一种基于5G网络的能耗采集设备的制作方法

一种基于5g网络的能耗采集设备
1.技术领域
2.本发明涉及智能控制领域，特别是涉及一种基于5g网络的能耗采集设备。
3.

背景技术：

4.随着经济的快速发展，节能减排是一个大方向，尤其是我们是一个工业大国，工业企业能耗设备多，能耗消耗比例相当大，增加碳排放。
5.为减少经济发展过程中的生态环境恶化，降低能源损耗，需对能源重点消耗的水、电、气等多种能源进行实时采集监控。
6.但是现有的方案中，并不能对这些能源数据进行高效的实时监控。
7.

技术实现要素：

8.本发明实施例的提供了一种基于5g网络的能耗采集设备，可以通过配置不同的通信协议以及波特率，实现使用单台设备对接多种不同传输方式的多种仪表设备，减少能耗采集类设备数量的使用，同时应用5g通信的高并发、快传输的特点，使采集到的数据实时传输到云平台，提高对能源损耗数据的监控效率。
9.本发明实施例提供了一种基于5g网络的能耗采集设备，其特征在于，设备包括中央处理器、5g通信模块、继电器模块、干接点模块以及adc模拟量采集模块；中央处理器与5g通信模块、继电器监控模块、干接点模块以及adc模拟量采集模块建立电连接；干接点模块，用于基于获取的目标设备的电压信号确定目标设备的电能通断状态数据；adc模拟量采集模块，用于将获取的目标设备的电流/电压模拟信号数据转化为电流/电压数字信号数据；继电器模块，用于基于中央处理器的指令控制目标设备的开/关机，其中，指令为中央处理器基于目标设备的电能通断状态数据、目标设备对应的数字信号数据以及预设触发条件确定的；中央处理器，用于基于选取的预设协议和预设波特率，将目标设备的电能通断状态数据以及电流/电压数字信号数据通过5g通信模块发送给能耗云平台服务器。
10.在一些可能的实现方式中，能耗采集设备还包括rs485通信模块，中央处理器与rs485通信模块建立电连接；rs485通信模块，用于基于目标协议和目标波特率与目标设备建立通信连接。
11.在一些可能的实现方式中，目标协议包括645-2007协议、modbus协议、188协议以及645-1997协议中的至少一种；
预设协议包括645-2007协议、modbus协议、188协议以及645-1997协议中的至少一种。
12.在一些可能的实现方式中，能耗采集设备还包括rj45网口模块，中央处理器与rj45网口模块建立电连接；rj45网口模块，用于进行中央处理器与目标设备之间的数据交换；中央处理器，还用于采用局域网的方式，基于预设协议和预设波特率，将目标设备的电能通断状态数据以及电流/电压数字信号数据通过rj45网口模块发送给能耗云平台服务器。
13.在一些可能的实现方式中，能耗采集设备还包括web页面模块，中央处理器与web页面模块建立电连接；web页面模块，用于基于用户输入的指令确定预设协议和预设波特率。
14.在一些可能的实现方式中，能耗采集设备还包括电源模块，中央处理器与电源模块建立电连接；电源模块，用于向中央处理器、5g通信模块、继电器监控模块、干接点模块、adc模拟量采集模块、rs485通信模块、rj45网口模块以及web页面模块中的至少一个模块供电。
15.在一些可能的实现方式中，目标设备包括仪表设备。
16.本发明实施例提供的基于5g网络的能耗采集设备，可以通过配置不同的通信协议以及波特率，实现使用单台设备对接多种不同传输方式的多种仪表设备，减少能耗采集类设备数量的使用，同时应用5g通信的高并发、快传输的特点，使采集到的数据实时传输到云平台，提高对能源损耗数据的监控效率。
17.附图说明
18.从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
19.图1为本发明实施例提供的一种基于5g网络的能耗采集设备的结构示意图；图2为本发明实施例提供的另一种基于5g网络的能耗采集设备的结构示意图；图3为本发明实施例提供的一种电源模块处理流程示意图。
20.具体实施方式
21.下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。
22.随着经济的快速发展，碳中和碳达峰成为一种趋势，节能减排是一个大方向，尤其
是我们是一个工业大国，工业企业能耗设备多，能耗消耗比例相当大，增加碳排放。
23.为减少经济发展过程中的生态环境恶化，降低能源损耗，需对能源重点消耗的水、电、气等多种能源进行实时采集监控。
24.但是现有的方案中，并不能对这些能源数据进行实时监控。
25.为了解决该问题，本发明提供了一种基于5g网络的能耗采集设备，下面结合附图对本发明实施例提供的基于5g网络的能耗采集设备进行描述。
26.图1为本发明实施例中一种基于5g网络的能耗采集设备的结构示意图，如图1所示，基于5g网络的能耗采集设备可以包括中央处理器101、5g通信模块102、继电器模块103、干接点模块104以及adc模拟量采集模块105；中央处理器101与5g通信模块102、继电器模块103、干接点模块104以及adc模拟量采集模块105建立电连接；干接点模块104，可以用于基于获取的目标设备的电压信号确定目标设备的电能通断状态数据；adc模拟量采集模块105，可以用于将获取的目标设备的电流/电压模拟信号数据转化为电流/电压数字信号数据；继电器模块103，可以用于基于中央处理器101的指令控制目标设备的开/关机，其中，指令为中央处理器101基于目标设备的电能通断状态数据、目标设备对应的数字信号数据以及预设触发条件确定的；中央处理器101，可以用于基于选取的预设协议和预设波特率，将目标设备的电能通断状态数据以及电流/电压数字信号数据通过5g通信模块102发送给能耗云平台服务器。
27.具体地，上述的继电器模块103可以基于中央处理器101的指令，来实现目标设备的启停和控制功能。
28.在一个具体的示例中，继电器模块103例如可以通过四个端口对四路目标设备进行启停和控制。
29.具体地，干接点模块104可监测目标设备的外部输入电压范围可以为3.3v、5v、12v、24v。外部有源输入电能变化通过干接点模块104传递到中央处理器101，中央处理器101通过监测对应的i/o引脚高低电平状态，即可清楚此时其他设备的电能通断状态，即确定目标设备的电能通断状态数据。
30.具体地，adc模拟量采集模块105可以有多个端口来与目标设备连接，上述的电流模拟信号数据可以为4-20ma的模拟量数据，电压模拟信号数据可以为直流0~5v或者直流0~10v的模拟量数据。此外，中央处理器101可以基于adc模拟量采集模块105转化得到的电流/电压数字信号数据，通过查表比较方式得知模拟量状态。
31.具体地，中央处理器101可针对采集的目标设备的电能通断状态数据、目标设备对应的数字信号数据进行边缘分析，并与预设触发条件进行对比，当数据超过预设触发条件对应的阈值时，控制继电器模块103，达到控制目标设备启停目的。
32.具体地，5g通信模块102发送给能耗云平台服务器的过程中，可以采用mqtt通信协议。
33.结合图2所示的另一种基于5g网络的能耗采集设备的结构示意图，进行进一步描述，如图2所示：
在一些实施例中，能耗采集设备还可以包括rs485通信模块106，中央处理器101与rs485通信模块106建立电连接；rs485通信模块106，用于基于目标协议和目标波特率与目标设备建立通信连接。
34.在一些实施例中，能耗采集设备还包括rj45网口模块107，中央处理器101与rj45网口模块107建立电连接；rj45网口模块107，用于进行中央处理器101与目标设备之间的数据交换；中央处理器101，还用于采用局域网的方式，基于预设协议和预设波特率，将目标设备的电能通断状态数据以及电流/电压数字信号数据通过rj45网口模块107发送给能耗云平台服务器。
35.也就是说，rj45网口模块107有两种功能，一种功能是通过引脚与目标设备连接，将获取的数据与中央处理器101进行数据交换；另一种功能是将rj45网口模块107当备用传输数据口，当5g能耗采集器采用局域网传输数据时，rj45网口模块107可以与本地服务器通过六类千兆网线，可以基于tcp/ip通信协议连接连接传输数据。
36.在一些实施例中，目标协议包括645-2007协议、modbus协议、188协议以及645-1997协议中的至少一种；预设协议包括645-2007协议、modbus协议、188协议以及645-1997协议中的至少一种。
37.在一些实施例中，能耗采集设备还包括web页面模块108，中央处理器101与web页面模块108建立电连接；web页面模块108，用于基于用户输入的指令确定预设协议和预设波特率。
38.也就是说，基于web页面模块108，可以通过web页面，根据不同表计不同协议，配置相对应的不同的645-2007协议、modbus协议、188协议、645-1997协议，配置不同的波特率和能耗分项内容。通过各接口将能耗采集数据采集到中央处理器101，数据处理后，通过5g通信模块102或者rj45双千兆网线，上传至能耗云平台服务器或本地能耗服务器。
39.在一些实施例中，能耗采集设备还包括电源模块109，中央处理器101与电源模块109建立电连接；电源模块109，用于向中央处理器101、5g通信模块102、继电器监控模块、干接点模块104、adc模拟量采集模块105、rs485通信模块106、rj45网口模块107以及web页面模块108中的至少一个模块供电。
40.在一些实施例中，能耗采集设备可以通过多样采集方式，将能耗数据发送给给微中央处理器101，中央处理器101还可以将数据初步清洗、运算，将处理后的数据通过5g网络上传至能耗云平台服务器。
41.在一些实施例中，能耗采集设备还可以包括rtc时钟模块，该rtc时钟模块与电源模块109建立电连接，为能耗采集设备提供时钟信号。
42.在一些实施例中，能耗采集设备可以通过4路继电器模块、4路干接点模块、4路adc模拟量、4路rs485通信模块、双rj45网口模块的采集，并通过5g网络通讯实现能耗数据的采集和发送。
43.具体地，结合图3所示的电源模块109处理流程示意图，电源模块109中具有不同的降压芯片，电源适配器可以将市电ac220v转化为dc12v，dc12v通过降压芯片u4、u5转化为
dc3.8v、dc5v，dc3.8v，dc5v通过降压芯片u6转化为dc3.3v，dc3.3v通过降压芯片u10、u9转化为dc1.8v、dc1.2v，以为能耗采集设备中的不同模块进行供电。
44.综上可以看出，本发明适用于各种不同厂家的不同类型的rj485仪表设备，灵活设置支持各种modbus协议；通过不同采集方式，最终将能耗数据采集到的数据采集、计算、分析后，将数据通过5g通信方式，上传到能耗采集云平台。通过本发明，解决了现有复杂的工业能耗数据采集过程中，使用单设备即可采集多种数据，包括干接点数据、模拟量数据、继电器状态、开关量数据、485数据、网口数据，并且将数据高效上传至云平台服务器的问题。
45.而且该能耗采集设备还可以通过web页面，根据现场不同能耗数据表计配置相关各类不同的645-2007协议、modbus协议、188协议、645-1997协议，相关对应的波特率及能耗采集内容，实现对能耗数据采集、解析，按照平台协议通过5g模块或者rj45千兆网口打包传输到能耗服务器，从而完成对其他设备的实时状态监测，也可通过实时监测数据分析，根据不同情况，控制继电器状态，从而达到对其他设备控制启停的目的，使能耗监测更加可靠、安全、高效。
46.进而使用单设备即可基于多种设备协议采集多种仪表能耗数据，解决了现有复杂的工业能耗数据采集过程中，能耗采集需要大量硬件采集终端设备且低效率传输数据的问题。
47.需要说明的是，上述实施例中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。本发明可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明的范围之中。
48.在权利要求书和说明书中，术语“包括”并不排除其他装置或步骤。权利要求和说明书中的任何附图标记均不应被理解为对保护范围的限制。权利要求和说明书中出现的多个部分的功能可以由一个单独的硬件或软件模块来实现。某些技术特征出现在不同的从属权利要求中及实施例中并不意味着不能将这些技术特征进行组合以取得有益效果。
49.需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，为了简洁，不再赘述。本技术并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本技术的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本技术的精神后，做出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
50.以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路（application specific integrated circuit，asic）、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本技术的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、只读存储器（read-only memory，rom）、闪存、可擦除rom（erom）、软盘、cd-rom、光盘、硬盘、光纤介质、射频（radio frequency，rf）链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、
内联网等的计算机网络被下载。
51.还需要说明的是，本技术中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本技术不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序按照需要进行调节，或者若干步骤同时执行。
52.上面参考根据本公开的实施例的方法、装置（系统）和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各方面。应当理解，流程图和/或框图中的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机、或其它可编程数据处理装置的处理器，以产生一种机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的这些指令使能对流程图和/或框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的实现。这种处理器可以是但不限于是通用处理器、专用处理器、特殊应用处理器或者现场可编程逻辑电路。还可理解，框图和/或流程图中的每个方框以及框图和/或流程图中的方框的组合，也可以由执行指定的功能或动作的专用硬件来实现，或可由专用硬件和计算机指令的组合来实现。
53.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本技术的保护范围之内。