CN204759119U - 一种局域用电设备离线网络管理控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种局域用电设备离线网络管理控制系统，该系统包括一条供电线路，所述供电线路的电源输入始端串联有电源控制开关K1，所述开关K1并联连接有相互串联的离线网络电源管理控制器以及通讯接口开关K2，所述供电线路上还连接有若干相互并联的用电器，所述各用电器分别连接有从控制器；所述离线网络电源管理控制器包括主控制器，所述主控制器的输入端连接有电源输入接口、键盘、互联网接口以及USB接口，所述主控制器的输出端连接有电源输出接口、数据通讯接口、显示器以及警示灯。该系统可完成人工及自动控制开关送电功能；在离线状态下与从单片计算机进行数据通讯实现监控管理功能；可通过USB接口及互联网接口以实现与计算机、手机及互联网的通讯功能。

Description

一种局域用电设备离线网络管理控制系统

技术领域

本发明涉及一种电器电源管理系统，具体涉及一种局域用电设备离线网络管理控制系统。

背景技术

目前局域用电设备网络管理基本上是采用在一条供电线路上的多个用电器在运行状态下，利用无线射频以及有线电力载波两种通讯方式来实现用电器的局域网络监控管理功能，投入成本相对较高。

智能家居电器控制系统是融合了自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术于一体的网络化智能化的家居电器控制系统。智能家居电器让用户有更方便的手段来管理家庭电器设备，比如通过家庭触摸屏、手机、互联网或者语音识别控制家用设备，更可以执行现场操作，方便控制；另一方面，使用智能家居系统的室内，各种设备相互间可以通讯，即使没有用户指挥也能根据不同的状态互动运行，从而给用户带来最大程度的高效、便利、舒适与安全。

目前研究智能家居电器的企业有很多。这些企业和制造商所开发的产品有一个共同的致命弱点就是需要布线，系统安装麻烦，接口复杂，因为布线都在墙内，安装时需要对现有的居室造成很大外观改动，也使维修很困难。在工业领域和商业领域的应用也存在类似问题。

现有的通讯技术的发展，呈现出百花齐放的多种通讯技术在家具自动化中的应用越来越多，但是由于各个设备相对比较单一，其接口也受到一定的限制，从而导致某一种家居设备智能应用于某一种技术领域，如果需要实现其它的应用，就需要对接另外一台设备进行转接或者支付额外的钱，开通另外的一种网络。

现代家居生活已经离不开各种各样的家用电器，为了让人们有更方便的手段来管理众多的家用电器，智能家居应运而生。简单地说，智能家居是融合了自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术于一体的网络化智能化的家居控制系统，通过它人们可以更高效、更便利、更舒适与更安全的使用各种各样的家用电器。

目前主流的智能家居系统通过家庭网关将家庭内网与Internet连接，再由连接Internet的PC上位机控制整个系统；而家庭内网采用ZigBee无线网络技术，在家庭网关和各种终端设置ZigBee模块，实现家庭内网的无线组网和通信。

对在一条供电线路上的多个用电器在非运行状态下，具有对其各用电器的运行参数进行读取及修改写入的通讯功能，以实现在一条供电线路上用电器的局域网络监控管理，也可通过互联网实施远程信息控制管理。

目前局域用电设备网络管理基本上是采用在一条供电线路上的多个用电器在运行状态下，利用无线射频以及有线电力载波两种通讯方式来实现用电器的局域网络监控管理功能，投入成本相对较高。中国专利公开号CN101789632B公开的一种可远程管理的电源控制器，包括多个电源输出单元，其特征在于，该电源控制器设有一个控制单元，该控制单元包括CPU及与之相连的显示单元、存储单元、串口通信级联单元、网络单元、时钟单元、ADC及取样单元、传感器单元、驱动单元、输出检测单元、保护单元及电源单元，该电源控制器通过所述串口通信级联单元与上位PC机通信，并通过所述网络单元与互联网连接，由上位PC机从串口通信级联单元提取该电源控制器的电压、电流、电能用量及与该电源控制器所连接的机柜内的温度、湿度、烟雾、门禁、水浸的微细环境状态的数据，实现对该电源控制器及所连接的机柜内微细环境的远程监测、控制与管理。该系统只能在有电源的情况下及在线情况下进行通讯，成本较高，结构也较复杂，控制成本高。

再如中国专利公开号CN104113130A公开的一种自备电源控制器，包括控制柜、开关柜和储能仓配电箱；所述控制柜包括CPU核心板、显示操作板、继电器板、转接板、UPS电源和蓄电池，所述显示操作板、继电器板、转接板、UPS电源和蓄电池分别与所述CPU核心板连接，所述UPS电源的输出端与蓄电池输入端连接，所述CPU核心板还分别与所述开关柜、储能仓配电箱连接；本发明的开关柜是自备电源系统各个分系统开关的汇总点，将开关集总到开关柜中，外线先进入柜内主控开关，然后进入分控开关，各分路按其需要进行设置，储能仓配电箱也是由控制柜控制，实现了集中控制和分散管理，实现了管理实现集中控制。该系统同样只能在线工作，且包括很多中间控制设备，比如继电器、转接板等，自动化程度较低。

实用新型内容

本发明的目的是为了解决现有技术中布线复杂、功能单一、实用性差等问题，提出一种无须布线、功能全面且方便操作的局域用电设备离线网络管理控制系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种局域用电设备离线网络管理控制系统，包括一条供电线路，所述供电线路的电源输入始端串联有电源控制开关K1，所述开关K1并联连接有相互串联的离线网络电源管理控制器以及数据通讯接口K2，所述供电线路上还连接有若干相互并联的用电器，所述各用电器分别连接有从控制器；所述离线网络电源管理控制器包括主控制器，所述主控制器的输入端连接有电源输入接口、键盘、互联网接口以及USB接口，所述主控制器的输出端连接有电源输出接口、数据通讯输出接口、显示器以及警示灯，所述主控制器还连接有运行按钮和停止按钮。

进一步的，所述主控制器是由微控制器STR710以及以太网控制器CS8900A构成的控制电路。

进一步的，所述从控制器是由微控制器STR710以及存储器及输入、输出通讯接口构成的控制电路。

进一步的，所述电源输入接口的电源电压为单相220V/50Hz或三相380V/50Hz。

进一步的，所述用电器包括电视机、空调、电冰箱、洗衣机、其它用电设备。

进一步的，本发明通过配置的所述互联网接口或USB接口，连接计算机、手机及互联网以进行通讯。

本发明还公开了一种局域用电设备离线网络管理控制系统的控制方法，包括如下步骤：

a.当供电电源控制开关K1断开，供电线路始端电源管理控制器中的主控制器通过RS485、CAN通讯接口，经供电线路与各用电器中从控制器中485、CAN通讯接口KS进行数据通讯，此时K2闭合；

b.对本供电线路上的每一个用电器中的从控制器，主控制器进行按地址逐一检测并读取上次送电工工作过程中所保留下来的各项运行参数；

c.再向从控制器写入需要修改的运行参数，通讯完毕，数据通讯接口K2与供电线路断开，即可实现在一条供电线路上对用电器的局域网络监控管理。

本发明的主要设计思路为：在一条供电线路始端利用电源管理控制器中的主计算机与该线路上多个用电器中的从单片计算机，在非运行状态下，即电源控制开关K1断开（单相220V/50Hz、三相380V/50Hz停电时），供电线路始端电源管理控制器中的主控计算机的控制数据经CAN及485通讯接口，此时K2闭合，并利用用电器中的从单片计算机中的余电或辅助电能，使从单片机中的数据经CAN及485通讯接口KS经供电线路与主计算机连接进行数据通讯，以实现对本供电线路上的每一个用电器中的从单片计算机，进行按地址逐一检测并读取上次送电工作过程中所保留下来的各项运行参数，（每台从单片计算机就是一个运行参数记录的黑匣子），并再向从单片计算机写入需要修改的运行参数，通讯完毕，即主计算机通讯接口K2与从计算机通信接口KS分别断开CAN及485通讯网络，以实现在一条供电线路上多个用电器的局域网络监控管理。

本发明的有益效果如下：

1、完成人工及自动控制开关送电功能；

2、实现电源开关K1与离线通讯接口K2的转换功能；

3、在离线状态下，主控计算机与从控制计算机进行数据通讯实现监控管理及报警提示功能；如：各生产厂家对其家电产品或工业其它用电设备，在出厂时对批次运行参数实现监控测试功能等。

4、实现对各用电设备从控制机运行状态的设定及自动检测，当发现故障时报警提示；如：对智能控制产品及LED照明等以实现运行参数监控或对运行参数修改设定功。

5、该控制系统可通过主控制器对本供电线路局域范围内的所辖用电设备，在不增加附加通讯线路的情况下可对其管理及控制，如：对现有的生产厂家所辖生产设备的用电量、产值、单产及设备运行状态等可实现监控、统计核算、报表等工作，对内部各部门实现独立核算提供必要的监控实施基础条件。该控制系统具有在不改变原有供电方式的情况下可实现上述功能，具有投资小改造及安装方便等特点，有较好的实用价值。

6、可通过USB接口及互联网接口，实现本设备系统与计算机、手机及互联网的通讯功能。

附图说明

图1为本发明的供电网络系统图。

图2为本发明的离线网络电源管理控制器外部结构示意图。

图3为本发明的离线网络电源管理控制器的主控制器内部电路结构框架图。

图4为本发明的离线网络电源管理主控制器通讯原理结构框架示意图。

图5为本发明的离线网络电源管理从控制器通讯原理结构框架示意图。

附图标号：1、电源输入接口，2、键盘，3、互联网接口，4、USB接口，5、电源输出接口，6、显示器，7、警示灯，8、运行按钮，9、停止按钮。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

如图1到图3所示的一种局域用电设备离线网络管理控制系统，包括一条供电线路，供电线路的电源输入始端串联有电源控制开关K1，开关K1并联连接有相互串联的离线网络电源管理控制器以及数据通讯接口开关K2，供电线路上还连接有若干相互并联的用电器，各用电器分别连接有从控制器；离线网络电源管理控制器包括主控制器，主控制器的输入端连接有电源输入接口1、键盘2、互联网接口3以及USB接口4，主控制器的输出端连接有电源输出接口5、显示器6以及警示灯7，主控制器还连接有运行按钮8和停止按钮9。

图4为本发明的离线网络电源管理主控制器通讯原理结构框架图。其原理：当电源控制开关K1闭合时给供电线路送电，当K1断开时，电压监测器给主控器提供确认停电信息后，主控制器输出控制指令，将通讯接口K2闭合，数据信息通过K2，经供电线路与各从控制器中通信接口KS进行数据通讯；通讯结束，K2断开通讯回路。

图5为本发明的离线网络电源管理从控制器通讯原理结构框架图。

其原理：当供电线路停电时，电压监测器向从控制器提供确认停电信息后，从控制器输出控制指令，使通讯接口KS闭合，数据信息通过KS经供电线路与主控制器K2的通讯接口进行数据通讯，通讯结束，KS断开通讯回路，以实现通过从控制计算机对用电器终端模拟及数字信息的采集并按指令控制终端的功能。

以上局域用电设备离线网络电源管理控制系统功能如下：

1、完成人工及自动控制开关启动关闭功能，实现电源开关K1送电工作与离线通讯K2的转换功能；

2、在离线状态下电源端主计算机与各用电设备中从单片计算机进行数据通讯，以实现对运行状态的设定、监控管理功能；

3、可通过USB接口及互联网接口以实现与计算机、手机及互联网的通讯功能。

作为上述技术方案的进一步优化，如图1供电网络系统图所示：主控制器是由微控制器STR710以及以太网控制器CS8900A构成的控制电路。从控制器是由微控制器STR710以及存储器及输入、输出通讯接口构成的控制电路。电源输入接口1的电源电压为单相220V/50Hz或三相380V/50Hz。用电器包括LED灯具、电视机、空调、电冰箱、洗衣机、水泵或其他电器。互联网接口3或USB接口4连接有计算机、手机及互联网进行通讯。

如下图4、5所示：STR710是整个系统的核心。它作为一个嵌入式网关，将外部网络与所有的网络家电连接在一起,是整个系统运行的平台。

首先，在远程操纵家电方面，如图2所示：STR710负责从MC35i接收到的短消息和从CS8900A接收到的以太网数据中提取出用户指令，然后根据该指令操纵相应的网络家电或者查询其运行情况，最后再通过MC35i以短消息的形式或通过CS8900A以网页的形式将指令的执行结果反馈到用户终端。

其次，在网络家电工作模式设置方面，STR710的任务就是在LCD上显示相应的菜单以及帮助信息，通过良好的界面指导用户完成设置。之后，STR710定时查看用电器的工作情况。一旦出现紧急或危险的状况时，及时采取必要的保护措施，并通过MC35i发送警告信息。

CS8900A是CIRRUSLOGIC公司生产的低功耗、性能优越的16位以太网控制器。该芯片的突出特点是使用灵活,其物理层接口、数据传输模式和工作模式等都能根据需要而动态调整,通过内部寄存器的设置来适应不同的应用环境。

CS8900A在收到由STR710发来的以太网帧后,侦听网络线路。如果线路忙,就等到线路空闲为止,否则,立即发送该数据帧。

发送时,首先,CS8900A添加以太网包头,然后,生成CRC校验码,最后,将此以太网包发送到以太网上。

接收时,它将从以太网收到的数据包在经过解码、去掉包头和地址检验等步骤后缓存在片内。在CRC校验通过后,它会根据初始化配置情况,通知STR710，CS8900A收到了数据帧。最后,根据配置选择一种传输模式传到主机的存储区中。

本发明还公开了一种局域用电设备离线网络管理控制系统的控制方法，包括如下步骤：

a.当电源控制开关K1断开，供电线路始端电源管理控制器中的主控制器通过485、CAN通讯接口，K2闭合状态下，通过供电线路与各用电器中从控制器485通讯接口KS进行数据通讯；

b.对本供电线路上的每一个用电器中的从控制器，进行按地址逐一检测并读取上次送电工作过程中所保留下来的各项运行参数；

c.再向从控制器写入需要修改的运行参数，通讯完毕，主控机通讯接口K2与从计算机通讯接口KS分别断开485、CAN通讯回路，以实现在一条供电线路上用电器的局域网络监控管理。

上述离线数据采集是采用基于SNMP协议的数据读取协议的方法，该方法所采取的手段可概括为：首先由网管系统对网络电器设备分配识别码，在需要进行配置的网络电器设备处于离线状态时，网管系统将对其的配置数据暂存于数据库中，待该网络设备上线后向网管系统发送申请配置数据的请求，网管系统根据识别码作相应验证后，从数据库中调用对该网络电器设备的配置数据发送给该网络设备，该网络电器设备接收配置数据，完成配置；如此，可有利于网络管理的统一规划和部署。

本实施例中的基于SNMP协议对网络设备进行离线配置的方法包括以下步骤：

1.网管系统为各待配置网络电器设备分配用户名和密码：用户名和密码用于网管系统对网络设备的识别和区分，因此需要保证用户名的唯一性，每个用户名对应唯一的一台网络设备，每台网络设备也只有唯一的用户名，由此形成一一对应的关系；

2.网管系统将对处于离线状态的网络电器设备配置数据存储于数据库中：在网管系统需要对网络设备进行配置，而该网络设备处于离线状态时，网管系统将对该网络电器设备进行离线(即不要求网络设备在线)配置，包括网络设备的接口配置、路由配置、VRF配置、IPSec配置等，都可以离线进行配置，同时将该网络设备的配置数据存储于数据库中；存储时，同样需要保证该网络设备的用户名和对该网络设备的配置数据的对应关系，便于网管系统以后的查询工作；

3.网络设备上线后向网管系统申请配置数据：在该网络设备上线后向网管系统发送申请配置数据的SNMP请求，在该SNMP请求中包含了该网络设备对应的用户名和密码，用于进行验证；

4.网管系统对用户名和密码进行验证：网管系统在收到该SNMP请求后，对用户名和密码进行验证，如果验证通过，则从数据库中查询对该网络设备的配置数据；如果未通过验证，网管系统则可以采取对该SNMP请求不予处理或向该网络设备返回验证失败信息的措施，不再执行以后步骤；

5.网管系统向该网络设备发送配置数据：网管系统将查询到的对该网络设备的配置数据封装至SNMP报文中，并发送至该网络设备，该网络设备在收到SNMP报文后进行解析，按照配置数据对本机进行配置。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种局域用电设备离线网络管理控制系统，其特征在于：包括一条供电线路，所述供电线路的电源输入始端串联有电源控制开关K1，所述开关K1并联连接有相互串联的离线网络电源管理控制器以及数据通讯接口开关K2，所述供电线路上还连接有若干相互并联的用电器，所述各用电器分别连接有从控制器；所述离线网络电源管理控制器包括主控制器，所述主控制器的输入端连接有电源输入接口、键盘、互联网接口以及USB接口，所述主控制器的输出端连接有电源输出接口、数据通讯接口、显示器以及警示灯，所述主控制器还连接有运行按钮和停止按钮，实现在一条供电线路上的多个用电器在非运行状态下，具有对其各用电器的运行参数进行读取及修改写入的通讯功能，以实现在一条供电线路上多个用电器的局域网络监控管理，或通过互联网实施远程信息控制管理。

2.根据权利要求1所述的一种局域用电设备离线网络管理控制系统，其特征在于：所述主控制器是由微控制器STR710以及以太网控制器CS8900A构成的控制电路。

3.根据权利要求1所述的一种局域用电设备离线网络管理控制系统，其特征在于：所述从控制器是由微控制器STR710以及存储器及输入、输出通讯接口构成的控制电路。

4.根据权利要求1所述的一种局域用电设备离线网络管理控制系统，其特征在于：所述电源输入接口的电源电压为单相220V/50Hz或三相380V/50Hz。

5.根据权利要求1所述的一种局域用电设备离线网络管理控制系统，其特征在于：所述互联网接口或USB接口连接有计算机、手机及互联网进行通讯。