CN108459190A - 一种智能化电力仪表 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力仪表技术领域，尤其是一种智能化电力仪表，包括人体感应单元和中央处理器，人体感应单元用于采集人体热释电信息并传输给中央处理器，当人体感应单元检测到人体热释电信息时，人体感应单元向中央处理器发出第一电平信号，中央处理器检测到第一电平信号时即认为有操作人员到场此时中央处理器控制显示模块点亮。本发明的智能化电力仪表自动根据操作人员到场与离场状态来决定仪表显示的开启与关闭，节省电能消耗，也无需操作人员按键即能实现观察抄表，解决了现有的电力仪表点亮操作不便且背光使用寿命短的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电力仪表技术领域，尤其是一种智能化电力仪表。
背景技术
当前市场上的电力仪表(如电流、电压表、多功能仪表等),在仪表显示处理上都采用以下两种方式：
1，有的仪表的显示屏为了方便抄表采用始终点亮显示屏的方式；
2，其他仪表则采用无操作时熄灭显示屏，有按键操作时则点亮显示屏。
以上两种处理方式存在的缺点体现在两个方面：
1，采用长期点亮显示屏操作时，因显示屏及背光的寿命是有限的，长期点亮会极大的缩短仪表使用寿命，且因仪表数量之巨会极大的增加我国的能源消耗；
2，采用按键操作激活显示屏的方式，则需要电力管理人员进行一个手动操作才能使得仪表显示屏点亮，而电力管理人员手拿纸笔、且有的抽屉柜上的仪表安装高度较高，操作较为不便，给管理带来难度；
3、现有的电力仪表为了维护方便，需安装在易观察处。如在开关柜中仪表多安装在柜门上，因此所有信号线要“过门”，还得加装接线端子排，造成施工的不便，而且将强电引到了柜门，造成了一定的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种智能化电力仪表，解决现有的电力仪表点亮操作不便且背光使用寿命短的问题。
为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：
本发明的智能化电力仪表包括中央处理器、人体感应单元和远程电力信息采集单元，所述远程电力信息采集单元将采集到的电力信息远程传输给所述中央处理器，所述人体感应单元用于采集人体热释电信息并传输给中央处理器，当所述人体感应单元检测到人体热释电信息时，所述人体感应单元向所述中央处理器发出第一电平信号，所述中央处理器检测到第一电平信号时即认为有操作人员到场此时中央处理器控制显示模块点亮，如果没有操作人员到场则所述人体感应单元向所述中央处理器发出第二电平信号，所述中央处理器检测到第二电平信号时即认为没有操作人员到场此时中央处理器控制显示模块关闭。
本发明所述中央处理器通过显示电源控制电路控制所述显示模块，所述显示电源控制电路包括电阻R0和三极管Q1，所述电阻R0的一端连接于所述中央处理器，所述电阻R0的另外一端连接于所述三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极经所述显示模块连接于电压模块。
本发明所述远程电力信息采集单元包括电量采集模块、电量计量模块、无线通信模块和MCU处理器，所述电量采集模块将采集到的电力信号发送给所述电量计量模块，所述电量计量模块计算处理得到电力信息并发送给所述MCU处理器，所述MCU处理器通过无线通信模块将所述电力信息发送给所述中央处理器。
本发明所述人体感应单元包括人体热释电传感器D1及其驱动电路，所述驱动电路由电阻R4、电阻R5和三极管Q2组成，所述人体热释电传感器D1的信号输出端经电阻R4与三极管Q2的基极连接，所述人体热释电传感器D1的电源供电端连接于供电电源，所述人体热释电传感器D1的接地端接地，所述三极管Q2的集电极连接于所述中央处理器的I/O端口，同时所述三极管Q2的集电极经电阻R5连接于电压模块，所述三极管Q2的发射极接地，当人体热释电传感器D1采集到人体热释电信息时，其信号输出端输出高电平信号至电阻R4以使得三极管Q2的基极为高电平，从而使三极管Q2导通，进而使得连接中央处理器的三极管Q2的集电极电位变低，当所述中央处理器检测到此低电平时，即认为有操作人员到场，从而自动控制仪表显示模块点亮；如果没有操作人员到场则人体热释电传感器D1的信号输出端输出低电平信号，所述三极管Q2截止，所述三极管Q2的集电极为高电位。
本发明所述人体感应单元还包括电源稳压电路，所述电源稳压电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、基准电压源Z1、去耦滤波电容C1和去耦滤波电容C2，所述电阻R1的一端连接于供电电源，所述电阻R1的另外一端连接于所述电阻R2的一端、基准电压源Z1的第一引脚、去耦滤波电容C1的一端、去耦滤波电容C2的一端以及人体热释电传感器D1的电源供电端，所述电阻R2的另外一端连接于所述电阻R3的一端和基准电压源Z1的第二引脚，所述电阻R3的另外一端连接于基准电压源Z1的第三引脚、去耦滤波电容C1的另外一端、去耦滤波电容C2的另外一端、人体热释电传感器D1的接地端以及三极管Q2的发射极且该端接地。
本发明所述电力仪表还包括与所述中央处理器相连的电力参数采集单元，所述电力参数采集单元包括与所述无线通信模块建立通信的信息接收模块，所述信息接收模块将得到的电力信息发送给所述中央处理器。
本发明所述电力仪表还包括与所述中央处理器相连的输入输出单元，所述输入输出单元包括光电隔离的输入电路和由继电器控制的输出电路，所述输入电路用于采集外部开关量信号并发送给所述中央处理器，所述输出电路用于输出所述中央处理器的控制信号。
本发明所述电力仪表还包括与所述中央处理器相连的供电单元，所述供电单元包括高频变压器、PWM控制芯片，所述高频变压器和PWM控制芯片用于提供稳定的供电电源。
本发明所述中央处理器通过触摸按键输入指令。
本发明所述电力仪表还包括壳体，所述人体感应单元、中央处理器、电力参数采集单元、输入输出单元和供电单元均内置在所述壳体内，所述壳体的前置面板设有开口且该开口内安装有菲涅耳透镜，所述菲涅耳透镜与所述人体热释电传感器正对。
本发明的智能化电力仪表的有益效果是：本发明的智能化电力仪表自动根据操作人员到场与离场状态来决定仪表显示的开启与关闭，节省电能消耗，也无需操作人员按键即能实现观察抄表，解决了现有的电力仪表点亮操作不便且背光使用寿命短的问题，本发明的电力仪表做成分体式，电力采集部分单独连接强电，然后集中将采集信息发送给一个电力仪表，方便集中管理查询，电力采集部分加入无线模块，可以和移动终端或云服务器连接，这样用户可以自行查询用电情况等，满足用户的多功能需求，此外由于电力信息采集部分和电力仪表本体分离开，电力仪表本体的安装更加灵活方便，而且电力仪表本身不需要连接强电，安全性提高。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本实施例的智能化电力仪表的原理框图；
图2是本实施例的远程电力信息采集单元的原理框图；
图3是本实施例的显示电源控制电路示意图；
图4是本实施例的人体感应单元的电路示意图；
图5是本实施例的智能化电力仪表的工作流程图。
其中：中央处理器1、人体感应单元2、电力参数采集单元3、输入输出单元4、供电单元5、显示模块6、触摸按键7、菲涅耳透镜8、远程电力信息采集单元9。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-2所示，本实施例的智能化电力仪表包括中央处理器1、人体感应单元2和远程电力信息采集单元9，远程电力信息采集单元9将采集到的电力信息远程传输给中央处理器1，人体感应单元2用于采集人体热释电信息并传输给中央处理器1，当人体感应单元2检测到人体热释电信息时，人体感应单元2向中央处理器1发出第一电平信号，中央处理器1检测到第一电平信号时即认为有操作人员到场此时中央处理器1控制显示模块6点亮，如果没有操作人员到场则人体感应单元2向中央处理器1发出第二电平信号，中央处理器1检测到第二电平信号时即认为没有操作人员到场此时中央处理器1控制显示模块6关闭。
本实施例的远程电力信息采集单元9包括电量采集模块、电量计量模块、无线通信模块和MCU处理器，电量采集模块将采集到的电力信号发送给电量计量模块，电量计量模块计算处理得到电力信息并发送给MCU处理器，MCU处理器通过无线通信模块将电力信息发送给中央处理器1，其中，电量采集模块采用高精度电压、电流传感器，可以测量三相电网中所有电量如三相电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、有功电能、无功电能等，电量计量模块包含专用计量芯片ATT7026A。
本实施例的电力仪表还包括与中央处理器1相连的电力参数采集单元3，电力参数采集单元3包括与无线通信模块建立通信的信息接收模块，信息接收模块将得到的电力信息发送给中央处理器1。
本实施例的电力仪表做成分体式，电力采集部分单独连接强电，然后集中将采集信息发送给一个电力仪表，方便集中管理查询，电力采集部分加入无线模块，可以和移动终端或云服务器连接，这样用户可以自行查询用电情况等，满足用户的多功能需求，此外由于电力信息采集部分和电力仪表本体分离开，电力仪表本体的安装更加灵活方便，而且电力仪表本身不需要连接强电，安全性提高。
如图3所示，中央处理器1通过显示电源控制电路控制显示模块6，显示电源控制电路包括电阻R0和三极管Q1，电阻R0的一端连接于中央处理器1，电阻R0的另外一端连接于三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极经显示模块6连接于电压模块，具体原理为：在需要点亮显示模块6时，中央处理器1输出高电平，控制三极管Q1导通，使得显示模块6得电，从而点亮显示模块6；反之，则中央处理器1输出低电平，三极管Q1截止，显示模块6失电，显示模块6关闭，其中显示模块6包括但不限于数码和液晶显示屏。
如图4所示，本实施例的人体感应单元2包括人体热释电传感器D1及其驱动电路，驱动电路由电阻R4、电阻R5和三极管Q2组成，人体热释电传感器D1的信号输出端经电阻R4与三极管Q2的基极连接，人体热释电传感器D1的电源供电端连接于供电电源，人体热释电传感器D1的接地端接地，三极管Q2的集电极连接于中央处理器1的I/O端口，同时三极管Q2的集电极经电阻R5连接于电压模块，三极管Q2的发射极接地，具体工作原理为：当人体热释电传感器D1采集到人体热释电信息时，其信号输出端输出高电平信号至电阻R4以使得三极管Q2的基极为高电平，从而使三极管Q2导通，进而使得连接中央处理器1的三极管Q2的集电极电位变低，当中央处理器1检测到此低电平时，即认为有操作人员到场，从而自动控制仪表显示模块6点亮；如果没有操作人员到场则人体热释电传感器D1的信号输出端输出低电平信号，三极管Q2截止，三极管Q2的集电极为高电位。
本实施例的人体热释电传感器在选取时需要预先确定人体红外光谱的波段范围，并选择合适的人体热释电传感器进行信号探测，红外传感器受波范围较广、需严格区分人体红外线与其他发热物体所发出的红外线。
本实施例的人体感应单元2还包括电源稳压电路，电源稳压电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、基准电压源Z1、去耦滤波电容C1和去耦滤波电容C2，电阻R1的一端连接于供电电源，电阻R1的另外一端连接于电阻R2的一端、基准电压源Z1的第一引脚、去耦滤波电容C1的一端、去耦滤波电容C2的一端以及人体热释电传感器D1的电源供电端，电阻R2的另外一端连接于电阻R3的一端和基准电压源Z1的第二引脚，电阻R3的另外一端连接于基准电压源Z1的第三引脚、去耦滤波电容C1的另外一端、去耦滤波电容C2的另外一端、人体热释电传感器D1的接地端以及三极管Q2的发射极且该端接地。
本实施例的电力仪表还包括与中央处理器1相连的输入输出单元4，输入输出单元4包括光电隔离的输入电路和由继电器控制的输出电路，输入电路用于采集外部开关量信号并发送给中央处理器1，输出电路用于输出中央处理器1的控制信号。
本实施例的电力仪表还包括与中央处理器1相连的供电单元5，供电单元5包括高频变压器、PWM控制芯片，高频变压器和PWM控制芯片用于提供稳定的供电电源。
本实施例的中央处理器1通过触摸按键7输入指令。
本实施例的电力仪表还包括壳体，人体感应单元2、中央处理器1、电力参数采集单元3、输入输出单元4和供电单元5均内置在壳体内，壳体的前置面板设有开口且该开口内安装有菲涅耳透镜8，菲涅耳透镜8与人体热释电传感器正对。
如图5所示，本实施例的智能化电力仪表使用方法如下：上电后首先电力参数采集单元3对被监测电力系统的参数进行模拟量采集，然后对采集到的各项参数进行运算处理，以得到各项电力参数的实测值并发送给中央处理器1。人体感应单元2实时对人体信息进行采集，以判别是否有人靠近，如果有人靠近时则中央处理器1点亮显示模块6，显示相应电力参数。而后对上位机通讯状态进行判别，如果无人靠近，则直接进行通讯状态进行判别，如存在上位机通讯请求，则对上位机通讯进行响应处理，然后对触摸按键7进行检测，当有按键输入时对按键进行响应，而后将进入下一个处理流程，循环往复。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种智能化电力仪表，其特征在于：包括中央处理器(1)、人体感应单元(2)和远程电力信息采集单元(9)，所述远程电力信息采集单元(9)将采集到的电力信息远程传输给所述中央处理器(1)，所述人体感应单元(2)用于采集人体热释电信息并传输给中央处理器(1)，当所述人体感应单元(2)检测到人体热释电信息时，所述人体感应单元(2)向所述中央处理器(1)发出第一电平信号，所述中央处理器(1)检测到第一电平信号时即认为有操作人员到场此时中央处理器(1)控制显示模块(6)点亮，如果没有操作人员到场则所述人体感应单元(2)向所述中央处理器(1)发出第二电平信号，所述中央处理器(1)检测到第二电平信号时即认为没有操作人员到场此时中央处理器(1)控制显示模块(6)关闭。
2.根据权利要求1所述的智能化电力仪表，其特征在于：所述中央处理器(1)通过显示电源控制电路控制所述显示模块(6)，所述显示电源控制电路包括电阻R0和三极管Q1，所述电阻R0的一端连接于所述中央处理器(1)，所述电阻R0的另外一端连接于所述三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极经所述显示模块(6)连接于电压模块。
3.根据权利要求2所述的智能化电力仪表，其特征在于：所述远程电力信息采集单元(9)包括电量采集模块、电量计量模块、无线通信模块和MCU处理器，所述电量采集模块将采集到的电力信号发送给所述电量计量模块，所述电量计量模块计算处理得到电力信息并发送给所述MCU处理器，所述MCU处理器通过无线通信模块将所述电力信息发送给所述中央处理器(1)。
4.根据权利要求3所述的智能化电力仪表，其特征在于：所述人体感应单元(2)包括人体热释电传感器D1及其驱动电路，所述驱动电路由电阻R4、电阻R5和三极管Q2组成，所述人体热释电传感器D1的信号输出端经电阻R4与三极管Q2的基极连接，所述人体热释电传感器D1的电源供电端连接于供电电源，所述人体热释电传感器D1的接地端接地，所述三极管Q2的集电极连接于所述中央处理器(1)的I/O端口，同时所述三极管Q2的集电极经电阻R5连接于电压模块，所述三极管Q2的发射极接地，当人体热释电传感器D1采集到人体热释电信息时，其信号输出端输出高电平信号至电阻R4以使得三极管Q2的基极为高电平，从而使三极管Q2导通，进而使得连接中央处理器(1)的三极管Q2的集电极电位变低，当所述中央处理器(1)检测到此低电平时，即认为有操作人员到场，从而自动控制仪表显示模块(6)点亮；如果没有操作人员到场则人体热释电传感器D1的信号输出端输出低电平信号，所述三极管Q2截止，所述三极管Q2的集电极为高电位。
5.根据权利要求4所述的智能化电力仪表，其特征在于：所述人体感应单元(2)还包括电源稳压电路，所述电源稳压电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、基准电压源Z1、去耦滤波电容C1和去耦滤波电容C2，所述电阻R1的一端连接于供电电源，所述电阻R1的另外一端连接于所述电阻R2的一端、基准电压源Z1的第一引脚、去耦滤波电容C1的一端、去耦滤波电容C2的一端以及人体热释电传感器D1的电源供电端，所述电阻R2的另外一端连接于所述电阻R3的一端和基准电压源Z1的第二引脚，所述电阻R3的另外一端连接于基准电压源Z1的第三引脚、去耦滤波电容C1的另外一端、去耦滤波电容C2的另外一端、人体热释电传感器D1的接地端以及三极管Q2的发射极且该端接地。
6.根据权利要求5所述的智能化电力仪表，其特征在于：所述电力仪表还包括与所述中央处理器(1)相连的电力参数采集单元(3)，所述电力参数采集单元(3)包括与所述无线通信模块建立通信的信息接收模块，所述信息接收模块将得到的电力信息发送给所述中央处理器(1)。
7.根据权利要求6所述的智能化电力仪表，其特征在于：所述电力仪表还包括与所述中央处理器(1)相连的输入输出单元(4)，所述输入输出单元(4)包括光电隔离的输入电路和由继电器控制的输出电路，所述输入电路用于采集外部开关量信号并发送给所述中央处理器(1)，所述输出电路用于输出所述中央处理器(1)的控制信号。
8.根据权利要求7所述的智能化电力仪表，其特征在于：所述电力仪表还包括与所述中央处理器(1)相连的供电单元(5)，所述供电单元(5)包括高频变压器和PWM控制芯片，所述高频变压器和PWM控制芯片用于提供稳定的供电电源。
9.根据权利要求8所述的智能化电力仪表，其特征在于：所述中央处理器(1)通过触摸按键(7)输入指令。
10.根据权利要求9所述的智能化电力仪表，其特征在于：所述电力仪表还包括壳体，所述壳体的前置面板设有开口且该开口内安装有菲涅耳透镜(8)，所述菲涅耳透镜(8)与所述人体热释电传感器正对。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180828 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |