專利名稱：基于rfid的智能供電管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用RFID技術(shù)的遠(yuǎn)程用電監(jiān)控及管理系統(tǒng)，特別涉及基于RFID的智能供電管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
RFID 是 Radio Frequency Identification 的縮寫(xiě)，即射頻識(shí)別技術(shù)。RFID 射頻識(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID系統(tǒng)由RFID閱讀器(讀寫(xiě)器)和 RFID電子標(biāo)簽組成。RFID閱讀器(讀寫(xiě)器)通過(guò)天線與RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行無(wú)線通信，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽識(shí)別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭氩僮鳌FID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便，已廣泛應(yīng)用在交通、安防、工控等領(lǐng)域。
當(dāng)前公知的用電管理系統(tǒng)僅能對(duì)供電裝置例如插座等設(shè)備進(jìn)行控制，無(wú)法對(duì)接入系統(tǒng)的電器做出識(shí)別，不能針對(duì)特定的電器進(jìn)行操作。其缺陷在于，所有的管理操作是針對(duì)供電單元，而不是電器，系統(tǒng)無(wú)法得知工作在其上是何種電器，導(dǎo)致操作不夠靈活。例如當(dāng)系統(tǒng)需要對(duì)某一個(gè)電器進(jìn)行控制時(shí)，如果該電器更換到其他插座，由于系統(tǒng)無(wú)法識(shí)別電器位置的變更，控制命令依然會(huì)下發(fā)到原插座，無(wú)法針對(duì)電器的變化做出相應(yīng)的反應(yīng)，而最終導(dǎo)致控制失敗。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)無(wú)法對(duì)電器做出識(shí)別，僅能對(duì)供電裝置做出控制的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于RFID的智能供電管理系統(tǒng)，針對(duì)電器進(jìn)行管理，所有的操作控制命令直接面向電器，無(wú)論電器工作在哪一個(gè)供電終端上，系統(tǒng)對(duì)其的監(jiān)控與控制都不會(huì)受到影響，用戶可以隨意更換電器的位置，大大提高了系統(tǒng)的靈活性和實(shí)用性。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
基于RFID的智能供電管理系統(tǒng),包括安裝在電器插頭上的RFID電子標(biāo)簽、用于電器識(shí)別和數(shù)據(jù)采集的供電裝置、用于處理數(shù)據(jù)和命令的主機(jī)裝置；
所述供電裝置包括供電裝置微處理單元，分別與供電裝置微處理單元連接的RFID 讀寫(xiě)單元、電流檢測(cè)單元、供電裝置時(shí)鐘單元、控制單元和供電裝置電力線載波通信單元；
所述RFID讀寫(xiě)單元用于讀寫(xiě)電器的RFID電子標(biāo)簽中的信息；
所述電流檢測(cè)單元用于測(cè)量電器的工作電流；
所述供電裝置時(shí)鐘單元用于提供系統(tǒng)的工作時(shí)間；
所述控制單元用于控制供電裝置的通斷電；
所述供電裝置電力線載波通信單元用于與主機(jī)進(jìn)行通信；
所述供電裝置微處理單元用于實(shí)現(xiàn)對(duì)RFID讀寫(xiě)單元、電流檢測(cè)單元、供電裝置時(shí)鐘單元、控制單元和供電裝置電力線載波通信單元的控制。
所述主機(jī)裝置包括主機(jī)微處理單元，分別與主機(jī)微處理單元連接的嵌入式網(wǎng)頁(yè)單元、主機(jī)時(shí)鐘單元、主機(jī)電力線載波通信單元和用電歷史記錄單元；
所述嵌入式網(wǎng)頁(yè)單元用于將供電裝置測(cè)量到的電器的工作狀態(tài)顯示在網(wǎng)頁(yè)上，還用于將用戶在網(wǎng)頁(yè)上的操作發(fā)送到主機(jī)微處理單元；
所述主機(jī)時(shí)鐘單元用于提供系統(tǒng)的工作時(shí)間；
所述用電歷史記錄單元用于記錄電器的用電歷史；
所述主機(jī)電力線載波通信單元用于與供電裝置進(jìn)行通信；
所述主機(jī)微處理單元用于實(shí)現(xiàn)對(duì)嵌入式網(wǎng)頁(yè)單元、主機(jī)時(shí)鐘單元、主機(jī)電力線載波通信單元和用電歷史記錄單元的控制。
所述RFID讀寫(xiě)單元包括RFID讀寫(xiě)器與RFID讀寫(xiě)器天線。
所述控制單元為繼電器。
所述供電裝置時(shí)鐘單元為計(jì)時(shí)芯片。
主機(jī)時(shí)鐘單元為計(jì)時(shí)芯片。
所述用電歷史記錄單元為SD卡讀寫(xiě)器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果
(I)本發(fā)明在電器插頭上安裝RFID電子標(biāo)簽，通過(guò)供電裝置上的RFID讀寫(xiě)單元識(shí)別電器，針對(duì)電器進(jìn)行管理，所有的操作控制命令直接面向電器，無(wú)論電器工作在哪一個(gè)供電終端上，系統(tǒng)對(duì)其的監(jiān)控與控制都不會(huì)受到影響，用戶可以隨意更換電器的位置，大大提高了系統(tǒng)的靈活性和實(shí)用性。
( 2 )本發(fā)明的供電裝置設(shè)有電流檢測(cè)單元、控制單元，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同的電器實(shí)施針對(duì)性的過(guò)流保護(hù)及電器插入延時(shí)保護(hù)。
(3)本發(fā)明的主機(jī)裝置設(shè)有嵌入式網(wǎng)頁(yè)單元，將供電裝置測(cè)量到的電器的工作狀態(tài)顯示在網(wǎng)頁(yè)上，同時(shí)還可將用戶在網(wǎng)頁(yè)上的操作操作發(fā)送到主機(jī)微處理單元，使用方便； 主機(jī)裝置設(shè)有用電歷史記錄單元，可以記錄電器的用電歷史，便于查詢。


圖I為本發(fā)明基于RFID的智能供電管理系統(tǒng)的供電裝置的組成框圖。
圖2為本發(fā)明基于RFID的智能供電管理系統(tǒng)的主機(jī)裝置的組成框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例I
本實(shí)施例的基于RFID的智能供電管理系統(tǒng)，包括安裝在電器插頭上的RFID電子標(biāo)簽、用于電器識(shí)別和數(shù)據(jù)采集的供電裝置和用于處理數(shù)據(jù)和命令的主機(jī)裝置。
RFID電子標(biāo)簽記錄了電器的名稱、ID號(hào)、最大電流等信息。
如圖I所示，所述供電裝置包括供電裝置微處理單元，分別與供電裝置MCU微處理單元連接的RFID讀寫(xiě)單元、電流檢測(cè)單元、供電裝置時(shí)鐘單元、控制單元和供電裝置電力線載波通信單元。
所述RFID讀寫(xiě)單元用于讀寫(xiě)電器的RFID電子標(biāo)簽中的信息；包括RFID讀寫(xiě)器4與RFID讀寫(xiě)器天線，RFID讀寫(xiě)器和RFID天線工作在13. 56MHz的頻率，數(shù)據(jù)傳輸規(guī)則遵循 IS015639 協(xié)議。
所述電流檢測(cè)單元用于測(cè)量電器的工作電流；最大容許電壓和電流不小于 AC-220V/20A,測(cè)量精度至少達(dá)到50mA。電流檢測(cè)單元通過(guò)數(shù)據(jù)線連接到供電裝置中微控制單元上的A/D轉(zhuǎn)換器，由A/D轉(zhuǎn)換器將電流值換算為數(shù)字值。
所述供電裝置時(shí)鐘單元為計(jì)時(shí)芯片，用于提供系統(tǒng)的工作時(shí)間；計(jì)時(shí)芯片可以對(duì)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)。同時(shí)供電裝置MCU微處理單元可以對(duì)供電裝置時(shí)鐘單元進(jìn)行時(shí)間初始化，并可以讀取某一時(shí)刻的時(shí)間。
所述控制單元為繼電器，用于控制供電裝置的通斷電；繼電器的最大容許電壓和電流不小于AC-220V/20A。繼電器控制單元應(yīng)為常開(kāi)型，由供電裝置微處理單元控制通斷狀態(tài)。
所述供電裝置電力線載波通信單元用于與主機(jī)裝置進(jìn)行通信，通過(guò)串口與供電裝置MCU微處理單元相連接，將供電裝置MCU微處理單元傳遞過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制之后發(fā)送到電力線上，同時(shí)可以接受電力線上的調(diào)制信號(hào)，并將調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)之后發(fā)送給供電裝置MCU微處理單元，以實(shí)現(xiàn)主機(jī)裝置和供電裝置中微處理之間的透明通信。
所述供電裝置MCU微處理單元用于實(shí)現(xiàn)對(duì)RFID讀寫(xiě)單元、電流檢測(cè)單元、供電裝置時(shí)鐘單元、控制單元和供電裝置電力線載波通信單元的控制，可以控制RFID讀寫(xiě)器讀取 RFID電子標(biāo)簽，處理讀取到的標(biāo)簽內(nèi)容；具有A/D轉(zhuǎn)換器，可以將電流檢測(cè)單元測(cè)量到的電流值轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)值，完成電器即時(shí)功率，累計(jì)功耗的計(jì)算；可以控制繼電器的接通和斷開(kāi)。 同時(shí)可以通過(guò)串口與供電裝置電力載波通信單元相連接，以實(shí)現(xiàn)與主機(jī)裝置之間的通信， 將電器的工作狀態(tài)信息傳遞給主機(jī)裝置，同時(shí)對(duì)主機(jī)裝置下發(fā)的命令進(jìn)行響應(yīng)，完成相應(yīng)的控制操作。
如圖2所示，所述主機(jī)裝置包括主機(jī)微處理單元，分別與主機(jī)微處理單元連接的嵌入式網(wǎng)頁(yè)單元、主機(jī)時(shí)鐘單元、主機(jī)電力線載波通信單元和用電歷史記錄單元。
所述嵌入式網(wǎng)頁(yè)單元用于將供電裝置測(cè)量到的電器的工作狀態(tài)顯示在網(wǎng)頁(yè)上，還用于將用戶在網(wǎng)頁(yè)上的操作操作發(fā)送到主機(jī)微處理單元；嵌入式網(wǎng)頁(yè)單元通過(guò)串口與主機(jī) MCU微處理單元連接，通過(guò)RJ-45標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)口與互聯(lián)網(wǎng)連接。嵌入式網(wǎng)頁(yè)單元可以儲(chǔ)存網(wǎng)頁(yè)提供給用戶瀏覽，同時(shí)將用戶的控制操作通過(guò)串口傳遞給主機(jī)MCU微處理單元。主機(jī)MCU微處理單元可以通過(guò)串口對(duì)嵌入式網(wǎng)頁(yè)內(nèi)部所儲(chǔ)存的網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行讀取，改寫(xiě)，修改網(wǎng)頁(yè)代碼等功能。
所述主機(jī)時(shí)鐘單元為計(jì)時(shí)芯片，用于提供系統(tǒng)的工作時(shí)間；計(jì)時(shí)芯片可以對(duì)年、 月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)。同時(shí)主機(jī)MCU微處理單元可以對(duì)主機(jī)時(shí)鐘單元進(jìn)行時(shí)間初始化，并可以讀取某一時(shí)刻的時(shí)間。
所述用電歷史記錄單元為SD卡讀寫(xiě)器，用于記錄電器的用電歷史；可以將主機(jī) MCU微處理單元傳遞的信息編輯成為相應(yīng)的文件格式，并將文件寫(xiě)入到SD卡中。
所述主機(jī)電力線載波通信單元用于與供電裝置進(jìn)行通信；通過(guò)串口與主機(jī)裝置 MCU微處理單元相連接，將主機(jī)MCU微處理單元傳遞過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制之后發(fā)送到電力線上，同時(shí)可以接受電力線上的調(diào)制信號(hào)，并將調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)之后發(fā)送給主機(jī)MCU微處理單元，以實(shí)現(xiàn)主機(jī)裝置和供電裝置中微處理之間的透明通信。
所述主機(jī)MCU微處理單元用于實(shí)現(xiàn)對(duì)嵌入式網(wǎng)頁(yè)單元、主機(jī)時(shí)鐘單元、主機(jī)電力線載波通信單元和用電歷史記錄單元的控制。主機(jī)MCU微處理單元至少含有兩組UART串口，一組串口與主機(jī)電力載波單元進(jìn)行通信，另一組與嵌入式網(wǎng)頁(yè)單元進(jìn)行通信。主機(jī)MCU 微處理單元可以通過(guò)主機(jī)電力載波單元與供電裝置之間進(jìn)行通信，并包含完整的通信協(xié)議，可以完成相應(yīng)的信息傳輸與命令下達(dá)。主機(jī)MCU微處理單元還可以控制嵌入式網(wǎng)頁(yè)單元，可以將電器的信息顯示在網(wǎng)頁(yè)的相應(yīng)位置，同時(shí)可以接受用戶在網(wǎng)頁(yè)上面下達(dá)控制命令，并將命令處理之后傳遞給供電裝置以進(jìn)行下一步操作。
本實(shí)施例的基于RFID的智能供電管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能如下
電器身份識(shí)別供電裝置中的RFID讀寫(xiě)器不斷從RFID讀寫(xiě)器天線發(fā)射射頻信號(hào)以嘗試讀取標(biāo)簽信息，隨著插頭的插入，RFID電子標(biāo)簽貼近RFID讀寫(xiě)器天線，RFID讀寫(xiě)器識(shí)別到電子RFID標(biāo)簽，讀出標(biāo)簽中的記錄的電器的信息，系統(tǒng)即可識(shí)別插入的是何種電器。
電器工作狀態(tài)監(jiān)控供電裝置中的電流檢測(cè)單元測(cè)量電器的工作電流，通過(guò)計(jì)算后可以得出電器的實(shí)時(shí)功率，累計(jì)功耗。時(shí)鐘單元統(tǒng)計(jì)電器的累計(jì)工作時(shí)間。同時(shí)，供電裝置將以上狀態(tài)信息實(shí)時(shí)的傳遞給主機(jī)裝置，主機(jī)裝置將這些信息顯示在網(wǎng)頁(yè)的相應(yīng)部分。
電器插入延時(shí)供電電器插頭插入供電裝置，在RFID讀寫(xiě)器通過(guò)讀取RFID電子標(biāo)簽成功完成電器身份識(shí)別后，供電裝置MCU微處理單元控制繼電器經(jīng)過(guò)一個(gè)短暫的延時(shí)之后才接通電源。防止電器插入過(guò)程中意外漏電。
過(guò)流保護(hù)本系統(tǒng)可以對(duì)不同的電器實(shí)施針對(duì)性的過(guò)流保護(hù)。在電器RFID電子標(biāo)簽中可以根據(jù)用戶需求寫(xiě)入最大電流值。當(dāng)電器插頭插入供電裝置時(shí)，RFID讀卡器讀出 RFID電子標(biāo)簽中的最大電流值。當(dāng)電流檢測(cè)單元測(cè)量到電器的工作電流值超過(guò)最大電流值時(shí)，供電裝置MCU微處理單元立刻控制繼電器控制單元斷開(kāi)，停止為電器供電，從而達(dá)到保護(hù)電器的作用。
拔出報(bào)警當(dāng)電器插頭被拔出時(shí)，RFID讀卡器無(wú)法讀到RFID電子標(biāo)簽，系統(tǒng)即認(rèn)定電器被拔出，供電裝置發(fā)出報(bào)警，同時(shí)將告警信息傳遞到主機(jī)裝置，主機(jī)將信息顯示在網(wǎng)頁(yè)的相應(yīng)位置。
用電歷史記錄本發(fā)明可以記錄電器的插入拔出時(shí)間，和工作電流過(guò)流的時(shí)間。電器插頭插入供電裝置后，RFID讀寫(xiě)器識(shí)別到RFID電子標(biāo)簽，從中讀出電器的名稱。當(dāng)電器拔出的時(shí)候，RFID讀卡器無(wú)法識(shí)別到RFID電子標(biāo)簽，即認(rèn)為電器已經(jīng)拔出。當(dāng)發(fā)生電器的工作電流超過(guò)額定電流，系統(tǒng)會(huì)發(fā)生過(guò)流報(bào)警。供電裝置MCU微處理單元會(huì)在上述事件發(fā)生時(shí)從時(shí)鐘單元讀出對(duì)應(yīng)的時(shí)間和日期，并將以上信息發(fā)送給主機(jī)裝置，主機(jī)裝置將這些信息通過(guò)SD卡讀寫(xiě)器記錄到SD卡中。
遠(yuǎn)程斷電用戶在網(wǎng)頁(yè)上下達(dá)對(duì)某一電器斷電的命令，主機(jī)MCU微處理單元收到命令之后，將斷電命令通過(guò)主機(jī)電力線載波通信單元廣播給所有供電裝置，供電裝置通過(guò) RFID讀卡器讀取電子標(biāo)簽尋找到指定電器，隨后斷電。
智能規(guī)則設(shè)定用戶設(shè)定不同電器之間的通斷電邏輯規(guī)則，即某一臺(tái)電器的通斷電狀態(tài)可以影響到另一臺(tái)電器的通斷電狀態(tài)。系統(tǒng)按照所設(shè)定的規(guī)則對(duì)相應(yīng)電器的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，如果被監(jiān)控電器的通斷電狀態(tài)符合規(guī)則設(shè)定的情況，即對(duì)被控電器進(jìn)行相應(yīng)通斷電操作。
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.基于RFID的智能供電管理系統(tǒng)，其特征在于，包括安裝在電器插頭上的RFID電子標(biāo)簽、用于電器識(shí)別和數(shù)據(jù)采集的供電裝置、用于處理數(shù)據(jù)和命令的主機(jī)裝置； 所述供電裝置包括供電裝置微處理単元，分別與供電裝置微處理單元連接的RFID讀寫(xiě)単元、電流檢測(cè)單元、供電裝置時(shí)鐘單元、控制單元和供電裝置電カ線載波通信単元；所述RFID讀寫(xiě)單元用于讀寫(xiě)電器的RFID電子標(biāo)簽中的信息； 所述電流檢測(cè)單元用于測(cè)量電器的工作電流； 所述供電裝置時(shí)鐘單元用于提供系統(tǒng)的工作時(shí)間； 所述控制単元用于控制供電裝置的通斷電； 所述供電裝置電カ線載波通信単元用干與主機(jī)進(jìn)行通信； 所述供電裝置微處理単元用于實(shí)現(xiàn)對(duì)RFID讀寫(xiě)單元、電流檢測(cè)單元、供電裝置時(shí)鐘單元、控制單元和供電裝置電カ線載波通信単元的控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于RFID的智能供電管理系統(tǒng)，其特征在于，所述主機(jī)裝置包括主機(jī)微處理単元，分別與主機(jī)微處理單元連接的嵌入式網(wǎng)頁(yè)單元、主機(jī)時(shí)鐘單元、主機(jī)電カ線載波通信単元和用電歷史記錄單元； 所述嵌入式網(wǎng)頁(yè)單元用于將供電裝置測(cè)量到的電器的工作狀態(tài)顯示在網(wǎng)頁(yè)上，還用于將用戶在網(wǎng)頁(yè)上的操作發(fā)送到主機(jī)微處理単元； 所述主機(jī)時(shí)鐘單元用于提供系統(tǒng)的工作時(shí)間； 所述用電歷史記錄單元用于記錄電器的用電歷史； 所述主機(jī)電カ線載波通信単元用干與供電裝置進(jìn)行通信； 所述主機(jī)微處理単元用于實(shí)現(xiàn)對(duì)嵌入式網(wǎng)頁(yè)單元、主機(jī)時(shí)鐘單元、主機(jī)電カ線載波通信単元和用電歷史記錄單元的控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于RFID的智能供電管理系統(tǒng)，其特征在于，所述RFID讀寫(xiě)単元包括RFID讀寫(xiě)器與RFID讀寫(xiě)器天線。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于RFID的智能供電管理系統(tǒng)，其特征在于，所述控制単元為繼電器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于RFID的智能供電管理系統(tǒng)，其特征在于，所述供電裝置時(shí)鐘單元為計(jì)時(shí)芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于RFID的智能供電管理系統(tǒng)，其特征在于，主機(jī)時(shí)鐘單元為計(jì)時(shí)芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于RFID的智能供電管理系統(tǒng)，其特征在于，所述用電歷史記錄單元為SD卡讀寫(xiě)器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于RFID的智能供電管理系統(tǒng)，包括安裝在電器插頭上的RFID電子標(biāo)簽、用于電器識(shí)別和數(shù)據(jù)采集的供電裝置和用于處理數(shù)據(jù)和命令的主機(jī)裝置；所述供電裝置包括供電裝置微處理單元，分別與供電裝置微處理單元連接的RFID讀寫(xiě)單元、電流檢測(cè)單元、供電裝置時(shí)鐘單元、控制單元和供電裝置電力線載波通信單元；所述主機(jī)裝置包括主機(jī)微處理單元，分別與主機(jī)微處理單元連接的嵌入式網(wǎng)頁(yè)單元、主機(jī)時(shí)鐘單元、主機(jī)電力線載波通信單元和用電歷史記錄單元。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了用戶可以隨意更換電器的位置，大大提高了系統(tǒng)的靈活性和實(shí)用性。
文檔編號(hào)G06Q50/06GK102982354SQ20121042924
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者曹威克, 徐向民, 黃霖, 李聰 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)