CN103078292A

CN103078292A - 恶性负载智能识别控制系统

Info

Publication number: CN103078292A
Application number: CN201210394675XA
Authority: CN
Inventors: 梁广俊; 辛建芳; 张云
Original assignee: Anhui Polytechnic University
Current assignee: Anhui Polytechnic University
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2013-05-01

Abstract

本发明涉及一种控制系统，尤其涉及一种智能识别控制系统，特别涉及一种恶性负载智能识别控制系统。本发明提出一种恶性负载智能识别控制系统，包括数据检测及控制模块、中继模块、数据收发模块和上位机，数据检测及控制模块通过有线或者无线方式连接中继模块，中继模块通过有线或者无线方式连接数据收发模块，数据收发模块通过有线方式连接上位机，当数据检测及控制模块智能识别出恶性负载时，及时中断电路，同时将信息通过中继模块和数据收发模块传送给上位机。本发明可以及时发现恶性负载并断开电路，并统计上报该恶性负载的信息，进而主动采取防范措施，从根本上解决宿舍火灾隐患。

Description

恶性负载智能识别控制系统

技术领域

本发明涉及一种控制系统，尤其涉及一种智能识别控制系统，特别涉及一种恶性负载智能识别控制系统。

背景技术

随着高等教育的普及，高校的扩招，在校学生人数增长的激增，尤其是伴随着学生生活条件的不断改善，越来越多的电器，如电脑、电视机、热水器、饮水机等正逐步走进学生公寓，这就要求对学生开放用电，而且高校后勤的社会化也势在必行。目前各高校都在进行后勤社会化改革，急需采用高科技手段加强用电管理。

我国高校中普遍存在用电管理落后、电力资源严重浪费的问题，安全隐患日益突出。长期以来，我国高校对校办公区和学生公寓普遍实施免费电量供应，有的还对学生公寓进行了限流定时的供电管理方法，但在用电安全和用电节约上存在着诸多矛盾和隐患，并且不利于校后勤部门有效管理。因此，现有大部分地区的高校已经采用或即将采用开放用电、超额收费的办法。这样即解决了供电与用电之间的矛盾，同时也减轻了学校支付高额电费的负担。但是实施用电收费管理，一方面必将带来大量的人工抄表统计收费工作，而传统抄表方式时效性差、统计工作量大、交费手续极为繁琐、容易产生错抄、漏抄和估抄等现象。此外，由于用电的放开又使得电炉子和热得快等大功率用电器大量进入学生公寓。由于学生公寓是人口密集、用电负载类型多样的场所。当使用以上大功率的电器设备时，很容易引起火灾等事故，直接威胁同学们的人身安全和学院的财产，并且给学校带来负面的社会影响。

近年来，随着高等院校规模的不断扩大，学生人数急剧上升，很多高校都实行后勤社会化管理。然而，在很多高校的学生公寓内，由于恶性负载的使用，火灾和火灾隐患开始增多。为消除学生公寓中用电安全的隐患，相关单位经常要话费大量的人力、物力去检查宿舍中是否使用了大规模用电器，但收效甚微。

一种恶性负载智能识别器（授权公告号：CN202042874）提供了一种智能识别恶性负载并控制继电器关闭电路的设备，解决浪费大量人力、物力的问题。但是，这种恶性负载智能识别器只能发现恶性负载并断开电路，并不统计上报改恶性负载的信息，不能主动的采取防范措施，不能从根本上解决宿舍火灾隐患。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种恶性负载智能识别控制系统，包括数据检测及控制模块、中继模块、数据收发模块和上位机，数据检测及控制模块通过有线或者无线方式连接中继模块，中继模块通过有线或者无线方式连接数据收发模块，数据收发模块通过有线方式连接上位机，当数据检测及控制模块智能识别出恶性负载时，及时中断电路，同时将信息通过中继模块和数据收发模块传送给上位机。

作为一种优选，中继模块采用的有线方式是RS485方式。

作为一种优选，中继模块采用的无线方式是GPRS或者3G方式。

为适应很多宿舍大量用电设备的高效管理，所述的恶性负载智能识别控制系统中，可以采用多个数据检测及控制模块和多个中继模块，多个数据检测及控制模块分别连接至中继模块，多个中继模块连接到数据收发模块。

作为一种优选，恶性负载智能识别控制系统中的上位机上可以运行有数据库系统。

作为一种优选的实施方式，所述的数据检测及控制模块包括继电器、电压信号提取模块、电流信号提取模块、含有A/D转换接口的单片机、数据传输模块、报警输出模块、数据显示模块和按键输入模块，继电器、报警输出模块、数据显示模块和按键输入模块分别与单片机连接，电压信号提取模块和电流信号提取模块连接至单片机的A/D转换接口，数据传输模块一端连接单片机，另一端连接中继模块。

附图说明

图1是本发明的总的功能模块结构框图。

图2是本发明的数据检测及控制模块的一种实施方式的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，整个系统由上位机、中继器模块、数据检测模块、控制模块、继电器执行模块等几部分组成。其中数据检测模块主要完成对原始数据的采集，经过整流滤波，信号调理后，通过A/D 转换器将模拟信号转换为数字信号，然后送到控制模块中的单片机进行分析处理，判断是否学生宿舍使用了大功率电器；并将分析结果送到继电器执行模块。而继电器执行模块则主要是执行单片机送过来的控制命令：通断电。中继器模块则是数据检测及控制模块和上位计算机之间进行数据传递的桥梁；上位计算机则主要是人性化的显示各用电参数，并通过它进行数据的调用和控制。作为一种优选，恶性负载智能识别控制系统中的上位机上可以运行有数据库系统。

首先本系统设计的功率智能控制器是接在房间回路的主干线上。通过电流互感器采集主电路中的电流信号，经过整流、滤波以及信号调理，送到 A/D 转换芯片TLC2543 转换成数字信号，然后送到单片机中，根据编制好的程序进行分析、处理。其中程序一上限值（一般单个功率都不大于500W）。由于常规小功率电器接入时，电流的瞬间变化量将不会超过设定值，所以电路能正常供电。但是当有单个功率在设定值以上的电器接入时，瞬时电流的变化量将超过允许使用单个电器的上限值，单片机主控器将记忆该值。为了防止由于冲击电流或电网干扰等原因产生的误动作，在规定的时间内将连续采样 N 次，通过进一步的比较和分判断，确保一旦有大功率电器接入，立即进行跳闸停电操作。通过设置总功率上限值，一方面可限制总用电功率，另一方面可实现用电安全保护。该控制器还可以配合其他控制器来设置触电、过载、短路等保护功能，更加有效的防范了一些用电安全事故的发生，确保学生的用电安全。

数据检测模块包括电流互感器、电压形成放大电路、整流滤波电路和信号调理电路。该控制器采用的是由简单的电流负感器采样，经桥式整流、滤波后再经过一个简单的限幅保护电路直接将线性的电压信号送至A/D转换器。其限幅保护电路主要是用来保护 A/D芯片。

控制模块主要由 A/D 转换器，单片机，时钟电路和复位电路组成。A/D 转换器主要是进行模数的转换。单片机主要实现对 A/D 转换器输入的信号进行分析、处理，其中系统的算法就是在这里完成的。它是整个控制系统的核心。时钟电路和复位电路，顾名思义，分别是提供时钟周期和进行复位的。

继电器执行模块是光电耦合器，三极管以及继电器等组成的。当控制信号从单片机出来后，先经过光电耦合器进行强弱电的隔离，而后又经三级管放大来驱动继电器动作。通过继电器的断开和闭合来实现房间的通断电。

中继模块主要是为了实现众多单片机和上位机之间的通信。考虑到传输距离和可靠性等因素，有线传输方式可采用在单片机和中继模块之间采用 RS485 总线进行传输。然后通过中继模块内的 RS485 编解码芯片，和上位机进行通信，与上位机连接的数据收发模块选用与之相匹配的RS485 RS485 编解码芯片。RS485是半双工，在某一时刻发送另一时刻接收，当用于多级互连时，可以节省信号线，便于高速远距离传送。无线的传输方式可采用比较流行的GPRS方式或者是3G方式。

如图2所示，作为一种优选的实施方式，所述的数据检测及控制模块包括继电器、电压信号提取模块、电流信号提取模块、含有A/D转换接口的单片机、数据传输模块、报警输出模块、数据显示模块和按键输入模块，继电器、报警输出模块、数据显示模块和按键输入模块分别与单片机连接，电压信号提取模块和电流信号提取模块连接至单片机的A/D转换接口，数据传输模块一端连接单片机，另一端连接中继模块。

电压信号提取模块和电流信号提取模块分别提取待测宿舍的电压和电流信息，并实时的将电压和电流数据传输给单片机的A/D转换接口，模拟的电压和电流信号经A/D转换成数字信号传送给单片机，单片机检测到异常的电压或电流信号时，发出控制电流断开的指令给继电器模块，继电器模块执行指令断开电路。现场人员或者宿舍管理员可通过按键输入模块手动恢复断开的电路。

接着，单片机发出信号给外部报警模块和数据显示模块，进行现场报警和指示。与此同时，单片机将电压或电流异常的宿舍信号通过数据传输模块、中继模块、数据收发模块传输给上位机，并储存在上位机的数据库中。

上位机可定期统计数据中的异常电压或电流信息选择采取何种措施，派人去现场检查恶性负载或者检修电路。

Claims

1.一种恶性负载智能识别控制系统，包括数据检测及控制模块，其特征在于所述控制系统还包括中继模块、数据收发模块和上位机，数据检测及控制模块通过有线或者无线方式连接中继模块，中继模块通过有线或者无线方式连接数据收发模块，数据收发模块通过有线方式连接上位机，当数据检测及控制模块智能识别出恶性负载时，及时中断电路，同时将信息通过中继模块和数据收发模块传送给上位机。

2.如权利要求1所述的一种恶性负载智能识别控制系统，其特征在于：所述的中继模块采用的有线方式是RS485方式。

3.如权利要求1所述的一种恶性负载智能识别控制系统，其特征在于：所述的中继模块采用的无线方式是GPRS或者3G方式。

4.如权利要求1-3所述的任意一种恶性负载智能识别控制系统，其特征在于：所述的数据检测及控制模块至少有两个，中继模块至少有两个，多个数据检测及控制模块分别连接至中继模块，多个中继模块连接至接数据收发模块。

5.如权利要求1-3所述的任意一种恶性负载智能识别控制系统，其特征在于：所述的上位机上运行有数据库系统。

6.如权利要求4所述的一种恶性负载智能识别控制系统，其特征在于：所述的上位机上运行有数据库系统。

7.如权利要求1-3或6所述的任意一种恶性负载智能识别控制系统，其特征在于：所述的数据检测及控制模块包括继电器、电压信号提取模块、电流信号提取模块、含有A/D转换接口的单片机、数据传输模块、报警输出模块、数据显示模块和按键输入模块，继电器、报警输出模块、数据显示模块和按键输入模块分别与单片机连接，电压信号提取模块和电流信号提取模块连接至单片机的A/D转换接口，数据传输模块一端连接单片机，另一端连接中继模块。

8.如权利要求4所述的一种恶性负载智能识别控制系统，其特征在于：所述的数据检测及控制模块包括继电器、电压信号提取模块、电流信号提取模块、含有A/D转换接口的单片机、数据传输模块、报警输出模块、数据显示模块和按键输入模块，继电器、报警输出模块、数据显示模块和按键输入模块分别与单片机连接，电压信号提取模块和电流信号提取模块连接至单片机的A/D转换接口，数据传输模块一端连接单片机，另一端连接中继模块。

9.如权利要求5所述的一种恶性负载智能识别控制系统，其特征在于：所述的数据检测及控制模块包括继电器、电压信号提取模块、电流信号提取模块、含有A/D转换接口的单片机、数据传输模块、报警输出模块、数据显示模块和按键输入模块，继电器、报警输出模块、数据显示模块和按键输入模块分别与单片机连接，电压信号提取模块和电流信号提取模块连接至单片机的A/D转换接口，数据传输模块一端连接单片机，另一端连接中继模块。