CN109818212B - 具有防水和电量检测的智能排插及其充电计费方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有防水和电量检测的智能排插及其充电计费方法，属于排插技术领域，通过设置电压电流采样电路对排插的输入端进行检测，并且通过电量计量电路对排插的使用电量进行计算，从而使得更好的测量排插上的电器使用的电量的多少，及时的排插电器的用电情况进行避免电能的浪费，同时设置的红外用电检测电路检测在排插上的插头的占用时间，比如在公共场所的电车的充电时，根据占用的时间来进行测算费用，从而更好的进行资源合理分配利用，防止展示排插不使用的情况，并且经过精准的计费方式，可以更好的方便商家进行计算，从而可以避免排插被已知占用而不充电的情况，更好的充分利用排插的资源。

Description

具有防水和电量检测的智能排插及其充电计费方法

技术领域

本发明涉及排插技术领域，尤其涉及具有防水和电量检测的智能排插及其充电计费方法。

背景技术

电源插座是为家用电器提供电源接口的电气设备，也是住宅电气设计中使用较多的电气附件，它与人们生活有着十分密切的关系。居民搬进新居后，普遍反映电源插座数量太少，，使用极不方便，造成住户私拉乱接电源线和加装插座接线板，常常引起人身电击和电气火灾事故，给人身财产安全带来重大隐患。目前市场上现有的电源插座最容易发生的触电状况是，插头接通插座电源，但是插头并未完全进入插座，此时极容易发生触电事故。并且，由于儿童的好奇心较强、安全意识弱，很可能会用手指或金属物去插入插孔中，引起触电事故。

公开号为CN 107732556 A的中国专利公开了防水插座，，包括：插座外壳和三孔插座组件，三孔插座组件设置于插座外壳内；三孔插座组件包括：三孔绝缘本体、三孔滑块、三孔夹片、三孔动触点和三孔静触点，三孔滑块与三孔滑动件连接，三孔弹片一端与三孔夹片连接，三孔动触点安装于三孔弹片的另一端，并且三孔滑块的一端位于所述第一收容空间内部，两个三孔静触点分别位于与两个三孔动触点相对应位置。该排插结构复杂，制造成本高，同时没能及时的进行进水断电的情况，不能对电器进行很好的保护，并且不具有精准计算排插充电计费的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供具有防水和电量检测的智能排插及其充电计费方法，解决现有的防水排插结构复杂，价格昂贵，同时充电计费不准确的技术问题。

具有防水和电量检测的智能排插，包括壳体、排插插孔板和排插前盖板，所述排插插孔板设置在壳体内，所述排插前盖板扣合在壳体上，所述排插前盖板上设置有凸台，所述凸台上设置有插孔，所述插孔底部设置有插孔封块，所述插孔封块可活动设置在插孔侧边底部，所述插孔封块设置为倾斜凹槽结构，所述排插前盖板底部设置有输水管，所述输水管一端与倾斜凹槽结构连通，输水管另一端设置有湿度传感器，所述排插前盖板底部设置有排插使用时间统计装置，所述壳体内设置有电路板，所述湿度传感器与排插使用时间统计装置与电路板连接，所述电路板包括电流电压采集电路、电量计量电路、电源电路、无线通信电路、时钟电路、控制器电路、继电器电路、漏电检测电路和温度电路，所述电流电压采集电路的采集端与排插插孔板的输入电源线连接，所述电流电压采集电路的输出端与电量计量电路连接，所述电量计量电路、无线通信电路、继电器电路、时钟电路、温度电路和漏电检测电路均与控制器电路连接，所述电源电路的输入端与市电连接，所述电源电路的输出端与控制器电路连接供电。

进一步地，所述插孔封块包括倾斜底板、倾斜液体收集边、收集横板和进水孔，所述倾斜液体收集边设置在倾斜底板的两边，所述收集横板设置在倾斜底板的倾斜端，所述进水孔设置在收集横板的底部，所述输水管与进水孔连接。

进一步地，所述排插使用时间统计装置包括焊锡片块、焊锡片块导线、触电电阻、伸缩杆、弹簧、套管和支撑板，所述焊锡片块贴在插孔封块的背后，经焊锡片块导线与电源电路连接，所述支撑板设置在排插前盖板的背面，所述套管一端设置在支撑板上，所述弹簧套在伸缩杆外侧，弹簧和伸缩杆均套入套管内，所述触电电阻设置在伸缩杆的一端，并通过导线与电路板连接接地，所述焊锡片块导线接入5V电压。

进一步地，所述插孔封块边缘处设置有橡胶密封圈，橡胶密封圈贴合在插孔底部边缘处。

进一步地，所述电流电压采集电路包括电压采集电路和电流采集电路，所述电压采集电路和电流采集电路的输出端均与电量计量电路连接。

进一步地，所述电压采集电路包括电阻R1-R6和电容C10、C11，所述电阻R1-R4依次串联在电源线上，所述电阻R5和电容C10的一端互接，且与电阻R4一端连接，所述电阻R6一端与电容C11的一端连接，电阻R6另一端与电阻R5另一端连接，并接地。

具有防水和电量检测的智能排插的充电计费方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1：采用电流电压采集电路对排插输入的电源线进行电压和电流采集，并把采集的电压和电流传给电量计量电路；

步骤2：电量计量电路根据采集的电压电流和时钟电路的提供的时间数据，进行计算使用电量和实时的功率数据，统计排插通电时间；

步骤3：当功率数据大于排插的最大负载功率时，控制器电路发出控制型号控制继电器电路断开排插的电源线，当功率数据不大于排插的最大负载功率时，进入下一步；

步骤4：当插头插入插孔后，插孔封块沿着插孔边缘向下旋转90°，插孔封块背后的焊锡片块与触电电阻连通，导线，电流采样到电流，根据此时时钟电路传递的时间作为使用排插的初始时间；

步骤5：当插头拔开插孔后，焊锡片块与触电电阻断开，此时作为使用排插的结束时间，则排插的占用时间为结束时间-初始时间；

步骤6：计算通电的费用为：充电费用＝电量*电量单价+排插通电时间*使用时间基数单价+(排插的占用时间-排插通电时间)*占用时间基数单价，其中使用时间基数单价和占用时间基数单价为设定值，电量的单位为KW/h，时间使用单位为h。

进一步地，所述步骤6中使用时间基数单价＝[1-电量/(排插通电时间*基准功率基数)]*基准使用时间基数单价，其中基准功率基数和基准使用时间基数单价均为已知值。

进一步地，所述电量单价＝市场电量单价+利润单价-使用时间基数单价，其中利润单价根据用户设定。

本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：

本发明通过设置电压电流采样电路对排插的输入端进行检测，并且通过电量计量电路对排插的使用电量进行计算，从而使得更好的测量排插上的电器使用的电量的多少，及时的排插电器的用电情况进行避免电能的浪费，同时设置的红外用电检测电路检测在排插上的插头的占用时间，比如在公共场所的电车的充电时，根据占用的时间来进行测算费用，从而更好的进行资源合理分配利用，防止展示排插不使用的情况，并且经过精准的计费方式，可以更好的方便商家进行计算，从而可以避免排插被已知占用而不充电的情况，更好的充分利用排插的资源。

附图说明

图1是本发明的排插前盖板结构示意图。

图2是本发明的排插前盖板后视图。

图3是本发明的插孔封块结构示意图。

图4是本发明的排插使用时间统计装置结构示意图。

图5是本发明的电路板框图。

图6是本发明的电量计量电路原理图。

图7是本发明的控制器电路原理图。

图8是本发明的电源电路原理图。

图9是本发明的电压电流采样电路原理图。

图10是本实用排插使用时间统计装置原理图。

图中标号：1-排插前盖板、2-凸台、3-插孔、4-插孔封块、5-输水管、6-湿度传感器、7-焊锡片块、8-排插使用时间统计装置、9-倾斜液体收集边、10-收集横板、11-进水孔、12-湿度传感器导线、13-焊锡片块导线、14-触电电阻、15-伸缩杆、16-弹簧、17-套管、18-支撑板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

如图1所示，根据本发明的具有防水和电量检测的智能排插结构示意图，包括壳体、排插插孔板和排插前盖板1，所述排插插孔板设置在壳体内，所述排插前盖板1扣合在壳体上。所述排插前盖板1上设置有凸台2，所述凸台2上设置有插孔3，所述插孔3底部设置有插孔封块4，所述插孔封块4可活动设置在插孔3侧边底部，所述插孔封块4设置为倾斜凹槽结构，所述排插前盖板1底部设置有输水管5，所述输水管5一端与倾斜凹槽结构连通，输水管5另一端设置有湿度传感器6，所述排插前盖板1底部设置有排插使用时间统计装置8，所述壳体内设置有电路板，所述湿度传感器6与排插使用时间统计装置8与电路板连接，所述电路板包括电流电压采集电路、电量计量电路、电源电路、无线通信电路、时钟电路、控制器电路、继电器电路、漏电检测电路和温度电路，所述电流电压采集电路的采集端与排插插孔板的输入电源线连接，所述电流电压采集电路的输出端与电量计量电路连接，所述电量计量电路、无线通信电路、继电器电路、时钟电路、温度电路和漏电检测电路均与控制器电路连接，所述电源电路的输入端与市电连接，所述电源电路的输出端与控制器电路连接供电。

凸台2的结构与插头的外部的塑料结构相同，在插上插头后，刚好边缘和凸台2的边缘平合。从而防止在插上插头时，被水溅到排插上具有很好的防水效果，同时结构也非常的简单，制造成本非常的低。

本方案采用电量计量芯片和最新的LoRa或NB-IoT通信技术，支持第三方平台对接，实现用户用电负载精确管控，具备超阈值报警和自动断电控制。并且实时的检测温湿度，防止排插进水或者温度过高的情况，进而对排插进行保护的作用。

本年发明实施例中，所述插孔封块4包括倾斜底板、倾斜液体收集边9、收集横板10和进水孔11，所述倾斜液体收集边9设置在倾斜底板的两边，所述收集横板10设置在倾斜底板的倾斜端，所述进水孔11设置在收集横板10的底部，所述输水管5与进水孔11连接。

在没有插插头时，有水飞溅上排插时，会直接先进入插孔3，然后经插孔封块4收集，由湿度传感器6检测，快速的断电，可以有效防止短路或者触电的情况发生，形成更好的防水的效果。

本年发明实施例中，所述排插使用时间统计装置8包括焊锡片块7、焊锡片块导线13、触电电阻14、伸缩杆15、弹簧16、套管17和支撑板(18)，所述焊锡片块7贴在插孔封块4的背后，经焊锡片块导线13与电源电路连接，所述支撑板18设置在排插前盖板1的背面，所述套管17一端设置在支撑板18上，所述弹簧16套在伸缩杆15外侧，弹簧16和伸缩杆15均套入套管17内，所述触电电阻14设置在伸缩杆15的一端，并通过导线与电路板连接接地，所述焊锡片块导线13接入5V电压。

排插使用时间统计装置8可以有效的统计用户直接占用排插的时间，从而可以有效的提示用户根据充电的时间把插头扒开，从而可以排插的资源充分利用，也符合商家的最大利润化。

本年发明实施例中，所述插孔封块4边缘处设置有橡胶密封圈，橡胶密封圈贴合在插孔3底部边缘处。

本年发明实施例中，所述电流电压采集电路包括电压采集电路和电流采集电路，所述电压采集电路和电流采集电路的输出端均与电量计量电路连接。

本年发明实施例中，所述电压采集电路包括电阻R1-R6和电容C10、C11，所述电阻R1-R4依次串联在电源线上，所述电阻R5和电容C10的一端互接，且与电阻R4一端连接，所述电阻R6一端与电容C11的一端连接，电阻R6另一端与电阻R5另一端连接，并接地。

电流采集电路接在另一条电源先上，主要包括电阻R8、电阻R9、电容C8和电容C9，电阻R8一端与输入端连接，所述电阻R8另经电容C8接地连接，所述电容C9一端接地，另一端与电阻R9一端连接，电阻R9另一端设置为输出端。

电源电路使用非隔离交直流转换芯片SC1124DG把交流电转换直流电。电源电路的前端设置有保险电阻，功率为22.2W，形成对后面电路的保护的作用，具体详细如图所示。

温湿度检测电路使用型号为PT100的温湿度传感器。实时的检测温湿度，防止排插进水或者温度过高的情况，进而对排插进行保护的作用。PT100安装和接电参照其使用说明书。

无线通信电路和控制器电路使用一体化模块，使用芯片型号为HEADER8X2的芯片。LoRa通信及主控采用一体化模块设计，整个系统具有电路简洁，成本低廉、精度高、可靠稳定等特点。LoRa通信在芯片上接出天线即可和外部的手机无线连接，实现远程手机对排插的电量进行查看和监管的作用。

电量计量电路采用单相表专用计量芯片ATT7053作为电流、电压、功率、温度等参数的检测，实现电量的精准的检测，然后根据占用排插的时间(即充电使用时间和充满电但还在占用排插的时间)，实现精准的计费。

具有防水和电量检测的智能排插的充电计费方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1：采用电流电压采集电路对排插输入的电源线进行电压和电流采集，并把采集的电压和电流传给电量计量电路；

步骤2：电量计量电路根据采集的电压电流和时钟电路的提供的时间数据，进行计算使用电量和实时的功率数据，统计排插通电时间；

步骤3：当功率数据大于排插的最大负载功率时，控制器电路发出控制型号控制继电器电路断开排插的电源线，当功率数据不大于排插的最大负载功率时，进入下一步；

步骤4：当插头插入插孔(3)后，插孔封块(4)沿着插孔(3)边缘向下旋转90°，插孔封块(4)背后的焊锡片块(7)与触电电阻(14)连通，导线，电流采样到电流，根据此时时钟电路传递的时间作为使用排插的初始时间；

步骤5：当插头拔开插孔(3)后，焊锡片块(7)与触电电阻(14)断开，此时作为使用排插的结束时间，则排插的占用时间为结束时间-初始时间；

步骤6：计算通电的费用为：充电费用＝电量*电量单价+排插通电时间*使用时间基数单价+(排插的占用时间-排插通电时间)*占用时间基数单价，其中使用时间基数单价和占用时间基数单价为设定值，电量的单位为KW/h，时间使用单位为h。

本年发明实施例中，所述步骤6中使用时间基数单价＝[1-电量/(排插通电时间*基准功率基数)]*基准使用时间基数单价，其中基准功率基数和基准使用时间基数单价均为已知值。

本年发明实施例中，所述电量单价＝市场电量单价+利润单价-使用时间基数单价，其中利润单价根据用户设定。

比如使用的电单车充电时，充电的平均功率则与基准功率基数相等时，使用时间基数单价为零的，当充电的平均功率则比基准功率基数大时，使用时间基数单价为负数，相当是降低电量单价，从而可以保证商家的一定利润后，又能保证用户的权利，从而可以提高排插资源的充分利用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.具有防水和电量检测的智能排插，包括壳体、排插插孔板和排插前盖板(1)，所述排插插孔板设置在壳体内，所述排插前盖板(1)扣合在壳体上，其特征在于：所述排插前盖板(1)上设置有凸台(2)，所述凸台(2)上设置有插孔(3)，所述插孔(3)底部设置有插孔封块(4)，所述插孔封块(4)可活动设置在插孔(3)侧边底部，所述插孔封块(4)设置为倾斜凹槽结构，所述排插前盖板(1)底部设置有输水管(5)，所述输水管(5)一端与倾斜凹槽结构连通，输水管(5)另一端设置有湿度传感器(6)，所述排插前盖板(1)底部设置有排插使用时间统计装置(8)，所述壳体内设置有电路板，所述湿度传感器(6)与排插使用时间统计装置(8)与电路板连接，所述电路板包括电流电压采集电路、电量计量电路、电源电路、无线通信电路、时钟电路、控制器电路、继电器电路、漏电检测电路和温度电路，所述电流电压采集电路的采集端与排插插孔板的输入电源线连接，所述电流电压采集电路的输出端与电量计量电路连接，所述电量计量电路、无线通信电路、继电器电路、时钟电路、温度电路和漏电检测电路均与控制器电路连接，所述电源电路的输入端与市电连接，所述电源电路的输出端与控制器电路连接供电；

所述排插使用时间统计装置(8)包括焊锡片块(7)、焊锡片块导线(13)、触电电阻(14)、伸缩杆(15)、弹簧(16)、套管(17)和支撑板(18)，所述焊锡片块(7)贴在插孔封块(4)的背后，经焊锡片块导线(13)与电源电路连接，所述支撑板(18)设置在排插前盖板(1)的背面，所述套管(17)一端设置在支撑板(18)上，所述弹簧(16)套在伸缩杆(15)外侧，弹簧(16)和伸缩杆(15)均套入套管(17)内，所述触电电阻(14)设置在伸缩杆(15)的一端，并通过导线与电路板连接接地，所述焊锡片块导线(13)接入5V电压。

2.根据权利要求1所述的具有防水和电量检测的智能排插，其特征在于：所述插孔封块(4)包括倾斜底板、倾斜液体收集边(9)、收集横板(10)和进水孔(11)，所述倾斜液体收集边(9)设置在倾斜底板的两边，所述收集横板(10)设置在倾斜底板的倾斜端，所述进水孔(11)设置在收集横板(10)的底部，所述输水管(5)与进水孔(11)连接。

3.根据权利要求2所述的具有防水和电量检测的智能排插，其特征在于：所述插孔封块(4)边缘处设置有橡胶密封圈，橡胶密封圈贴合在插孔(3)底部边缘处。

4.根据权利要求1所述的具有防水和电量检测的智能排插，其特征在于：所述电流电压采集电路包括电压采集电路和电流采集电路，所述电压采集电路和电流采集电路的输出端均与电量计量电路连接。

5.根据权利要求4所述的具有防水和电量检测的智能排插，其特征在于：所述电压采集电路包括电阻R1-R6和电容C10、C11，所述电阻R1-R4依次串联在电源线上，所述电阻R5和电容C10的一端互接，且与电阻R4一端连接，所述电阻R6一端与电容C11的一端连接，电阻R6另一端与电阻R5另一端连接，并接地。

6.根据权利要求1所述的具有防水和电量检测的智能排插的充电计费方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1：采用电流电压采集电路对排插输入的电源线进行电压和电流采集，并把采集的电压和电流传给电量计量电路；

步骤2：电量计量电路根据采集的电压电流和时钟电路提供的时间数据，计算使用电量和实时的功率数据，统计排插通电时间；

步骤3：当功率数据大于排插的最大负载功率时，控制器电路发出控制信号控制继电器电路断开排插的电源线，当功率数据不大于排插的最大负载功率时，进入下一步；

步骤4：当插头插入插孔(3)后，插孔封块(4)沿着插孔(3)边缘向下旋转90°，插孔封块(4)背后的焊锡片块(7)与触电电阻(14)连通，导线进行电流采样，根据此时时钟电路传递的时间作为使用排插的初始时间；

步骤5：当插头拔开插孔(3)后，焊锡片块(7)与触电电阻(14)断开，此时作为使用排插的结束时间，则排插的占用时间为结束时间-初始时间；

步骤6：计算通电的费用为：充电费用＝电量*电量单价+排插通电时间*使用时间基数单价+(排插的占用时间-排插通电时间)*占用时间基数单价，其中使用时间基数单价和占用时间基数单价为设定值，电量的单位为KWh，时间使用单位为h。

7.根据权利要求6所述的具有防水和电量检测的智能排插的充电计费方法，其特征在于，所述步骤6中使用时间基数单价＝[1-电量/(排插通电时间*基准功率基数)]*基准使用时间基数单价，其中基准功率基数和基准使用时间基数单价均为已知值。

8.根据权利要求6所述的具有防水和电量检测的智能排插的充电计费方法，其特征在于，所述电量单价＝市场电量单价+利润单价-使用时间基数单价，其中利润单价根据用户设定。

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