整流电路，用于将输入工频交流电整流为直流电供给‑15V电压转换电路、+15V电压转换电路；‑15V电压转换电路将降压整流电路的输出电压转换为‑15V电压供给M‑bus模块；+15V电压转换电路将降压整流电路的输出电压转换为+15V电压供给M‑Bus模块和5V电压转换电路；5V电压转换电路将5V电压供给GPRS模块MC35i 和3.3V电压转换电路将3.3V电压供给ZigBee无线模块HZ20124、RS485模块和处理器模块；GPRS模块MC35i ，用于数据采集器和监测中心间的通信，通过UART0与处理器模块6连接；M‑Bus模块，用于数据采集器和M‑Bus远传基表间的通信，通过UART3和处理器模块连接；ZigBee无线通信模块HZ20124，用于实现数据采集器和ZigBee远传基表间的通信，通过UART1和处理器模块连接；RS485模块 核心为RS485驱动器SP3485，用于实现数据采集器和RS485远传基表间的通信，通过UART2和处理器模块连接；处理器模块采用ARM内核的处理器LPC2368FBD100，LPC2368FBD100用于控制M‑Bus模块、ZigBee模块HZ20124、RS485模块 和处理器模块间的通信，并将采集到的数据经过分析处理后通过控制GPRS模块MC35i传输至监测中心；所述的降压整流电路包括变压器T1，一个桥堆BD1；+15V电压转换电路包括2个极性电容C1、C6，一个电感L1，一个稳压二极管D1和一片电源稳压芯片VR1 LM2576；‑15V电压转换电路包括2个极性电容C2、C4，2个滤波电容C3、C5和一片电源管理芯片VR2 LM7915；5V电压转换电路包括2个极性电容C7、C8，一个电感L2，一个稳压二极管D2和一片电源管理芯片VR3 LM2596S；3.3V电压转换电路包括2个滤波电容C9、C12，2个极性电容C10、C11，一个发光二极管DS1和一片电源稳压芯片VR4 SPX1117‑3.3；带中心抽头变压器T1的中心抽头接地，初级线圈输入220V工频交流电压，次级线圈与桥堆BD1的交流端连接，桥堆BD1的正极和+15V电压转换电路连接，桥堆BD1的负极和‑15V电压转换电路连接；+15V电压转换电路中第一极性电容C1的正极和电源管理芯片LM2576的1引脚、降压整流电路中桥堆BD1的正极连接，第一极性电容C1的负极接地，电源管理芯片LM2576 的3引脚、5引脚接地，电源管理芯片LM2576 的4引脚和第一电感L1的一端、第二极性电容C6的正极连接，电源管理芯片LM2576 的2引脚和第一电感L1的另一端连接、第一稳压二极管D1的阴极连接，第一稳压二极管D1的阳极接地，第二极性电容C6的负极接地；‑15V电压转换电路中第三极性电容C2的正极和降压整流电路中带中心抽头变压器T1的中心抽头、第一滤波电容C3的一端、电源管理芯片LM7915的GND脚、第四极性电容C4的正极和第二滤波电容C5的一端接地，第三极性电容C2的负极与降压整流电路中桥堆BD1的负极、第一滤波电容C3的另一端和电源管理芯片VR2 LM7915的Vin引脚连接，电源管理芯片VR2 LM7915的Vout引脚与第四极性电容C4的负极、第二滤波电容C5的另一端连接；5V电压转换电路中第五极性电容C7的正极和+15V电压转换电路的输出端、电源管理芯片VR3 LM2596S的1引脚连接，第五极性电容C7的负极、电源管理芯片LM2596S的3引脚、电源管理芯片LM2596S的5引脚、第二稳压二极管D2的阳极和第六极性电容C8的负极接地，电源管理芯片LM2596S的4引脚和电感L2的一端、第六极性电容C8的正极连接，电源管理芯片LM2596S的2引脚和第二电感L2的另一端连接、第二稳压二极管D2的阴极接地；3.3V电压转换电路中的第三滤波电容C9的一端与5V电压转换电路的输出端、第七极性电容C10的正极、电源管理芯片SPX1117‑3.3的3引脚连接，第三滤波电容C9的另一端和第七极性电容C10的负极、电源管理芯片SPX1117‑3.3的1引脚、第八极性电容C11的阴极、第四滤波电容C12的另一端和发光二极管DS1的阴极接地，电源管理芯片SPX1117‑3.3的2引脚与第二极性电容C11的正极、第二滤波电容C12的一端、发光二极管DS1的阳极连接；ZigBee无线模块HZ2012的13引脚、15引脚、17引脚和3.3V电压转换电路的输出端连接，ZigBee无线模块HZ2012的21引脚、23引脚、25引脚、27引脚均接地，ZigBee无线模块的18引脚和处理器模块中处理器LPC2368FBD100的62引脚连接，ZigBee无线模块的20引脚和处理器模块中处理器LPC2368FBD100的63引脚连接，ZigBee无线模块的其余引脚均悬空；RS485模块包括驱动器SP3485、第一电阻R1、第二电阻R2、接插件J1， 驱动器SP3485的1引脚和处理器模块中处理器LPC2368FBD100的49引脚连接，驱动器SP3485的4引脚和处理器模块中处理器LPC2368FBD100的48引脚连接，驱动器SP3485的3引脚和处理器模块中处理器LPC2368FBD100的46引脚连接，驱动器SP3485的5引脚接地，驱动器SP3485的8引脚与第一电阻R1的一端、3.3V电压转换电路的输出端连接，驱动器SP3485的6引脚与第一电阻R1的另一端、接插件J1的1引脚连接，驱动器SP3485的7引脚与第二电阻R2的一端、接插件J1的2引脚连接，第二电阻R2的另一端接地；GPRS模块电路包括GPRS模块MC35i和二极管D3，GPRS模块MC35i的18引脚和处理器模块中处理器LPC2368FBD100的99引脚连接，MC35i的19引脚和处理器模块中处理器LPC2368FBD100的98引脚连接，MC35i的6引脚、7引脚、8引脚、9引脚、10引脚均接地，二极管D3的阳极和5V电压转换电路的输出连接，二极管D3的阴极和MC35i的13引脚连接，MC35i的其余引脚均悬空；M‑Bus模块包括一片RS232收发器MAX3232 U5，6个电容C13、C14、C15、C16、C17、C18，11个电阻R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13，3个二极管D4、D5、D6，3个PNP三极管Q1、Q2、Q3，2个NPN三极管Q4、Q5，1个接插件J3；RS232收发器MAX3232 U5的1引脚和第五滤波电容C13的一端连接，MAX3232的3引脚和第五滤波电容C13的另一端连接，MAX3232的4引脚和第六滤波电容C14的一端连接，MAX3232的5引脚和第六滤波电容C14的另一端连接，MAX3232的7引脚和第三电阻R3的一端连接，MAX3232的8引脚接和第四电阻R4的一端连接，MAX3232的9引脚和处理器模块中处理器LPC2368FBD100的6引脚连接，MAX3232的10引脚和处理器模块中的处理器LPC2368FBD100的7引脚连接，MAX3232的15引脚和第七滤波电容C15的一端、第八滤波电容C16的一端接地，MAX3232的6引脚和第七滤波电容C15的另一端连接，MAX3232的2引脚和第八滤波电容C16的另一端连接，MAX3232的16引脚与3.3V电压转换电路的输出端连接，第九滤波电容C17的一端和+15V电压转换电路的输出段、第一PNP三极管Q1的发射极、第五电阻R5的一端、第六电阻R6的一端连接，第九滤波电容C17的另一端接地，第一PNP三极管Q1的基极和第六电阻R6的另一端、第一NPN三极管Q4的集电极连接，第一PNP三极管Q1的集电极和第四二极管D6的阳极、第二PNP三极管Q2的基极、第七电阻R7的一端连接，第四二极管D6的阴极和第二PNP三极管Q2的发射极、第三电阻R3的另一端连接，第二PNP三极管Q2的集电极和第七电阻R7的另一端、‑15V电压转换电路的输出端连接，第四电阻R4的另一端和第二二极管D4的阳极、第三PNP三极管Q3的基极、第八电阻R8的一端连接，第二二极管D4的阴极和第三PNP三极管Q3的发射极接地，第三PNP三极管Q3的集电极和第九电阻R9的一端连接，第八电阻R8的另一端和‑15V电压转换的输出端连接，第十电阻R10的一端接地，第十电阻R10的另一端和第十一电阻R11的一端、第二NPN三极管Q5的基极连接，第十一电阻R11的另一端和第三二极管D5的阳极连接，第三二极管D5的阴极和‑15V电压转换电路的输出端连接，第二NPN三极管Q5的集电极和第一NPN三极管的基极、第五电阻R5的另一端连接，第二NPN三极管Q5的发射极与第九电阻R9的另一端、第十二电阻R12的一端连接，第十二电阻R12的另一端和‑15V电压转换电路的输出端连接，第一NPN三极管Q4的发射极与第十三电阻R13的一端、接插件J3的1引脚连接，第十三电阻R13的另一端和接插件J3的2引脚、‑15V电压转换电路的输出端连接，第十滤波电容C18的一端和‑15V电压转换电路的输出端连接，第十滤波电容C18的另一端接地；处理器模块采用ARM内核的处理器LPC2368FBD100，其11引脚、14引脚、31引脚、41引脚、55引脚、72引脚、83引脚、97引脚均接地，10引脚、12引脚、13引脚、28引脚、42引脚、54引脚、71引脚、84引脚、96引脚和3.3V电压转换电路连接，其余脚均接地。