CN104158285A - 一种用于用电终端的用电监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于用电终端的用电监控系统，包括控制器、实时采集模块、电能计量模块、无线通信模块、用户标识模块、电源管理模块、时钟模块、存储器以及远程控制终端。采用本发明所述的用电监控系统，用户可以实现远程接收用电终端的用电信息并发送控制指令给CPU，通过CPU控制电器的用电开关。根据本发明所述的电力监控系统，可以适用于家庭、学校、写字楼、酒店、车站、会所等多种环境，具有无线通讯功能，是实现智能建筑与智能家居中用电管理的理想产品；通过对该系统的使用可远程无线实时掌握家庭等单位的用电状况，发现用电浪费，引导用户主动节能。

Description

一种用于用电终端的用电监控系统

技术领域

本发明涉及一种电力监测控制装置，属于电子技术领域，尤其是涉及一种具有无线通信功能的、用于用电终端的电能监控系统。

背景技术

目前，通过电力负荷监测与控制系统可对配电设备的数字化信息进行采集和处理，主要是用于实现配电站配电的监控，为制定电力系统规划设计和电力生产计划提供决策依据，而适用于用户侧的电力监测和控制尚没有较好的技术方案，长期以来一直停留在仅仅使用电度表进行月用电量统计的初步阶段。

随着物质条件的改善和人们生活水平的提高，家用电器日益普遍、广泛运用于家庭生活。用电安全成了现代家居用电的重要性能指标，家庭用电也成为了节能、环保的重要领域。为此，对家庭用电状况进行有效监测和控制，以维护家庭用电安全和环保变得更有必要。

但是，家庭用电安全节能是一个长期的过程，在用户外出之时同样存在，因此最好是能使用户随时掌握自己家里的用电状况并可以进行远程控制。近年来，我国信息事业持续、快速发展，通信基础设施日臻完善，尤其是无线通信发展迅速。据国家工业与信息产业部的统计资料，我国仅移动电话用户数量就已经达到7亿。这为实现用户实时监测家庭用电状况提供了可以努力的方向和可能。如果能利用现有的个人通信终端，实现手机对家庭用电的远程监控，既可以节约投资，又便于推广。

发明内容

为了实现上述目的，本发明采用无线通信技术和单片机控制技术，提出了一种用于用电终端的用电监控系统，包括以下部件：

控制器，用于控制整个系统的信号采集、数据运算、数据存取以及数据收发。实时采集模块，用于实时采集电器的用电状况信息，包括脉冲量、开关量及模拟量，并将其传送给电能计量模块。电能计量模块，用于将所述用电状况信息进行分析、处理，形成各种功率、电量、电表读数、电流、电压等实时数据。无线通信模块，用于将所述数据发送给远程控制终端。用户标识模块，用于标识所述用电终端的身份，以便与所述远程控制终端进行无线通信。电源管理模块，用于为整个系统提供电源。时钟模块，用于为整个系统提供时钟信号。存储器，用于存储所述实时采集模块采集的信息和电能计量模块形成的实时数据。远程控制终端，用于接收所述无线通信模块发送的用电信息并发送控制指令给CPU，通过CPU控制电器的用电开关。

根据本发明所述的用电监控系统，最好还包括继电控制模块，用于根据控制器的控制对电器的用电进行开关控制。

进一步的，所述实时采集模块可以由电流、电压互感器和滤波器组成。

根据本发明所述的电力监控系统，可以适用于家庭、学校、写字楼、酒店、车站、会所等多种环境，具有无线通讯功能，是实现智能建筑与智能家居中用电管理的理想产品；通过对该系统的使用可远程无线实时掌握家庭等单位的用电状况，发现用电浪费，引导用户主动节能。

附图说明：

图1是根据本发明所述的电力监控系统的原理框图。

具体实施方式

下面以对一个家庭的家电用电进行监控为例对本发明作进一步介绍，但不作为对本发明的限定。

如图1所示，根据本发明所述的用电监控系统包括以下部件：

控制器，其接收时钟模块提供的时钟信号和电能计量模块提供的实时数据，用于控制整个系统的信号采集、数据运算、数据存取以及数据收发。本实施例中，控制器可以采用单片机来实现。

实时采集模块，用于实时采集电器的用电状况信息，包括三相电压、电流、频率、有功、无功、功率因数、有功电能、无功电能等瞬时值，精度通常为0.5％，并将其传送给电能计量模块。实时采集模块由电流、电压互感器和滤波器组成，从互感器出来的模拟信号经过滤波处理后消除了干扰信号，再进入电能计量模块进行转换。所述实时采集模块还可以按照预先设定的日期对用电终端的电度表数据进行采集和存储。实时采集模块可以同时读取多块电度表的数据。

电能计量模块，用于将所述用电状况信息进行分析、处理，形成各种功率、电量、电表读数、电流、电压等实时数据。电能计量模块采用计量芯片为核心，集成了参考电压电路以及所有包括基波、谐波和全波的各项电参数测量的数字信号处理电路，将接收到的模拟信号转换成数字信号，并经行数据运算形成实时数据，存储在存储器中。日负荷曲线数据每15分钟采集，每天96个数据，通常保存最近10天的数据(包括有功、无功、电压、电流等数据)；

无线通信模块，用于根据控制器的控制将所述数据发送给远程控制终端，方便用户随时通过远程控制终端获得用电信息。该远程控制终端最好是手机等通信工具，从而可以采用内置GSM模块通讯方式，也可采用外接无线电台通讯方式，用户可以自行选择。所述无线通信模块可以主动向远程控制终端发起通信，也可以根据控制器的控制被动响应远程控制终端的通信指令。

用户标识模块(SIM)，用于标识所述用电终端的身份，以便与所述远程控制终端进行点对点的无线通信，正如两个移动电话之间的通信一样。本实施例中，用户标识模块可以采用SIM卡，从而方便与手机这类的远程控制终端进行无线通信。

电源管理模块，用于为整个系统提供电源。

时钟模块，用于为整个系统提供时钟信号。

存储器，用于存储所述实时采集模块采集的信息和电能计量模块形成的实时数据，以供控制器读取。远程控制终端也可以通过发送控制指令给控制器，要求查询用电信息。

远程控制终端，用于接收所述无线通信模块发送的用电信息并发送控制指令给CPU，通过CPU控制电器的用电开关。本实施例中，以手机为远程控制终端。用户手机接收到上述用电信息后，可以通过预先设置的适当的方式包括但不限于语音或者短信息向控制器发送电器控制命令，控制器在接收到命令后通过继电器控制模块进行开关操作。远程控制终端同时可实现对历史数据的查询功能。

继电控制模块，用于根据控制器的控制对电器的用电进行开关控制，闭合或断开用电开关，启动或关闭电器。远程控制终端需要断开家用电器的用电或者给家用电器通电启动其工作时，可以发出指令给控制器，由控制器控制继电控制模块进行家用电器的开关操作。

其中，控制器可根据电压、电流谐波阀值对监测点的电压谐波、电流谐波进行分析，并记录分相2～19次谐波电压含有率及总畸变率日最大值及发生时间，同时统计分相谐波越限数据。其数据包括分相总畸变电压含有率越限日累计时间、分相2～19次谐波电压含有率越限日累计时间、分相总畸变电流越限日累计时间、分相2～19次谐波电流越限日累计时间等。当用电器的谐波超标时，控制器向远程控制终端发送报警信号。控制器还可以记录上电、掉电、断相、过压、失压、失流、逆相序、超负荷、三相电流不平衡、CT一次短路、CT二次短路、CT二次开路、计量箱开门等事件的发生时间、状态、数据、事件类型及相关情况，并按照发生的时间顺序分为一般事件和重要事件两个队列分别进行记录，每个队列记录的最大长度为255条，队列则按先进先出方式刷新。对于预先设置的重要事件(如功控跳闸、电控跳闸、遥控跳闸、重要参数变更等)，当事件发生后，控制器可以实时刷新存储器的内容、作好记录，并将事件记录上报远程控制终端。

根据本发明所述的用电监控系统，可以实时、精确地测量家庭内电器的用电状况数据信息，随时获取实时详细的监测报告，并可直接对用电设备进行管理和控制，从而有效地改善用电负荷的曲线形状，提高用户的负荷率，从而提高用电设备的利用率，达到家庭用电的安全和经济运行。通过现场试验及专家鉴定，各项性能均可达标。数据采集功能测试结果和电能计量功能测试结果的误差在0.2％以内，对家电进行远程控制的功能经过了500次测验，没有误操作发生，具有较高的可靠性和稳定性，能够应对多种恶劣环境。

以上所述已对本发明的内容做了详尽说明。对本领域一般技术人员而言，在不背离本发明精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都构成对本发明专利的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (3)

1.一种用于用电终端的用电监控系统，其特征在于包括以下部件：

控制器，用于控制整个系统的信号采集、数据运算、数据存取以及数据收发，

实时采集模块，用于实时采集电器的用电状况信息，包括脉冲量、开关量及模拟量，并将其传送给电能计量模块，

电能计量模块，用于将所述用电状况信息进行分析、处理，形成各种功率、电量、电表读数、电流、电压等实时数据，

无线通信模块，用于将所述数据发送给远程控制终端，

用户标识模块，用于标识所述用电终端的身份，以便与所述远程控制终端进行无线通信，

电源管理模块，用于为整个系统提供电源，

时钟模块，用于为整个系统提供时钟，

存储器，用于存储所述实时采集模块采集的信息和电能计量模块形成的实时数据，

远程控制终端，用于接收所述无线通信模块发送的用电信息并发送控制指令给控制器，通过控制器控制所述实时采集模块、电能计量模块以及无线通信模块。

2.如权利要求1所述的用电监控系统，其特征在于还包括继电控制模块，用于根据控制器的控制对电器的用电进行开关控制。

3.如权利要求1或2所述的用电监控系统，其特征在于所述实时采集模块由电流、电压互感器和滤波器组成。