CN104731001A - 一种在线监控机电设备的开关启停和能耗的装置 - Google Patents

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郑国柱
俞海明
王海伟
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/048—Monitoring; Safety

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Abstract

本发明公开了一种在线监控机电设备的开关启停和能耗的装置，该装置包括电源、电流传感器、模数转换器、微控制器、受微控制器IO控制的继电器、通信模块和服务器；所述微控制器通过通信模块与服务器建立连接，通过通信协议上报特定时刻的电流信息，获取服务器软件对设备启停控制的指令；服务器软件利用电流信息判断机电设备的开关与启停状态、根据业务需要可发送启停命令通过通信模块接收后，由MCU解析，继而通过IO口的高低电平控制继电器的通断，实现远程控制。服务器软件以已知的设备工作电压，接收的电流和上报的时间间隔计算被监控机电设备的电能消耗，实现能耗在线监控。

Description

一种在线监控机电设备的开关启停和能耗的装置
技术领域
本发明涉及机电设备自动监测与控制领域，具体涉及一种在线监控机电设备的开关启停和能耗的装置。
背景技术
当前机电设备的开关启停电路非常成熟可靠，但需要手动操作，又很难统计大量设备的开关启停时间，更无法远程控制设备。PLC(可编程逻辑控制器)、单片机等技术已对部分机电设备进行改造升级，但也仅仅是编程自动执行预设的某种固定开关启停模式，没有获取开关状态，计算开关启停时间，无法实现远程的设备控制。
节能是国家战略，基于物联网的能耗管理系统就是通过互联网对各类能耗实行精细计量、实时监测、智能处理和动态管控，达到精细化管理的目标。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种在线监控机电设备的开关启停和能耗的装置，实现了对机电设备电流的在线监测，可统计能耗，为实施能耗管理，降低能耗做好相应的基础工作。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种在线监控机电设备的开关启停和能耗的装置，包括电源、电流传感器、数模转换器、微控制器(MCU)、受微控制器(MCU)IO控制的继电器、通信模块和服务器；所述微控制器(MCU)通过通信模块与服务器建立连接，通过通信协议上报特定时刻的电流信息，获取服务器软件对设备启停控制的指令；电源接入被监控的机电设备的供电电路，为本装置的其他电路供电；电流传感器的数量由被监控的机电设备需要监控的开关数决定，用于将被测供电线路的电流的大小转换为电压输出，电压大小正比于电流大小；所述数模转换器，在微控制器(MCU)控制下，将所述电流传感器输出的电压进行数模转换；所述微控制器(MCU)，用于控制数模转换器实现数模转换，读取电压的数值，并根据所述电流传感器的规格书给出的电流电压转换比例，计算出被测线路上的电流值，并将电流数据发送至服务器；所述通信模块与所述微控制器MCU连接，用于将微处理MCU处理后的数据发送到服务器；所述继电器受微控制器(MCU)的IO控制，微控制器(MCU)接收服务器软件发送的启停命令，控制IO口给出相应的高低电平，控制继电器输入端，使继电器的输出作出相应动作，发挥开关作用，所述服务器软件，用于获取特定时刻的电流值，依据电流大小判断设备的开关机、启停状态，通过已知的设备工作电压、特定时间间隔和该间隔内的电流值三个参数计算该间隔内的耗电量，对这些时间间隔内的耗电量的累加获得总耗电量。
本发明具有以下有益效果：
本发明满足对设备开关启停状态的采集，并可以按需对开关进行远程控制，实现了对机电设备电流的在线监测，可统计能耗，为实施能耗管理，降低能耗做好相应的基础工作。
附图说明
图1本发明实施示例的结构示意图。
图2本发明实施示例的简化示意图
图3普通交流电机控制电路示意图
图4本发明实施示例中接入方式1的电路示意图
图5本发明实施示例中接入方式2的电路示意图
图6本发明实施示例采用接入方式1并实现了启停远程自动控制的电路示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施示例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施示例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施示例提供了一种在线监控机电设备的开关启停和能耗的装置，包括电源、电流传感器、数模转换器、微控制器(MCU)、受微控制器(MCU)IO控制的继电器、通信模块和服务器；所述微控制器(MCU)通过通信模块与服务器建立连接，通过通信协议上报特定时刻的电流信息，获取服务器软件对设备启停控制的指令；电源接入被监控的机电设备的供电电路，为本装置的其他电路供电；电流传感器的数量由被监控的机电设备需要监控的开关数决定，用于将被测供电线路的电流的大小转换为电压输出，电压大小正比于电流大小；所述数模转换器，在微控制器(MCU)控制下，将所述电流传感器输出的电压进行数模转换；所述微控制器(MCU)，用于控制数模转换器实现数模转换，读取电压的数值，并根据所述电流传感器的规格书给出的电流电压转换比例，计算出被测线路上的电流值，并将电流数据发送至服务器；所述通信模块与所述微控制器MCU连接，用于将微处理MCU处理后的数据发送到服务器；所述继电器受微控制器(MCU)的IO控制，微控制器(MCU)接收服务器软件发送的启停命令，控制IO口给出相应的高低电平，控制继电器输入端，使继电器的输出作出相应动作，发挥开关作用，所述服务器软件，用于获取特定时刻的电流值，依据电流大小判断设备的开关机、启停状态，通过已知的设备工作电压、特定时间间隔和该间隔内的电流值三个参数计算该间隔内的耗电量，对这些时间间隔内的耗电量的累加获得总耗电量。
实施示例
将图2接入图3所示的控制电路中，如图4所示。
图3开机、关机过程为：
开机：按下“开机”常开按钮→继电器线圈J1得电→J1常开触点闭合→J1自锁，J1持续得电，完成开机。
关机：按下“关机”常闭按钮→继电器线圈J1失电→同时J1常开触点断开→关机。
图1启停过程为：
启动：开机状态下旋动启动旋钮至闭合位置→继电器线圈J2得电→J2常开触点闭合→电机启动
停机：开机状态下旋动启动旋钮至断开位置→继电器线圈J2失电→J2常开触点断开→电机停机
图4中与机电设备控制电路并联主机1(接入方式1)，电源接入后本发明装置一直得电运行，电流传感器2，转换成电压输出给本装置模数转换器，换算成电流后由通信模块发送至服务器，服务器软件根据电流的大小即可判断设备的开关机状态，同时还与电机串联了电流传感器3，同理服务器软件根据收到的电流传感器3的电流大小，判断电机的启停状态。主机的MCU在接入得电后一直向服务器发送两个传感器的电流信息，服务器根据监控电流值的变化，实时获得开关、启停信息。
图5是本发明装置的另一种接入方式(接入方式2)，主机1本身受“开机”按钮控制，按下“开机”常开按钮→继电器线圈J1得电→J1常开触点闭合→本发明装置主机得电运行，MCU控制通信模块与服务器建立连接后，立即发送电流传感器2采集的电流信息给服务器，服务器软件收到信息表明设备已开机，超过信息发送周期未收到信息，当作本发明装置掉电处理，即被监控设备关机。服务器软件根据收到的电流传感器2采集的信息判断被监控设备的启停状态。
图6以接入方式1接入本发明装置主机1，在图4电路(实时获取被监控设备开关、启停)基础上实现被监控设备启停的远程控制。继电器4串联接入线圈J2，继电器4受MCU的IO控制，IO输出高电平，继电器接通，等效于图2中启停旋钮闭合，IO输出低电平，继电器断开，等效于启停旋钮断开。服务器根据实际业务需求可发送命令给MCU，由MCU控制IO输出实现被监控设备的远程自动启停。
上述几种实施方式，MCU通过通信模块与服务器建立连接，通过通信协议上报特定时刻的电流信息，服务器软件通过公式W＝Ult可计算耗电量，为能耗管理提供了基础数据
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种在线监控机电设备的开关启停和能耗的装置，其特征在于，包括电源、电流传感器、数模转换器、微控制器、受微控制器IO控制的继电器、通信模块和服务器；所述微控制器通过通信模块与服务器建立连接，通过通信协议上报特定时刻的电流信息，获取服务器软件对设备启停控制的指令；电源接入被监控的机电设备的供电电路，为本装置的其他电路供电；电流传感器的数量由被监控的机电设备需要监控的开关数决定，用于将被测供电线路的电流的大小转换为电压输出，电压大小正比于电流大小；所述数模转换器，在微控制器控制下，将所述电流传感器输出的电压进行数模转换；所述微控制器，用于控制数模转换器实现数模转换，读取电压的数值，并根据所述电流传感器的规格书给出的电流电压转换比例，计算出被测线路上的电流值，并将电流数据发送至服务器；所述通信模块与所述微控制器MCU连接，用于将微处理MCU处理后的数据发送到服务器；所述继电器受微控制器的IO控制，微控制器接收服务器软件发送的启停命令，控制IO口给出相应的高低电平，控制继电器输入端，使继电器的输出作出相应动作，发挥开关作用；所述服务器软件，用于获取特定时刻的电流值，依据电流大小判断设备的开关机、启停状态，通过已知的设备工作电压、特定时间间隔和该间隔内的电流值三个参数计算该间隔内的耗电量，对这些时间间隔内的耗电量的累加获得总耗电量。
2.根据权利要求1所述的一种在线监控机电设备的开关启停和能耗的装置，其特征在于，所述的电源包括交流电源和直流电源，所述直流电源包含电池。
3.根据权利要求1所述的一种在线监控机电设备的开关启停和能耗的装置，其特征在于，所述电流传感器包括交流电流传感器和直流电流传感器分别测量交流电路和直流电路电流。
4.根据权利要求1所述的一种在线监控机电设备的开关启停和能耗的装置，其特征在于，所述的通信模块包括无线通信模块和有线通信模块，所述无线通信模块包括WIFI模块、蓝牙模块和Zigbee模块，所述有线通信模块包括以太网模块、RS232模块、RS485模块、电力载波通信模块。
5.根据权利要求1所述的一种在线监控机电设备的开关启停和能耗的装置，其特征在于，所述的服务器包括云服务器和局域网服务器。
6.根据权利要求1所述的一种在线监控机电设备的开关启停和能耗的装置，其特征在于，所述的通信协议包括基于TCP/IP的HTTP协议、通用串行协议、电力载波通信协议。
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