[发明专利]一种建筑节能监测数据采集器

摘要

一种建筑节能监测数据采集器，其结构是由低功耗收发器A、时钟电路B、中央处理器C、网络接口电路D、存储电路E、继电器电路F、蜂鸣器电路G、复位电路及晶振电路H组成，其中，低功耗收发器A、中央处理器C、网络接口电路D及存储电路E组成主电路，继电器电路F、蜂鸣器电路G为数据采集器提供报警功能，复位电路E、晶振电路G为单片机处理单元F工作提供必要支持。采用中央处理器代替传统的模拟电路构成的运算单元，实现了数据有效性校验和多种自动补偿功能，实现了数据的高精度监测，解决了传统的数据采集器在稳定性、可靠性、测量精度等方面存在的问题，同时完善了数据采集器在过压过流情况下的保护能力。

主权项

一种建筑节能监测数据采集器，其特征在于，是由低功耗收发器A、时钟电路B、中央处理器C、网络接口电路D、存储电路E、继电器电路F、蜂鸣器电路G、复位电路及晶振电路H组成，其中，低功耗收发器A、中央处理器C、网络接口电路D及存储电路E组成主电路，继电器电路F、蜂鸣器电路G为数据采集器提供报警功能，复位电路E、晶振电路G为单片机处理单元F工作提供必要支持；低功耗收发器A电路由集成芯片U26，电阻R100、R110、R112和插接件J7组成，集成芯片U26的6脚、7脚分别与电阻R110和插接件J7的1、3脚并接，电阻R100接5V电源与U26的7脚之间，U26的6脚串电阻112接地，集成芯片U26的1、4脚分别接中央处理器的112、111脚、集成芯片U26的2、3脚接中央处理器的35脚；时钟电路B由集成芯片U12、U10电阻R51、电池E和电容C50、C63组成，集成芯片U12的8脚接3.3V电源，4脚接地，6、5脚分别接中央处理器的139、140脚，1、2脚分别接集成电路U10的1、2脚，电容C50、C63分别接集成电路U10的1、2脚与地线之间，电阻R51和电池串接在3.3V电源与地线之间；中央处理器C由集成电路U8、电阻R39和电容C352组成，集成电路U8的6脚串电容C352接3.3V电源，U8的17、39、52、62、72、84、95、108脚接3.3V电源，U8的96脚串电阻R39接3.3V电源，集成电路U8的16、30、38、51、61、71、83、94、107脚接地；网络接口电路D由集成电路U1、U2、接插件J2、电阻R1‑R3、R6、R11、R16、电容C2、C24、C23、晶振Y1组成，其中，集成电路U1的43脚、44脚分别接晶振Y1两端再分别串电容C23、C24接地，U1的23、30、42脚接电源3.3V，电容C2接电源3.3V与地线之间，U1的15、33、41、45脚接地，U1的6、5、47脚并接，2、9脚并接接插件J2的5脚，7、8脚并接接插件J2的1、3脚，3、4脚分别接接插件J2的8、6脚，U1的20脚串电阻R11接电源3.3V，U1的46脚串电阻R6接地，41脚接地，38、39脚分别串电阻R1R2接接插件J2的11、9脚，集成电路U2的16、14、11、9脚分解接插件J2的2、1、6、3脚，接插件J2的12、10脚分别串电阻R3、R16接电源3.3V；存储电路E有集成电路U9构成，集成电路U9的12脚、37脚接电源，集成电路U9的13脚、36脚接地，集成电路U9的29‑44脚一次接集成电路U1的18‑10脚；继电器电路F由集成芯片U40及四路继电器U32‑U37组成，集成芯片U40的12‑16脚分别接四路继电器U32‑U35的2脚，四路继电器U32‑U35的1脚接电源， 集成芯片U40的1集成芯片U40的8脚接地，9脚接电源12V，1‑4脚分别接中央处理器C的4‑1脚；蜂鸣器电路G由三极管Q1、电阻R26、R27、稳压二极管D5和扬声器YS组成，其中三极管的基极串电阻R27接集成电路U8的76脚，三极管的基极还串电阻R26接电源5V，三极管Q1的发射极接扬声器YS的2脚，扬声器YS的1脚接电源5V，二极管与扬声器YS的1、2脚并接，三极管Q1的集电极接地；电路H中的晶振电路由晶振Y2、复位芯片U11、电阻R54‑R56、电容C52、C53组成，其中晶振Y2的3脚串电阻R54接中央处理器U8的23脚，晶振Y2的4脚串接电容C52接地，2脚接地，1脚串电阻R55接4脚，4脚还串保险丝F5接电源3.3V；复位芯片U11的2脚接电源3.3V，3脚接地，1脚接中央处理器U8的25脚，电阻R56接U11的1、2脚，电容C53接U11的1、3脚。数据采集方法如下：数据采集器是以中央处理器为核心的数据采集系统，根据现场的电能表、热量表等计量装置，实时的由低功耗收发器进行数据采集，再运用中央处理器进行数据处理及存储器的数据存储，最后将数据传输至上位机或远端数据中心服务器，数据采集器由数据采集、数据处理、数据存储、数据传输四部分组成；其中：1)数据采集：由低功耗收发器组成，即U26；低功耗收发器接收通过接口J7引入的能耗数据，经过相应转化，直接送至中央处理器的111脚和112脚进行处理；2)数据处理；由中央处理器C、继电器电路F、蜂鸣器电路G、复位电路及晶振电路H组成，中央处理器将接收到的数据进行处理，根据数据包格式，在数据包中添加能耗型、时间等附加信息，然后再进行打包，定时传输到上位机或远端数据中心服务器，或保存至存储电路E中，复位电路及晶振电路H为中央处理器的正常共作提供保证，继电器电路F、蜂鸣器电路G具有检测系统的功能，若系统内个计量装置和传输设备的通信出现问题，该电路会给出故障报警提示；3)数据存储：由存储电路E组成，即集成电路U9，数据采集器的存储芯片U9配置有不小于256MB的专用存储空间，支持对能耗30天的存储；4)数据传输：由网络接口电路D组成，即集成电路U1；将采集到的能耗数据定时传输到上位机或远端数据中心服务器，上传时间能在1分钟到1天内任意设定，在远传前，首先对数据包进行加密处理，如因传输网路故障等原因未能能将数据进行定时传输，则待传输网络恢复正常后数据采集器可以利用存储的数据进行断点续传；系统硬件包括微处理器、I/O接口、人‑机接口、通信接口4个部分；软件部分主要由监控程序和功能执行程序组成，数据采集支持数据上位机或数据中心命 令采集和主动定时采集两种数据采集模式，且定时采集周期可以从5分钟1小时灵活配置；支持不少于32台计量装置设备进行数据采集；支持对不同用能种类、不同品牌的计量装置进行数据采集，包括电能表、热量表等。数据处理支持对计量装置能耗数据的解析，具有简单算术运算功能，支持同时向服务器发送解析和未解析的数据；根据远程数据包格式，在数据包中添加能耗类型、时间等附加信息，使用XML格式进行数据打包，并通过TCP协议进行数据远传；数据存储配置拥有不小于256MB的专用存储空间、支持对能耗数据30天的存储，数据传输能将采集到的能耗数据定时传输到上位机或远端数据传输中心服务器，上传时间能在1分钟到1天之间任意设定，分项能耗原始数据每15分钟上传1次，分项能耗数据没1小时上传1次；在远传前，数据采集器对数据包进行加密处理，采用AES加密和MD5身份认证机制；如因传输网路故障等原因未能能将数据进行定时传输，则待传输网络恢复正常后数据采集器可以利用存储的数据进行断点续传。