一種雙電源輸入的數(shù)據(jù)采集終端的制作方法
【專利摘要】一種雙電源輸入的數(shù)據(jù)采集終端，它包括電源模塊、能源數(shù)據(jù)采集終端、數(shù)據(jù)采集單元和通訊總線單元，所述電源模塊包括開關電源和雙電源切換裝置，所述雙電源切換裝置包括主用供電電源、備用供電電源和中間繼電器，所述主用供電電源分為兩條支路，一條支路與中間繼電器的常開開關進線側端子連接，另一支路與中間繼電器的吸引線圈連接，所述備用供電電源與中間繼電器的常閉開關進線側端子連接，常閉開關的出線側端子和常開開關的出線側端子同相并聯(lián)后與開關電源連接。本發(fā)明通過雙電源切換裝置實現(xiàn)了雙電源輸入，當一路電源出現(xiàn)故障時，自動切換到另一路電源，不僅提高了該數(shù)據(jù)采集終端的運行可靠性，而且具有功耗低和成本低的特點。
【專利說明】一種雙電源輸入的數(shù)據(jù)采集終端

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)采集裝置，具體地說是一種雙電源輸入的數(shù)據(jù)采集終端。

【背景技術】
[0002]工業(yè)是能源消耗的主要領域，工業(yè)能耗占全社會能耗比重超過70%，隨著我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程的加快，“十二五”期間工業(yè)節(jié)能減排任務更重、壓力更大。應用信息化技術建設數(shù)字化能源管控系統(tǒng)、實現(xiàn)能耗在線監(jiān)測，實時、準確地把握重點行業(yè)、重點企業(yè)及關鍵工序的能耗，不僅是企業(yè)實現(xiàn)精細化節(jié)能管理、促進節(jié)能降耗的必然要求，也是各級工業(yè)和信息化主管部門把握能源消費趨勢、加強能耗預測預警、科學制定產(chǎn)業(yè)政策的前提和基礎，更是推動工業(yè)轉型升級和綠色發(fā)展、構建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型工業(yè)體系的內在要求。
[0003]為切實加強工業(yè)能耗信息監(jiān)測，提高工業(yè)能耗狀況預測預警能力，加快推進工業(yè)化和信息化深度融合，國家工信部于2011年2012年先后四次發(fā)文，督促指導各地“節(jié)能減排信息監(jiān)控系統(tǒng)”的建設。工業(yè)能源構成包括水、電、氣、熱等多個方面，計量設備復雜多樣，包括各種各樣的計量儀表、傳感器、變送器等，因水、電、氣、熱屬于不同的行業(yè)領域，這些設備的數(shù)據(jù)類型、通訊方式更是很難統(tǒng)一，國家也沒有統(tǒng)一的技術規(guī)范和標準。也正是因為這些原因，能源數(shù)據(jù)的采集成為“節(jié)能減排信息監(jiān)控系統(tǒng)”建設的難點。
[0004]數(shù)據(jù)采集終端在電力系統(tǒng)中的應用越來越普遍，同時對數(shù)據(jù)采集終端產(chǎn)品的要求也越來越高，數(shù)據(jù)采集終端運行時需要更高的可靠性，但是目前現(xiàn)有技術中采用的單電源向配電終端供電，當電源出現(xiàn)故障時，數(shù)據(jù)采集終端也隨即停止運行，使得數(shù)據(jù)采集終端運行可靠性不高，當出現(xiàn)供電故障時數(shù)據(jù)采集終端則無法工作。
[0005]另外，目前的數(shù)據(jù)采集終端的功能也比較單一，外部功能接口固定，數(shù)據(jù)采集單一，無法滿足現(xiàn)代企業(yè)多種類，大數(shù)據(jù)的采集需求。舉例來說，有些廠家的數(shù)據(jù)終端總線接口也很多，比如RS485，MBUS都有，但是硬件是固定的，只能按出廠的配置使用，但有些現(xiàn)場采集的設備接口不確定，比如RS485接口的設備較多，沒有MBUS接口的設備，如果這時RS485接口的設備數(shù)量超過RS485接口的帶載能力，則只能再安裝一臺同樣的終端，以便完成現(xiàn)場的數(shù)據(jù)的采集。目前的數(shù)據(jù)采集終端不但通訊總線接口類型單一、相對固定，且不同的總線接口不能更換；而且單個通訊接口的帶載能力有限，當現(xiàn)場同類設備的數(shù)量超過終端的帶載能力時，只能加裝一臺同樣的終端設備。目前尚沒有一家企業(yè)可以很好的完成整個能源數(shù)據(jù)的采集和統(tǒng)計分析。更多的企業(yè)只是完成了局部數(shù)據(jù)的采集管理，無法真正反映企業(yè)全面的能耗的狀況，更不可能提供準確的管理分析數(shù)據(jù)。


【發(fā)明內容】

[0006]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種雙電源輸入的數(shù)據(jù)采集終端，其不僅能夠以低廉的成本實現(xiàn)了高穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)采集終端的供電部分，而且能夠提高數(shù)據(jù)采集終端在現(xiàn)場使用的靈活性和降低數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的成本。
[0007]本發(fā)明解決其技術問題采取的技術方案是:一種雙電源輸入的數(shù)據(jù)采集終端，包括電源模塊和能源數(shù)據(jù)采集終端，所述電源模塊與能源數(shù)據(jù)采集終端連接，所述能源數(shù)據(jù)采集終端通過通信網(wǎng)絡與能源管理系統(tǒng)主站相連，其特征是，還包括數(shù)據(jù)采集單元和通訊總線單元，所述數(shù)據(jù)采集單元的輸入端與現(xiàn)場的能源計量儀表相連，輸出端與能源數(shù)據(jù)采集終端的標準總線接口相連，所述通訊總線單元的輸入端與數(shù)據(jù)采集單元的輸出端線路，輸出端與能源數(shù)據(jù)采集終端的標準總線接口相連；所述電源模塊包括開關電源和雙電源切換裝置，所述雙電源切換裝置包括主用供電電源、備用供電電源和中間繼電器，所述主用供電電源分為兩條支路，一條支路與中間繼電器的常開開關進線側端子連接，另一支路與中間繼電器的吸引線圈連接，所述備用供電電源與中間繼電器的常閉開關進線側端子連接，常閉開關的出線側端子和常開開關的出線側端子同相并聯(lián)后與開關電源連接。
[0008]所述主用供電電源為交流220V電源，所述備用供電電源為直流220V電源或交流220V電源。
[0009]所述開關電源為三路輸出開關電源。
[0010]所述能源數(shù)據(jù)采集終端包括處理器、觸摸屏、按鍵、USB接口、CAN接口、RS485接口和標準總線接口，所述處理器分別與觸摸屏、按鍵、USB接口、CAN接口、RS485接口和標準總線接口相連；所述能源數(shù)據(jù)采集終端通過CAN接口或RS485接口接入通信網(wǎng)絡與能源管理系統(tǒng)主站相連。
[0011]所述處理器包括ARM9處理器。
[0012]所述標準總線接口包括數(shù)據(jù)接收電路、數(shù)據(jù)發(fā)送電路、控制電路和連接接口，所述數(shù)據(jù)接收電路、數(shù)據(jù)發(fā)送電路和控制電路的一端分別與處理器相連，另一端分別與連接接口相連；所述的數(shù)據(jù)接收電路和數(shù)據(jù)發(fā)送電路均設置有高速光耦合器，所述控制電路均設置有低速光電親合器。
[0013]所述數(shù)據(jù)采集單元包括單片機、通信接口、顯示電路、復位電路、濾波電路、晶振電路和數(shù)據(jù)采集電路，所述單片機分別與通信接口、顯示電路、復位電路、濾波電路、晶振電路和數(shù)據(jù)采集電路相連。
[0014]所述數(shù)據(jù)采集單元包括0-5V模擬量采集單元、4-20mA模擬量采集單元、信號量采集單元和遙控信號采集單元中的一種或多種。
[0015]所述通訊總線單元包括RS-485總線通訊單元和M-BUS總線通訊單元中的一種或多種。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過雙電源切換裝置實現(xiàn)了雙電源輸入，當一路電源出現(xiàn)故障時，自動切換到另一路電源，不僅提高了該數(shù)據(jù)采集終端的運行可靠性，而且具有功耗低和成本低的特點。本發(fā)明通過將能源數(shù)據(jù)采集終端和數(shù)據(jù)采集單元以及通訊總線單元進行模塊化標準設計，不僅增加了產(chǎn)品的擴容性，使產(chǎn)品更好的適應于各種復雜的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集環(huán)境，而且使通訊接口和采集單元配置靈活，能夠將各種能源數(shù)據(jù)進行有效統(tǒng)一，并兼容當前主流的各種通訊方式，完成數(shù)據(jù)的在線精確采集，為數(shù)據(jù)應用者提供一整套完整準確的能耗數(shù)據(jù)，實現(xiàn)真正意義上的“能源管理”。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的結構示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明所述電源模塊的原理框圖；
[0019]圖3為本發(fā)明所述電源模塊的電路圖；
[0020]圖4為本發(fā)明所述能源數(shù)據(jù)采集終端的結構示意圖；
[0021]圖5為本發(fā)明所述處理器的電路圖；
[0022]圖6為本發(fā)明所述標準總線接口的電路圖；
[0023]圖7為本發(fā)明所述信號量采集單元的電路圖。

【具體實施方式】
[0024]為能清楚說明本方案的技術特點，下面通過【具體實施方式】，并結合其附圖，對本發(fā)明進行詳細闡述。下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現(xiàn)本發(fā)明的不同結構。為了簡化本發(fā)明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復參考數(shù)字和/或字母。這種重復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關系。應當注意，在附圖中所圖示的部件不一定按比例繪制。本發(fā)明省略了對公知組件和處理技術及工藝的描述以避免不必要地限制本發(fā)明。
[0025]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的一種雙電源輸入的數(shù)據(jù)采集終端，它包括電源模塊、能源數(shù)據(jù)采集終端、數(shù)據(jù)采集單元和通訊總線單元，所述電源模塊與能源數(shù)據(jù)采集終端連接，所述能源數(shù)據(jù)采集終端通過通信網(wǎng)絡與能源管理系統(tǒng)主站相連，所述數(shù)據(jù)采集單元的輸入端與現(xiàn)場的能源計量儀表相連，輸出端與能源數(shù)據(jù)采集終端的標準總線接口相連，所述通訊總線單元的輸入端與數(shù)據(jù)采集單元的輸出端線路，輸出端與能源數(shù)據(jù)采集終端的標準總線接口相連；所述電源模塊包括開關電源和雙電源切換裝置，所述雙電源切換裝置包括主用供電電源、備用供電電源和中間繼電器，所述主用供電電源分為兩條支路，一條支路與中間繼電器的常開開關進線側端子連接，另一支路與中間繼電器的吸引線圈連接，所述備用供電電源與中間繼電器的常閉開關進線側端子連接，常閉開關的出線側端子和常開開關的出線側端子同相并聯(lián)后與開關電源連接。
[0026]如圖3所示，本發(fā)明所述的電源模塊包括開關電源PT-45和雙電源切換裝置，所述開關電源為三路輸出開關電源，所述雙電源切換裝置包括主用供電電源P5、備用供電電源P4和中間繼電器HF115FA-2Z，所述主用供電電源采用交流220V電源，所述備用供電電源采用直流220V電源，所述主用供電電源P5分為兩條支路，一條支路與中間繼電器HFl 15FA-2Z的常開開關進線側端子連接，另一支路與中間繼電器HF115FA-2Z的吸引線圈連接，所述備用供電電源P4與中間繼電器HF115FA-2Z的常閉開關進線側端子連接，常閉開關的出線側端子和常開開關的出線側端子同相并聯(lián)后與開關電源PT-45連接。其中，主用供電電源P5為交流220V電源，備用供電電源P4為直流220V電源，當主用供電電源正常供電時，由主用供電電源供電，當主用供電電源掉電后，雙電源切換裝置路自動切換至備用供電電源，由備用供電電源進行供電，確保了數(shù)據(jù)采集終端可靠運行。另外，本發(fā)明所述的備用供電電源也可以采用交流220V電源。
[0027]如圖4所示，所述能源數(shù)據(jù)采集終端包括處理器、觸摸屏、按鍵、USB接口、CAN接口、RS485接口和標準總線接口，所述處理器分別與觸摸屏、按鍵、USB接口、CAN接口、RS485接口和標準總線接口相連；所述能源數(shù)據(jù)采集終端通過CAN接口或RS485接口接入通信網(wǎng)絡與能源管理系統(tǒng)主站相連。所述處理器采用型號為AT91SAM9260的ARM9處理器，如圖5所示，AT91SAM9260具有6個通訊接口 ；該數(shù)據(jù)采集終端采用其中的4個通訊接口設計成相同的標準接口總線。數(shù)據(jù)采集單元或通訊總線單元可以直接插接在每個接口總線上，可以相互替換。
[0028]如圖6所示，本發(fā)明所述的標準總線接口包括數(shù)據(jù)接收電路、數(shù)據(jù)發(fā)送電路、控制電路和連接接口 M100-M2，所述數(shù)據(jù)接收電路、數(shù)據(jù)發(fā)送電路和控制電路的一端分別與處理器相連，另一端分別與連接接口相連。所述的數(shù)據(jù)接收電路和數(shù)據(jù)發(fā)送電路均設置有高速光耦合器6N137，所述控制電路設置有低速光電耦合器PS2501L-4。該數(shù)據(jù)采集終端配置了 4路標準的總線接口，可以連接各種數(shù)據(jù)采集單元和通訊總線單元。圖6是一路標準總線接口電路圖，其中TXD3和RXD3連接AT91SAM9260的TXD3和RXD3管腳，用于數(shù)據(jù)采集單元或通訊總線單元的通訊總線接口，GP101-GP104分別連接AT91SAM9260的PB20, PB21, PB22, PB23管腳，用于數(shù)據(jù)采集單元或通訊總線單元的控制管腳。其它三路和這一路一樣，分別對應AT91SAM9260的其它通訊接口和1 口。標準總線接口的連接接口由三組信號線組成，第一組為A1-A16，第二組為B1-B10，第三組為C1-C10，數(shù)據(jù)采集單元或通訊總線單元設置在連接接口上。
[0029]如圖7所示，本發(fā)明所述的信號量采集單元包括單片機、通信接口、顯示電路、復位電路、濾波電路、晶振電路和數(shù)據(jù)采集電路，所述單片機分別與通信接口、顯示電路、復位電路、濾波電路、晶振電路和數(shù)據(jù)采集電路相連。
[0030]本發(fā)明所述的數(shù)據(jù)采集單元包括0-5V模擬量采集單元、4-20mA模擬量采集單元、信號量采集單元和遙控信號采集單元中的一種或多種，上述數(shù)據(jù)采集單元均采用ATMEL的ATMEGA64單片機作為處理器，可采集四路信號量；通過光耦隔離提高終端的抗干擾的能力和可靠性。數(shù)據(jù)采集單元通信規(guī)約編寫采用C語言，技術門檻比較低，一般調試人員經(jīng)過培訓都可以編寫，降低了現(xiàn)場施工技術難度。
[0031]本發(fā)明所述的通訊總線單元包括RS-485總線通訊單元和M-BUS總線通訊單元中的一種或多種。
[0032]本發(fā)明通過雙電源切換裝置實現(xiàn)了雙電源輸入，當一路電源出現(xiàn)故障時，自動切換到另一路電源，實現(xiàn)了兩路供電電源之間的自動切換，可靠性高，功耗低，體積小，成本低，有明顯的經(jīng)濟效益。
[0033]本發(fā)明所述的能源數(shù)據(jù)采集終端和數(shù)據(jù)采集單元以及通訊總線單元均采用模塊化標準設計，不僅增加了產(chǎn)品的擴容性，使產(chǎn)品更好的適應于各種復雜的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集環(huán)境，而且數(shù)據(jù)采集單元被設計為支持多種通信方式的不同模塊，針對不同的能源設備硬件接口，選用不同的采集單元模塊，以“選配”的方式來實現(xiàn)不同硬件設備的接口，使通訊接口和采集單元配置靈活，能夠將各種能源數(shù)據(jù)進行有效統(tǒng)一，并兼容當前主流的各種通訊方式，完成數(shù)據(jù)的在線精確采集，為數(shù)據(jù)應用者提供一整套完整準確的能耗數(shù)據(jù)，實現(xiàn)真正意義上的“能源管理”。本發(fā)明將解決“節(jié)能減排信息監(jiān)控系統(tǒng)”建設中的部分難題，為數(shù)據(jù)應用者提供一整套完整準確的能耗數(shù)據(jù)，為“節(jié)能減排”工作的開展提供有力的技術和數(shù)據(jù)支撐。
[0034]以上所述只是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也被視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種雙電源輸入的數(shù)據(jù)采集終端，包括電源模塊和能源數(shù)據(jù)采集終端，所述電源模塊與能源數(shù)據(jù)采集終端連接，所述能源數(shù)據(jù)采集終端通過通信網(wǎng)絡與能源管理系統(tǒng)主站相連，其特征是，還包括數(shù)據(jù)采集單元和通訊總線單元，所述數(shù)據(jù)采集單元的輸入端與現(xiàn)場的能源計量儀表相連，輸出端與能源數(shù)據(jù)采集終端的標準總線接口相連，所述通訊總線單元的輸入端與數(shù)據(jù)采集單元的輸出端線路，輸出端與能源數(shù)據(jù)采集終端的標準總線接口相連；所述電源模塊包括開關電源和雙電源切換裝置，所述雙電源切換裝置包括主用供電電源、備用供電電源和中間繼電器，所述主用供電電源分為兩條支路，一條支路與中間繼電器的常開開關進線側端子連接，另一支路與中間繼電器的吸引線圈連接，所述備用供電電源與中間繼電器的常閉開關進線側端子連接，常閉開關的出線側端子和常開開關的出線側端子同相并聯(lián)后與開關電源連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種雙電源輸入的數(shù)據(jù)采集終端，其特征是，所述主用供電電源為交流220V電源，所述備用供電電源為直流220V電源。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種雙電源輸入的數(shù)據(jù)采集終端，其特征是，所述主用供電電源和備用供電電源均為交流220V電源。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的一種雙電源輸入的數(shù)據(jù)采集終端，其特征是，所述開關電源為三路輸出開關電源。
5.根據(jù)權利要求1或2或3所述的一種雙電源輸入的數(shù)據(jù)采集終端，其特征是，所述能源數(shù)據(jù)采集終端包括處理器、觸摸屏、按鍵、USB接口、CAN接口、RS485接口和標準總線接口，所述處理器分別與觸摸屏、按鍵、USB接口、CAN接口、RS485接口和標準總線接口相連；所述能源數(shù)據(jù)采集終端通過CAN接口或RS485接口接入通信網(wǎng)絡與能源管理系統(tǒng)主站相連。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種雙電源輸入的數(shù)據(jù)采集終端，其特征是，所述處理器包括ARM9處理器。
7.根據(jù)權利要求5所述的一種雙電源輸入的數(shù)據(jù)采集終端，其特征是，所述標準總線接口包括數(shù)據(jù)接收電路、數(shù)據(jù)發(fā)送電路、控制電路和連接接口，所述數(shù)據(jù)接收電路、數(shù)據(jù)發(fā)送電路和控制電路的一端分別與處理器相連，另一端分別與連接接口相連；所述的數(shù)據(jù)接收電路和數(shù)據(jù)發(fā)送電路均設置有高速光耦合器，所述控制電路均設置有低速光電耦合器。
8.根據(jù)權利要求1或2或3所述的一種雙電源輸入的數(shù)據(jù)采集終端，其特征是，所述數(shù)據(jù)采集單元包括單片機、通信接口、顯示電路、復位電路、濾波電路、晶振電路和數(shù)據(jù)采集電路，所述單片機分別與通信接□、顯示電路、復位電路、濾波電路、晶振電路和數(shù)據(jù)采集電路相連。
9.根據(jù)權利要求8所述的一種雙電源輸入的數(shù)據(jù)采集終端，其特征是，所述數(shù)據(jù)采集單元包括0-5V模擬量采集單元、4-20mA模擬量采集單元、信號量采集單元和遙控信號采集單元中的一種或多種。
10.根據(jù)權利要求1或2或3所述的一種雙電源輸入的數(shù)據(jù)采集終端，其特征是，所述通訊總線單元包括RS-485總線通訊單元和M-BUS總線通訊單元中的一種或多種。
【文檔編號】H02J9/06GK104467164SQ201410686714
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月25日 優(yōu)先權日:2014年11月25日
【發(fā)明者】張恩忠, 趙世柏, 李小剛, 張凱 申請人:國核信息科技有限公司