CN113162243A - 一种智慧配电箱 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种智慧配电箱，涉及电箱领域。一种智慧配电箱，包括：防雷单元、防雷检测电路、MCU主控单元、电流互感器、电能计量芯片、漏电检测单元、设备驱动电路，和监测终端，所述防雷单元连接电源，所述防雷单元的检测端连接所述防雷检测电路，所述防雷检测电路的输出连接所述电能计量芯片的输入，所述MCU主控单元分别连接所述电能计量芯片、所述设备驱动电路和所述设备驱动电路，所述设备驱动电路的输入连接所述防雷检测电路的输出，所述设备驱动电路的输出连接所述电流互感器的输入，所述电流互感器分别连接所述电能计量芯片和用电设备，所述MCU主控单元连接所述监测终端，能够进一步加强对用电设备的保护，便于远程控制。

Description

一种智慧配电箱
技术领域
本发明涉及智慧配电箱领域，具体而言，涉及一种智慧配电箱。
背景技术
智慧电箱是基于移动互联与数字断路技术的智能配电系统，通常用于家庭、房地产等不同场景的用电总闸升级换代。智慧电箱能够随时监测用电状态，提高家庭用电的安全提供保障。目前的传统电箱只具有简单监测作用，不能实现远程控制。因此为了进一步避免用电事故的发生，保护用电环境中的人身和财产安全，迫切需要一种能够实现远程保护的智慧电箱。并且，传统电箱通常采用空气开关实现漏电保护，通过明装或安装的方式安装于墙上，安装复杂且维护难，无法实现危险预警。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智慧配电箱，其能够进一步加强对用电设备的保护，便于远程控制。
本发明的实施例是这样实现的：
本申请实施例提供一种智慧配电箱，包括：防雷单元、防雷检测电路、MCU主控单元、电流互感器、电能计量芯片、漏电检测单元、设备驱动电路，和监测终端，所述防雷单元连接电源，所述防雷单元的检测端连接所述防雷检测电路，所述防雷检测电路的输出连接所述电能计量芯片的输入，所述MCU主控单元分别连接所述电能计量芯片、所述设备驱动电路和所述设备驱动电路，所述设备驱动电路的输入连接所述防雷检测电路的输出，所述设备驱动电路的输出连接所述电流互感器的输入，所述电流互感器分别连接所述电能计量芯片和用电设备，所述MCU主控单元连接所述监测终端。
在本发明的一些实施例中，所述防雷检测电路包括过压检测单元、漏电检测单元、L线和N线位检测电路，所述防雷单元的输出连接所述L线和N线位检测电路的输入，所述漏电检测单元的输出分别连接所述设备驱动电路的输入和所述电能计量芯片的输入，所述过压检测单元分别连接所述防雷单元和所述电能计量芯片。
在本发明的一些实施例中，所述设备驱动检测电路包括磁保持驱动芯片和磁保持继电器，所述磁保持驱动芯片连接所述MCU主控单元、所述磁保持继电器的输入分别连接所述磁保持驱动芯片的输出和所述漏电检测单元的输出，所述磁保持驱动芯片的输出连接所述电流互感器的输入。
在本发明的一些实施例中，所述一种智慧配电箱包括防雷滤波电路，所述防雷滤波电路包括电磁干扰滤波器、整流滤波器和DC/DC转换模块，所述电磁干扰滤波器的输入连接所述漏电检测单元的输出，所述电磁干扰滤波器的输出连接所述整流滤波器的输入，所述整流滤波器的输出连接所述DC/DC转换模块的输入，所述DC/DC转换模块的输入连接所述电流互感器的输出，所述DC/DC转换模块的输出连接所述用电设备的输入。
在本发明的一些实施例中，所述一种智慧配电箱包括通信模块和检测组件，所述通信模块连接所述MCU主控单元，所述检测组件用于检测外部环境，所述通信模块连接所述检测组件。
在本发明的一些实施例中，所述检测组件包括温度传感器、人体动作感应传感器、磁珠/弹簧振动传感器、烟雾传感器、燃气传感器和监控设备中的任意一种或多种。
在本发明的一些实施例中，所述通信模块包括232通讯模块、WIFI模块、蓝牙模块、485无线传输模块和以太网模块中的任意一种或多种。
在本发明的一些实施例中，所述用电设备包括语音接收器、AM/FM音频模块、调温设备、电动窗帘、电控灯、电子鱼缸和童锁控制器中的任意一种或多种。
在本发明的一些实施例中，所述一种智慧配电箱包括存储芯片，所述存储芯片分别连接所述MCU主控单元和所述监测终端。
在本发明的一些实施例中，所述一种智慧配电箱包括报警器，所述MCU主控单元连接所述报警器。
相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
本申请实施例提供一种智慧配电箱，包括：防雷单元、防雷检测电路、MCU主控单元、电流互感器、电能计量芯片、设备驱动电路，和监测终端，所述防雷单元连接电源，所述防雷单元的检测端连接所述防雷检测电路，所述防雷检测电路的输出连接所述电能计量芯片的输入，所述MCU主控单元分别连接所述电能计量芯片、所述设备驱动电路和所述设备驱动电路，所述设备驱动电路的输入连接所述防雷检测电路的输出，所述设备驱动电路的输出连接所述电流互感器的输入，所述电流互感器分别连接所述电能计量芯片和用电设备，所述MCU主控单元连接所述监测终端。
本申请实施例通过防雷单元将电源接入用电设备，从而防止用电设备由于电击被损坏，MCU主控单元通过电能计量芯片测量防雷检测电路的电压大小，从而便于人们通过监测终端远程监控防雷单元是否过压，维护了用电的安全，并且人们获取过压状态后能够通过MCU主控单元控制设备驱动单元驱动用电设备的打开和关闭，进一步加强对用电设备的保护。通过电流互感器对用电设备的雷击泄电流录波情况进行检测，并且通过电能计量芯片测量电压大小并上传到MCU主控单元，从而便于用户利用监测终端实现MCU主控单元对用电设备的远程监控，并且根据用电设备的故障远程操作MCU主控单元，从而利用设备驱动电路控制用电设备的开启或关闭，进一步加强对用电设备的而保护。本发明与现有技术相比，便于用户远程监控和控制，加强了对用电设备的保护，维护了家庭、房地产等用电环境中的人身和财产安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例智慧配电箱的原理示意图；
图2为本发明实施例防雷滤波电路的原理示意图；
图3为本发明实施例设备驱动电路的原理示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。
实施例
请参阅图1～3，图1～3所示为本申请实施例提供的智慧配电箱的原理示意图。一种智慧配电箱，包括：防雷单元、防雷检测电路、MCU主控单元、电流互感器、电能计量芯片、设备驱动电路，和监测终端，所述防雷单元连接电源，所述防雷单元的检测端连接所述防雷检测电路，所述防雷检测电路的输出连接所述电能计量芯片的输入，所述MCU主控单元分别连接所述电能计量芯片、所述设备驱动电路和所述设备驱动电路，所述设备驱动电路的输入连接所述防雷检测电路的输出，所述设备驱动电路的输出连接所述电流互感器的输入，所述电流互感器分别连接所述电能计量芯片和用电设备，所述MCU主控单元连接所述监测终端。
详细的，防雷单元可以是任意一种防雷设备比如避雷棒，防雷检测电路连接于防雷单元的电压输出端，并且通过电能计量芯片测量电压后上传到MCU主控单元，从而便于人们通过MCU主控单元对防雷电压进行监控，从而获得防雷单元是否发生过压、欠压、接地等问题，并且通过MCU主控单元控制设备驱动电路远程控制用电设备。其中，用户操作时，监测终端可以为服务终端或者移动终端，将其与MCU主控单元连接，从而实现远程监控和操作用电设备。用户通过监测终端能够获得电能计量芯片测量到的防雷单元和用电设备的总电压大小，并且远程控制用电设备的关闭，提高了对用电设备的过压保护和防雷击保护。可选的，用电设备可以为电饭煲、热水器、饮水机等等家用电器。其中，电能计量芯片为十相电能计量芯片，支持10路以上扩展功能。电能计量芯片通过UART或者高速SPI接口连接MCU主控单元。
防雷单元可以设置过欠压保护设备：国家规定单相220V的供电误差不得大于正负百分之十，也就是高于242V叫过压，低于198V叫欠压，在单相220V有用电中，220V突升到380V或440V的叫超压，当电网电压出现突变超压、过压欠压时智能产品能自动快速切断电源。安全、科学、智能用电的保证为前提，能保证电器不被高压电源烧坏。
防雷单元可以设置过流保护设备：过流也叫过载保护装置，当外接用电设备或线路出现过流或短路现象时，产品能及时有效的切断该路电源，并通过发送到移动过终端提示故障信息。系统上电过载电流为默认值，该默认值经过科学的计算和测试来设置，也可以通过用户自定义设置，建议不能超过默认值的20％。
其中，监测终端可以通过处理器实现根据上述数据判断防雷单元是否欠压、过流，从而利用设备驱动电路远程控制用电设备，实现自动化控制和安全预警的功能。本发明与传统配电箱相比，实现了过流保护的效果。
在本发明的一些实施例中，所述防雷检测电路包括过压检测单元、漏电检测单元、L线和N线位检测电路，所述防雷单元的输出连接所述L线和N线位检测电路的输入，所述漏电检测单元的输出分别连接所述设备驱动电路的输入和所述电能计量芯片的输入，所述过压检测单元分别连接所述防雷单元和所述电能计量芯片。
详细的，防雷检测电路用于对防雷单元的运行状态进行监测，其中包括通过过压检测单元、漏电检测单元、L线和N线位检测电路，从而能够对防雷单元的电压、漏电、线位检测、主输入火线和零线进行检测。并且分别通过电能计量芯片测量各防雷检测模块的电压大小，从而共同监测防雷保护的有效性。本申请中，可以通过漏电检测单元检测漏电情况，并利用电脑记录芯片统计当前电路中的电流大小，从而可以根据用电情况控制设备驱动电路远程操作设备。替代了漏电保护通过空气开关进行控制，与现有技术相比，提高了漏电保护的智能化和安全性，并且解决了空气开关安装复杂且维护难的问题。另外，可以通过将过压检测单元、漏电检测单元、L线和N线位检测电路集成在一个电路板上，能够节省安装空间和成本。
在本发明的一些实施例中，所述设备驱动检测电路包括磁保持驱动芯片和磁保持继电器，所述磁保持驱动芯片连接所述MCU主控单元、所述磁保持继电器的输入分别连接所述磁保持驱动芯片的输出和所述漏电检测单元的输出，所述磁保持驱动芯片的输出连接所述电流互感器的输入。
其中，磁保持继电器可以为多个，通过多个磁保持继电器分闸和合闸实现不同用电设备的开闭。其中磁保持继电器可以为双路智能断路器或定时开关，便于实现用电设备的自动打开或关闭。磁保持驱动芯片通过大于1路的正反向驱动单元连接MCU主控单元。
在本发明的一些实施例中，所述一种智慧配电箱包括防雷滤波电路，所述防雷滤波电路包括电磁干扰滤波器、整流滤波器和DC/DC转换模块，所述电磁干扰滤波器的输入连接所述漏电检测单元的输出，所述电磁干扰滤波器的输出连接所述整流滤波器的输入，所述整流滤波器的输出连接所述DC/DC转换模块的输入，所述DC/DC转换模块的输入连接所述电流互感器的输出，所述DC/DC转换模块的输出连接所述用电设备的输入。
防雷滤波电路能够对电源进行处理，获得能够供用电设备使用的电压大小。通过防雷滤波电路可以对高压电源进行转换，从而提供电源到防雷单元。详细的，防雷单元接入的高压电压的输入电压可以为市电90V～270V交流电压或电网电压，接入防雷单元后，依次通过电磁干扰滤波器、整流滤器和DC/DC转换模块转换为12V直流电压和5V直流电压，并且通过连接用电设备对用电设备进行供电。可选的，通过输出直流电压连接防雷检测单元，便于对防雷单元进行监测。
在本发明的一些实施例中，所述一种智慧配电箱包括通信模块和检测组件，所述检测组件用于检测外部环境，所述通信模块连接所述检测组件。其中漏电检测单元包括智能漏电保护器，从而对电路进行漏电保护，防雷检测单元可以包括线序检测设备。
详细的，可以通过检测组件对用电设备或防雷监测电路进行检测，检测到后利用通信模块上传到MCU主控单元，从而进一步加强对用电设备的安全监控。通信模块可以通过无线网络、蓝牙等方式通信，检测组件可以为任意一种或多种传感器。其中通信模块可以为智能网关，通过云台连接用电设备和监测终端。
在本发明的一些实施例中，所述检测组件包括温度传感器、人体动作感应传感器、磁珠/弹簧振动传感器、烟雾传感器、燃气传感器和监控设备中的任意一种或多种。
详细的，监测终端能够通过检测组件获得用电设备的各种情况，比如温度、人为操作、地震、烟雾火灾、燃气泄露、监控画面等。检测组件可采用红外人体感应技术实时检测设备周边有无生命特征，实现突发事件救助。还可以包括温度传感器，并且燃气传感器可以为气体报警器，当检测到气体浓度达到爆炸或中毒报警器设置的临界点时，报警器就会发出报警信号，以提醒人员采取安全措施，并可以驱动各用电设备排风、切断电源、喷淋系统，防止发生爆炸、火灾、中毒事故，从而保障安全生产。
在本发明的一些实施例中，所述通信模块包括232通讯模块、WIFI模块、蓝牙模块、485无线传输模块和以太网模块中的任意一种或多种。
在本发明的一些实施例中，所述用电设备包括语音接收器、AM/FM音频模块、调温设备、电动窗帘、电控灯、电子鱼缸和童锁控制器中的任意一种或多种。
其中，人们可以通过语音接收器发送语音指令到MCU主控单元，从而语音接收器将语音指令转换为电压信号供MCU主控单元识别，从而控制各用电设备的开启或关闭。AM/FM音频模块相当于播放设备，调温设备可以是空调。通过控制声音播放和灯光开闭，能够实现防盗的效果。通过调节温度和窗帘开闭大小，能够调节室内亮度和温度，便于在室内饲养宠物，通过电子鱼缸便于饲养鱼。通过童锁控制器能够控制各用电设备的关闭，防止室内儿童失误操作，进一步提高室内的用电安全。其中，童锁控制器可以为与用电设备匹配的现有设备。
在本发明的一些实施例中，所述一种智慧配电箱包括存储芯片，所述存储芯片分别连接所述MCU主控单元和所述监测终端。详细的，存储芯片可以存储所有数据，并且历史数据供监测终端查看。
在本发明的一些实施例中，所述一种智慧配电箱包括报警器，所述MCU主控单元连接所述报警器。
详细的，报警器可以设置于用电设备附近，也可以安装于用电设备，从而在用电设备的打开状态下进行报警，提醒用户手动或远程控制用电设备关闭，便于在不同环境下使用。
MCU主控单元可以通过存储芯片存储软件程序及模块，如本申请实施例所提供的智慧配电箱对应的程序指令/模块，MCU主控单元通过执行存储在存储芯片内的软件程序及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。该通信接口可用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。
其中，存储芯片可以是但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。
MCU主控单元可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该MCU主控单元可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
可以理解，图1～2所示的结构仅为示意，智慧配电箱还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图中的每个方框、以及框图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
综上所述，本申请实施例提供的一种智慧配电箱：
本申请实施例通过防雷单元将电源接入用电设备，从而防止用电设备由于电击被损坏，MCU主控单元通过电能计量芯片测量防雷检测电路的电压大小，从而便于人们通过监测终端远程监控防雷单元是否过压，维护了用电的安全，并且人们获取过压状态后能够通过MCU主控单元控制设备驱动单元驱动用电设备的打开和关闭，进一步加强对用电设备的保护。通过电流电压互感器对用电设备的雷击漏电流滤波情况进行检测，并且通过电能计量芯片测量电压大小并上传到MCU主控单元，从而便于用户利用监测终端实现MCU主控单元对用电设备的远程监控，并且根据用电设备的故障远程操作MCU主控单元，从而利用设备驱动电路控制用电设备的开启或关闭，进一步加强对用电设备的而保护。本发明与现有技术相比，便于用户远程监控和控制，加强了对用电设备的保护，维护了家庭、房地产等用电环境中的人身和财产安全。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种智慧配电箱，其特征在于，包括：防雷单元、防雷检测电路、MCU主控单元、电流互感器、电能计量芯片、漏电检测单元、设备驱动电路，和监测终端，所述防雷单元连接电源，所述防雷单元的检测端连接所述防雷检测电路，所述防雷检测电路的输出连接所述电能计量芯片的输入，所述MCU主控单元分别连接所述电能计量芯片、所述设备驱动电路和所述设备驱动电路，所述设备驱动电路的输入连接所述防雷检测电路的输出，所述设备驱动电路的输出连接所述电流互感器的输入，所述电流互感器分别连接所述电能计量芯片和用电设备，所述MCU主控单元连接所述监测终端。
2.如权利要求1所述的一种智慧配电箱，其特征在于，所述防雷检测电路包括过压检测单元、漏电检测单元、L线和N线位检测电路，所述防雷单元的输出连接所述L线和N线位检测电路的输入，所述漏电检测单元的输出分别连接所述设备驱动电路的输入和所述电能计量芯片的输入，所述过压检测单元分别连接所述防雷单元和所述电能计量芯片。
3.如权利要求1所述的一种智慧配电箱，其特征在于，所述设备驱动检测电路包括磁保持驱动芯片和磁保持继电器，所述磁保持驱动芯片连接所述MCU主控单元、所述磁保持继电器的输入分别连接所述磁保持驱动芯片的输出和所述漏电检测单元的输出，所述磁保持驱动芯片的输出连接所述电流互感器的输入。
4.如权利要求1所述的一种智慧配电箱，其特征在于，包括防雷滤波电路，所述防雷滤波电路包括电磁干扰滤波器、整流滤波器和DC/DC转换模块，所述电磁干扰滤波器的输入连接所述漏电检测单元的输出，所述电磁干扰滤波器的输出连接所述整流滤波器的输入，所述整流滤波器的输出连接所述DC/DC转换模块的输入，所述DC/DC转换模块的输入连接所述电流互感器的输出，所述DC/DC转换模块的输出连接所述用电设备的输入。
5.如权利要求1所述的一种智慧配电箱，其特征在于，包括通信模块和检测组件，所述通信模块连接所述MCU主控单元，所述检测组件用于检测外部环境，所述通信模块连接所述检测组件。
6.如权利要求5所述的一种智慧配电箱，其特征在于，所述检测组件包括温度传感器、人体动作感应传感器、磁珠/弹簧振动传感器、烟雾传感器、燃气传感器和监控设备中的任意一种或多种。
7.如权利要求5所述的一种智慧配电箱，其特征在于，所述通信模块包括232通讯模块、WIFI模块、蓝牙模块、485无线传输模块和以太网模块中的任意一种或多种。
8.如权利要求1所述的一种智慧配电箱，其特征在于，所述用电设备包括语音接收器、AM/FM音频模块、调温设备、电动窗帘、电控灯、电子鱼缸、报警器和童锁控制器中的任意一种或多种。
9.如权利要求8所述的一种智慧配电箱，其特征在于，包括存储芯片，所述存储芯片分别连接所述MCU主控单元和所述监测终端。
10.如权利要求1所述的一种智慧配电箱，其特征在于，包括服务终端，所述MCU主控单元连接所述服务终端。
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