CN100411270C - 分布式可视智能用电控制管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分布式可视智能用电控制管理系统，是通过设置在用户用电线路上的分布式可视智能用电控制器，自动对用户的用电信息进行智能检测、计量、监控、存储和管理；并可根据检测结果，实施自动开关控制；同时可通过显示器显示检测结果和设置内容供用户查询浏览；通过有线或无线网络管理器，使管理者和使用者可方便地进行远程综合用电监控和管理。本发明的系统及设备具有制造简单，安装、使用、维护方便，对单位楼宇、公寓、宿舍、小区等用电场所的电网建设和供电线路的供电状况，以及合理用电和安全用电等，都将起到很好的智能化管理与自动和远程控制，具有良好的应用前景。

Description

分布式可视智能用电控制管理系统

一、技术领域

本发明是涉及单位楼宇、职工或学生公寓，以及住宅的安全用电、合理用电和用电状况现场、远程可视与可控的一种分布式智能用电检测、控制和管理的工业自动化控制技术领域，具体地说是一种分布式可视智能用电控制管理系统或工业单片机应用技术。

二、技术背景

现有技术的同类产品属于机柜式集中管理方案，即所有控制器、检测器、控制开关及IC卡付费电表等都装在远离使用者的一组机柜内实施集中检测和集中控制和管理的方案。该方案在使用中所存在的不足主要存在四个方面：一是配电箱占用空间大，且大量的多路电线像网线一样由各用户处向机柜处的配电箱集中布线，致使工程量大、施工难度大、造价高；二是用电状况，如电压、电流、功率、功率因数等现场远程不可视和不可控，故不能实施有效的合理用电和安全用电的调配；三是开关组为机械式强电开关，安全性差，因此，不利于使用者和管理者的使用、管理和维护，特别是应急管理和远程管理；四是出现故障需要检修时，将大面积停电。

机柜式集中管理方案与分布式管理方案在布线系统上有很大的不同，后者不仅布线简单，施工难度低，且所用铜线大大少于前者。

三、发明内容

本发明的目的是根据市电是一种强电的特征，并随着用电器的增加，用电容量增大和用电管理的难度和复杂性，所提供的一种设置在入户供电线线路上的，能够对用户用电线路和用电状况进行现场和远程智能控制和管理的分布式可视智能用电控制管理的装置。本装置较好地解决了机柜式集中管理的不足，使分布检测、分布控制与远程综合控制和管理成为可能。在实际应用中，除用电状况可视外，还可方便地实施用电负荷配置、用电量的存储计量和纯阻性发热电器的禁用设置，从而能够实施自动控制。本装置无需微机系统软件的支持，即各分布式控制器均可独立工作。本装置的操作部分，即人所触及的部分都是弱点的电子控制器部分，即通过弱点控制器去控制强电的执行开关，故安全性较高。本装置与目前的屋内小型配电箱结合，将组成一个可实施多路远程控制的小型可视智能电子配电箱。本装置将使楼宇电网布线简单，造价低，使用维护方便，见分布式控制布线图。

本发明的分布式可视智能用电控制管理系统是由硬件部分和软件部分组成，硬件部分的可视智能用电控制器由单片机CPU、用电线路检测器、计量器、多路开关执行器、液晶显示器、存储器、网络通信模块、遥控发射接收模块、IC卡读写模块、IC卡开关器、按键电路等11部分组成，软件部分由汇编语言、C语言和VB开发；网络连接由RS485、CAN、LAN或电力通讯模块等网络技术及无线数字编码载波技术实施连接。

主要用途：主要用于单位楼宇、集体宿舍、学生公寓和市场摊位以及家庭的安全用电及合理用电的自动控制和用电管理。使用该发明后，可方便的对用电进行分配和设置，从而起到用电的自动控制，同时又可清楚的在现场或远程了解各路用电状况，并能够实施人工远程控制，达到放心用电和合理用电的目的。对于不同用户可实施该发明装置的不同组合，以实现最佳功能和性价比。

主要功能：

1、自动分布检测、计量、监控和管理各供电线路的用电状况，如电压、电流、功率、功率因数、用电量(电能)、线路温度和是否正在供电等；

2、用电状况可视，即各供电线路电压、电流、功率、功率因数、用电量(电能)、线路温度和是否正在供电等状况可视，并能实施远程开关；

3、可通过程序或按键操作，对各路用电负荷量进行设置，即对各使用线路设定最大额定电流来智能控制各路用电负荷；

4、对供电线路实施温度检测和控制，即通过对供电线路温度最大值的设定来自动控制供电线路的关断；

5、可对“热得快”和电炉等纯阻性用电器实施自动监控，即通过对其监控参数的设定，可达到完全或部分禁用；

6、具有后台软件系统支持，可实施联网或上网(通过公共网络，如因特网、电信网和有线电视网)查询或控制各路用电状况，如远程开关供电线路或所使用的电器；

7、现场无线寻址遥控、查询各路开关和用电状况，如现场寻址遥控查看、开关供电线路；

8、对异常供电或电器发生故障而造成线路电流增大时(安全范围内)会自动报警或断电；

9、对超负荷使用线路或使用禁用电器时，会自动报警和断电；

10、上述原因断电后延时一定时间会自动接通供电线路供电，供电后如不正常，仍会自动断电；

11、IC卡电量储值，并刷卡转存到分布式可视智能用电控制管理器中实施分路计量使用，电量用完后会自动断电；

四、附图说明

附图1为现有技术的机柜式集中管理方案布线图：

附图2为分布式可视智能用电控制管理系统在电网上的分布图：

附图3为分布式可视智能用电控制器的电路原理框图

附图4为分布式可视智能用电控制管理系统中的手持可视无线控制器的电路原理框图。

附图5为分布式可视智能用电控制器的IC卡开关器的电路原理框图。

五、实施方式

参照说明书附图对本发明的分布式可视智能用电控制管理系统作以下详细地说明。

如附图2-5所示，本发明的分布式可视智能用电控制管理系统，包括硬件部分和软件部分，通过网络连接，实现了分布检测计量和综合管理与监控的设计要求，硬件部分包括分布式可视智能用电控制器、网络管理器、手持可视无线控制器、IC卡读写器。

分布式可视智能用电控制器，以下简称控制器，是本发明主要部分，它是采用单片机CPU、电能计量器和检测模块、存储器、电控开关模块、液晶显示屏、远程通讯模块、IC卡读写模块和遥控发射接收模块组成，它对用户用电线路的电压、电流、功率、功率因数、用电量及线路温度实施分布检测、计量和分路监控(自动开关供电线路)与管理，即实施分布检测和多路控制；软件部分采用汇编语言、C语言和VB编程技术编写，并在控制器和微机上运行，通过网络管理器对分布在各处的可视智能用电控制器实施远程管理和远程监控；网络连接采用RS485、CAN、LAN或电力通讯模块等网络技术及无线数字编码载波技术实施连接。其特征在于设置在用户用电线路上的分布式可视智能用电控制器，通过一定的设置，就可自动地对用户的用电信息进行智能检测、计量、监控、存储和管理；并可根据检测结果，实施自动开关控制；同时可通过显示器显示检测结果和设置内容供用户查询浏览；通过有线或无线网络管理器，使管理者和使用者可方便地进行远程综合用电监控和管理。

本发明的系统是通过分布式可视智能用电控制器实施自动控制，可方便地对控制器实施容量配置和禁用电器的管理设置，以达到对供电线路的自动控制作用，对分布式可视智能用电控制器进行分布安装，并实施自动分布检测、计量和自动控制，并与系统控制软件结合，实施远程综合管理和人工控制，分布式可视智能用电控制器是由单片机CPU以及为其提供管理数据的IC卡开关器、IC卡读写模块、液晶显示器、存储器、用电线路检测模块、开关执行器、计量器、遥控发射接收模块、远程网络通讯模块和按键模块组成，其中：

a、IC卡开关器是由单片机CPU、射频IC卡读写模块，磁饱和继电器组成，具有自动识别功能，可对不同的IC卡实施身分识别后，打开或关断其所对应的供电线路，供电线路为打开状态时，刷卡将关断供电线路，供电线路为关断时，刷卡将打开供电线路，其原理如图所示；

b、IC卡读写模块为单片机读取并存储用户用电量及费用的使用数据；

c、液晶显示器和按键电路用于用电线路电压、电流、功率、功率因数、用电量(电能)、线路温度、禁用负载及所对应的控制参数等用电状况进行现场设置和查询显示；

d、用电线路检测器、开关执行器、计量器分别用于用电线路实施检测、开关报警控制和用电计量；

e、遥控发射接收模块、远程网络通讯模块用于用户的用电量、用电负荷、线路温度、禁用负载及所对应的控制参数等用电状况进行远程设置、远程查询和远程开关控制；

f、单片机CPU对来自各方的数据进行处理、存储和发出相应的执行指令，如报警指令、开关指令等。

d、手持可视无线控制器是由单片机、存储器、IC卡读写模块、按键模块和遥控发射接受模块组成，管理人员通过IC卡读写模块输入管理和控制数据，经过单片机处理由遥控接收模块以无线信号与分布式可视智能用电控制器以无线数字编码方式与各控制器实施网络连接，采集数据并显示到LCD显示屏上，管理人员并根据需要方便的进行流动巡检实施查询和管理，并可通过按键操作去控制各个控制点上的控制器。

本发明的系统是通过“网络管理器”实施连接的，网络管理器是设在电管部门中的电网管理服务器，用于与分布在各个控制点上的可视用电控制器网络连接，并将各个控制器中各项检测数据传回电管控制管理中心的计算机上，由电管人员通过计算机去控制各点上的控制器；网络管理器由单片机技术开发，以RS485方式与各控制器连接，以USB方式或RS232方式与微机连接；

IC卡读写器”由单片机技术开发，以USB方式或RS232方式与微机连接，用于发卡和储值读写数据。

实施例

在本发明的系统中，分布式可视智能用电控制器的使用与使用普通电表一样简单，将进线接在输入端上，将出线接在输出端上，无须再从每个用户布几十米甚至一、二百米的电线到配电房或配电箱，管理者或使用者只需通过系统软件在微机上实施管理和控制。不仅使用维护方便，且集成化、智能化及电子化程度高，外观小巧美观，适合屋内的装潢布局，且控制部分远离强电，如电子微触开关或IC卡刷卡开关代替了原机械开关，提高了用电的安全性。通过网络管理器，又可实施远程监控和远程开关，是实施智能化管理与控制的最佳方案。同时省去了因机柜式管理而所需的大量的铜电线，既为楼宇电网建设减少了施工难度和建设成本，也为国家节约了大量的铜资源。

本发明的分布式可视智能用电控制管理装置中所使用IC卡读写模块、遥控发射接收模块、液晶显示器、存储器、用电线路检测模块、电控开关模块、计量器、远程网络通讯模块和按键模块都是通用电子和计算机技术及电子产品和机电产品。

本发明制造简单，安装、使用、维护方便，对单位楼宇、公寓、宿舍、小区等用电场所的电网建设和供电线路的供电状况，以及合理用电和安全用电等，都将起到很好的智能化管理与自动和远程控制，具有良好的应用前景。

Claims (4)

1. 分布式可视智能用电控制管理系统，包括硬件部分和软件部分，通过网络连接，实现了分布检测计量和综合管理与监控的设计要求，硬件部分包括分布式可视智能用电控制器、网络管理器、手持可视无线控制器、IC卡读写器，软件部分采用汇编语言、C语言和VB编程技术编写，并在分布式可视智能用电控制器、手持可视无线控制器和微机上运行，通过网络管理器对分布在各处的分布式可视智能用电控制器实施远程管理和远程监控；网络连接采用RS485、CAN、LAN或电力通讯模块网络技术及无线数字编码载波技术实施连接；其特征在于通过分布式可视智能用电控制器进行分布安装实施自动控制，方便地通过分布式可视智能用电控制器和手持可视无线控制器实施用电线路的容量配置和禁用电器的管理设置，以达到对供电线路的自动控制作用、实施自动分布检测、计量和自动控制，并与系统控制软件结合，实施远程综合智能和人工控制管理。

2. 根据权利要求1所述的分布式可视智能用电控制管理系统，其特征在于分布式可视智能用电控制器，采用单片机通过数据线与电能计量器、线路检测模块、存储器、电控开关模块、按键电路、液晶显示器、远程通讯模块、IC卡读写器和遥控发射接收模块连接，对用户用电线路的电压、电流、功率、功率因数、用电量及线路温度实时分布检测、计量和分路监控与管理或通过手持可视无线控制器现场即时监控和管理，其中：

a、分布式可视智能用电控制器具有自动识别功能，对不同的IC卡实施身份识别后，打开或关断其所对应的供电线路，供电线路为打开状态时，刷卡将关断供电线路，供电线路为关断时，刷卡将打开供电线路；

b、IC卡读写器为单片机读取并存储用户用电量及费用的使用数据；

c、液晶显示器和按键电路用于用电线路电压、电流、功率、功率因数、用电量、线路温度、禁用负载及所对应的控制参数用电状况进行现场设置和查询显示；

d、线路检测模块、电控开关模块、电能计量器分别用于用电线路实施检测、开关报警控制和用电计量；

e、遥控发射接收模块、远程通讯模块用于用户的用电量、用电负荷、线路温度、禁用负载及所对应的控制参数用电状况进行远程设置、远程查询和远程开关控制；

f、单片机对来自各方的数据进行处理、存储和发出相应的开关、报警执行指令；

g、手持可视无线控制器是由单片机、存储器、IC卡读写器和遥控发射接收模块组成，管理人员通过IC卡读写器输入管理和控制数据，经过单片机处理，由遥控接收模块通过无线数字编码方式与分布式可视智能用电控制器实施网络连接采集数据，并显示到LCD显示屏上，管理人员根据需要方便的进行流动巡检、实施查询和管理，并通过按键操作去控制各个控制点上的分布式可视智能用电控制器。

3. 根据权利要求1所述的分布式可视智能用电控制管理系统，其特征在于网络管理器设在电管部门中的电网络管理服务器，用于与分布在各点的分布式可视用电控制器建立网络连接，并将各个分布式可视智能用电控制器中的检测数据传回电管部门中的计算机上，由电管人员通过计算机去控制各点上的分布式可视智能用电控制器；网络管理器由单片机技术开发，以RS485方式与各分布式可视智能用电控制器连接，以USB方式或RS232方式与微机连接。

4. 根据权利要求1所述的分布式可视智能用电控制管理系统，其特征在于IC卡读写器由单片机技术开发，以USB方式或RS232方式与微机连接，用于发卡和储存读写数据。

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