CN109698445A - 一种具有备用电源的窄带智能插排 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能电子领域，尤其涉及一种具有备用电源的窄带智能插排。包括：负荷采集单元、中央处理器、窄带通信单元、备用供电单元；负荷采集单元与负荷电连接以获取负荷功率值，将获取的功率值转换为当前功率信号；中央处理器，在当前功率信号失效状态下，输出断电信号至窄带通信单元；窄带通信单元输出中央处理器输入的断电信号；备用供电单元与供电单元电连接以储存电能，备用供电单元与中央处理器、窄带通信单元电连接。现有技术中，智能插排不配备备用电源，导致若发生断电故障，智能插排不能及时将断电故障反馈至远程机房。相较于现有技术，本发明在断电时通过备用供电单元向中央处理器、窄带通信单元供电，使得中央处理器、窄带通信单元在供电单元断电的情况下仍可正常工作，将断电故障反馈至远程机房。

Description

一种具有备用电源的窄带智能插排

技术领域

本发明涉及智能电子领域，尤其涉及一种具有备用电源的窄带智能插排。

背景技术

智能插座是节能插座的一种，包括计量插座、定时插座、遥控插座等不同种类。主要用于节电，保护电器，还可以通过无线网络、蓝牙等方式与手持装置连接。

例如：中国专利公开了一种无线智能插排，【申请号：CN201610029042.7、公开号：CN105675973B】包括：插座；电源模块，所述电源模块与所述插座连接；采样电路模块，所述采样电路模块获取所述电源模块的电压值与电流值，并将所述电压值与所述电流值转化为电压信号和电流信号；电能测量芯片，所述电能测量芯片与所述采样电路模块连接，所述电能测量芯片接收所述电压信号和所述电流信号并进行计算得到电能信息；单片机，所述单片机分别与所述电能测量芯片及无线模块连接，所述单片机根据接收到的所述电能信息控制所述无线模块进行无线通信并接收控制信号；多路继电器，所述多路继电器连接所述电源模块及所述单片机，所述单片机根据所述控制信号再控制所述多路继电器对所述电源模块进行导通或切断操作。

虽然现有技术能够有效对多个用电负载的用电量进行实时监控，但是若用于偏远地区或需要特殊作业的地区，往往需要多个监控箱或作业箱相互配合，若发生局域断电故障，智能插排断电不能正常工作，智能插排不能及时将断电故障反馈至远程机房，造成危险事故发生。若对每个监控箱或作业箱安排人力进行人工监控，又会浪费大量的人力物力。由此可见，设计一种在断电状态下可将断电故障反馈至远程机房的智能插排是十分有必要的。

发明内容

针对现有技术的技术问题，本发明提供了一种具有备用电源的窄带智能插排。

为解决上述技术问题，本发明提供了以下的技术方案：

一种具有备用电源的窄带智能插排，包括：负荷采集单元、中央处理器、窄带通信单元、备用供电单元；所述负荷采集单元与负荷电连接以获取负荷功率值，将获取的功率值转换为当前功率信号；所述中央处理器，在所述当前功率信号失效状态下，输出断电信号至窄带通信单元；所述窄带通信单元输出所述中央处理器输入的断电信号；所述备用供电单元与供电单元电连接以储存电能，所述备用供电单元与所述中央处理器、所述窄带通信单元电连接。

负荷采集单元与负荷电连接以实时获取负荷功率值，并将获取的负荷功率值转换为功率信号输出至中央处理器，中央处理器将接收到的功率信号转换为通信信号输出至窄带通信单元。窄带通信单元将通信信号输出至远程机房。若供电单元发生故障，导致智能插排断电，造成负荷停止工作，负荷采集单元因断电不能正常运行，此时负荷采集单元不能继续向中央处理器输出功率信号，使得功率信号失效。在智能插排断电状态下，备用供电单元开始向中央处理器、窄带通信单元供电以维持中央处理器、窄带通信单元的正常运行，此时中央处理器输出断电信号至窄带通信单元，窄带通信单元将断电信号输出至远程机房。通过备用供电单元，使得窄带通信单元可以及时将断电信号发送至远程机房，减少危险事故的发生，另一方面无需为每个监控箱或作业箱安排工作人员，有效降低人力。

进一步的，所述中央处理器内设置有接收单元以接收所述当前功率信号，在所述接收单元未接收到所述当前功率信号的状态下，所述中央处理器输出所述断电信号。

进一步的，所述中央处理器内还设置有储存单元，比较单元，所述储存单元内储存有理想功率信号；所述比较单元比较所述当前功率信号与所述理想功率信号；所述中央处理器依据比较结果输出低功率警报信号。

进一步的，所述比较结果为当前功率信号小于理想功率信号的70%，所述中央处理器输出所述低功率警报信号。

进一步的，所述备用供电单元包括蓄电池，所述蓄电池与所述供电单元电连接以储存电能，所述蓄电池与所述中央处理器、所述窄带通信单元电连接。

进一步的，所述蓄电池与所述供电单元之间还设置有蓄电池充电单元。

进一步的，所述蓄电池充电单元与所述供电单元之间还设置有滤波稳压芯片。

进一步的，所述负荷采集单元包括负荷采集端子，所述负荷采集端子与所述负荷并联。

进一步的，所述负荷采集单元与所述中央处理器之间还设置有强弱信号隔离器。

进一步的，所述强弱信号隔离器为光耦隔离器。

相较于现有技术，本发明具有以下优点：

在断电状态下，利用备用单元向中央处理器、窄带通信单元供电，可以有效维持中央处理器、窄带通信单元正常工作。

相较于WIFI通信模式，采用窄带通信单元使得通信更加稳定，抗干扰能力更强。

中央处理器可发送低功率警报信号，可依据低功率警报信号调节工作场地的电能分配。

远程机房可以有效控制负荷的运行时长与停机时长。

附图说明

图1：整体方框图。

图2：负荷采集单元线路图。

图3：备用供电单元线路图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

一种具有备用电源的窄带智能插排，包括：负荷采集单元、中央处理器、窄带通信单元、备用供电单元。

负荷采集单元包括负荷采集端子，负荷采集端子与负荷并联以获取负荷功率值，将获取的功率值转换为当前功率信号。

中央处理器内设置有接收单元以接收当前功率信号，在接收单元未接收到当前功率信号的状态下，中央处理器输出断电信号。

窄带通信单元输出中央处理器输入的断电信号。

备用供电单元包括蓄电池，蓄电池与供电单元之间设置有蓄电池充电单元，蓄电池充电单元与供电单元之间设置有滤波稳压芯片，蓄电池与中央处理器、窄带通信单元电连接。

负荷采集单元还包括外围线路，负荷采集端子通过外围线路与负荷并联以获取负荷的功率值，将获取的功率值转换为当前功率信号，若负荷停止工作，既功率值变为0，负荷采集端子仍持续输出当前功率信号。中央处理器的接收单元接收当前功率信号，中央处理器将接收到的当前功率信号转换为适合窄带通信单元使用的通信信号，窄带通信单元将通信信号输出至远程机房。

作为优选，窄带通信单元采用LORA通信单元。

通过滤波稳压芯片将供电单元提供的220V交流电转换为适合蓄电池充电单元使用的5V电压，通过蓄电池充电单元将供电单元提供的电能储存进蓄电池。

作为优选，蓄电池为锂电池，蓄电池充电单元为锂电池充电单元。

若发生局域断电故障，供电单元不能向智能插排供电，此时负荷因断电停止工作，功率值变为0，负荷采集端子也因断电不能正常工作，无法继续输出当前功率信号。此时蓄电池向中央处理器、窄带通信单元供电，通过稳压器，蓄电池输出的4.8V电能被转换为适合中央处理器的3.3V电能，但中央处理器的接收单元不能正常接收功率信号，既当前功率信号失效，中央处理器向窄带通信单元输出断电信号，窄带通信单元将断电信号输出至远程机房。由此，智能插排可以及时将断电故障反馈至远程机房。

作为优选，稳压器采用LDO芯片。

中央处理器内还设置有储存单元，比较单元，储存单元内储存有理想功率信号。比较单元比较当前功率信号与理想功率信号。若比较结果为当前功率信号小于理想功率信号的70%，中央处理器输出低功率警报信号。

在实际运行时，智能插排上会接入多个不同的负荷，例如：智能插排上共有第一、第二、第三、第四插孔，分别接入A、B、C、D四个负荷。将A负荷单独接入第一插孔，使A负荷以最大功率运行，此时储存单元储存第一插孔的功率信号作为A的理想功率信号。断开A负荷，将B负荷单独接入第二插孔，使B负荷以最大功率运行，此时储存单元储存第二插孔的功率信号作为B的理想功率信号。由此可依次获取A、B、C、D的理想功率信号，获取A、B、C、D负荷的理想功率信号后，即可将A、B、C、D负荷同时接入智能插排。其中每个插孔均设置有一个负荷采集端子，负荷采集端子通过不同的IO口与中央处理器电连接，例如：与第一插孔相对应的负荷采集端子通过P2.1口与中央处理器电连接，与第二插孔相对应的负荷采集端子通过P2.2口与中央处理器电连接，以此类推。中央处理器依据IO口的不同，区分功率信号来自于哪一个插孔，从而将理想功率信号与插孔顺序绑定。比较单元将负荷的当前功率信号与理想功率信号比较，若比较结果为当前功率信号小于理想功率信号的70%，中央处理器输出低功率警报信号，窄带通信单元将低功率警报信号输出至远程机房。

其中各个插孔的优先级不同，优先级由高至低依次为第一、第二、第三、第四插孔。中央处理器上还与多个常开继电器电连接，常开继电器并联在插孔的两端，中央处理器通过控制常开继电器是否闭合间接的控制供电单元是否对负荷供电，进而调节电能分配，同理，中央处理器依据接入的IO口不同区分常开继电器。例如:比较单元将负荷的当前功率信号与理想功率信号比较，比较结果依次为50%、50%、60%、40%，则中央处理器输出低功率警报信号的同时闭合与第四插孔相对应的常开继电器，将D负荷短路，从而将电能分配至优先级较高的插孔上，若此时比较结果依次为65%、65%、70%、0%，则中央处理器闭合与第三插孔相对应的常开继电器，将C负荷短路，从而继续调节电能分配，直至高优先级比较单元的比较结果大于或等于70%。

中央处理器内还设置有定时单元，窄带通信单元接收远程机房输入的定时信号，定时信号包括插孔顺序信息与定时时间信息两部分，窄带通信单元将接收到的定时信号输出至定时单元，定时单元依据定时信号开始定时，直至时长与定时时间信息相等，此时中央处理器依据定时信号内的插孔顺序信息将相应插孔的常开继电器调节至与当前相反的状态。例如：若第一插孔的常开继电器当前状态为断开，则此时插接在第一插孔的负荷正在运行，中央处理器的定时单元依据定时信号开始定时，至时长与定时时间信息相等，此时中央处理器闭合与第一插孔相对应的常开继电器，使相应负荷短路，进而使相应负荷停止工作。反之，中央处理器则将插接相应插孔上的负荷由停机状态调节至运行状态，由此，远程机房可以有效控制负荷的运行时间及停机时间。

作为优选，智能插排上可设置功率输入端口，通过功率输入端口向中央处理器的储存单元输入理想功率信号。

负荷采集单元与中央处理器之间还设置有光耦隔离器，光耦隔离器可以通过光来控制信号的生成与否，一方面可以抗交流干扰同时进行滤波，另一方面可以保护中央处理器，防止中央处理器与负荷采集单元直接接触造成中央处理器被击穿。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种具有备用电源的窄带智能插排，其特征在于：包括：负荷采集单元、中央处理器、窄带通信单元、备用供电单元；

所述负荷采集单元与负荷电连接以获取负荷功率值，将获取的功率值转换为当前功率信号；

所述中央处理器，在所述当前功率信号失效状态下，输出断电信号至窄带通信单元；

所述窄带通信单元输出所述中央处理器输入的断电信号；

所述备用供电单元与供电单元电连接以储存电能，所述备用供电单元与所述中央处理器、所述窄带通信单元电连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有备用电源的窄带智能插排，其特征在于：所述中央处理器内设置有接收单元以接收所述当前功率信号，在所述接收单元未接收到所述当前功率信号的状态下，所述中央处理器输出所述断电信号。

3.根据权利要求1所述的一种具有备用电源的窄带智能插排，其特征在于：所述中央处理器内还设置有储存单元，比较单元，所述储存单元内储存有理想功率信号；

所述比较单元比较所述当前功率信号与所述理想功率信号；

所述中央处理器依据比较结果输出低功率警报信号。

4.根据权利要求3所述的一种具有备用电源的窄带智能插排，其特征在于：所述比较结果为当前功率信号小于理想功率信号的70%，所述中央处理器输出所述低功率警报信号。

5.根据权利要求1所述的一种具有备用电源的窄带智能插排，其特征在于：所述备用供电单元包括蓄电池，所述蓄电池与所述供电单元电连接以储存电能，所述蓄电池与所述中央处理器、所述窄带通信单元电连接。

6.根据权利要求2所述的一种具有备用电源的窄带智能插排，其特征在于：所述蓄电池与所述供电单元之间还设置有蓄电池充电单元。

7.根据权利要求3所述的一种具有备用电源的窄带智能插排，其特征在于：所述蓄电池充电单元与所述供电单元之间还设置有滤波稳压芯片。

8.根据权利要求1所述的一种具有备用电源的窄带智能插排，其特征在于：所述负荷采集单元包括负荷采集端子，所述负荷采集端子与所述负荷并联。

9.根据权利要求1所述的一种具有备用电源的窄带智能插排，其特征在于：所述负荷采集单元与所述中央处理器之间还设置有强弱信号隔离器。

10.根据权利要求6所述的一种具有备用电源的窄带智能插排，其特征在于：所述强弱信号隔离器为光耦隔离器。