CN111323644B - 一种基于电能表的智能监测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电能表的智能监测方法及系统,包括以下步骤:S1、获取总功率;S2、根据预设的功率阈值判断当前总功率是否大于预设功率阈值;S3、检测当前总功率的波动幅度,并与预设的波动幅度阈值进行比较,若当前总功率的波动幅度小于预设的波动幅度阈值则进入步骤S4;S4、计算当前总功率的波动幅度处于小于预设的波动幅度阈值的状态所持续的时间t;S5、判断时间t是否大于预设的时间阈值,是则控制电能表跳闸。本发明能够分析出大功率电器在长时间开启的情况下持续一定的时间后极有可能是无人看管的状态,从而及时对电表执行跳闸操作,保障用户及社会的用电安全,节省电能。
Description
技术领域
本发明涉及电能表技术领域,特别涉及一种基于电能表的智能监测方法及系统。
背景技术
随着国民经济的快速发展,售电量逐年递增及智能电表的大力推广等因素,电能表的检定数量、安装数量在逐年增加,虽然目前的电能表相对于上一代已经有了很大的改进,但是由于用户基数巨大,很多浪费电能甚至危害公共安全的用电行为依然屡见不鲜,例如当用户长时间离开住所时,经常会有忘记关掉的电器,比如电暖扇、空调等,这些大功率电器如果在没有人看管的情况下长时间工作,轻则浪费电力,重则引发火灾,危害公共安全。而如果能够监测出这些被用户忘记关闭且长时间工作的电器并及时从电能表处跳闸则能够有效地保障公共安全,对于节约用电、安全用电具有重大意义,因此亟待发明一种基于电能表的智能监测方法及系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于电能表的智能监测方法及系统,解决当人们忘记关闭大功率电器从而造成其持续开启浪费电能、甚至造成安全隐患的问题。
为了解决上述问题,本发明采用以下技术方案:
一种基于电能表的智能监测方法,包括以下步骤:S1、获取电能表出线的总功率;
S2、根据预设的功率阈值判断当前总功率是否大于预设功率阈值,若当前总功率大于预设的功率阈值则进入步骤S3,否则返回步骤S1;
S3、检测当前总功率的波动幅度,并与预设的波动幅度阈值进行比较,若当前总功率的波动幅度小于预设的波动幅度阈值则进入步骤S4,否则返回步骤S3;
S4、计算当前总功率的波动幅度处于小于预设的波动幅度阈值的状态所持续的时间t;
S5、判断时间t是否大于预设的时间阈值,若时间t大于预设的时间阈值则控制电能表跳闸,若时间t小于预设的时间阈值则则返回步骤S2。
进一步的:在检测当前总功率的波动幅度步骤中,采用以下步骤:
每间隔预设时间进行一次总功率采集;
按照时间顺序取连续的k个总功率数据求得平均功率样本M(k为大于1的正整数);
将每一次采集到的总功率数据以平均功率样本M作为平均值求得标准差δ。
进一步的:所述预设的功率阈值不小于100W。
进一步的:所述时间阈值不小于24小时。
本发明还公开了一种基于电能表的智能监测系统,包括电流检测单元、电压检测单元、处理器以及通讯单元,所述电流检测单元、所述电压检测单元、所述通讯单元分别与所述处理器连接,其中所述处理器用于执行以下操作:每间隔预设时间采集电流、电压信息并计算电能表出线的总功率,按照时间顺序取连续的k个总功率数据计算平均功率样本M,根据每个总功率数据以及平均功率样本M计算总功率的波动幅度,当总功率的波动幅度小于预设的波动幅度阈值时计时,当计时时间超过预设的时间阈值时发出跳闸信号;
所述通讯单元用于将处理器发出的电信号传输到电能表。
进一步的:所述电压检测单元为电压传感器。
进一步的:所述电流检测单元为电流互感器。
进一步的:所述基于电能表的智能监测系统还包括温度检测单元、漏电检测单元以及报警单元。
综上所述,本发明具有以下有益效果:本发明能够对用户用电情况进行精确的监测和分析,比如电流大小、电压大小、电功率的大小、电功率的波动幅度等,同时本发明能够通过特定的计算方法分析出大功率电器在长时间开启而没有一定幅度的功率波动的情况下持续一定的时间后极有可能是无人看管的状态,从而及时对电表执行跳闸操作,保障用户及社会的用电安全,节省电能,具有极大的推广价值。
附图说明
图1为本发明工作流程示意图;
图2为本发明系统结构框架示意图;
图3为本发明另一实施例系统结构框架图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1:
本实施例公开了一种基于电能表的智能监测方法,如图1所示,该方法包括以下步骤:S1、获取电能表出线的总功率;在该步骤中,可以采用现有技术中的多种方法进行总功率的采集,以家用电表为例,一户住户通常只配有一个电能表,而该住户家中所有的电器所产生的电功率即为总功率,可以采用信号采集器与电能表连接用来采集用户家中电器的总功率,此为现有技术在此不再赘述,当然也可以采用其他方式采集总功率,本实施例并不对获取总功率的方法做任何限定,仅以举例说明。
S2、根据预设的功率阈值判断当前总功率是否大于预设功率阈值,若当前总功率大于预设的功率阈值则进入步骤S3,否则返回步骤S1。
在该步骤中,预设的功率阈值需要在该方法实施之前预先设定,其目的对存在较大功率电器长时间开启的针对性监测,对于功率较小的电器例如各种小功率的充电器、照明灯等,对这些功率较小的电器排除在监测系统之外,可以有效地提高监测的准确性。举例来说,某户家庭中有一台功率为2000W空调的空调在工作,而我们预设的功率阈值为100W,那么由于空调的功率大于预设的功率阈值,因此该检测方法可以继续运行下去,但是如果该家庭中仅仅有一个功率为10W的灯泡在工作,由于总功率小于我们预设的功率阈值,因此需要重新返回到步骤S1中继续采集用户家中的总功率。从技术效果方面来讲,本方法是为了防止家中长时间无人但是忘记关闭大功率电器所造成的电能浪费或者带来安全隐患,而功率较小的电器(例如照明灯)无法准确地反映是否有人在家,比如阴天时人们白天也需要开灯,因此该步骤可以有效地提高此方法的监测效果。
S3、检测当前总功率的波动幅度,并与预设的波动幅度阈值进行比较,若当前总功率的波动幅度小于预设的波动幅度阈值则进入步骤S4,否则返回步骤S3;
对于功率波动幅度的检测在某种程度上可以反映用户家中电器的开启和关闭的过程,比如在仅仅开启灯的情况下,如果突然打开电热水器,或者在突然关闭电热水器,那么电表处所采集到的的总功率必然会发生波动,而这些功率的波动即证明该家庭中处于有人的状态,相反,如果某家庭中的功率用电功率较大(即大于了预设的功率阈值),并且长时间无波动情况发生即可证明该家庭有可能处于无人的状态。
此外,波动阈值需要在该方法执行之前预先设置,波动阈值可以减少电器自身的功率波动所带来的干扰,例如将预设的功率波动阈值设置为5W,则电器自身在5W之内的功率波动的情况将被忽略,比如某电视机在某时刻功率为200W,而下一时刻其功率可能波动为204W,那么由于其波动幅度小于预设的波动阈值,因此可以排除电器自身功率波动所造成干扰,该方法继续向下一步执行。
此外,对于检测功率波动幅度的方法本实施例并不做任何限定,任何能够检测功率波动的方法均可,举例来说,由于本方法处于持续采集总功率的状态,那么每次采集到的功率数据与上一次所采集到的功率数据之差即可反映总功率的波动情况,而这些操作均可以通过处理器来实现。
S4、计算当前总功率的波动幅度处于小于预设的波动幅度阈值的状态所持续的时间t;
S5、判断时间t是否大于预设的时间阈值,若时间t大于预设的时间阈值则控制电能表跳闸,若时间t小于预设的时间阈值则则返回步骤S2。
在步骤S4和步骤S5中,时间t所期望反映的是当人离开后家中大功率电器持续开启的时间,例如某家庭中所测出的总功率为5000W,功率波动处于波动幅度阈值以内(比如为正负10W),而该状态所持续的时间为48小时,假设预设的时间阈值假设为48小时,由于该家庭的持续时间达到了预设的时间阈值,因此这很可能反映出该家庭处于无人但大功率电器忘记关闭的状态,故及时对该家庭的电能表执行跳闸操作,即可以有效地达到节约用电,保障安全的效果。
此外,上述方法中所有预设的数值都可以通过上位机输入来实现。
实施例2:
在实施例1的基础上,本实施例提供了更优选的技术方案,首先在检测当前总功率的波动幅度步骤中,本实施例采用以下步骤:
每间隔预设时间进行一次总功率采集;
按照时间顺序取连续的k个总功率数据求得平均功率样本M(k为大于1的正整数);
将每一次采集到的总功率数据以平均功率样本M作为平均值求得标准差δ。求标准差的方法可根据标准差的公式求得。
在该步骤中,采用求标准差的方式分析功率的波动具有更好的抗干扰性。
作为可变换的实施方式,所述预设的功率阈值不小于100W。所述时间阈值不小于24小时。这样可以避免一些特殊情况下造成的误判。
实施例3:
本实施例提供了一种基于电能表的智能监测系统,如图2所示,包括电流检测单元1、电压检测单元2、处理器4以及通讯单元3,所述电流检测单元1、所述电压检测单元2、所述通讯单元3分别与所述处理器4连接,其中所述处理器4用于执行以下操作:每间隔预设时间采集电能表出线的电流、电压信息并计算电能表出线的总功率,按照时间顺序取连续的k个总功率数据计算平均功率样本M,根据每个总功率数据以及平均功率样本M计算总功率的波动幅度,当总功率的波动幅度小于预设的波动幅度阈值时计时,当计时时间超过预设的时间阈值时发出跳闸信号,换言之,处理器4可以执行实施例1和实施例2中的步骤;
所述通讯单元3用于将处理器发出的电信号传输到电能表。
具体地,该基于电能表的智能监测系统可以实时监测用户的用电情况,包括电流、电压、功率大小、功率波动以及大功率状态下功率波动幅度小于预设波动阈值时的持续时间等,可选择的,所述电流检测单元1可选择为电流互感器,所述电压检测单元2为电压传感器。电压传感器能感受被测电压并转换成可用输出信号传输给处理器,电流互感器可以检测电流并转化为电信号传输到处理器,处理器4可以根据采集到的电流、电压等信号计算功率、平均功率、功率波动、持续时间等信息,在处理器4判断出持续时间大于预设的时间阈值后处理器可以通过通讯单元向电能表发出跳闸信号,控制电能表中的继电器工作从而完成跳闸动作。具体地,通讯模块可以采用RS485通讯与电能表实现通讯连接。
作为可变换的实施方式,所述基于电能表的智能监测系统还包括温度检测单元5、漏电检测单元6以及报警单元7。温度检测单元5可以采用市面上的的温度传感器,漏电检测单元6可以采用现有的漏电流传感器,报警单元7可以采用蜂鸣器。温度检测单元5、漏电检测单元6以及报警单元7分别于处理器4连接,可以实时对电能表所处环境进行检测,当温度过高时或者漏电电流过大时处理器发出报警信号,避免火灾发生。
作为可变换的实施方式,如图3所示,通讯单元可以选择性设置有NB-IOT模块,以通过2G/3G/4G网络的方式与监控中心实时传输数据,使得工作人员可以对一定区域内的电表箱实施集中化远程管理,进一步提高对电表箱管理的效率。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种基于电能表的智能监测方法,其特征在于:包括以下步骤:S1、获取电能表出线的总功率;
S2、根据预设的功率阈值判断当前总功率是否大于预设的功率阈值,若当前总功率大于预设的功率阈值则进入步骤S3,否则返回步骤S1;
S3、检测当前总功率的波动幅度,并与预设的波动幅度阈值进行比较,若当前总功率的波动幅度小于预设的波动幅度阈值则进入步骤S4,否则返回步骤S3;
S4、计算当前总功率的波动幅度处于小于预设的波动幅度阈值的状态所持续的时间t;
S5、判断时间t是否大于预设的时间阈值,若时间t大于预设的时间阈值则控制电能表跳闸,若时间t小于预设的时间阈值则则返回步骤S2。
2.根据权利要求1所述的基于电能表的智能监测方法,其特征在于:在检测当前总功率的波动幅度步骤中,采用以下步骤:
每间隔预设时间进行一次总功率采集;
按照时间顺序取连续的k个总功率数据求得平均功率样本M,k为大于1的正整数;
将每一次采集到的总功率数据以平均功率样本M作为平均值求标准差δ。
3.根据权利要求1所述的一种基于电能表的智能监测方法,其特征是:所述预设的功率阈值不小于100W。
4.根据权利要求1所述的一种基于电能表的智能监测方法,其特征是:所述时间阈值不小于24小时。
5.一种基于电能表的智能监测系统,其特征是:包括电流检测单元(1)、电压检测单元(2)、处理器(4)以及通讯单元(3),所述电流检测单元(1)、所述电压检测单元(2)、所述通讯单元(3)分别与所述处理器(4)连接,其中所述处理器(4)用于执行以下操作:每间隔预设时间采集电流、电压信息并计算电能表出线的总功率,按照时间顺序取连续的k个总功率数据计算平均功率样本M,根据每个总功率数据以及平均功率样本M计算总功率的波动幅度;所述处理器(4)还执行权利要求1中的所有步骤;
所述通讯单元(3)用于将处理器(4)发出的电信号传输到电能表。
6.根据权利要求5所述的一种基于电能表的智能监测系统,其特征是:所述电压检测单元(2)为电压传感器。
7.根据权利要求5所述的一种基于电能表的智能监测系统,其特征是:所述电流检测单元(1)为电流互感器。
8.根据权利要求5所述的一种基于电能表的智能监测系统,其特征是:所述基于电能表的智能监测系统还包括温度检测单元(5)、漏电检测单元(6)以及报警单元(7)。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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TA01 | Transfer of patent application right | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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