CN110133362A - 一种基于电力泛在物联网的家庭用电监控交互终端 - Google Patents

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吕永红
牛宁
宋筱爽
卢瑞
董航
孙宁
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Original Assignee
Qingdao Power Supply Co of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种基于电力泛在物联网的家庭用电监控交互终端，包括电力系统和控制系统；所述的电力系统包括通过接线排与市电相连的输电线，所述的输电线在接线排后侧设置有电压传感器，输电线上设置有若干组与输电线电连的开关，所述的开关与输电线火线之间设置有电流互感器。本发明的一种基于电力泛在物联网的家庭用电监控交互终端，采用移动互联的方式，让使用者可以随时随地、简洁快速的了解家中电能的实时流向；只需要一个设备，即可监控家中所有用电设备的电量，模组构成简单，元器件价格低廉，设备只产生微量能耗，不占用生活空间；采用机器学习技术，设备可以自主学习，智能分析家中用电情况，并实现异常预警。

Description

一种基于电力泛在物联网的家庭用电监控交互终端
技术领域
本发明涉及一种用电监控交互终端，具体涉及一种基于电力泛在物联网的家庭用电监控交互终端。
背景技术
随着电力行业与智能电子科技的飞速发展，人们对用电的需求也日益增加，但不少客户会对家中电能的流向表示疑惑，越来越多的客户针对“电费收缴不合理”进行投诉，认为供电企业收取的电费与自己的实际用电量不相符，产生“供电企业表计不准确”、“自己被窃电”、“电能表以下线路漏电”等误解和不满，这对优化客户体验造成不小的阻力，也对供电企业营商环境的改善带来重大的挑战，投诉降压已成为当今供电企业优质服务的主题。
解决问题的关键在于如何让客户实时、清晰的了解家中电能的流向问题。而目前所有与此类问题相关的解决方案只有以下三种：
1、客户亲自到供电公司查询电量，这种方法的缺点在于需要用户亲自前往，浪费时间，而且最重要的是，只能查询到每日的总用电量，无法明确电费过高究竟是浪费在家中的电器上还是由于电表错误计量导致的电费过高。
2、用户自己购买可计量功率的插座，这种方法的缺点在于只能单一计量该插座所接出电器的功率、电量使用情况，而且计量精度与价格正相关，如果要监控整个家中的用电情况，需要将所有插座都安装这种功率计量装置，如此一来不仅性价比过低，还会产生大量不必要的能耗。
3、借助某些品牌的智能家居自带的功能，经调研，目前不存在任何品牌的智能家居可监控家中所有电器的用电情况，而且即便是同一个品牌(极少数有监控电量功能的品牌)的智能家居也只能监控其某几个产品的用电情况。
以上解决方案均不具备异常电量预警功能。
发明内容
为了解决上述问题，本发明公开了一种基于电力泛在物联网的家庭用电监控交互终端。
本发明的技术方案是：一种基于电力泛在物联网的家庭用电监控交互终端，包括电力系统和控制系统；所述的电力系统包括通过接线排与市电相连的输电线，所述的输电线在接线排后侧设置有电压传感器，输电线上设置有若干组与输电线电连的开关，所述的开关与输电线火线之间设置有电流互感器；所述的控制系统包括CPU，所述的CPU上电连有储存信息的ROM，CPU通过A/D转换模块分别电连电压传感器和电流互感器，CPU上还电连有WIFI通讯模块，所述的 WIFI与用户上位机信号连接。
进一步地，所述的电压传感器和电流互感器为霍尔传感器，通过霍尔传感器实现电压和电流的采集。
进一步地，所述的电压传感器和电流互感器采集到的数值通过信号线传递到A/D转换模块中，A/D模块将模拟信号转换为数字信号，然后传递到CPU中等待分析。
进一步地，所述的CPU接收到数据，后先将采集到的电压电流数据，根据系统内置的负荷印记(负荷印记能反映一个用电设备在运行中所体现的独特的反映用电状态的信息，比如电压、有功的波形、启动电流等)，通过交流采样公式：
(式中ΔTm为相邻两次的采样间隔， um为第m-1个时间间隔的电压采样瞬间值，N为1个周期的采样点数)；
(im为第m-1个时间间隔的电流采样瞬时值，其它同上)；
W(电能量)＝P×t；
智能的计算元器件的有效功率和电能，计算得出有效功率和电能后，得到家中每个用电器的实时用电数据，通过与ROM中历史数据比对分析过程，自动判断电量使用异常，并储存、按需求展示数据，CPU通过WIFI模块与用户上位机进行信息交互。
有益效果
本发明的一种基于电力泛在物联网的家庭用电监控交互终端，采用移动互联的方式，让使用者可以随时随地、简洁快速的了解家中电能的实时流向；只需要一个设备，即可监控家中所有用电设备的电量，模组构成简单，元器件价格低廉，设备只产生微量能耗，不占用生活空间；采用机器学习技术，设备可以自主学习，智能分析家中用电情况，并实现异常预警。
附图说明
图1为本发明的系统框图。
图2为本发明设备的各特征参数分布图。
图中，1-接线排、2-电压传感器、3-开关、4-电流互感器、5-控制系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种基于电力泛在物联网的家庭用电监控交互终端作详细说明。
如图1所示，一种基于电力泛在物联网的家庭用电监控交互终端，包括电力系统和控制系统5；所述的电力系统包括通过接线排1与市电相连的输电线，所述的输电线在接线排1后侧设置有电压传感器2，输电线上设置有若干组与输电线电连的开关3，所述的开关3与输电线火线之间设置有电流互感器4；所述的控制系统5包括CPU，所述的CPU上电连有储存信息的ROM，CPU通过A/D转换模块分别电连电压传感器2和电流互感器4，CPU上还电连有WIFI通讯模块，所述的WIFI与用户上位机信号连接；所述的电压传感器2和电流互感器4为霍尔传感器，通过霍尔传感器实现电压和电流的采集；所述的电压传感器2和电流互感器4采集到的数值通过信号线传递到A/D转换模块中，A/D模块将模拟信号转换为数字信号，然后传递到CPU中等待分析。
进一步地，所述的CPU接收到数据，后先将采集到的电压电流数据，根据系统内置的负荷印记(负荷印记能反映一个用电设备在运行中所体现的独特的反映用电状态的信息，比如电压、有功的波形、启动电流等)，通过交流采样公式：
(式中ΔTm为相邻两次的采样间隔， um为第m-1个时间间隔的电压采样瞬间值，N为1个周期的采样点数)；
(im为第m-1个时间间隔的电流采样瞬时值，其它同上)；
W(电能量)＝P×t；
智能的计算元器件的有效功率和电能
以空调为例，空调在制冷和制热时有功功率相差很大，无功功率也有明显差别。用折线图可明显看出各电器特征参数的差异，利用这些差异，如附图所示，我们就可以将他们分离出来。
计算得出有效功率和电能后，得到家中每个用电器的实时用电数据，通过与ROM中历史数据比对分析过程，自动判断电量使用异常，并储存、按需求展示数据，CPU通过WIFI模块与用户上位机进行信息交互。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种基于电力泛在物联网的家庭用电监控交互终端，其特征在于：包括电力系统和控制系统；所述的电力系统包括通过接线排与市电相连的输电线，所述的输电线在接线排后侧设置有电压传感器，输电线上设置有若干组与输电线电连的开关，所述的开关与输电线火线之间设置有电流互感器；所述的控制系统包括CPU，所述的CPU上电连有储存信息的ROM，CPU通过A/D转换模块分别电连电压传感器和电流互感器，CPU上还电连有WIFI通讯模块，所述的WIFI与用户上位机信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于电力泛在物联网的家庭用电监控交互终端，其特征在于：所述的电压传感器和电流互感器为霍尔传感器，通过霍尔传感器实现电压和电流的采集。
3.根据权利要求1所述的一种基于电力泛在物联网的家庭用电监控交互终端，其特征在于：所述的电压传感器和电流互感器采集到的数值通过信号线传递到A/D转换模块中，A/D模块将模拟信号转换为数字信号，然后传递到CPU中等待分析。
4.根据权利要求1所述的一种基于电力泛在物联网的家庭用电监控交互终端，其特征在于：所述的CPU接收到数据，后先将采集到的电压电流数据转换为有效值，通过公式：
(式中ΔTm为相邻两次的采样间隔，um为第m-1个时间间隔的电压采样瞬间值，N为1个周期的采样点数)；
(im为第m-1个时间间隔的电流采样瞬时值，其它同上)；
W(电能量)＝P×t；
计算得出有效功率和电能后，通过与ROM中历史数据比对分析过程，自动判断电量使用异常，并存储、展示各用电器的用电数据，CPU通过WIFI模块与用户上位机进行信息交互。
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