CN109192625A - 一种智能低压断路器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能低压断路器，其特征在于：包括具有数据采集、发送、执行功能的下位机模块和具有接收、处理信息和发送指令的上位机模块，所述下位机模块以及上位机模块分别独立设置于一个线路板中，所述下位机模块包括用于计算电度大小的电度处理模块、用于判断打火电流是否超过规定阈值的打火电流处理模块、用于存储下位机各类采集信号的储存芯片、下位机控制芯片MCU、用于执行MCU指令完成开关动作的电机驱动开关模块、用于漏电检测处理模块，用于与上位机通讯的RS485通信芯片。

Description

一种智能低压断路器

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，具体涉及智能低压断路器。

背景技术

低压断路器由于具有快速切断短路电流、可反复使用的特点，极大地保障了家庭用电的安全。但传统的低压断路器只能人为设置一个断开阈值，潜在的安全隐患只能通过电压断路器的断开才能发现。当可直接碰触的家用电器发生漏电时，将对用户有巨大的安全隐患。同时传统的低压断路器只有开关功能，并不能动态检测对应的用电设备的各项电路参数。随着技术的发展，电路模块功能集成化技术优化了产品体积，而物联网技术可以实现人机的动态互动。因此采用电路模块集成化技术和物联网技术是智能低压断路器未来的发展方向。

发明内容

本发明为了解决上述技术的不足，提供了一种实时动态检测用电设备电路参数、可智能设置断路器开断阈值并能通过手机APP、PC可视化操作平台上对断路器发送开断执行指令的智能低压断路器。

本发明的技术方案：智能低压断路器，包括具有数据采集、发送、执行功能的下位机模块和具有接收、处理信息和发送指令的上位机模块，所述下位机模块以及上位机模块分别独立设置于一个线路板中，所述下位机模块包括用于计算电度大小的电度处理模块、用于判断打火电流是否超过规定阈值的打火电流处理模块、用于存储下位机各类采集信号的储存芯片、下位机控制芯片MCU、用于执行MCU指令完成开关动作的电机驱动开关模块、用于漏电检测处理模块，用于与上位机通讯的RS485通信芯片，所述上位机模块包括用于与下位机通讯的RS485通信芯片、用于对线路进行温度检测的温度传感器、用于温度模拟量转数字量的温度模块、上位机控制芯片CPU、用于将CPU数据和大数据处理云服务器连接的WIFI模块、用于存储数据的大数据处理云服务器和用于读取相关信息并发送断路器开关操作指令的手机APP、PC可视化操作控制平台，所述电度处理模块包括电流传感模块、电压传感模块和电度处理芯片，所述电度处理芯片对电流传感器和电压传感器采集的信号进行处理，并作为下位机MCU的电度信号存储在储存芯片中，所述打火电流处理模块将阈值（1分钟5次打火功率到达1kW）判断数据作为MCU的打火电流信号存储在储存芯片中，所述漏电检测处理模块包括漏电线圈和漏电处理模块，所述漏电线圈用于在漏磁场中感应漏电流，所述漏电处理模块将漏电线圈的漏电流信号进行放大处理，并作为MCU的漏电流信号存储在储存芯片中，所述下位机的RS485通信芯片通过异步串口通信方式将电度信号、打火电流信号、漏电流信号发送给上位机的CPU，所述上位机CPU对电度信号、打火电流信号、漏电流信号计算处理，分别获得对应的电度信息、打火电流预警信息、漏电保护预警和执行信息，所述WIFI模块为路由器，可将上位机CPU中的电度信息、打火电流预警信息、漏电保护预警和执行信息发送到大数据处理云服务器中，所述用户使用终端可通过大数据处理云服务器同步获取电度信息、打火电流预警信息、漏电保护预警和执行信息，所述手机APP、PC可视化操作控制平台上可发送断路器开断执行操作指令，所述电机驱动开关模块包括电机驱动模块、霍尔控制模块和驱动开关，所述电机驱动模块用于接受下位机指令驱动电机，所述霍尔控制模块用于控制电机转动角度，所述驱动开关为低压断路器的机械开关。

本发明的进一步设置：所述用户使用终端上可显示不同台下位机的电度信息、打火电流预警信息、漏电保护预警和执行信息，用户根据自己实际用电情况和个人经验对电度信息、打火电流预警信息、漏电保护预警和执行信息进行判断，在用户使用终端上发送断路器开断执行操作指令，断路器开断执行操作指令经过大数据处理云服务器、WIFI模块、上位机CPU、上位机RS485通信芯片、下位机RS485通信芯片、下位机MCU，最终发送到下位机模块的电机驱动模块中。

采用上述技术方案，用户可在用户使用终端看到不同房间用电设备的实时动态用电参数，保证了第一时间发现潜在故障的可能性。同时用户可根据实际用电情况和个人经验，对用电异常的用电设备进行检查维护。这样就提高了用电设备的可靠性和安全性。

本发明的进一步设置：所述用户与潜在易发生直接触电的用电设备对应的下位机模块，该下位机模块采集发送给上位机CPU的信息优先级最高。

本发明的进一步设置：所述用户使用终端含有不同下位机的状态预警指示信号、可编辑断路器开断执行阈值的操作界面、可编辑断路器开断执行方式的操作界面。

本发明的进一步设置：用户可以根据实际用电情况，在用户使用终端上动态编辑断路器开断执行阈值，并将操作指令最终发送到下位机模块的电机驱动模块中，达到阈值的下位机模块将在在用户使用终端上发送预警信号。

本发明的进一步设置：用户可以根据用电设备的安全等级，自行在用户使用终端上设置断路器开断执行方式，所述执行方式包含需要在用户使用终端上进行人为授权执行和达到断路器开断阈值自动执行两种方式。

采用上述技术方案，用户可将容易碰触到的用电设备（例如插板）所对应的断路器开断执行方式设置为自动执行，确保在最短时间内切断电源，保证触电人员的人身安全。

所述上位机包括第一外壳体以及设置在第一外壳体内的电流传感器，所述控制系统包括第二外壳体以及设置在第二外壳体内的通讯接口，所述电流传感器包括带有检测芯片的检测端，所述控制系统上设置有供电流传感器的检测端穿过并露出的插槽，所述外壳体外部靠近露出的检测端处还设置有第一扩展壳体，所述第一扩展壳体与第一外壳体活动连接，所述第一扩展壳体内设置有供检测端放置的内腔，以及供线圈放置的线圈框，所述外壳体外部与露出检测端的相反一侧设置有第二扩展壳体，所述第二扩展壳体与第二外壳体活动连接，所述通讯接口设置于第二扩展壳体内。

采用了上述结构后，由于现在对电流传感器的校准都是通过电能校准表直接照射于电流传感器的芯片上，所以将电流传感器的检测端露出就可起到无需将外壳体拆开就能对电流传感器检测以及校准的技术效果，而在外部设置扩展壳体，该扩展壳体可以保护露出外部的检测端不受外部环境影响或者损坏。

作为本发明的进一步改进，所述第一扩展壳体两侧内侧侧壁上设置有第一卡接块，所述第一外壳体与第一扩展壳体连接时，其第一外壳体上的位置靠近第一卡接块处设置有第一卡接槽，所述第二扩展壳体两侧内侧侧壁上设置有第二卡接块，所述第二外壳体与第二扩展壳体连接时，其第二外壳体上的位置靠近第二卡接块处设置有第二卡接槽。

采用了上述结构后，卡接的结构设置不仅简单，而且在拆装过程中也较为方便。

作为本发明的进一步改进，所述线圈框内包括第一线圈框以及设置与第一线圈框一侧的第二线圈框，所述第一线圈框包括圆形框壁，以及设置于圆形框壁内的第一矩形槽，所述第一矩形槽与圆形框壁之间的空腔为第一放置腔，所述第二线圈框内设置有第二矩形槽，所述第二矩形槽内的槽内空间为第二放置腔。

采用了上述结构后，线圈框的设置可以将与电流传感器配合使用的线圈置放于该框内，起到了节省断路器内部体积的技术效果。

作为本发明的进一步改进，所述第二扩展壳体内设置有竖槽，所述通讯接口竖向设置于该竖槽内。

采用了上述结构后，竖槽的设置可以帮助通讯接口设置于第二扩展壳体内，将通讯接口设置在外部可以帮助在连接通讯接口时不需在寻找壳体内的通讯接口，形成标准统一的通讯接口位，方便了使用者的使用。

附图说明

图1为本发明例的一种智能低压断路器整体功能介绍框图；

图2所示为智能低压断路器外壳体总装图；

图3所示为第二扩展壳体与断路器外壳体爆炸示意图；

图4所示为断路器无第一扩展壳体后的拆分图；

图5所示为断路器第一扩展壳体内部结构示意图。

具体实施方式

如附图1所示一种智能低压断路器，包括具有数据采集、发送、执行功能的下位机模块和具有接收、处理信息和发送指令的上位机模块，所述下位机模块以及上位机模块分别独立设置于一个线路板中，所述下位机模块包括用于计算电度大小的电度处理模块1a、用于判断打火电流是否超过规定阈值的打火电流处理模块2a、用于存储下位机各类采集信号的储存芯片3a、下位机控制芯片MCU 4a、用于执行MCU指令完成开关动作的电机驱动开关模块5a、用于漏电检测处理模块6a，用于与上位机通讯的RS485通信芯片7a，所述上位机模块包括用于与下位机通讯的RS485通信芯片8a、用于对线路进行温度检测的温度传感器9a、用于温度模拟量转数字量的温度模块10a、上位机控制芯片CPU 11a、用于将CPU数据和大数据处理云服务器连接的WIFI模块12a、用于存储数据的大数据处理云服务器13a和用于读取相关信息并发送断路器开关操作指令的手机APP、PC可视化操作控制平台14a，所述电度处理模块包括电流传感模块15a、电压传感模块16a和电度处理芯片17a，所述电度处理芯片对电流传感器和电压传感器采集的信号进行处理，并作为下位机MCU的电度信号存储在储存芯片中，所述打火电流处理模块将阈值（1分钟5次打火功率到达1kW）判断数据作为MCU的打火电流信号存储在储存芯片中，所述漏电检测处理模块包括漏电线圈18a和漏电处理模块19a，所述漏电线圈用于在漏磁场中感应漏电流，所述漏电处理模块将漏电线圈的漏电流信号进行放大处理，并作为MCU的漏电流信号存储在储存芯片中，所述下位机的RS485通信芯片通过异步串口通信方式将电度信号、打火电流信号、漏电流信号发送给上位机的CPU，所述上位机CPU对电度信号、打火电流信号、漏电流信号计算处理，分别获得对应的电度信息、打火电流预警信息、漏电保护预警和执行信息，所述WIFI模块为路由器，可将上位机CPU中的电度信息、打火电流预警信息、漏电保护预警和执行信息发送到大数据处理云服务器中，所述手机APP、PC可视化操作控制平台可通过大数据处理云服务器同步获取电度信息、打火电流预警信息、漏电保护预警和执行信息，所述手机APP、PC可视化操作控制平台上可发送断路器开断执行操作指令，所述电机驱动开关模块包括电机驱动模块20a、霍尔控制模块21a和驱动开关22a，所述电机驱动模块用于接受下位机指令驱动电机，所述霍尔控制模块用于控制电机转动角度，所述驱动开关为低压断路器的机械开关。

所述手机APP、PC可视化操作控制平台上可显示不同台下位机的电度信息、打火电流预警信息、漏电保护预警和执行信息，用户根据自己实际用电情况和个人经验对电度信息、打火电流预警信息、漏电保护预警和执行信息进行判断，在手机APP、PC可视化操作控制平台上发送断路器开断执行操作指令，断路器开断执行操作指令经过大数据处理云服务器、WIFI模块、上位机CPU、上位机RS485通信芯片、下位机RS485通信芯片、下位机MCU，最终发送到下位机模块的电机驱动模块中。用户可在手机APP、PC可视化操作控制平台看到不同房间用电设备的实时动态用电参数，保证了第一时间发现潜在故障的可能性。同时用户可根据实际用电情况和个人经验，对用电异常的用电设备进行检查维护。这样就提高了用电设备的可靠性和安全性。

所述用户与潜在易发生直接触电的用电设备对应的下位机模块，该下位机模块采集发送给上位机CPU的信息优先级最高。

所述手机APP、PC可视化操作平台含有不同下位机的状态预警指示信号、可编辑断路器开断执行阈值的操作界面、可编辑断路器开断执行方式的操作界面。

用户可以根据实际用电情况，在手机APP、PC可视化操作平台上动态编辑断路器开断执行阈值，并将操作指令最终发送到下位机模块的电机驱动模块中，达到阈值的下位机模块将在在手机APP、PC可视化操作平台上发送预警信号。

用户可以根据用电设备的安全等级，自行在手机APP、PC可视化操作平台上设置断路器开断执行方式，所述执行方式包含需要在手机APP、PC可视化操作平台上进行人为授权执行和达到断路器开断阈值自动执行两种方式。用户可将容易碰触到的用电设备（例如插板）所对应的断路器开断执行方式设置为自动执行，确保在最短时间内切断电源，保证触电人员的人身安全。

如图2-图5所示，所述上位机统包括第一外壳体1以及设置在第一外壳体内的电流传感器11，所述控制系统包括第二外壳体2以及设置在第二外壳体内的通讯接口21，所述电流传感器11包括带有检测芯片的检测端111，所述控制系统上设置有供电流传感器的检测端111穿过并露出的插槽12，所述外壳体外部靠近露出的检测端111处还设置有第一扩展壳体3，所述第一扩展壳体3与第一外壳体1活动连接，所述第一扩展壳体3内设置有供检测端放置的内腔31，以及供线圈放置的线圈框32，所述外壳体外部与露出检测端的相反一侧设置有第二扩展壳体4，所述第二扩展壳体4与第二外壳体活动连接，所述通讯接口设置于第二扩展壳体4内。由于现在对电流传感器的校准都是通过电能校准表直接照射于电流传感器的芯片上，所以将电流传感器的检测端露出就可起到无需将外壳体拆开就能对电流传感器检测以及校准的技术效果，而在外部设置扩展壳体，该扩展壳体可以保护露出外部的检测端不受外部环境影响或者损坏。

所述第一扩展壳体3两侧内侧侧壁上设置有第一卡接块33，所述第一外壳体1与第一扩展壳体3连接时，其第一外壳体1上的位置靠近第一卡接块33处设置有第一卡接槽13，所述第二扩展壳体4两侧内侧侧壁上设置有第二卡接块43，所述第二外壳体2与第二扩展壳体连接时，其第二外壳体上的位置靠近第二卡接块43处设置有第二卡接槽23。卡接的结构设置不仅简单，而且在拆装过程中也较为方便。

所述线圈框32内包括第一线圈框321以及设置与第一线圈框321一侧的第二线圈框322，所述第一线圈框321包括圆形框壁3211，以及设置于圆形框壁内的第一矩形槽3212，所述第一矩形槽3212与圆形框壁3211之间的空腔为第一放置腔3213，所述第二线圈框322内设置有第二矩形槽3221，所述第二矩形槽内3221的槽内空间为第二放置腔3222。线圈框的设置可以将与电流传感器配合使用的线圈置放于该框内，起到了节省断路器内部体积的技术效果。所述第二扩展壳体4内设置有竖槽44，所述通讯接口竖向设置于该竖槽44内。竖槽的设置可以帮助通讯接口设置于第二扩展壳体内，将通讯接口设置在外部可以帮助在连接通讯接口时不需在寻找壳体内的通讯接口，形成标准统一的通讯接口位，方便了使用者的使用。

Claims (10)

1.一种智能低压断路器，其特征在于：包括具有数据采集、发送、执行功能的下位机模块和具有接收、处理信息和发送指令的上位机模块，所述下位机模块以及上位机模块分别独立设置于一个线路板中，所述下位机模块包括用于计算电度大小的电度处理模块、用于判断打火电流是否超过规定阈值的打火电流处理模块、用于存储下位机各类采集信号的储存芯片、下位机控制芯片MCU、用于执行MCU指令完成开关动作的电机驱动开关模块、用于漏电检测处理模块，用于与上位机通讯的RS485通信芯片，所述上位机模块包括用于与下位机通讯的RS485通信芯片、用于对线路进行温度检测的温度传感器、用于温度模拟量转数字量的温度模块、上位机控制芯片CPU、用于将CPU数据和大数据处理云服务器连接的WIFI模块、用于存储数据的大数据处理云服务器和用于读取相关信息并发送断路器开关操作指令的用户使用终端，所述电度处理模块包括电流传感模块、电压传感模块和电度处理芯片，所述电度处理芯片对电流传感器和电压传感器采集的信号进行处理，并作为下位机MCU的电度信号存储在储存芯片中，所述打火电流处理模块将MCU的打火电流信号存储在储存芯片中，所述漏电检测处理模块包括漏电线圈和漏电处理模块，所述漏电线圈用于在漏磁场中感应漏电流，所述漏电处理模块将漏电线圈的漏电流信号进行放大处理，并作为MCU的漏电流信号存储在储存芯片中，所述下位机的RS485通信芯片通过异步串口通信方式将电度信号、打火电流信号、漏电流信号发送给上位机的CPU，所述上位机CPU对电度信号、打火电流信号、漏电流信号计算处理，分别获得对应的电度信息、打火电流预警信息、漏电保护预警和执行信息，所述WIFI模块为路由器，可将上位机CPU中的电度信息、打火电流预警信息、漏电保护预警和执行信息发送到大数据处理云服务器中，所述大数据处理云服务器可对用户的用电情况进行汇总统计，生成相应的日常电流大小使用数据，所述用户使用终端可通过大数据处理云服务器同步获取电度信息、打火电流预警信息、漏电保护预警和执行信息，并可根据大数据处理云服务器提供的日常电流大小使用数据，设置预警断电电流值，当电流传感器采集到的电流信息大于设置的预警断电电流值时，采取预警或断电处理，所述电压传感模块还设置有过压保护单元以及欠压保护单元，当过压保护单元检测到电压过高时会自动切断电源，当欠压保护单元检测到电压过低时，会自动切断电源，所述电机驱动开关模块包括电机驱动模块、霍尔控制模块和驱动开关，所述电机驱动模块用于接受下位机指令驱动电机，所述霍尔控制模块用于控制电机转动角度，所述驱动开关为低压断路器的机械开关。

2.根据权利要求1所述的一种智能低压断路器，其特征在于：所述用户使用终端上可显示不同台下位机的电度信息、打火电流预警信息、漏电保护预警和执行信息，用户根据自己实际用电情况和个人经验对电度信息、打火电流预警信息、漏电保护预警和执行信息进行判断，在用户使用终端上发送断路器开断执行操作指令，断路器开断执行操作指令经过大数据处理云服务器、WIFI模块、上位机CPU、上位机RS485通信芯片、下位机RS485通信芯片、下位机MCU，最终发送到下位机模块的电机驱动模块中。

3.根据权利要求2所述的一种智能低压断路器，其特征在于：所述用户与潜在易发生直接触电的用电设备对应的下位机模块，该下位机模块采集发送给上位机CPU的信息优先级最高。

4.根据权利要求2所述的一种智能低压断路器，其特征在于：所述用户使用终端含有不同下位机的状态预警指示信号、可编辑断路器开断执行阈值的操作界面、可编辑断路器开断执行方式的操作界面。

5.根据权利要求4所述的一种智能低压断路器，其特征在于：用户可以根据实际用电情况，在用户使用终端上动态编辑断路器开断执行阈值，并将操作指令最终发送到下位机模块的电机驱动模块中，达到阈值的下位机模块将在用户使用终端上发送预警信号。

6.根据权利要求4所述的一种智能低压断路器，其特征在于：用户可以根据用电设备的安全等级，自行在用户使用终端上设置断路器开断执行方式，所述执行方式包含需要在用户使用终端上进行人为授权执行和达到断路器开断阈值自动执行两种方式。

7.根据权利要求1所述的一种智能低压断路器，其特征在于：所述下位机模块包括控制系统以及操作系统，所述操作系统包括第一外壳体以及设置在第一外壳体内的电流传感器，所述控制系统包括第二外壳体以及设置在第二外壳体内的通讯接口，所述电流传感器包括带有检测芯片的检测端，其特征在于：所述控制系统上设置有供电流传感器的检测端穿过并露出的插槽，所述外壳体外部靠近露出的检测端处还设置有第一扩展壳体，所述第一扩展壳体与第一外壳体活动连接，所述第一扩展壳体内设置有供检测端放置的内腔，以及供线圈放置的线圈框，所述外壳体外部与露出检测端的相反一侧设置有第二扩展壳体，所述第二扩展壳体与第二外壳体活动连接，所述通讯接口设置于第二扩展壳体内。

8.根据权利要求7所述的智能低压断路器扩展机构，其特征在于：所述第一扩展壳体两侧内侧侧壁上设置有第一卡接块，所述第一外壳体与第一扩展壳体连接时，其第一外壳体上的位置靠近第一卡接块处设置有第一卡接槽，所述第二扩展壳体两侧内侧侧壁上设置有第二卡接块，所述第二外壳体与第二扩展壳体连接时，其第二外壳体上的位置靠近第二卡接块处设置有第二卡接槽。

9.根据权利要求7所述的智能低压断路器扩展机构，其特征在于：所述线圈框内包括第一线圈框以及设置与第一线圈框一侧的第二线圈框，所述第一线圈框包括圆形框壁，以及设置于圆形框壁内的第一矩形槽，所述第一矩形槽与圆形框壁之间的空腔为第一放置腔，所述第二线圈框内设置有第二矩形槽，所述第二矩形槽内的槽内空间为第二放置腔。

10.根据权利要求7所述的智能低压断路器扩展机构，其特征在于：所述第二扩展壳体内设置有竖槽，所述通讯接口竖向设置于该竖槽内。