CN101290514A - 节能监控系统及其节能监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种节能监控系统及其节能监控方法，其中所述的节能监控系统包括：若干节能监控终端，其设置在建筑物内用电线路上，用以获取与所述节能监控终端相关联的用电设备的用电情况；监控数据集中器，其与所述的节能监控终端通过电力线进行数据传输；监控中心，其与所述的监控数据集中器相连接，汇总所述的节能监控终端的监控信息，并通过所述的监控数据集中器向指定的节能监控终端发送控制命令。

Description

节能监控系统及其节能监控方法

技术领域

本发明涉及的是一种系统化节能技术，特别涉及的是一种通过设置多个监控终端，将监控信息集中进行处理的节能监控系统，以及其监控方法。

背景技术

随着国家对资源节约型社会建设步伐的加快，人们想尽办法在各种领域中加强对节能工作的开展的重视；根据上海市节能协会的测算，电源插座在无任何负载时的本身功耗为1.9W，电脑显示器不使用时的电源功耗为30W，而主机在关机时的电源功耗为4.81W，打印机的功耗为12W，扫描仪的功耗为13W，电视机的功耗为15W，空调的功耗为10W。也就是说，一个电源插座的能耗为16644W/年，一台电脑的能耗为304935.6W/年，一台电视机的能耗为131400W/年，一台空调的能耗为87600W/年。以0.5元/度的电费计，电源插座、电脑、电视机，空调将分别多支付8.3元/年、152.47元/年、65.7元/年、43.8元/年的电费。

多余能源的消耗对环境的压力也非常巨大。以饮水机为例：据统计，饮水机每天真正使用的时间约9个小时，其他时间基本闲置，近三分之二的用电量因此被白白浪费掉。在饮水机闲置时关掉电源，每台每年节电约366度，相应减排二氧化碳351千克。如果对全国保有的约4000万台饮水机都采取这一措施，那么全国每年可节电约145亿度，减排二氧化碳1405万吨。再以电脑为例，截至2007年底，我国电脑拥有量为1.3亿台，平均每年消耗电量近500亿度，相当于三峡水电站一年的发电量，其中一大半以上是办公用途。若按照办公电脑7700万台计算，在下班后若将其完全断电，每年可节省电能35亿千瓦时，相应减排二氧化碳336万吨。对于打印机，不使用时若将其断电，每台每年可省电10度，相应减排二氧化碳9.6千克。如果对全国保有的约3000万台打印机都采取这一措施，那么全国每年可节电约3亿度，减排二氧化碳28.8万吨。

政府机关、企事业单位、宾馆、大专院校等电器较多的场所，空调、电脑主机、显示器、打印机等办公设备在工作时间八小时之外的待机状态浪费电能非常严重，杜绝待机能耗、减少电费投入已成为这些单位节能减排的重要措施之一。

针对这种需求，中国专利200420025284.1提供了一种电脑专用智能节能电源插座，其包括壳体、壳体上的若干组插孔，其特征在于，所述的壳体上的一组插孔为独立的主机插孔，外接电源，其余各组插孔并联，壳体内还设置电流取样电路、光电隔离和传输模块、数码运算放大处理模块、继电器开关、分压和整流模块；分压和整流模块的源端与主机插孔外接电源端并联，分压和整流模块的输出电压供光电隔离和传输模块、数码运算放大处理模块；电流取样电路中的取样电阻串接在主机插孔的源端，电流取样电路产生的直流电压信号经光电隔离和传输模块的隔离和传输接入数码运算放大处理模块的输入端，其输出接继电器开关线圈，继电器开关接点串接在除主机插孔外的各组插孔回路中。所述的专利虽然实现了电脑主机开机自动接通所有设备的电源，主机关机自动切断所有设备的电源，大大降低了待机状态下的能耗浪费；但是仍有以下缺陷：此类节能插座产品功能单一，并不能对所有用电设备的实时耗能进行监测，在收集记录相关数据后没法上传至监控中心，更没有组网功能，难以实现办公环境内用电设备的综合管理。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得本创作。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种节能监控系统及其节能监控方法，用以克服上述缺陷。

为实现上述目的，本发明首先提供一种节能监控系统，其包括：

若干节能监控终端，其设置在建筑物内用电力线路上，用以获取对应用电设备的用电情况；

监控数据集中器，其与所述的节能监控终端通过电力线进行数据传输；

监控中心，其与所述的监控数据集中器相连接，汇总所述的节能监控终端的监控信息，并通过所述的监控数据集中器向指定的节能监控终端发送控制命令。

较佳的，所述的节能监控终端为节能监控插座，其包括：一插座本体与电力线相连接，所述的插座本体上设置有电力输出端子，用以与用电设备的插头相结合；其还包括：

一检测单元，所述的检测单元检测对应电力端子的瞬时电能消耗；

一第一处理器，其与所述的检测单元相连接，用以接收所述的瞬时电能消耗参数，根据预设程序发出控制命令；

一第一电力线传输模块，其与所述的第一处理器相连接，通过所述的电力线与所述的监控数据集中器之间进行数据传输；

一断路单元，其设置在所述的电力线和所述的电力输出端子之间，接收所述处理器的控制命令，切断所述电力输出端子的电力输出；

一电源单元，用以向所述插座本体内用电元器件供电。

较佳的，所述的检测单元包括：一电压互感器，用以获取电力端子输出的实时电压值；

一电流互感器，用以获取电力端子输出的实时电流值；

一A/D转换器，将所述的实时电压值和实时电流值转换成数字信号；

一电能计量芯片，用以接收所述的实时电压值和实时电流值的数字信号，并计算瞬时电能消耗。

较佳的，所述的断路单元为一继电器。

较佳的，还包括：一复位开关，其设置在所述的插座本体上，将所述的断路单元进行复位，恢复所述的电力输出端子的电力输出。

较佳的，还至少包括温度传感器、烟雾传感器以及湿度传感器其中之一，设置于所述的插座本体上；其于所述的第一处理器相连接。

较佳的，所述的监控数据集中器包括：

一第二电力线传输模块，其通过所述的电力线接收来自所述节能监控终端传输的数据，并向所述节能监控终端发出控制命令；

一第一存储器，用以存储获取的数据；

一数据传输单元，用以向所述的监控中心传输数据，并接收所述监控中心的控制命令；

一第二处理器，其分别与所述的第二电力线传输模块、第一存储器以及数据传输单元相连接，并根据预设的程序，进行数据处理和控制命令调度。

较佳的，所述的数据传输单元为网络通信接口、串行通信接口或是无线通信接口。

较佳的，所述的第一电力线传输模块或所述的第二电力线传输模块包括：一耦合器，其设置在所述的电力线上，用以从所述的电力线上接收信号，或者将信号耦合至所述的电力线上；

一调制解调芯片，其与所述的耦合器相连接，用以对数据进行解调或调制；

一第二存储器，对获取的数据进行存储。

较佳的，所述的控制中心为计算机。

其次提供一种节能监控方法，其是通过上述的节能监控系统实现的，其包括的步骤为：

节能监控终端检测用电设备的瞬时功率，并将所述的检测结果通过所述的电力线传输方式传输给所述的监控数据集中器；

所述的监控数据集中器将获取的数据，传输给所述的监控中心；

所述的监控中心，根据预先设定程序，对获取的数据进行汇总和数据存储，并控制对应节能监控终端切断对用电设备的电力供应。

较佳的，所述的节能监控终端还获取至少环境的温度、烟雾和湿度数据，通过所述的监控数据集中器输出给所述的监控中心。

较佳的，所述的节能监控终端具有自动路由功能，自动搜寻与其最近的网络节点，当系统某一节点或某一网段传输出现障碍时，自动搜寻周边其他活动的网络节点，变更路由途径继续进行数据传输。

与现有技术比较本发明的有益效果在于，首先，电力线传输，网路铺设、维护无成本：在与多种技术的比较下选择电力线做为传输介质主要基于其传输稳定可靠、功耗小、带宽满足需求，且安装时无需施工布线，不会对环境造成任何负担，及其适合办公室内简便快捷的安全需求；

其次，具有自动路由功能的传输模块，设备采用具有自动路由功能的电力线传输模块，灵敏度高，网络结构简单，在架设时完全按照室内环境定制而不需考虑网络构架，给实际应用带来极大便利。

最后，不仅能够彻底切断电源，消除用电设备的待机功耗，还能通过监控中心对办公室用电情况进行实时观测，在监控中心对数据纪录并整理，形成图表文档等可视化结果，直观的反映出当前以及特定周期内单位用电数据，了解生产耗能情况，精确核算产出/耗能比，为单位节能降耗的宏观政策制定和微观细节管理提供依据。

附图说明

图1为本发明节能监控系统的结构示意图；

图2为本发明节能监控系统中节能监控终端的结构示意图；

图3为本发明节能监控系统中节能监控终端实施例一的结构示意图；

图4为本发明节能监控系统中监控数据集中器的结构示意图；

图5为本发明节能监控方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

请参阅图1所示，其为本发明节能监控系统的结构示意图；所述的节能监控系统包括：若干节能监控终端2，其设置在建筑物内用电力线1路上，其与所述的用电设备相结合，用以获取对应用电设备的用电情况；监控数据集中器3，其与所述的节能监控终端2通过电力线1进行数据传输，负责将所述的若干节能监控终端2的检测数据进行集中；监控中心0，其与所述的监控数据集中器3相连接，汇总所述的节能监控终端2的监控信息，并通过所述的监控数据集中器3向指定的节能监控终端2发送控制命令。所述的监控中心0可以是一计算机也可是一显示控制装置，所述的节能监控终端2和所述的监控数据集中器3之间是采用电力线数据传输技术实现通信。

请参阅图2所示，其为本发明节能监控系统中节能监控终端的结构示意图，所述的节能监控终端为一节能监控插座，其包括：一插座本体，其类似于普通插座，其与用电设备结合，并为用电设备提供电力的能力；所述的插座本体包括有：一壳体，用以承载所述节能监控插座的元器部件；一接线座，用以与电力线1进行连接，将室内电力线引入所述的接线座内；电力输出端子8，其设置在所述的接线座上，并从所述的壳体的接线面显露出来，所述的电力输出端子8用以与所述的用电设备4的插头相结合；所述的节能监控插座还包括：一电路板，其位于所述的壳体内，所述的电路板上包括：

一检测单元5，所述的检测单元5检测对应电力输出端子8的瞬时电能消耗参数；

一第一处理器7，其与所述的检测单元5相连接，用以接收所述的检测单元5输出的瞬时电能消耗参数，根据内部预设程序发出控制命令；

一第一电力线传输模块6，其与所述的第一处理器7相连接，使所述的节能监控插座通过所述的电力线1与所述的监控数据集中器进行数据的交互；

一断路单元9，其设置在所述的电力线1和所述的电力输出端子8之间，接收所述第一处理器7的控制命令，切断所述电力输出端子8的电力输出以及一电源单元，用以向所述电路板上用电元器件供电。当所述的检测单元5将获的瞬时电能参数传输给所述的处理器7时，所述的第一处理器7根据预先设置的功率消耗量，判断所述的用电设备4的工作状态，将所述的数据通过所述的第一电力线传输模块6经所述的电力线传输给所述的监控数据集中器，等待监控数据集中器发过来控制指令；所述的监控中心通过所述的监控数据集中器传输过来命令信号，所述的第一处理器7可以预设一延时时间t1，在达到时间t1时，向所述的断路单元9发出控制命令，使所述的接线座与所述的电力线1之间产生切断动作，从而使所述的电力输出端子8没有电力输出。

请参阅图3所示，其为为本发明节能监控系统中节能监控终端实施例一的结构示意图；对于上述图2所示的功能结构简图而言，其中各功能单元都有具体的结构与之对应，本实施一仅是一种实施方式，而不局限于此，其他元器件的等效变换都应属于本发明的保护范围；所述的节能监控插座电路部分较佳实施例一包括：一电压互感器51和一电流互感器52，其分别设置与所述的电力线1上，用以获取电力输出端子8输出的实时电压值和实时电流值；一A/D转换器53，其分别与所述的电压互感器51和电流互感器52相连接，将所述的实时电压值和实时电流值转换成数字信号；一电能计量芯片54，其与所述的A/D转换器53相连接，用以接收所述的实时电压值和实时电流值的数字信号，并计算瞬时电能消耗；所述的第一处理器为一单片机7，其为数据处理和控制命令调度中心；以及一继电器9其设置与所述的电力线和接线座2之间，所述的继电器9的控制端与所述的单片机7的触发端相连接，用以控制所述电力输出端子8是否有电力输出；还包括：一复位开关(图中未示)，其设置在所述的插座本体上，在所述的继电器9断开后，使其能够进行复位，恢复所述的电力输出端子的电力输出；为了实现对环境参数的检测，还至少包括温度传感器55、烟雾传感器56以及湿度传感器57其中之一，其设置于所述的插座本体上；其分别与所述的单片机7的指定的输入端相连接；所述的第一电力线传输模块包括：一耦合器61，其设置在所述的电力线1上，用以从所述的电力线1上接收信号，或者将信号耦合至所述的电力线1上；一调制解调芯片63，用以将从所述单片机7输出的数据进行调制传输给所述的耦合器61，或者从所述的耦合器61将信息解调后传输给所述的单片机7；一第二存储器62，其对获取的数据进行存储。

请参阅图4所示，其为本发明节能监控系统中监控数据集中器的结构示意图；所述的监控数据集中器包括：

一第二电力线传输模块31，其通过所述的电力线1接收来自所述节能监控终端2传输的数据，并向所述节能监控终端2发出来自所述的而监控中心0的控制命令；一第一存储器33，用以存储模块各项参数；一数据传输单元34，用以向所述的监控中心0传输数据，并接收所述监控中心0的控制命令；一第二处理器32，其分别与所述的第二电力线传输模块31、第一存储器33以及数据传输单元34相连接，并根据预设的程序，进行数据处理和控制命令调度。其中，所述的数据传输单元34为网络通信接口(如以太网卡)或串行通信接口(如计算机串口)，则其可以通过数据线与所述的监控中心0进行连接；所述的数据传输单元34也可以无线通信接口(如设有GPRS模块)，与所述的监控中心0实现无线传输。

所述的第二电力线传输模块31其结构组成和所述的第一电力线传输模块相同，其也包括：一耦合器，其设置在所述的电力线上，用以从所述的电力线上接收信号，或者将信号耦合至所述的电力线上；

一调制解调芯片，其与所述的耦合器相连接，用以对数据进行解调或调制；

一第二存储器，对获取的数据进行存储。

由于设置好上述的整个节能监控系统，则本发明还提供一种节能监控方法，通过上述的节能监控系统实现的，请参阅图5所示，其为本发明节能监控方法的流程图，其包括的步骤为：

节能监控终端检测用电设备的瞬时功率，并将所述的检测结果通过所述的电力线传输方式传输给所述的监控数据集中器；

所述的监控数据集中器将获取的数据，传输给所述的监控中心；

所述的监控中心，根据预先设定程序，对获取的数据进行汇总和数据存储，并控制对应节能监控终端切断对用电设备的电力供应。

其中，所述的节能监控终端还获取至少环境的温度、烟雾和湿度数据，通过所述的监控数据集中器输出给所述的监控中心。

需要说明的是所述的节能监控终端具有自动路由功能，自动搜寻与其最近的网络节点，当系统某一节点或某一网段传输出现障碍时，自动搜寻周边其他活动的网络节点，变更路由途径继续进行数据传输，最终将数据传输给所述的监控数据集中器。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (13)

1、一种节能监控系统，其特征在于，其包括：

若干节能监控终端，其设置在建筑物内用电力线路上，用以获取对应用电设备的用电情况；

监控数据集中器，其与所述的节能监控终端通过电力线进行数据传输；

监控中心，其与所述的监控数据集中器相连接，汇总所述的节能监控终端的监控信息，并通过所述的监控数据集中器向指定的节能监控终端发送控制命令。

2、根据权利要求1所述的节能监控系统，其特征在于，所述的节能监控终端为节能监控插座，其包括：一插座本体与电力线相连接，所述的插座本体上设置有电力输出端子，用以与用电设备的插头相结合；其还包括：

一检测单元，所述的检测单元检测对应电力端子的瞬时电能消耗参数；

一第一处理器，其与所述的检测单元相连接，用以接收所述的瞬时电能消耗参数，根据预设程序发出控制命令；

一第一电力线传输模块，其与所述的第一处理器相连接，通过所述的电力线与所述的监控数据集中器之间进行数据传输；

一断路单元，其设置在所述的电力线和所述的电力输出端子之间，接收所述处理器的控制命令，切断所述电力输出端子的电力输出；

一电源单元，用以向所述插座本体内用电元器件供电。

3、根据权利要求2所述的节能监控系统，其特征在于，所述的检测单元包括：一电压互感器，用以获取电力端子输出的实时电压值；

一电流互感器，用以获取电力端子输出的实时电流值；

一A/D转换器，将所述的实时电压值和实时电流值转换成数字信号；

一电能统计芯片，用以接收所述的实时电压值和实时电流值的数字信号，并计算瞬时电能消耗。

4、根据权利要求3所述的节能监控系统，其特征在于，所述的断路单元为一继电器。

5、根据权利要求4所述的节能监控系统，其特征在于，还包括：一复位开关，其设置在所述的插座本体上，将所述的断路单元进行复位，恢复所述的电力输出端子的电力输出。

6、根据权利要求4所述的节能监控系统，其特征在于，还至少包括温度传感器、烟雾传感器以及湿度传感器其中之一，设置于所述的插座本体上；其于所述的第一处理器相连接。

7、根据权利要求6所述的节能监控系统，其特征在于，所述的监控数据集中器包括：

一第二电力线传输模块，其通过所述的电力线接收来自所述节能监控终端传输的数据，并向所述节能监控终端发出控制命令；

一第一存储器，用以存储所述第二电力线传输模块各项硬件参数；

一数据传输单元，用以向所述的监控中心传输数据，并接收所述监控中心的控制命令；

一第二处理器，其分别与所述的第二电力线传输模块、第一存储器以及数据传输单元相连接，并根据预设的程序，进行数据处理和控制命令调度。

8、根据权利要求7所述的节能监控系统，其特征在于，所述的数据传输单元为网络通信接口、串行通信接口或是无线通信接口。

9、根据权利要求2或7所述的节能监控系统，其特征在于，所述的第一电力线传输模块或所述的第二电力线传输模块包括：一耦合器，其设置在所述的电力线上，用以从所述的电力线上接收信号，或者将信号耦合至所述的电力线上；

一调制解调芯片，其与所述的耦合器相连接，用以对数据进行解调或调制；

一第二存储器，对获取的数据进行存储。

10、根据权利要求9所述的节能监控系统，其特征在于，所述的控制中心为计算机。

11、一种节能监控方法，其是通过上述的节能监控系统实现的，其特征在于，其包括的步骤为：

节能监控终端检测用电设备的瞬时功率，并将所述的检测结果通过所述的电力线传输方式传输给所述的监控数据集中器；

所述的监控数据集中器将获取的数据，传输给所述的监控中心；

所述的监控中心，根据预先设定程序，对获取的数据进行汇总和数据存储，并控制对应节能监控终端切断对用电设备的电力供应。

12、根据权利要求11所述的节能监控方法，其特征在于，所述的节能监控终端还获取至少环境的温度、烟雾和湿度数据，通过所述的监控数据集中器输出给所述的监控中心。

13、根据权利要求12所述的节能监控方法，其特征在于，所述的节能监控终端具有自动路由功能，自动搜寻与其最近的网络节点，当系统某一节点或某一网段传输出现障碍时，自动搜寻周边其他活动的网络节点，变更路由途径继续进行数据传输。

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