CN105699765A - 用于检测电梯间门窗状态的智能化电能表 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测电梯间门窗状态的智能化电能表，包括电能检测设备、电梯间门窗状态检测设备和主控设备，电能检测设备用于检测并输出三相电力线路输出的电能，电梯间门窗状态检测设备用于检测楼梯间的门窗开关状态，主控设备分别与电能检测设备和电梯间门窗状态检测设备连接。通过本发明，能够利用电能表检测出楼梯间的门窗开关状态，从而提高电能表的智能化程度。

Description

用于检测电梯间门窗状态的智能化电能表

技术领域

本发明涉及电能表领域，尤其涉及一种用于检测电梯间门窗状态的智能化电能表。

背景技术

电梯间，广泛出现在工业和民用建筑里，因为生活实际需要而建造，作为连接上下交通的枢纽。需要电梯的地方大多都有电梯间，为所在楼层的居民提供等待电梯所需要的停留空间。但少数情况也会不建造。电梯间又有开敞楼梯间、封闭楼梯间和防烟楼梯间。

电梯间内居民虽然停留时间相对短暂，但是其安全性和保温性同样不可忽视，影响其安全性和保温性的一个关键因素在于电梯间内门窗的开合状态，因此，需要在电梯间内搭建一套门窗开合状态检测设备，以在检测到门窗开合状态不适宜的情况时，及时通知远端的物业管理中心进行报警，以提醒远端的物业管理中心立即安排人手前往对应的电梯间进行门窗开合状态改变操作。

然而，电梯间本来的公共空间有限，其中又安装了一些必要的公共设施和居民设施，例如电能表等，如果再在每一个电梯间内安置附加的控制设备，则容易导致电梯间内设备拥挤不堪，同样给来往的居民造成不便。同时，现有的电梯间电能表结构冗余，性能不够精良，仍有进一步优化的空间。

因此，需要一种新的智能化电能表，能够在提高本身对交流电力参数检测的准确性的同时，还能够用于检测电梯间的门窗状态，基于电梯间的门窗状态执行相应的报警操作，从而在节省电梯间公共空间的情况下，增加电能表的辅助功能，提高电能表的整体性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于检测电梯间门窗状态的智能化电能表，改造现有技术中电梯间内的电能表，集成了包括温差检测设备和风量检测设备的电梯间门窗状态识别装置，避免电梯间公共空间被过度利用，更为关键的是，优化了原有的电能表的电能检测机制，提高了对电力线路的各个参数的检测精度。

根据本发明的一方面，提供了一种用于检测电梯间门窗状态的智能化电能表，所述电能表包括电能检测设备、电梯间门窗状态检测设备和主控设备，电能检测设备用于检测并输出三相电力线路输出的电能，电梯间门窗状态检测设备用于检测楼梯间的门窗开关状态，主控设备分别与电能检测设备和电梯间门窗状态检测设备连接。

更具体地，在所述用于检测电梯间门窗状态的智能化电能表中，包括：第一温度检测设备，设置在电梯间外部，采用热敏电阻检测并输出电梯间外部温度，热敏电阻在25摄氏度下电阻值为10K欧姆；第二温度检测设备，设置在电梯间内部，采用温差电偶检测并输出电梯间内部温度；超声波风量传感设备，设置在电梯间内部，利用超声波被旋涡调制的原理测量旋涡频率，基于旋涡频率确定电梯间内部风量；电流传感器，与三相电力线路连接，用于对三相电力线路中的电流信号进行大小转换，输出相对于三相电力线路中的电流信号较小的微电流信号；电压传感器，与三相电力线路连接，用于对三相电力线路中的电压信号进行大小转换，输出相对于三相电力线路中的电压信号较小的微电压信号；抗混叠滤波电路，分别与电流传感器和电压传感器连接，用于对接收到的微电流信号和微电压信号进行抗混叠滤波处理，以输出处理后的微电流信号和微电压信号；三相电能计量设备，与抗混叠滤波电路连接，基于处理后的微电流信号和微电压信号确定三相电力线路中各相以及合相的有功功率、无功功率和视在功率；整流设备，与三相电力线路连接，用于将三相电力线路的交流电整流为直流电；稳压设备，与整流设备连接，用于对直流电进行稳压处理；变压设备，与稳压设备连接，用于对稳压后的直流电进行变压处理以获得各个电子设备所需要的工作电压，各个电子设备所需要的工作电压包括36V、12V、5V和3.3V；日历时钟设备，包括日历时钟芯片和锂电池，日历时钟芯片用于提供实时时钟数据，还通过同步串行接口I2C与AVR32芯片连接，锂电池与日历时钟芯片连接，用于在断电情况下为日历时钟芯片提供备用电力支持；液晶显示设备，包括笔段式液晶显示驱动器和液晶显示屏，笔段式液晶显示驱动器通过同步串行接口I2C与AVR32芯片连接，用于控制液晶显示屏上的显示内容；FLASH存储设备，采用容量为1M字节的AT45DB081芯片，通过串行外设接口SPI与AVR32芯片进行双向数据交换；集成通信设备，与AVR32芯片连接，包括红外发射器、红外接收器、光耦器件、RS485驱动器和RS485通信接口，红外发射器采用38kHz的调制光，通信速率为1200bps，红外接收器采用集电极开路方式输出从接收到的红外光中解调出来的数字信号，RS485驱动器与RS485通信接口连接，光耦器件用于将红外发射器和红外接收器隔离于RS485驱动器和RS485通信接口；AVR32芯片，分别与第一温度检测设备、第二温度检测设备和超声波风量传感设备连接，接收电梯间外部温度、电梯间内部温度和电梯间内部风量，基于电梯间外部温度和电梯间内部温度确定内外温差，当内外温差大于等于预设温差阈值且电梯间内部风量大于等于预设风量阈值时，发出门窗未关信号，当内外温差小于预设温差阈值或电梯间内部风量小于预设风量阈值时，发出门窗已关信号；AVR32芯片还分别与变压设备、日历时钟设备、液晶显示设备、FLASH存储设备、集成通信设备和三相电能计量设备连接，用于实现对变压设备、日历时钟设备、液晶显示设备、FLASH存储设备、集成通信设备和三相电能计量设备的控制操作，还用于接收三相电能计量设备输出的三相电力线路中各相以及合相的有功功率、无功功率和视在功率；时分双工通信设备，与AVR32芯片连接，用于将门窗未关信号或门窗已关信号无线发送给远端的物业管理中心，还用于将三相电力线路中各相以及合相的有功功率、无功功率和视在功率无线发送给远端的电力管理中心。

更具体地，在所述用于检测电梯间门窗状态的智能化电能表中：FLASH存储设备还用于存储预设温差阈值和预设风量阈值。

更具体地，在所述用于检测电梯间门窗状态的智能化电能表中：FLASH存储设备被设置在电能表的外框内。

更具体地，在所述用于检测电梯间门窗状态的智能化电能表中：AVR32芯片与日历时钟设备、液晶显示设备和FLASH存储设备集成在一块集成电路板上。

更具体地，在所述用于检测电梯间门窗状态的智能化电能表中：时分双工通信设备被设置在电能表的外框上。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的用于检测电梯间门窗状态的智能化电能表的结构方框图。

附图标记：1电能检测设备；2电梯间门窗状态检测设备；3主控设备

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的用于检测电梯间门窗状态的智能化电能表的实施方案进行详细说明。

电梯间内门窗开合状态的检测非常重要，例如，当出现儿童或老人独自在电梯间等待电梯时，如果此时电梯间内原本用来通风的门窗保持敞开到最大状态，则容易导致儿童或老人坠落的恶性事件发生，又或者，当电梯间与室外温差过大，以及电梯间内风量过大时，如果在电梯间等待电梯的居民身体虚弱或是刚出院的病人，则容易导致居民受凉、感冒以及严重时中风的情况发生，对电梯间所在楼宇的居民生活造成了不利影响。

目前，对电梯间的门窗开关状态的检测一般采用在电梯间独立设置一套检测设备的方式，这种方式虽然能够实现检测效果，但是如果每一个电梯间都设置这样的一套设备，将占据大量的电梯间公共空间，而电梯间公共空间原本有限。同时，现有的电梯间电能表的检测精度不高，测量的结构和性能仍有上升空间。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种用于检测电梯间门窗状态的智能化电能表，改造现有的电梯间电能表的内部结构，提高其对三相电力线路输出的电能的检测效果，更为关键的是，还优化了对电梯间门窗状态的检测机制，并将相应检测设备集成在电梯间电能表的设备框架内，从而最大程度地利用了电梯间内的公共空间。

图1为根据本发明实施方案示出的用于检测电梯间门窗状态的智能化电能表的结构方框图，所述电能表包括电能检测设备、电梯间门窗状态检测设备和主控设备，电能检测设备用于检测并输出三相电力线路输出的电能，电梯间门窗状态检测设备用于检测楼梯间的门窗开关状态，主控设备分别与电能检测设备和电梯间门窗状态检测设备连接。

接着，继续对本发明的用于检测电梯间门窗状态的智能化电能表的具体结构进行进一步的说明。

所述电能表包括：第一温度检测设备，设置在电梯间外部，采用热敏电阻检测并输出电梯间外部温度，热敏电阻在25摄氏度下电阻值为10K欧姆；第二温度检测设备，设置在电梯间内部，采用温差电偶检测并输出电梯间内部温度；超声波风量传感设备，设置在电梯间内部，利用超声波被旋涡调制的原理测量旋涡频率，基于旋涡频率确定电梯间内部风量。

所述电能表包括：电流传感器，与三相电力线路连接，用于对三相电力线路中的电流信号进行大小转换，输出相对于三相电力线路中的电流信号较小的微电流信号；电压传感器，与三相电力线路连接，用于对三相电力线路中的电压信号进行大小转换，输出相对于三相电力线路中的电压信号较小的微电压信号；抗混叠滤波电路，分别与电流传感器和电压传感器连接，用于对接收到的微电流信号和微电压信号进行抗混叠滤波处理，以输出处理后的微电流信号和微电压信号。

所述电能表包括：三相电能计量设备，与抗混叠滤波电路连接，基于处理后的微电流信号和微电压信号确定三相电力线路中各相以及合相的有功功率、无功功率和视在功率；整流设备，与三相电力线路连接，用于将三相电力线路的交流电整流为直流电；稳压设备，与整流设备连接，用于对直流电进行稳压处理；变压设备，与稳压设备连接，用于对稳压后的直流电进行变压处理以获得各个电子设备所需要的工作电压，各个电子设备所需要的工作电压包括36V、12V、5V和3.3V。

所述电能表包括：日历时钟设备，包括日历时钟芯片和锂电池，日历时钟芯片用于提供实时时钟数据，还通过同步串行接口I2C与AVR32芯片连接，锂电池与日历时钟芯片连接，用于在断电情况下为日历时钟芯片提供备用电力支持；液晶显示设备，包括笔段式液晶显示驱动器和液晶显示屏，笔段式液晶显示驱动器通过同步串行接口I2C与AVR32芯片连接，用于控制液晶显示屏上的显示内容。

所述电能表包括：FLASH存储设备，采用容量为1M字节的AT45DB081芯片，通过串行外设接口SPI与AVR32芯片进行双向数据交换；集成通信设备，与AVR32芯片连接，包括红外发射器、红外接收器、光耦器件、RS485驱动器和RS485通信接口，红外发射器采用38kHz的调制光，通信速率为1200bps，红外接收器采用集电极开路方式输出从接收到的红外光中解调出来的数字信号，RS485驱动器与RS485通信接口连接，光耦器件用于将红外发射器和红外接收器隔离于RS485驱动器和RS485通信接口。

所述电能表包括：AVR32芯片，分别与第一温度检测设备、第二温度检测设备和超声波风量传感设备连接，接收电梯间外部温度、电梯间内部温度和电梯间内部风量，基于电梯间外部温度和电梯间内部温度确定内外温差，当内外温差大于等于预设温差阈值且电梯间内部风量大于等于预设风量阈值时，发出门窗未关信号，当内外温差小于预设温差阈值或电梯间内部风量小于预设风量阈值时，发出门窗已关信号。

其中，AVR32芯片还分别与变压设备、日历时钟设备、液晶显示设备、FLASH存储设备、集成通信设备和三相电能计量设备连接，用于实现对变压设备、日历时钟设备、液晶显示设备、FLASH存储设备、集成通信设备和三相电能计量设备的控制操作，还用于接收三相电能计量设备输出的三相电力线路中各相以及合相的有功功率、无功功率和视在功率。

所述电能表包括：时分双工通信设备，与AVR32芯片连接，用于将门窗未关信号或门窗已关信号无线发送给远端的物业管理中心，还用于将三相电力线路中各相以及合相的有功功率、无功功率和视在功率无线发送给远端的电力管理中心。

可选地，在所述电能表中：FLASH存储设备还用于存储预设温差阈值和预设风量阈值；FLASH存储设备被设置在电能表的外框内；AVR32芯片与日历时钟设备、液晶显示设备和FLASH存储设备集成在一块集成电路板上；以及可以将时分双工通信设备设置在电能表的外框上。

另外，温度传感器(temperaturetransducer)，是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。

接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触，又称温度计。温度计通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度，一般测量精度较高，在一定的测温范围内，温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差。常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。他们广泛应用于工业、农业、商业等部门。在日常生活中人们也常常使用这些温度计。随着低温技术在国防工程、空间技术、冶金、电子、食品、医药和石油化工等部门的广泛应用和超导技术的研究，测量120K以下温度的低温温度计得到了发展，如低温气体温度计、蒸汽压温度计、声学温度计、顺磁盐温度计、量子温度计、低温热电阻和低温温差电偶等。低温温度计要求感温元件体积小、准确度高、复现性和稳定性好。利用多孔高硅氧玻璃渗碳烧结而成的渗碳玻璃热电阻就是低温温度计的一种感温元件，可用于测量1.6～300K范围内的温度。

非接触式温度传感器，他的敏感元件与被测对象互不接触，又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速(瞬变)对象的表面温度，也可用于测量温度场的温度分布。

采用本发明的用于检测电梯间门窗状态的智能化电能表，针对现有技术无法为电梯间门窗开合状态检测设备提供容置空间以及现有电能表检测效率不高的技术问题，在温差检查设备和风量检测设备的基础上，搭建了一套高精度、有针对性的电梯间门窗开合状态检测设备，并将电梯间门窗开合状态检测设备集成在电梯间电能表内，同时，改造了现有电能表的电能检测机制，提高了电能表的检测效率。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种用于检测电梯间门窗状态的智能化电能表，所述电能表包括电能检测设备、电梯间门窗状态检测设备和主控设备，电能检测设备用于检测并输出三相电力线路输出的电能，电梯间门窗状态检测设备用于检测楼梯间的门窗开关状态，主控设备分别与电能检测设备和电梯间门窗状态检测设备连接。

2.如权利要求1所述的用于检测电梯间门窗状态的智能化电能表，其特征在于，所述电能表包括：

第一温度检测设备，设置在电梯间外部，采用热敏电阻检测并输出电梯间外部温度，热敏电阻在25摄氏度下电阻值为10K欧姆；

第二温度检测设备，设置在电梯间内部，采用温差电偶检测并输出电梯间内部温度；

超声波风量传感设备，设置在电梯间内部，利用超声波被旋涡调制的原理测量旋涡频率，基于旋涡频率确定电梯间内部风量；

电流传感器，与三相电力线路连接，用于对三相电力线路中的电流信号进行大小转换，输出相对于三相电力线路中的电流信号较小的微电流信号；

电压传感器，与三相电力线路连接，用于对三相电力线路中的电压信号进行大小转换，输出相对于三相电力线路中的电压信号较小的微电压信号；

抗混叠滤波电路，分别与电流传感器和电压传感器连接，用于对接收到的微电流信号和微电压信号进行抗混叠滤波处理，以输出处理后的微电流信号和微电压信号；

三相电能计量设备，与抗混叠滤波电路连接，基于处理后的微电流信号和微电压信号确定三相电力线路中各相以及合相的有功功率、无功功率和视在功率；

整流设备，与三相电力线路连接，用于将三相电力线路的交流电整流为直流电；

稳压设备，与整流设备连接，用于对直流电进行稳压处理；

变压设备，与稳压设备连接，用于对稳压后的直流电进行变压处理以获得各个电子设备所需要的工作电压，各个电子设备所需要的工作电压包括36V、12V、5V和3.3V；

日历时钟设备，包括日历时钟芯片和锂电池，日历时钟芯片用于提供实时时钟数据，还通过同步串行接口I2C与AVR32芯片连接，锂电池与日历时钟芯片连接，用于在断电情况下为日历时钟芯片提供备用电力支持；

液晶显示设备，包括笔段式液晶显示驱动器和液晶显示屏，笔段式液晶显示驱动器通过同步串行接口I2C与AVR32芯片连接，用于控制液晶显示屏上的显示内容；

FLASH存储设备，采用容量为1M字节的AT45DB081芯片，通过串行外设接口SPI与AVR32芯片进行双向数据交换；

集成通信设备，与AVR32芯片连接，包括红外发射器、红外接收器、光耦器件、RS485驱动器和RS485通信接口，红外发射器采用38kHz的调制光，通信速率为1200bps，红外接收器采用集电极开路方式输出从接收到的红外光中解调出来的数字信号，RS485驱动器与RS485通信接口连接，光耦器件用于将红外发射器和红外接收器隔离于RS485驱动器和RS485通信接口；

AVR32芯片，分别与第一温度检测设备、第二温度检测设备和超声波风量传感设备连接，接收电梯间外部温度、电梯间内部温度和电梯间内部风量，基于电梯间外部温度和电梯间内部温度确定内外温差，当内外温差大于等于预设温差阈值且电梯间内部风量大于等于预设风量阈值时，发出门窗未关信号，当内外温差小于预设温差阈值或电梯间内部风量小于预设风量阈值时，发出门窗已关信号；AVR32芯片还分别与变压设备、日历时钟设备、液晶显示设备、FLASH存储设备、集成通信设备和三相电能计量设备连接，用于实现对变压设备、日历时钟设备、液晶显示设备、FLASH存储设备、集成通信设备和三相电能计量设备的控制操作，还用于接收三相电能计量设备输出的三相电力线路中各相以及合相的有功功率、无功功率和视在功率；

时分双工通信设备，与AVR32芯片连接，用于将门窗未关信号或门窗已关信号无线发送给远端的物业管理中心，还用于将三相电力线路中各相以及合相的有功功率、无功功率和视在功率无线发送给远端的电力管理中心。

3.如权利要求2所述的用于检测电梯间门窗状态的智能化电能表，其特征在于：

FLASH存储设备还用于存储预设温差阈值和预设风量阈值。

4.如权利要求2所述的用于检测电梯间门窗状态的智能化电能表，其特征在于：

FLASH存储设备被设置在电能表的外框内。

5.如权利要求2所述的用于检测电梯间门窗状态的智能化电能表，其特征在于：

AVR32芯片与日历时钟设备、液晶显示设备和FLASH存储设备集成在一块集成电路板上。

6.如权利要求2所述的用于检测电梯间门窗状态的智能化电能表，其特征在于：

时分双工通信设备被设置在电能表的外框上。