CN106549365B - 用电安全检测防护方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种用电安全检测防护方法和系统，包括：通过网络采集若干智能节点检测的所管辖的负载的状态信息，其中，所述状态信息至少包括漏电信息、电弧信息和电量信息；对采集到的所述状态信息进行分析得到分析结果，若分析结果不符合相应的期望值则发出警报和/或切断相应负载的供电。该系统通过智能家居的网络，利用遍布在各个智能节点上的检测传感器，构成一个电气监控系统，在保证智能家居的便利性的同时，实时监控各关键节点的状态，构建安全家居系统。

Description

用电安全检测防护方法及系统

技术领域

本发明涉及智能家居领域，特别是涉及一种用电安全检测防护方法及系统。

背景技术

智能家居(英文：smart home/home automation)是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服务器、影柜系统、网络家电等)连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。

电器控制采用弱电控制强电方式，即安全又智能，可以用遥控、定时等多种智能控制方式实现对在家里饮水机、插座、空调、地暖、投影机、新风系统等进行智能控制，避免饮水机在夜晚反复加热影响水质，在外出时断开插排通电，避免电器发热引发安全隐患；以及对空调地暖进行定时或者远程控制，让您到家后马上享受舒适的温度和新鲜的空气。

智能家居中大量使用智能设备，但是智能家居布线的安全性却考虑不全面，各种控制单元(混合继电器、智能转换继电器、调光模块、报警控制器、灯光控制、总线电源模块等)等缺少用电安全的检测和管理。家电插座作为外接其他用电设备插座，同样无电气安全检测能力，系统无电气安全的分析能力。

发明内容

本发明目的在于提供一种用电安全检测防护方法，旨在解决智能家居布线的安全性却考虑不全面、缺少用电安全的检测和管理，存在安全隐患的问题。

本发明提供了一种用电安全检测防护方法，包括：

通过网络采集若干智能节点检测的所管辖的负载的状态信息，其中，所述状态信息至少包括漏电信息、电弧信息和电量信息；

对采集到的所述状态信息进行分析得到分析结果，若分析结果不符合相应的期望值则发出警报和/或切断相应负载的供电。

本发明还提供了一种用电安全检测防护系统，包括一控制器和若干与该控制器网络连接的智能节点，各个所述智能节点用于检测所管辖的负载的状态信息，并通过网络上传至所述控制器，其中，所述状态信息至少包括漏电信息、电弧信息和电量信息；所述控制器对采集到的所述状态信息进行分析得到分析结果，若分析结果不符合相应的期望值则发出警报和/或切断相应负载的供电。

上述的用电安全检测防护系统和方法通过智能家居的网络，利用遍布在各个安全插座上的智能节点，构成一个电气监控系统，在保证智能家居的便利性的同时，实时监控各关键节点的状态，构建安全家居系统。同时通过智能家居的网络，控制中心实时接收智能节点的漏电、电弧状态信息，实时做全系统监控，了解各个用电单位的情况，利用综合算法和大数据分析方式，对单位用电设备进行状态老化预测和分析，进行提前预警，实现设备的安全监控和节能。

附图说明

图1为本发明较佳实施例中用电安全检测防护方法的流程图；

图2为图1所示用电安全检测防护方法中的对漏电信息进行分析的流程图；

图3为图1所示用电安全检测防护方法中漏电历史拟合曲线图；

图4为图1所示用电安全检测防护方法中的对电弧信息进行分析的流程图；

图5为一种电弧发生曲线图；

图6为另一种电弧发生曲线图；

图7为本发明较佳实施例中用电安全检测防护系统的结构模块图；

图8为图7所示用电安全检测防护系统中控制器的结构模块图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。

请参阅图1，本发明较佳实施例中的用电安全检测防护方法，包括：

步骤S110，通过网络采集若干智能节点检测的所管辖的负载的状态信息。其中，所述状态信息至少包括漏电信息、电弧信息和电量(即用电量)信息。各个信息内容至少包含每个信息的持续时间、数值。智能节点指的是安装有电流传感器、电压传感器、剩余电流传感器、微处理器以及通讯模块的混合继电器、智能转换继电器、调光模块、报警控制器、灯光控制、总线电源模块或插座等。

网络可以是有线方式也可以是无线方式。智能节点收集其管辖的负载状态信息(漏电、电弧、电量等)后，通过网络传递给控制器。该负载包含线路和用电设备。

步骤S120，控制器或智能节点对采集到的所述状态信息进行分析得到分析结果，若分析结果不符合相应的期望值则发出警报和/或切断相应负载的供电。本实施例中，步骤S120中的控制程序是通过控制器执行的，控制器指的是智能家居的控制中心，可以是云端服务器也可以是现场服务器。在其他实施例中，步骤S120中的控制程序也可以通过智能节点本身执行。

本实施例中，以控制器执行步骤S120的控制程序为例说明相关实施方式。

控制器实现如下功能：(1)线路和用电设备老化过程分析并预警，主要至漏电检测和用电量检测；(2)电弧检测并警报。具体功能包括：

1)、智能节点传递(漏电、电弧、电量等)等信息给控制器的消息接收模块；信息内容含：持续时间、数值等。

2)、控制器的对智能节点的类型进行分类，分为：负载固定型和负载变化型；

3)、控制器接收到状态信息后保存到控制器的数据库中，用户可以从数据库中查看各个智能节点的状态信息。

4)、当检测到漏电值大于设定的一级允许漏电值时，进行预警报；当漏电值达到二级漏电值时，进行警报，并控制智能节点切断相应负载的供电。一级允许漏电值和二级允许漏电值自行设定，如超过正常漏电值的40％为一级允许漏电值，超过正常漏电值75％为二级允许漏电值。

5)、当接收到消息有电弧发生时，进行警报，并控制智能节点切断多负载的供电。当收到电弧持续时间小于N(如N＞10)个周期时，保存供分析。

6)、对于负载固定型的智能节点，定期(每天或每周)对历史数据进行拟合，结合用电量、漏电值、电弧周期三者的信息。

进一步地，参考图2，在步骤S120中，对于所述漏电信息分析具体包括：

步骤S121，建立与各个负载的正常漏电值对应的初始曲线。在正常状态下，自动建立负载的正常漏电值的初始曲线。其中，所述初始曲线与每个所述智能节点对应，即给每个智能节点都建立正常漏电值的初始曲线，所述漏电值至少包含漏电持续时间和/或漏电量；

步骤S122，采集每个负载的当前漏电值并拟合到对应的所述初始曲线。定期对采集到的数据进行曲线拟合。

步骤S123，判断负载的漏电值是否超过预设阈值，若是则发出警报和/或切断相应负载的供电。通过确定误差级别，确定负载或电线的漏电级别，每达到一个级别进行不同等级的预警报。步骤S123包括：当检测到的漏电值大于第一预设阈值时，则警报；当检测到的漏电值大于第二预设阈值时，则发出警报并控制相应的智能节点切断负载的用电。另外，还可以拟合后比初始的正常漏电值超过30％为一级预警报，超过70％为2级预警，超过1倍以上为2级预报警。

参考图3，初始曲线20正常漏电值在30ma左右，假设设置允许漏电阀值是200ma。见当前曲线10，目前的漏电采集值经过曲线拟合后在80ma左右，并没有达到阀值，但是比初始使用时的正常漏电值高出了1倍多的漏电，分析后则进行三级预警报。说明设备在经过一段时间后已经严重出现老化导致漏电，需要及时检验负载或电线是否存在老化。

进一步地，参考图4，在步骤S120中，对于所述电弧信息分析具体包括：

步骤S124，采集各个智能节点电弧信息并保存，其中，所述电弧信息包括电弧的发生持续周期及电弧幅值。智能节点实时监测管辖线路上的电弧状态，包含电弧的发生持续周期，时间，电弧电流大小等信息。

步骤S125，判断采集到的电弧信息是否超过相应预设阈值。国家标准认为电弧持续13个周期以上，且电弧的幅值达到用负载电流的10％，为有害电流需要及时发出警报。微弱电弧电流和短周期的电弧电流认为是一种偶然，可以不发出警报。但是电弧具有很强的危害性，出现电弧会引燃周围的易燃物，因此加强电弧分析具有很大的意义。

如电弧持续13个周期以上和电弧的幅值达到用负载电流的10％。

步骤S126，若是，则判定为故障电弧，发出警报并切断相应负载的供电。步骤S127，若否，则对采集到的电弧信息进行以发生持续周期及电弧幅值进行分类并统计分析。即对于不符合故障电弧标准，但是可能会进一步发展为故障电弧的信息同样保存，并进行分析。

当电弧趋势信息在逐步恶化时，则进行警报。首先控制器对收到的电弧进行以周期长短进行分类，分类后进行拟合，寻找趋势。对于一个统计分析，当电弧趋势在逐步恶化，例如：3周期电弧向5周期电弧过渡，通过占用比例在提升，则进行警报，提示智能节点的位置和可能的故障。即所述电弧趋势信息在逐步恶化的状态包括：电弧的发生持续周期在持续增大和/或电弧的电弧幅值在持续增大。

例如：如图5所示，可以看出大量的微弱电弧集中在6-7周期内，说明存在电弧，只是电弧还没有发生标准的位置，趋势在向坏的方向移动，发出预警指示，判定所在的智能节点位置已经出现老化导致部分位置存在微弱电弧，需要及时检验负载或电线是否存在老化，并进行更换。如图6所示，从图6中看出偶尔有一个电弧，而且比较短周期，判定为关注状态，不需要预警。

参考图7，还提供了一种用电安全检测防护系统，包括一控制器100和若干与该控制器100网络连接的智能节点200，各个所述智能节点200用于检测所管辖的负载的状态信息，并通过网络上传至所述控制器100，其中，所述状态信息至少包括漏电信息、电弧信息和电量信息；所述控制器100对采集到的所述状态信息进行分析得到分析结果，若分析结果不符合相应的期望值则发出警报和/或切断相应负载的供电。

参考图8，所述控制器100包括建模模块110、第一采集模块120、第一判断模块130和第一执行模块140。

所述建模模块110用于建立与各个负载的正常漏电值对应的初始曲线，其中，所述初始曲线与每个所述智能节点200对应，所述漏电值至少包含漏电持续时间和/或漏电量。

所述第一采集模块120用于采集每个负载的当前漏电值并拟合到对应的所述初始曲线。

所述第一判断模块130用于判断负载的漏电值是否超过预设阈值，若是则所述第一执行模块140发出警报和/或切断相应负载的供电。

当检测到的漏电值大于第一预设阈值时，则第一执行模块140发出警报；当检测到的漏电值大于第二预设阈值时，则第一执行模块140发出警报并控制相应的智能节点200切断负载的用电；

所述控制器100还包括第二采集模块150、第二判断模块160和第二执行模块170。

所述第二采集模块150用于采集各个智能节点200电弧信息并保存，其中，所述电弧信息包括电弧的发生持续周期及电弧幅值。

所述第二判断模块160用于判断采集到的电弧信息是否超过相应预设阈值。

若是，则第二执行模块170判定为故障电弧，所述第二执行模块发出警报并切断相应负载的供电；若否，则第二执行模块170所述第二执行模块对采集到的电弧信息进行以发生持续周期及电弧幅值进行分类并统计分析，当电弧趋势信息在逐步恶化时，则进行预警。

所述电弧趋势信息在逐步恶化的状态包括：电弧的发生持续周期在持续增大和/或电弧的电弧幅值在持续增大。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

综上所述，用电安全检测防护系统通过智能家居的网络，利用遍布在各个智能节点上的检测传感器，构成一个电气监控系统，在保证智能家居的便利性的同时，实时监控各关键节点的状态，构建安全家居系统。同时通过智能家居的网络，控制中心(控制箱)实时接收智能插座的漏电、电弧、用电量状态信息，实时做全系统监控，了解各个用电单位的情况，利用综合算法和大数据分析方式，对单位用电设备进行状态老化预测和分析，进行提前预警，实现设备的安全监控和节能。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明实施例各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种用电安全检测防护方法，其特征在于，包括：

通过网络采集若干智能节点检测的所管辖的负载的状态信息，其中，所述状态信息至少包括漏电信息、电弧信息和电量信息；

对采集到的所述状态信息进行分析得到分析结果，若分析结果不符合相应的期望值则发出警报和/或切断相应负载的供电；

对于所述漏电信息分析具体包括：

建立与各个负载的正常漏电值对应的初始曲线，其中，所述初始曲线与每个所述智能节点对应，所述漏电值至少包含漏电持续时间和/或漏电量；

采集每个负载的当前漏电值并匹配到所述初始曲线对应的预设阈值进行比对；

判断负载的漏电值是否超过预设阈值，若是则发出警报和/或切断相应负载的供电；通过确定误差级别，确定负载或电线的漏电级别，每达到一个级别进行不同等级的预警报；

对于所述电弧信息分析具体包括：

采集各个智能节点电弧信息并保存，其中，所述电弧信息包括电弧的发生持续周期及电弧幅值；

判断采集到的电弧信息是否超过相应预设阈值；

若是，则判定为故障电弧，发出警报并切断相应负载的供电；若否，则对采集到的电弧信息进行以发生持续周期及电弧幅值进行分类并统计分析，当电弧趋势信息在逐步恶化时，则进行警报。

2.如权利要求1所述的用电安全检测防护方法，其特征在于，判断负载的漏电值是否超过预设阈值，若是则发出警报和/或切断相应负载的供电的步骤包括：

当检测到的漏电值大于第一预设阈值时，则发出警报；当检测到的漏电值大于第二预设阈值时，则发出警报并控制相应的智能节点切断负载的用电。

3.如权利要求1所述的用电安全检测防护方法，其特征在于，所述电弧趋势信息在逐步恶化的状态包括：电弧的发生持续周期在持续增大和/或电弧的电弧幅值在持续增大。

4.一种用电安全检测防护系统，其特征在于，包括一控制器和若干与该控制器网络连接的智能节点，各个所述智能节点用于检测所管辖的负载的状态信息，并通过网络上传至所述控制器，其中，所述状态信息至少包括漏电信息、电弧信息和电量信息；所述控制器对采集到的所述状态信息进行分析得到分析结果，若分析结果不符合相应的期望值则发出警报和/或切断相应负载的供电；

所述控制器包括建模模块、第一采集模块、第一判断模块和第一执行模块，其中：

所述建模模块用于建立与各个负载的正常漏电值对应的初始曲线，其中，所述初始曲线与每个所述智能节点对应，所述漏电值至少包含漏电持续时间和/或漏电量；

所述第一采集模块用于采集每个负载的当前漏电值并匹配到所述初始曲线对应的预设阈值进行比对；

所述第一判断模块用于判断负载的漏电值是否超过预设阈值，若是则所述第一执行模块发出警报和/或切断相应负载的供电；通过确定误差级别，确定负载或电线的漏电级别，每达到一个级别进行不同等级的预警报；

所述控制器还包括第二采集模块、第二判断模块和第二执行模块，其中：

所述第二采集模块用于采集各个智能节点电弧信息并保存，其中，所述电弧信息包括电弧的发生持续周期及电弧幅值；

所述第二判断模块用于判断采集到的电弧信息是否超过相应预设阈值；

若是，则判定为故障电弧，所述第二执行模块发出警报并切断相应负载的供电；若否，则所述第二执行模块对采集到的电弧信息进行以发生持续周期及电弧幅值进行分类并统计分析，当电弧趋势信息在逐步恶化时，则进行警报。

5.如权利要求4所述的用电安全检测防护系统，其特征在于，当检测到的漏电值大于第一预设阈值时，则发出警报；当检测到的漏电值大于第二预设阈值时，则发出警报并控制相应的智能节点切断负载的用电。

6.如权利要求4所述的用电安全检测防护系统，其特征在于，所述电弧趋势信息在逐步恶化的状态包括：电弧的发生持续周期在持续增大和/或电弧的电弧幅值在持续增大。

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