CN106199261B - 基于互联网的电器老化度持续检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于互联网的电器老化度持续检测系统及检测方法，该检测系统包括有：时钟定时单元、电能采集单元、故障采集单元、分析处理单元、存储单元。本发明通过电器与互联网的结合，持续检测电器的老化程度并做出提醒，提高人们的安全防护水平，从而减少社会资源的浪费，减少或避免电器灾难的发生。

Description

基于互联网的电器老化度持续检测系统及检测方法

技术领域

本发明属于互联网技术领域，特别涉及基于互联网的电器监控装置及方法。

背景技术

各种电器使用一定年限后，势必出现元件与线路的老化，能耗增加，性能下降，故障频繁发生，不仅会导致消费者财产损失，甚至危及生命。据统计，超龄电器的耗电量要超过原来耗电量的40％；电气火灾事故很大一部分是电器严重老化、超期服役等原因造成的。《家用电器安全使用年限细则》由国家标准化管理委员会审批出台，对彩电、冰箱等家用电器的使用寿命进行了明确规定。该细则只能限制使用年限，但是电器的老化程度不仅与使用年限有关，还与使用频率、使用环境等因素有关。

随着物联网的到来，电器联网已成趋势，通过与网络的结合，厂家可以提供更安全的产品，更贴心的服务，带给用户更好的享受。

如专利申请201310021901.4公开了一种基于互联网的智能家居系统和控制方法，以解决现有技术中基于互联网的智能家居系统存在数据传输时间延迟高、管理效率低的问题。该基于互联网的智能家居系统包括无线控制终端、无线路由器以及设有通信模块的电器设备，当所述无线控制终端与所述电器设备处于同一个局域网内时，所述无线控制终端经由所述无线路由器对所述电器设备进行局域网内的访问、控制或管理，当所述无线控制终端与所述电器设备不在同一个局域网内时，所述无线控制终端通过访问互联网对所述电器设备进行访问、控制或管理。该方法虽然能够对家电进行控制和管理，但是这些控制和管理仅仅是日常的操作，并不能监控到家电的老化状态，对家电设备的安全起不到监控作用。

目前市场上的电器，只在出厂时模拟真实使用环境，在测试房做一定时间的老化测试，该老化测试只能测试产品是否可以正常工作，不能在用户使用的整个过程中持续检测电器的老化程度并做出提醒，存在着严重的安全隐患。

发明内容

基于此，因此本发明的首要目地是提供一种基于互联网的电器老化度持续检测系统及检测方法，该检测系统及检测方法通过电器与互联网的结合，持续检测电器的老化程度并做出提醒，提高人们的安全防护水平，从而减少社会资源的浪费，减少或避免灾难的发生。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于互联网的电器老化度持续检测系统，该系统包括有：

时钟定时单元，产生实时时间与定时信号，并可以完成电器的定时操作；

电能采集单元，采集电器的用电信息，把电压、电流、功率和功率因数输出到分析处理单元；

故障采集单元，检测电器的故障并把故障信息发送到分析处理单元；

分析处理单元，处理接收到的数据并保存电器运行时间、电器用电信息、电器故障信息到存储单元；

存储单元，存储电器的各种信息及数据。

所述系统进一步包括有无线通信单元，所述无线通信单元与分析处理单元进行通讯，在分析处理单元的控制下将数据发送到服务器。

故障发生时分析处理单元可以通过对电器信息的采集、处理做出判断，发现危险情况，并通过无线通信单元发送报警信息到服务器，服务器推送报警信息到用户或安排维修人员上门服务。通过该系统，可以实现电器老化度持续检测与提醒。

所述分析处理单元，可以采用51单片机，也可以使用ARM或者Cotex-M系列控制器。

所述存储单元可以使用flash或者EEPROM。

一种基于互联网的电器老化度持续检测方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

101.电器上电，检测系统启动；

102.初始化故障采集单元，故障采集单元采集电器的故障数据；所述步骤中，还可以进一步包括采集电器的运行数据，包括但不限于温度、功耗、电流、电压；

103.时钟定时单元产生周期性的定时信号，并发送触发信号到分析处理单元；

104.分析处理单元接收到定时信号之后，保存电器的数据，例如运行信息、运行时间和电能消耗到存储单元；

105.进行老化度判断并处理。

所述步骤中，当故障发生时，保存故障信息到存储单元，然后计算老化度并处理。

进一步包括有106步骤：定时统计的运行信息、故障信息，记录统计数据到存储单元并发送到服务器。

其中，老化度的判断流程为：

201.从存储单元中读取电器的运行信息历史，和故障信息历史；

202.根据实际运行值和预设值的对比结果决定是否使用老化度模型进行计算，通过模型公式计算出电器的老化度；

203.当设备的老化程度大于预设的阀值时认为电器已近严重老化，进行告警并通过无线通信模块发送通知到服务器。

进一步包括有步骤204.服务器推送电器的统计数据到用户终端，对用户进行提示或警示。例如当前能耗与额定能耗的对比，故障发生的次数与频率，并告诉用户，此超龄电器存在的问题，以及潜藏的危险。

所述老化度模型为：

a＝δ*(t/T)*(f/F)²*(n/N)*(p/P),

其中δ为老化常数，t是电器的实际运行时间，T为厂家预设的运行时间；f为电器的最近三个月的故障频率，F为厂家预设的电器老化后故障频率；n为电器故障总数，N为厂家预设的电器故障总数；p为电器一定时期内电能消耗的平均功率，P为厂家预设电器老化时电能消耗的平均功率。

本发明所实现的老化度检测系统及检测方法，通过电器与互联网的结合，能够及时、持续检测电器的老化程度并做出提醒，提高人们的安全防护水平，从而减少社会资源的浪费，减少或避免灾难的发生。

附图说明

图1是本发明所实施的结构框图。

图2是本发明所实施的老化检测控制流程图。

图3是本发明所实施的老化度判断流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1是该系统的设计框图。该系统包括以下部分：时钟定时单元产生实时时间与定时信号，并可以完成电器的定时操作；电能采集单元采集电器的用电信息，把电压、电流、功率和功率因数等数据输出到分析处理单元；故障采集单元检测电器的故障并把故障信息发送到分析处理单元；分析处理单元(或者称为分析处理器)处理接收到的数据并保存电器运行时间、电器用电信息、电器故障信息到存储单元；有数据需要发送时会调用无线通信单元发送数据到服务器。

故障发生时分析处理器可以控制电器做出应急措施，并通过无线通信单元发送报警信息到服务器，服务器推送报警信息到用户或安排维修人员上门服务。与此同时，处理单元还会结合电器的运行时间、故障历史信息、故障频率、耗电信息和预设的电器老化度模型计算电器的老化度，如果电器的处理单元能力有限，计算老化度的工作可以由服务器来做，当老化度大于厂家预设值时，服务器向用户推送信息，并告诉用户高龄电器存在的问题和潜藏的隐患，同时厂家可以推送电器回收或以旧换新的服务到用户。通过该系统，可以实现电器老化度持续检测与提醒。

图1系统框图中分析处理单元可以使用简单的MCU，例如51或者STM8，若使用简单的MCU，则复杂的老化度计算需要在服务器端运行，优点是终端廉价，服务器可以处理复杂的算法，缺点是用户使用过程中发生断网时，会遗漏数据；若分析处理单元使用ARM或者Cotex-M系列控制器，则老化度分析可以在电器端和服务器端同时进行，优点：双重分析，更加精确，缺点是终端成本会比较高。

图1系统框图中存储单元可以使用flash或者EEPROM。Flash的优点在于相同存储容量时flash要比EEPROM成本低，存储量可以做的很大，并且读写速度比较高；EEPROM的优点在于操作简单，直接进行字节操作，并且稳定性要比flash高。实际设计过程中需要根据电器的预设年限、擦写次数、存储空间大小和成本等综合考虑后决定。

图1系统框图中无线单元可以使用Soc Wifi方案或其他无线技术。Soc Wifi方案优点在于有一定的处理能力，当电器控制不复杂时，可以直接取代MCU，在无线通信单元实现所有分析控制操作，减小产品体积与成本。

具体检测方法如图2所示。

S101.电器每次上电之后初始化故障采集单元，并通过无线通信单元发送时间请求到服务器，服务器收到请求之后反馈具体时间到电器设备，故障采集单元采集电器的故障数据。

S102.时钟定时器工作后，产生周期性的定时信号，并发送触发信号到分析处理器。

S103.分析处理器接收到定时信号之后，保存运行信息、运行时间和电能消耗到flash，并发送到服务器。

S104.进行老化度判断并处理；当故障发生时，做出应急措施，保存故障信息到flash并发送到服务器，随后计算老化度并处理。

S105.月底统计当月的运行信息、故障信息，记录统计数据到flash并发送到服务器。

老化度的判断流程如图3所示。

S201.从Flash中读取电器的运行信息历史，和故障信息历史，例如：电器的实际运行时间t，厂家预设的运行时间为T；电器的最近三个月的故障频率为f，厂家预设的电器老化后故障频率为F；电器故障总数n，厂家预设的电器故障总数N；电器最近三个月电能消耗的平均功率为p，厂家预设电器老化时电能消耗的平均功率为P。

S202.根据实际运行值和预设值的对比结果决定是否使用老化度模型进行计算。例如老化度模型为

a＝δ*(t/T)*(f/F)²*(n/N)*(p/P),

其中δ为老化常数，通过模型公式计算出电器的老化度。

S203.当设备的老化程度大于预设的老化度时认为电器已近严重老化，通过无线通信模块发送通知到服务器。

S204.服务器推送电器的统计数据到用户，例如当前能耗与额定能耗的对比，故障发生的次数，并告诉用户，此超龄电器存在的问题，以及潜藏的危险。

例如某家电，厂家设置的运行时间预设值T为120个月，老化后的故障频率F为2次/月；使用过程中故障总数N为100次，老化后的功率为1.2倍的额定功率，额定功率为1000W；老化常数δ为100，严重老化阈值为100。电器A使用了110个月，最近三个月的故障频率为2.33次/月，使用过程中的故障次数达到了92次，最近三个月电能消耗的平均功率为1250W，通过老化模型计算老化度为119.2,大于阈值100，属于严重老化电器。该电器并没有到达公司规定的使用年限，可能是使用环境比较恶劣，或者用户没有按照厂家的规定使用该电器，或者其他原因造成了电器老化速度比较快。厂商通过服务器推送消息给用户，告诉用户该电器的现状。电器B使用了130个月，最近三个月的故障频率为1.67次/月，使用过程中的故障次数达到了85次，最近三个月电能消耗的平均功率为1300W，通过老化模型计算老化度为58.3,小于阈值100，不属于严重老化电器。该电器虽然超过了公司规定的使用年限，但故障发生率还在可接收的范围，该电器仍可以继续使用。

老化模型不只限制与此，可以根据实际情况进行调整，电器不同，老化模型不同。

通过上述方式能够随时监控电器的老化程度，对危险的电器及时提出告警，避免故障和危险的发生，为人们的生活提供了安全保证。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于互联网的电器老化度持续检测方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

101.电器上电，检测系统启动；

102.初始化故障采集单元，故障采集单元采集电器的故障数据；

103.时钟定时单元产生周期性的定时信号，并发送触发信号到分析处理单元；

104.分析处理单元接收到定时信号之后，保存电器的数据到存储单元；

105.进行老化度判断并处理；

所述老化度判断流程为：

201.从存储单元中读取电器的运行信息历史，和故障信息历史；

202.根据实际运行值和预设值的对比结果决定是否使用老化度模型进行计算，通过老化度模型计算出电器的老化度；

203.当电器的老化程度大于预设的阀值时认为电器已经严重老化，进行告警并通过无线通信模块发送通知到服务器；

所述老化度模型为：

a＝δ*(t/T)*(f/F)²*(n/N)*(p/P),

其中δ为老化常数，t是电器的实际运行时间，T为厂家预设的运行时间；f为电器最近三个月的故障频率，F为厂家预设的电器老化后故障频率；n为电器实际故障总数，N为厂家预设的电器故障总数；p为电器一定时期内电能消耗的平均功率，P为厂家预设电器老化时电能消耗的平均功率。

2.如权利要求1所述的基于互联网的电器老化度持续检测方法，其特征在于所述步骤102中，进一步包括采集电器的运行数据，包括温度、功耗、电流、电压。

3.如权利要求1所述的基于互联网的电器老化度持续检测方法，其特征在于所述步骤105中，当故障发生时，保存故障信息到存储单元，然后计算老化度并处理。

4.如权利要求1所述的基于互联网的电器老化度持续检测方法，其特征在于进一步包括有步骤106：定时统计电器的运行信息、故障信息，记录统计数据到存储单元并发送到服务器。

5.如权利要求1所述的基于互联网的电器老化度持续检测方法，其特征在于进一步包括有步骤204：服务器推送电器的统计数据到用户终端，对用户进行提示或警示。