一種用電負(fù)載管理智能終端的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用電負(fù)載管理智能終端，包括電源接口、電流傳感器、電壓傳感器、A/D轉(zhuǎn)換接口、通訊模塊、連接插口；該終端還包括選頻諧波分離模塊、電能計(jì)量模塊、CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊、終端內(nèi)部的連接；上述技術(shù)方案通過(guò)用電負(fù)載管理智能終端對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行各種用電檢測(cè)和測(cè)量，利用測(cè)量出的各種用電進(jìn)行判斷用電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)多種通訊網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程告警或控制；具有集供電、控電、限電，區(qū)分負(fù)載類型及大小，并以此為依據(jù)進(jìn)行超限告警及自動(dòng)強(qiáng)制斷電，提高了檢控性和安全性，便于操作。
【專利說(shuō)明】一種用電負(fù)載管理智能終端

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及到一種用電負(fù)載管理智能終端。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，高等院校學(xué)生公寓、員工集體宿舍等人員居住比較密集的環(huán)境用電安全問(wèn)題，逐漸受到管理者高度重視。為有效防止或消除火患，需要控制大功率或存在安全隱患的電加熱負(fù)載，如電爐、熱得快、電熨斗等等，智能測(cè)控技術(shù)可以有效地用于此類惡性負(fù)載的檢測(cè)，因此得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。目前，智能測(cè)控終端通常只是用來(lái)識(shí)別線性負(fù)載中的純阻性負(fù)載(如電暖氣、電爐、電熱毯等等)?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)比較流行的智能測(cè)控終端主要有:IC卡控制系統(tǒng):主要功能是計(jì)費(fèi)控制；限電控制柜:給定一最大負(fù)荷作為閥值，超過(guò)閥值停電；多功能用電控制柜:能自動(dòng)計(jì)費(fèi)、按設(shè)定閥值限電。我國(guó)供電管理自動(dòng)化主要應(yīng)用于供電系統(tǒng)削峰填谷及負(fù)載平衡，旨在提高電網(wǎng)供電安全和電能應(yīng)用效率。用電管理則僅僅側(cè)重于遠(yuǎn)程抄表、IC卡電表等計(jì)量手段的改革，目前，我國(guó)電力供應(yīng)能力日益提高，而真正將用電的綜合管理，諸如遠(yuǎn)程抄表、時(shí)間控制、負(fù)載識(shí)別、負(fù)載限制和故障告警等納入集中統(tǒng)一管理系統(tǒng)方興未艾，充分利用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行用電集中式統(tǒng)一管理則剛剛起步。
[0003]市場(chǎng)上的多數(shù)集中式用電管理系統(tǒng)和智能負(fù)荷識(shí)別器(又稱智能限電器)其基本工作原理是:檢測(cè)有否阻性負(fù)載，只要是電阻性負(fù)載就斷電、控制。然而，這類用電測(cè)控系統(tǒng)普遍存在如下幾個(gè)方面的局限性:(I)不能對(duì)電阻性負(fù)載的性質(zhì)(如允許使用還是不允許使用的電器等)進(jìn)行有效甄別；(2)對(duì)大電功率的感性負(fù)載空調(diào)、容性負(fù)載無(wú)法檢測(cè)與控制；(3)對(duì)人員居住密集的用電環(huán)境中的衛(wèi)生間、過(guò)道等公共應(yīng)急照明空間內(nèi)的不間斷、不受限電時(shí)間控制(但是計(jì)量電費(fèi))無(wú)法實(shí)現(xiàn)。(4)不能有效地對(duì)常見(jiàn)的用電負(fù)載進(jìn)行故障檢測(cè)，并告警。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型目的在于提供一種用電設(shè)備進(jìn)行各種用電檢測(cè)和測(cè)量，利用測(cè)量出的各種用電參數(shù)進(jìn)行判斷用電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，區(qū)分用電設(shè)備類型及大小，通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程告警或控制，并以此為依據(jù)進(jìn)行超限告警及自動(dòng)強(qiáng)制斷電的用電負(fù)載管理智能終端。
[0005]本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，提供了一種用電負(fù)載管理智能終端，包括電源接口、電流傳感器、電壓傳感器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、通訊模塊、繼電器控制模塊、連接插口 ；該終端還包括選頻諧波分離模塊、電能計(jì)量模塊、CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊，所述電源接口連接電流傳感器、電壓傳感器，所述電流傳感器、電壓傳感器連接電能計(jì)量模塊；所述電流傳感器連接選頻諧波分離模塊；所述電流傳感器、電壓傳感器、選頻諧波分離模塊連接A/D轉(zhuǎn)換模塊；所述A/D轉(zhuǎn)換模塊、電能計(jì)量模塊連接CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊；所述CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊連接通訊模塊、至少一個(gè)連接插口。
[0006]優(yōu)選的，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊為集成多路A/D轉(zhuǎn)換模塊。
[0007]優(yōu)選的，所述通訊模塊具有低耗能的通訊芯片，通訊模塊通過(guò)選用電力載波、無(wú)線、485、以太網(wǎng)、CAN總線中的任意一種通訊網(wǎng)絡(luò)連接傳輸。
[0008]優(yōu)選的，所述CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊可選用8051型號(hào)、AVR型號(hào)、MSP 430型號(hào)、ARM型號(hào)中的任意一個(gè)型號(hào)。
[0009]優(yōu)選的，所述電源接口接通電源連接電流傳感器、電壓傳感器后，直接連接電能計(jì)量模塊進(jìn)行功率計(jì)量。
[0010]優(yōu)選的，所述電流傳感器、電壓傳感器連接電能計(jì)量模塊過(guò)程中分別分出一路同時(shí)與A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換。
[0011]優(yōu)選的，所述電流傳感器單獨(dú)再分出一路信號(hào)選頻諧波分離模塊進(jìn)行選頻并分離出諧波信號(hào)，分離出的諧波信號(hào)放大后，送給A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
[0012]優(yōu)選的，所述電能計(jì)量模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊將轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換結(jié)果輸入到CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊，由CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊進(jìn)行執(zhí)行和控制。
[0013]優(yōu)選的，所述CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊進(jìn)行執(zhí)行和控制的同時(shí)與通訊模塊互相通訊連接，用于通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)信息；所述CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊與連接插口相互控制連接，用于對(duì)用電設(shè)備的電量信息進(jìn)行識(shí)別信息的控制和執(zhí)行。
[0014]優(yōu)選的，所述通訊模塊和連接插口連接中連接錯(cuò)誤，會(huì)重新返回到CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊重新進(jìn)行執(zhí)行和控制，再返回到電能計(jì)量模塊進(jìn)行重新用電計(jì)量。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果:通過(guò)用電負(fù)載管理智能終端可以對(duì)一般用電設(shè)備進(jìn)行各種用電檢測(cè)和測(cè)量，利用測(cè)量出的各種用電進(jìn)行判斷用電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)多種通訊網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程告警或控制；具有集供電、控電、限電，區(qū)分用電設(shè)備負(fù)載類型及大小，并以此為依據(jù)進(jìn)行超限告警及自動(dòng)強(qiáng)制斷電，提高了檢控性和安全性，便于操作。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型用電負(fù)載管理智能終端的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:電源接口 1，電流傳感器2，電壓傳感器3，電能計(jì)量模塊4、A/D轉(zhuǎn)換模塊5，CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊6，通訊模塊7，選頻諧波分離模塊8，連接插口 9。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0019]如圖1所示，一種用電負(fù)載管理智能終端包括電源接口 1，電流傳感器2，電壓傳感器3，A/D轉(zhuǎn)換模塊5，通訊模塊7、電源插口 9 ;所述終端還包括選頻諧波分離模塊8，電能計(jì)量模塊4、CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊6，所述CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊6連接連接插口 9，其連接插口用于與用電設(shè)備的連接，來(lái)使終端進(jìn)行控制和執(zhí)行用電設(shè)備的用電程度。所述電源接口 I接通電源后，連接電流傳感器2，電壓傳感器3，直接連接電能計(jì)量模塊5進(jìn)行功率計(jì)量，其中電流傳感器2和電壓傳感器3后分出一路進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換模塊5進(jìn)行轉(zhuǎn)換，電流傳感器2單獨(dú)分出一路信號(hào)選頻諧波分離模塊8進(jìn)行選頻并分離出諧波信號(hào)，分離出的諧波信號(hào)放大后，送給A/D轉(zhuǎn)換模塊5進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，電能計(jì)量模塊5、A/D轉(zhuǎn)換模塊4將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸入到CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊6計(jì)算得到用電參數(shù)，并根據(jù)用電參數(shù)對(duì)用電設(shè)備的性質(zhì)進(jìn)行判斷，再由CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊6進(jìn)行執(zhí)行和控制，再與通訊模塊7連接傳輸進(jìn)行用電設(shè)備使用時(shí)用電負(fù)載情況的遠(yuǎn)程信息記錄的傳輸；所述CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊6進(jìn)行執(zhí)行和控制的同時(shí)與通訊模塊7互相通訊連接，用于通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)信息；所述CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊6與連接插口 9相互控制連接，用于對(duì)用電設(shè)備的電量信息進(jìn)行識(shí)別信息的控制和執(zhí)行。所述通訊模塊7和連接插口 9連接中連接錯(cuò)誤會(huì)重新返回到CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊6重新進(jìn)行執(zhí)行和控制，再返回到電能計(jì)量模塊4進(jìn)行重新用電計(jì)量。由此完成了整個(gè)終端對(duì)用電設(shè)備的檢測(cè)、管理和控制，限定其使用功率的大小、使用電器的范圍、分時(shí)段控制電路通斷功能。
[0020]上述所述A/D轉(zhuǎn)換模塊4為集成多路A/D轉(zhuǎn)換模塊；所述通訊模塊7具有低耗能的通訊芯片，通訊模塊通過(guò)選用電力載波、無(wú)線、485、以太網(wǎng)、CAN總線中的任意一種通訊網(wǎng)絡(luò)連接傳輸；所述CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊6可選用8051型號(hào)、AVR型號(hào)、MSP430型號(hào)、ARM型號(hào)中的任意一個(gè)型號(hào)；所述輸出插口 9至少包括一個(gè)，其可以設(shè)置多個(gè)，用來(lái)連接終端用電設(shè)備，諸如一般的電器:空調(diào)、熱得快、電飯鍋、電水壺、微波爐、電吹風(fēng)、電熱毯等家用電器。
[0021]本實(shí)用新型工作原理是:該終端的先通過(guò)連接插口 9連接用電設(shè)備，工作人員通過(guò)電源接口 I連接電源，電源通過(guò)電流傳感器2和電壓傳感器3后，直接連接電能計(jì)量模塊5進(jìn)行功率計(jì)量，計(jì)算出用電設(shè)備的功率，電流傳感器2和電壓傳感器3再分出一路進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換模塊5進(jìn)行轉(zhuǎn)換，電流傳感器2分出一路信號(hào)選頻諧波分離模塊8進(jìn)行選頻并分離出諧波信號(hào)，分離出的諧波信號(hào)放大后，送給A/D轉(zhuǎn)換模塊5進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，電能計(jì)量模塊4、A/D轉(zhuǎn)換模塊5將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸入到CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊6計(jì)算得到用電參數(shù)，并根據(jù)用電參數(shù)對(duì)用電設(shè)備的性質(zhì)進(jìn)行判斷，再由CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊6進(jìn)行執(zhí)行和控制，再與通訊模塊7與服務(wù)器互相交換信息紀(jì)錄，本實(shí)用新型中把用電設(shè)備的通訊信號(hào)通過(guò)選用電力載波、無(wú)線、485、以太網(wǎng)、CAN總線中的任意一種通訊方式連接網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器上，連接插口9通過(guò)CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊控制連接用電設(shè)備的用電量，當(dāng)通訊模塊7和連接插口 9連接中信息錯(cuò)誤如用電設(shè)備用電負(fù)載超荷、連接網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤、信息紀(jì)錄錯(cuò)誤等問(wèn)題時(shí)，會(huì)重新返回到CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊6重新進(jìn)行執(zhí)行和控制，再返回到電能計(jì)量模塊4進(jìn)行重新用電計(jì)量，超出用電量會(huì)該用電負(fù)載管理智能終端會(huì)自動(dòng)斷電。
[0022]實(shí)踐表明，用電負(fù)載管理智能終端具有集供電、控電、限電、抄表、計(jì)費(fèi)等功能于一身，電流傳感器和電壓傳感器輸出的兩路輸出控制電路，可以識(shí)別出空調(diào)、照明燈、計(jì)算機(jī)、洗衣機(jī)、冰箱、飲水機(jī)等用電設(shè)備，對(duì)一般的電器:熱得快、電飯鍋、電水壺、微波爐、電吹風(fēng)、電熱毯等用電設(shè)備可識(shí)別并能幾秒內(nèi)切斷電源。如果對(duì)列入禁止使用的用電設(shè)備，可以通過(guò)注冊(cè)的方式恢復(fù)正常使用。還可以區(qū)分用電設(shè)備類型及大小，并以此為依據(jù)進(jìn)行超限告警及自動(dòng)強(qiáng)制斷電；對(duì)已禁止的用電設(shè)備負(fù)荷超限值在250W以上告警及強(qiáng)制斷電，并對(duì)違章行為進(jìn)行永久性歷史紀(jì)錄；計(jì)算機(jī)類負(fù)荷或總負(fù)荷告警及強(qiáng)制斷電閾值在350W和5000W之間可任意設(shè)定，總負(fù)荷超過(guò)5000W強(qiáng)制斷開(kāi)電源供應(yīng)。本終端在識(shí)別出用電設(shè)備后，可以主動(dòng)切斷電源，并且向服務(wù)器提交記錄。斷電后，如果用戶及時(shí)停止違禁電器的使用，則電源在數(shù)分鐘后自動(dòng)恢復(fù)，否則連續(xù)多次恢復(fù)電源后發(fā)現(xiàn)違禁電器仍未斷開(kāi)，則永久切斷電源。對(duì)于永久切斷的用戶，必須通過(guò)管理員操作服務(wù)器端重新恢復(fù)供電。
[0023]本實(shí)用新型中的用電負(fù)載管理智能終端可以對(duì)用電設(shè)備單獨(dú)設(shè)定檢測(cè)、管理和控制，限定其使用功率的大小、使用電量的范圍、分時(shí)段控制電路通斷功能。還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電費(fèi)預(yù)充值，用電過(guò)程中按實(shí)際使用千瓦時(shí)進(jìn)行扣費(fèi)，預(yù)充值使用完后，可以設(shè)置自動(dòng)斷電或允許一定量的欠費(fèi)，且應(yīng)用到對(duì)電器設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和檢測(cè)，據(jù)此判斷用電設(shè)備運(yùn)行是否正常，提高了檢控性和安全性，便于操作。需要指出的是，上述較佳實(shí)施例僅為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用電負(fù)載管理智能終端，包括電源接口、電流傳感器、電壓傳感器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、通訊模塊、連接插口 ；其特征在于:該終端還包括選頻諧波分離模塊、電能計(jì)量模塊、CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊，所述電源接口連接電流傳感器、電壓傳感器；所述電流傳感器，電壓傳感器連接電能計(jì)量模塊；所述電流傳感器連接選頻諧波分離模塊；所述電流傳感器，電壓傳感器、選頻諧波分離模塊連接A/D轉(zhuǎn)換模塊；所述A/D轉(zhuǎn)換模塊、電能計(jì)量模塊連接CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊；所述CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊連接通訊模塊、至少一個(gè)連接插口。
2.如權(quán)利要求1所述的用電負(fù)載管理智能終端，其特征在于:所述A/D轉(zhuǎn)換模塊為集成多路A/D轉(zhuǎn)換模塊。
3.如權(quán)利要求1所述的用電負(fù)載管理智能終端，其特征在于:所述通訊模塊具有低耗能的通訊芯片，通訊模塊通過(guò)選用電力載波、無(wú)線、485、以太網(wǎng)、CAN總線中的任意一種通訊網(wǎng)絡(luò)連接傳輸。
4.如權(quán)利要求1所述的用電負(fù)載管理智能終端，其特征在于:所述CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊可選用8051型號(hào)、AVR型號(hào)、MSP 430型號(hào)、ARM型號(hào)中的任意一個(gè)型號(hào)。
5.如權(quán)利要求1所述的用電負(fù)載管理智能終端，其特征在于:所述電源接口接通電源連接電流傳感器、電壓傳感器后，直接連接電能計(jì)量模塊進(jìn)行功率計(jì)量。
6.如權(quán)利要求1所述的用電負(fù)載管理智能終端，其特征在于:所述電流傳感器、電壓傳感器連接電能計(jì)量模塊過(guò)程中分別分出一路同時(shí)與A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換。
7.如權(quán)利要求1所述的用電負(fù)載管理智能終端，其特征在于:所述電流傳感器單獨(dú)再分出一路信號(hào)選頻諧波分離模塊進(jìn)行選頻并分離出諧波信號(hào)，分離出的諧波信號(hào)放大后，送給A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
8.如權(quán)利要求1所述的用電負(fù)載管理智能終端，其特征在于:所述電能計(jì)量模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊將轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換結(jié)果輸入到CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊，由CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊進(jìn)行執(zhí)行和控制。
9.如權(quán)利要求1所述的用電負(fù)載管理智能終端，其特征在于:所述CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊進(jìn)行執(zhí)行和控制的同時(shí)與通訊模塊互相通訊連接，用于通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)信息；所述CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊與連接插口相互控制連接，用于對(duì)用電設(shè)備的電量信息進(jìn)行識(shí)另Ij信息的控制和執(zhí)行。
10.如權(quán)利要求1所述的用電負(fù)載管理智能終端，其特征在于:所述通訊模塊和連接插口連接中連接錯(cuò)誤，會(huì)重新返回到CPU負(fù)載識(shí)別控制模塊重新進(jìn)行執(zhí)行和控制，再返回到電能計(jì)量模塊進(jìn)行重新用電計(jì)量。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK204086431SQ201420564586
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】艾樹(shù)峰, 張浩斌, 張永華 申請(qǐng)人:杭州久笛電子科技有限公司