一种基于NBIOT技术的能效计量装置的制作方法

本实用新型涉及一种能效计量装置，特别是涉及一种基于NBIOT技术的能效计量装置。

背景技术：

随着移动通讯业的发展，互联网的发展已经不再只局限于人与人的连接，人与物，物与物的连接已经变的更加频繁，普通的4G网络并不能满足于现今万物互联的需求，随着NBIOT技术的成熟与推广，市场上终于具有了一种覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点的通讯技术。而以往的能效计量装置也愈加需要一种覆盖广，低功耗，可靠性高的通讯技术来实现数据的传输。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于NBIOT技术的能效计量装置，本装置使用NBIOT无线通讯技术可在复杂环境下避免布线，也无需增加中继设备，即减少了因布线增加的施工难度，也减少设备成本和人力成本，和以往的无线通讯技术相比具有更低的功耗和流量资费标准，更加适用于能效计量装置。本装置可准确的对三相电电压、电流、超温、失流、断相等事件进行测量，并通过蜂窝移动网将采集到的数据上报到能效分析软件，即能够满足系统实时数据的传输，也能保证通讯的可靠性。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于NBIOT技术的能效计量装置，所述系统包括CPU处理芯片、电量采集电路、电源控制模块、传感器、液晶显示电路，存储电路、485通讯电路、NBIOT通信电路、能效分析软件等；其中电量采集电路包括电量计量芯片、电流互感器、分压电阻、变压器等，存储电路使用铁电存储芯片，CPU处理芯片与存储电路、电量采集电路、电源控制模块、传感器、液晶显示电路、485通讯电路、NBIOT通信电路相连。NBIOT通信电路通过蜂窝移动网与能效分析软件进行通讯，将采集到的数据和报警信息上报到能效分析软件，并由能效分析软件进行监控及分析；CPU处理芯片与电量采集电路、电源控制模块、传感器、液晶显示电路、存储电路、485通讯电路、NBIOT通信电路相连，负责逻辑的处理和数据的计算。电量采集电路采用的芯片为7022E电量计量芯片，用于计量用户电量，同时采集用电设备的电压，电流等用电数据。电源控制电路采用隔离变压器和稳压电源模块供电。传感器为集成温度传感器。液晶显示电路由段式液晶和驱动电路组成。存储电路由一片铁电存储芯片组成，铁电存储芯片用于储存电量、矫正参数、计量数据等。485通讯电路由485芯片和外部电路组成，用于信息设置和计量参数矫正等。NBIOT通信电路采用BC95通讯模块、SIM卡、天线等外部电路组成。能效分析软件，用于分析统计由能效计量装置上报的用电信息及报警信息。

装置使用NBIOT做为通讯技术，既可以稳定传输用户的用电数据，同时直接与广域网进行连接，无需中继设备，解决复杂环境下的布线困难问题。

本实用新型的优点与效果是：

1. 本实用新型测量精度高，非线性误差小于0.1%。

2. 本实用新型即可准确的计量用户的电压，电流，电量等用电信息。

3. 本实用新型可根据唯一的设备地址不用去现场，可以快速找到发生问题的位置。

4. 本实用新型可将超温、失压、断相、电流反向等事件直接上报给网络。

5. 本实用新型具有极低的功耗，使用电池供电寿命可长达10年。

6. 本实用新型使用无线通讯，可以减少施工成本和布线成本。

7. 本实用新型采用蜂窝移动与网络通讯资费价格更低，覆盖更广。

8. 本实用新型采用NBIOT通讯技术，可靠性更好，通讯更稳定。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型流程图。

图中部件为:1. CPU处理芯片 2.电量采集电路 3.电源控制电路 4.传感器 5.液晶显示电路6.存储电路 7.485通讯电路 8.NBIOT通信电路 9能效分析软件。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型进行详细说明。

本实用新型是以NBIOT为通讯技术的能效计量装置，通过内部的计量芯片采集用户的电流，电压，功率因数等用电信息，并将采集分析得到的数据，通过蜂窝移动网传递到能效分析软件，用户可通过能效分析软件对指定设备进行进一步的统计和分析，当用户收到设备异常信息时可根据指定的能效计量装置ID对设备进行维护，同时得到可以进行节能改造的方案。

实施例

本实用新型包括：CPU处理芯片1，电量采集电路2，电源控制电路3，传感器4，液晶显示电路5，存储电路6，485通讯电路7，NBIOT通信电路8，能效分析软件9。

CPU处理芯片1采用STM32F4系列芯片，具有更高的主频，更强大的数据处理能力，和更加丰富的外设接口，并与电量采集电路2、电源控制模块3、传感器4、液晶显示电路5、存储电路6、485通讯电路7、NBIOT通信电路8相连接，负责外设的逻辑处理和数据的计算。

电量采集电路2使用7022E三相电采集芯片，使用SPI总线与CPU处理芯片1相连，7022E通过变压器，电流互感器和采样电阻采集三相电的电流、电压、功率因数、电量等信息，具体型号可根据外部电压而定，整在个系统处于正常情况下，能效计量装置采集A、B、C三相电的用电情况，同时负责监控设备使用中的异常事件。

电源控制电路3用于所述能效计量装置的供电，采用变压器和整流电路将正弦交流电转化成12V直流电，经过线性稳压电源模块LM1117-3.3负责输出3.3V直流电，用于CPU处理芯片1，电量采集电路2，液晶显示电路5，存储电路6，485通讯电路7，NBIOT通信电路8的供电。

传感器4采用高精度热敏电阻，经过CPU处理芯片1的处理用于温度的测量。

液晶显示电路5包括HT1621液晶驱动和段式液晶屏，HT1621与CPU处理芯片1由串行数据接口和片选线连接，驱动段式液晶屏。显示用户的电压，电流，电量等信息。

数据存储电路中铁电FM24CL16 通过IIC总线与CPU处理芯片1相连，用于储存电量、计量芯片的矫正参数、计量数据、设备信息等。

485通讯电路7使用max485通讯芯片与CPU处理芯片的串口相连进行，通过485总线和数据采集设备9的通讯。

NBIOT通信电路8由BC95通讯模块，SIM卡，卡槽，天线等部分组成，BC95和单片机为串口通讯，之间串接1K匹配电阻，1根状态控制引脚，同样串接1K匹配电阻，由单片机硬件控制NPN三极管的通断来复位BC95的复位引脚，与SIM卡的ESD防护器件为PESD5V0S2，限流电阻22R。

能效分析软件9，在收到能效计量装置发送的用户信息后，返回应答指令，如果接收不成功或者接收错误返回错误应答指令，并将接收到的数据进行存储分析，生成用户报表，供用户查阅。

本实用新型系统中，CPU处理芯片1与电量采集电路2、电源控制电路3、传感器电路4、液晶显示电路5、数据存储电路6、485通讯电路7，NBIOT通信电路8相连接，首先在电量采集电路2中，三相电经由变压器，电流互感器，分压电阻将三相电转换成计量芯片可计量的小信号，再由电量计量芯片将采集到的数据发送给CPU处理芯片1进行处理，CPU将采集到的数据按事件分类，配置好能效分析软件的地址及端口，并由经由蜂窝移动网发送到能效分析软件，然后在铁电中进行存储，防止丢失重要数据。主动发送30秒后进入睡眠模式，等待数据的返回及发送，在120秒后，进入休眠模式等待数据的下一次发送，整个过程具有极低的功耗，并产生少量的数据流量，减少了流量费用，电量损耗，人力成本，中继设备等，避免了资源的浪费。