CN109510307A - 一种基于宽带载波的家用电器停电上报装置及系统 - Google Patents

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籍勇亮
胡晓锐
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何佳
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Abstract

本发明公开了一种基于宽带载波的家用电器停电上报装置及系统，它包括：电源电路与交流市电连接；储能电路与电源电路和供电切换电路连接；供电切换电路与主控电路连接；停电检测电路与主控电路连接；宽带载波电路与主控电路连接；电器状态监测电路与主控电路连接；电器过流保护电路与电器状态监测电路连接；主控电路用于接收交流电停电信息、电器状态信息、来自宽带载波电路的信息以及通过宽带载波电路向电力线发送电器停电信息。本发明实现了在家用电器、线路、空开等故障导致停电的情况下，把停电信息主动上报到系统，并及时通知用户；能够根据上报的停电信息准确分析出停电原因，便于故障排查、电器或线路维修。

Description

一种基于宽带载波的家用电器停电上报装置及系统
技术领域
本发明涉及电能计量技术领域，特别是一种基于宽带载波的家用电器停电上报装置及系统。
背景技术
智能家居系统以家庭住宅为应用平台，采用传感器技术、通信技术、网络技术、自动控制技术等技术对家用电器、环境信息、日常事务等进行管理，以提高用户的居住舒适度和便捷度，已在越来越多的家庭中得到应用。
现有智能家居系统一般采用WIFI、ZigBee、蓝牙等无线技术实现各成员设备间的通信，成员设备一般包括将交流电转换为维持设备正常工作的直流电的电源电路、用于在家庭范围内通信的无线通信电路、用于处理事务和控制设备动作的主控电路。
现有智能家居中用于监测家用电器状态的设备均采用交流电源，当线路故障或电网停电后便无法工作，有些电器运行在隐蔽位置或不便观测的位置(如：厨下式净水器)，当这些电器或电器所在线路突然故障导致停电时，用户可能无法及时获知该停电信息，进而在电器故障时未能及时进行维修、在线路故障时无法快速判断故障位置，给正常生活带来不便。此外，当用户家中无人时，电器或线路故障导致停电，同样会引发上述问题。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的就是提供一种基于宽带载波的家用电器停电上报装置及系统，实现了在家用电器、线路、空开等故障导致停电的情况下，把停电信息主动上报到系统，并及时通知用户；能够根据上报的停电信息准确分析出停电原因，便于故障排查、电器或线路维修。
本发明的目的之一是通过这样的技术方案实现的，一种基于宽带载波的家用电器停电上报装置，它包括有：
电源电路、储能电路、供电切换电路、主控电路、停电检测电路、宽带载波电路、电器状态监测电路以及电器过流保护电路；
所述电源电路与交流市电连接，用于将交流市电转换为直流电，并将转换后的直流电传输至储能电路和供电切换电路；
所述储能电路与所述电源电路和供电切换电路连接，用于储存电能；
所述供电切换电路与所述主控电路连接，用于选择电源电路或储能电路给主控电路供电；
所述停电检测电路与所述主控电路连接，用于检测交流市电是否停电；
所述宽带载波电路与所述主控电路连接，用于将主控电路发来的数字信号调制为宽带载波信号并发送到电力线，以及将接收到的来自电力线的宽带载波信号解调为数字信号并发送至主控电路；
所述电器状态监测电路与所述主控电路连接，用于监测装置所连接电器的工作状态；
所述电器过流保护电路与所述电器状态监测电路连接，用于在电器内部线路短路或故障导致瞬时电流过大时断开通往电器的交流供电线路，保护电器的上级线路和设备；
所述主控电路用于接收交流电停电信息、电器状态信息、来自宽带载波电路的信息以及通过宽带载波电路向电力线发送电器停电信息。
进一步，所述供电切换电路还包括有：
当供电切换电路检测到电源电路输出电压低于1.8V时，自动接通储能电路；
当供电切换电路检测到电源电路输出电压正常时，自动断开与储能电路的连接。
进一步，所述停电检测电路包括有：
当未停电时，向主控电路输出高电平；当停电时，向主控电路输出低电平。
进一步，所述电器停电信息包括：装置所在线路交流电停电、电器因过流而被断电和电器自身故障断电。
本发明的另一个目的是通过这样的技术方案实现的，一种基于宽带载波的家用电器停电上报系统，它包括有：
多个家用电器、停电上班装置、空气开关、电表、集中器、主站和用户终端；
所述家用电器通过交流线缆与所述停电上报装置进行连接；
所述停电上报装置通过交流线缆与所述空气开关进行连接；
所述空气开关与所述电表通过交流线缆进行连接；
所述电表与所述集中器通过交流线缆进行连接；
所述集中器与主站之间通过GPRS和/或4G和/或以太网进行通信；
所述主站可以通过互联网或短信向用户终端推送家用电器的停电信息。
进一步，所述电表为具有停电上报功能，且是用于计量用户家庭用电的电表。
进一步，所述用户终端包括智能手机、平板电脑和笔记本电脑。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
(1)通过本发明中的家用电器停电上报装置，实现对家用电器供电状态的实时监测，利用宽带载波通信方式，能够把各种供电信息实时传递给上一级通信设备；
(2)本发明不仅充分利用了现有电表、集中器、主站构成的二级网络资源，而且对现有网络进行了扩展，新增了家用电器停电上报装置附属节点，组成新型的三级网络，同时通过给出电表和主站对停电信息的判断方法，实现了准确判断家用电器停电的发生原因和具体位置。
(3)本发明不仅实现在家用电器、线路、空开等故障导致停电的情况下，把停电信息主动上报到系统，并及时通知用户；并且能够根据上报的停电信息准确分析出停电原因，便于故障排查、电器或线路维修。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。
附图说明
本发明的附图说明如下：
图1为基于宽带载波的家用电器停电上报装置的连接示意图。
图2为基于宽带载波的家用电器停电上报系统的连接示意图。
图3为基于宽带载波的家用电器停电上报系统的工作流程示意图。
图4为基于宽带载波的家用电器停电上报系统中主站分析停电原因的工作流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例，如图1所示；一种基于宽带载波的家用电器停电上报装置，它包括有：基于宽带载波的家用电器停电上报装置由电源电路、储能电路、供电切换电路、主控电路、停电检测电路、宽带载波电路、电器状态监测电路、电器过流保护电路组成。各电路之间的电气连接关系如图1所示。
电源电路用于将交流市电转换为可供其它电路使用的直流电；
储能电路包括储能电容，用于储存电能，以便在交流进线侧停电时维持装置继续工作一段时间；
供电切换电路用于选择用电源电路还是储能电路给主控电路等其它电路供电，当供电切换电路检测到电源电路输出电压过低(比如低于1.8V)时，自动接通储能电路，当供电切换电路检测到电源电路输出电压正常时，自动断开与储能电路的连接；
停电检测电路用于检测交流市电是否停电，当未停电时向主控电路输出高电平，当停电时向主控电路输出低电平；
宽带载波电路用于将主控电路发来的数字信号调制为宽带载波信号发送到电力线，以及将接收到的来自电力线的宽带载波信号解调为数字信号发送给主控电路；
电器状态监测电路用于监测装置所连接电器的工作状态，包括电器是否过流、电器是否断电；
电器过流保护电路用于在电器内部线路短路或故障导致瞬时电流过大时断开通往电器的交流供电线路，以避免电器的进一步损坏、保护电器的上级线路和设备；
主控电路用于接收交流电停电信息、电器状态信息、来自宽带载波电路的信息，以及通过宽带载波电路向电力线发送电器停电信息。
其中，电器停电信息包括：装置所在线路交流电停电、电器因过流而被断电、电器自身故障断电。
如图2至图4所示；一种基于宽带载波的家用电器停电上报系统，它包括有：家用电器、停电上报装置、空气开关、电表、集中器、主站、用户终端。
多个家用电器、停电上班装置、空气开关、电表、集中器、主站和用户终端；
所述家用电器通过交流线缆与所述停电上报装置进行连接；
所述停电上报装置通过交流线缆与所述空气开关进行连接；
所述空气开关与所述电表通过交流线缆进行连接；
所述电表与所述集中器通过交流线缆进行连接；
所述集中器与主站之间通过GPRS和/或4G和/或以太网进行通信；
所述主站可以通过互联网或短信向用户终端推送家用电器的停电信息。
家用电器、停电上报装置、空气开关、电表、集中器之间通过交流线缆连接，每户的所有停电上报装置的宽带载波模块为该户电表的宽带载波模块的附属节点，电表的宽带载波模块为集中器的宽带载波路由模块的从节点；电表支持带储能单元的宽带载波模块，因此电表在停电后仍然能与停电上报装置和集中器进行通信；集中器与主站之间通过GPRS/4G/以太网等方式通信，主站系统可以通过互联网或短信方式向用户推送家用电器的停电信息。
上述电表M为用于计量用户家庭用电的电表，具有停电上报功能，当电网停电后能够继续工作一段时间，将停电信息通过宽带载波发送给集中器。
用户终端包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑等，即使用户不在家里，也能够通过本系统接收到推送消息，从而及时获知家里的电器故障、线路故障以及停电信息。
该停电上报系统中的家用电器的停电情况及上报原理有如下几种：
(1)当电器发生故障断电或者被人为关停时，停电上报装置的电器状态监测电路检测到流经线路的电流在一定时间内(比如3秒)接近为0，则向停电上报装置的主控电路发送“电器自身停电”的信息(信息A)，主控电路将该信息按照指定通信协议打包为通信指令，然后通过宽带载波电路发送到电力线中，电表从电力线中收到该指令后，转发给集中器，最终集中器将停电信息传递到主站，主站通过互联网向用户终端发送电器停电通知，以供用户知悉；
(2)当电器发生故障或者短路导致电流过大时，停电上报装置的电器过流保护电路能够及时断开电器的电源，并向电器状态监测电路发送“电器过流停电”的信息(信息B)，电器状态监测电路收到该信息后发送给停电上报装置的主控电路，(说明：以下处理同原理1)主控电路将该信息按照指定通信协议打包为通信指令，然后通过宽带载波电路发送到电力线中，电表从电力线中收到该指令后，转发给集中器，最终集中器将停电信息传递到主站，主站通过互联网向用户终端发送电器停电通知，以供用户知悉；
(3)当每个电器均无故障，如果出现停电上报装置到电表之间的线路断开时，部分或全部停电上报装置和电器会失电，其中，停电上报装置由储能电路供电，能够继续工作一段时间，停电上报装置向电表发送“电器进线侧停电”的信息(信息C)，电表收到该信息后发送给集中器，集中器转发给主站，主站收到后进行停电原因分析，根据分析结果向用户终端发送停电通知。
主站分析停电原因的方法如下：
1)收到部分停电上报装置上报的停电信息，但这些(或这个)停电上报装置不是同一个空开下的所有停电上报装置，则可判定仅仅是上述停电上报装置到空开之间的线路断开，空开未跳闸，如：图2中的L2线缆断开(线路老化等原因)，主站仅收到E2上报的信息C；
2)收到部分停电上报装置上报的停电信息且这些(或这个)停电上报装置是同一个空开下的所有停电上报装置，则可判定接入到空开盒内某个空开的电器数量过多，导致该空开过流跳闸，或者从该空开出线端引出的线缆断开，如：图2中的K1跳闸或者La线缆断开，主站仅收到E1和E2上报的信息C；
3)收到所有停电上报装置上报的停电信息，则可判定空开盒到电表之间的家庭总供电线路断路，如：图2中的K0跳闸或L0断开，主站收到E1至En上报的信息C；
(4)当电表到集中器之间的线路断开时，电表、全部停电上报装置和电器都会失电，电表向集中器发送“电表进线侧停电”信息(信息D)，并且不会处理停电上报装置发来的停电信息……同理，用户能及时获知该信息。
综上所述，家用电器停电上报系统的工作流程如图3所示。
其中，1)电器自身断电和电器过流停电仅导致电器失电，停电上报装置检测到此失电状态后向上级上报；2)电表进线断开或楼栋停电将导致电表失电，进而导致装置和电器失电，此时虽然装置会向电表上报电器停电信息，但电表自身停电事件优先级更高，电表将仅向集中器上报自身停电信息，不会处理装置上报的数据；3)其它原因导致电器停电时，将导致停电上报装置失电，进而导致电器停电，装置向电表上报电器停电信息，电表将该信息继续上报给集中器。
主站分析停电原因并通知用户的流程如图4所示。
步骤10举例说明：1)主站仅收到E1、E2、E3上报的停电信息，经判断发现E1和E2接在K1下，E3接在K2下，则步骤11的结果为“否”，下一步执行步骤12；2)主站仅收到E1、E2上报的停电信息，经判断发现E1和E2均接在K1下，且K1下面仅连接了E1、E2两个上报装置，则步骤11的结果为“是”，下一步执行步骤13；3)主站仅收到E1上报的停电信息，经判断发现E1接在K1下，但是K1下还连接了E2，E2并未上报，则步骤11的结果为“否”，下一步执行步骤12。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
(1)通过本发明中的家用电器停电上报装置，实现对家用电器供电状态的实时监测，利用宽带载波通信方式，能够把各种供电信息实时传递给上一级通信设备；
(2)本发明不仅充分利用了现有电表、集中器、主站构成的二级网络资源，而且对现有网络进行了扩展，新增了家用电器停电上报装置附属节点，组成新型的三级网络，同时通过给出电表和主站对停电信息的判断方法，实现了准确判断家用电器停电的发生原因和具体位置。
(3)本发明不仅实现在家用电器、线路、空开等故障导致停电的情况下，把停电信息主动上报到系统，并及时通知用户；并且能够根据上报的停电信息准确分析出停电原因，便于故障排查、电器或线路维修。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于宽带载波的家用电器停电上报装置，其特征在于，所述装置包括有：电源电路、储能电路、供电切换电路、主控电路、停电检测电路、宽带载波电路、电器状态监测电路以及电器过流保护电路；
所述电源电路与交流市电连接，用于将交流市电转换为直流电，并将转换后的直流电传输至储能电路和供电切换电路；
所述储能电路与所述电源电路和供电切换电路连接，用于储存电能；
所述供电切换电路与所述主控电路连接，用于选择电源电路或储能电路给主控电路供电；
所述停电检测电路与所述主控电路连接，用于检测交流市电是否停电；
所述宽带载波电路与所述主控电路连接，用于将主控电路发来的数字信号调制为宽带载波信号并发送到电力线，以及将接收到的来自电力线的宽带载波信号解调为数字信号并发送至主控电路；
所述电器状态监测电路与所述主控电路连接，用于监测装置所连接电器的工作状态；
所述电器过流保护电路与所述电器状态监测电路连接，用于在电器内部线路短路或故障导致瞬时电流过大时断开通往电器的交流供电线路，保护电器的上级线路和设备；
所述主控电路用于接收交流电停电信息、电器状态信息、来自宽带载波电路的信息以及通过宽带载波电路向电力线发送电器停电信息。
2.如权利要求1所述的基于宽带载波的家用电器停电上报装置，其特征在于，所述供电切换电路还包括有：
当供电切换电路检测到电源电路输出电压低于1.8V时，自动接通储能电路；
当供电切换电路检测到电源电路输出电压正常时，自动断开与储能电路的连接。
3.如权利要求1所述的基于宽带载波的家用电器停电上报装置，其特征在于，所述停电检测电路包括有：
当未停电时，向主控电路输出高电平；当停电时，向主控电路输出低电平。
4.如权利要求1所述的基于宽带载波的家用电器停电上报装置，其特征在于，所述电器停电信息包括：装置所在线路交流电停电、电器因过流而被断电和电器自身故障断电。
5.一种基于宽带载波的家用电器停电上报系统，其特征在于，所述系统包括有：多个家用电器、停电上班装置、空气开关、电表、集中器、主站和用户终端；
所述家用电器通过交流线缆与所述停电上报装置进行连接；
所述停电上报装置通过交流线缆与所述空气开关进行连接；
所述空气开关与所述电表通过交流线缆进行连接；
所述电表与所述集中器通过交流线缆进行连接；
所述集中器与主站之间通过GPRS和/或4G和/或以太网进行通信；
所述主站可以通过互联网或短信向用户终端推送家用电器的停电信息。
6.如权利要求1所述的基于宽带载波的家用电器停电上报系统，其特征在于，所述电表为具有停电上报功能，且是用于计量用户家庭用电的电表。
7.如权利要求1所述的基于宽带载波的家用电器停电上报系统，其特征在于，所述用户终端包括智能手机、平板电脑和笔记本电脑。
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