CN113835384B - 监控系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种监控系统。所述监控系统包括：采集电路，用于接收交流电源并采集所述交流电源中的有效信号，其中，所述有效信号用于指示电源变化情况；主控模块，与所述采集电路相连，用于将所述有效信号通过通信模块转发至服务器；电源稳压电路，与所述主控模块相连，用于将所述交流电源转换为直流电源，并将所述直流电源提供至所述主控模块。基于上述监控系统中的采集电路获取交流电源中的有效信号，有效信息发送至主控模块进行分析，电源稳压电路与主控模块相连，主要是用于为主控模块提供直流电源，通过有效信号确定监控交流电源的用电情况，主控模块将有效信号转发至服务器，用户可通过访问服务器来了解用电情况。

Description

监控系统

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种监控系统。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，在国内使用智能化设备的场景越来越多，但目前无法很全面的需要掌握多个智能化设备的用电情况，使得智能化设备的监管人员无法了解任何时间点、时间段、任何设备的供电电源详细状况，在电源不稳定对用电设备造成损坏时也无法及时知晓，容易造成更严重的不良影响。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种监控系统。

本申请提供了一种监控系统，包括：

采集电路，用于接收交流电源并采集所述交流电源中的有效信号，其中，所述有效信号用于指示电源变化情况；

主控模块，与所述采集电路相连，用于将所述有效信号通过通信模块转发至服务器；

电源稳压电路，与所述主控模块相连，用于将所述交流电源转换为直流电源，并将所述直流电源提供至所述主控模块。

可选地，所述采集电路包括：

电压采样电路，所述电压采样电路的第一端与所述交流电源相连，所述电压采样电路的第二端与所述主控模块相连，用于将所述交流电源中的电压信号进行滤波放大处理，得到有效电压信号，其中，所述有效信号包括所述有效电压信号。

可选地，所述电压采样电路包括：

电压互感器，用于将所述电压信号进行降压处理，得到降压信号；

第一偏置电路，与所述电压互感器相连，用于对所述降压信号进行偏置处理，得到第一偏置信号；

第一震荡电路，与所述第一偏置电路相连，用于根据所述第一偏置信号产生第一震荡信号；

第一放大电路，与所述第一震荡电路相连，用于对所述第一震荡信号进行放大处理，得到所述有效电压信号。

可选地，所述第一偏置电路包括第一电阻、第一二极管和第二二极管，所述第一电阻的第一端、所述第一二极管的负极和所述第二二极管的正极相连于第一节点，所述第一节点还与所述电压互感器的第一输出端相连，所述第一电阻的第二端、所述第一二极管的正极和所述第二二极管的负极相连于第二节点，所述第二节点还与所述电压互感器的第二输出端相连，所述第二节点还与偏置电源相连。

可选地，所述第一震荡电路包括第二电阻和第一电容，所述第二电阻的第一端与所述第一节点相连，所述第二电阻的第二端与所述第一电容的第一端相连，所述第二电阻的第二端还与所述第一放大电路相连，所述第一电容的第二端接地。

可选地，所述第一放大电路包括第一放大部件、第一限流部件和第二放大部件，所述第一放大部件的第一端与所述第二电阻的第二端相连，所述第一放大部件的第二端与所述第一限流部件的第一端相连，所述第一限流部件的第二端与所述第二放大部件的第一端相连，所述第二放大部件的第二端与所述主控模块相连。

可选地，所述第一放大部件包括第一放大器、第二电容和第一电感，所述第一放大器的第一端与所述第二电阻的第二端相连，所述第一放大器的第二端与所述第一放大器的第三端相连，所述第一放大器的第三端还与所述第一限流部件的第一端相连，所述第一放大器的第四端与所述第一电感的第一端相连，所述第一放大器的第五端接地，所述第一电感的第一端还经所述第二电容接地，所述第一电感的第二端与供电电源相连。

可选地，所述第二放大部件包括第二放大器、第三电阻、第四电阻和第三电容，所述第二放大器的第一端与所述第一限流部件的第二端相连，所述第二放大器的第一端还经所述第三电阻与所述第二放大器的第二端相连，所述第二放大器的第一端还经所述第三电容与所述第二放大器的第二端相连，所述第二放大器的第三端经所述第四电阻与所述偏置电源相连。

可选地，所述采集电路还包括：

电流采样电路，所述电流采样电路的第一端与所述交流电源相连，所述电流采样电路的第二端与所述主控模块相连，用于将所述交流电源中的电流信号进行滤波放大，得到有效电流信号，其中，所述有效信号包括所述有效电流信号。

可选地，所述电流采样电路包括：

电流互感器，用于将所述电流信号进行降流处理，得到降流信号；

第二偏置电路，与所述电流互感器相连，用于对所述降流信号进行偏置处理，得到第二偏置信号；

第二震荡电路，与所述第二偏置电路相连，用于根据所述第二偏置信号产生第二震荡信号；

第二放大电路，与所述第二震荡电路相连，用于对所述第二震荡信号进行放大处理，得到所述有效电流信号。

上述监控系统，所述监控系统包括：采集电路，用于接收交流电源并采集所述交流电源中的有效信号，其中，所述有效信号用于指示电源变化情况；主控模块，与所述采集电路相连，用于将所述有效信号通过通信模块转发至服务器；电源稳压电路，与所述主控模块相连，用于将所述交流电源转换为直流电源，并将所述直流电源提供至所述主控模块。基于上述监控系统中的采集电路获取交流电源中的有效信号，有效信息发送至主控模块进行分析，电源稳压电路与主控模块相连，主要是用于为主控模块提供直流电源，通过有效信号确定监控交流电源的用电情况，主控模块将有效信号转发至服务器，用户可通过访问服务器来了解用电情况。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例中监控系统的结构示意图；

图2为一个实施例中电压采样电路的结构示意图；

图3为一个实施例中电流采样电路的结构示意图。

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。

图1为一个实施例中监控系统的结构示意图。参照图1，该监控系统系统包括：

采集电路110，用于接收交流电源并采集所述交流电源中的有效信号，其中，所述有效信号用于指示电源变化情况。

具体地，交流电源是指为设备供电的电源，由于电源不稳定容易对用电设备造成严重的影响，因此，需要对交流电源进行监控，从而根据交流电源的监控结果可调节用电设备的用电策略，以避免用电设备由于交流电源的变化而受不良影响，采集电路110包括电压采样电路111和电流采样电路112，电压采样电路111用于采集交流电源中的有效电压信号，电流采样电路112用于采集交流电源中的有效电流信号，即有效信号包括上述有效电压信号和有效电流信号，可根据有效电压信号和有效电压信号的变化情况分析频率、相位、功率等变化情况，从而实时多方面掌握交流电源的波动情况。

主控模块120，与所述采集电路110相连，用于将所述有效信号通过通信模块转发至服务器。

具体地，主控模块120为微控制器或微控制芯片，在本实施例中主控模块120采用stm32微控制器，stm32微控制器具有高性能、低成本、低功耗、可裁剪的特点，它集成了CPU、RAM、ROM、FLASH定时器/计时器和多种I/O接口于一体。用于对采集电路110采集到的有效信号进行分析处理，即将实时采集到的有效信号进行比对，从而确定交流电源的变化，并将有效信号转发至服务器，使监管人员通过访问服务器获取交流电源的变化趋势。

电源稳压电路130，与所述主控模块120相连，用于将所述交流电源转换为直流电源，并将所述直流电源提供至所述主控模块120。

具体地，电源稳压电路130用于在交流电源波动或负载发生改变时仍能保持输出电压基本不变的电源电路，避免电压波动对主控模块120产生损坏，电源稳压电路130可将220V的交流电转换成直流5V或3.3V以供监控系统用电，在主电路掉电的情况下，即交流电源断开的情况，可争取1S掉电的时间，将各项参数存贮在其内部存储单元(Flash)中，避免主电路掉电导致全部参数的丢失。

在一个实施例中，所述采集电路110包括：电压采样电路111，所述电压采样电路111的第一端与所述交流电源相连，所述电压采样电路111的第二端与所述主控模块120相连，用于将所述交流电源中的电压信号进行滤波放大处理，得到有效电压信号，其中，所述有效信号包括所述有效电压信号。

具体地，电压采样电路111用于对交流电流中的电压信号进行偏置、滤波、放大等处理，得到有效电压信号，监控系统通过监控有效电压信号的变化来判断交流电源的波动变化情况。

在一个实施例中，所述电压采样电路111包括：电压互感器，用于将所述电压信号进行降压处理，得到降压信号；第一偏置电路1111，与所述电压互感器相连，用于对所述降压信号进行偏置处理，得到第一偏置信号；第一震荡电路1112，与所述第一偏置电路1111相连，用于根据所述第一偏置信号产生第一震荡信号；第一放大电路1113，与所述第一震荡电路1112相连，用于对所述第一震荡信号进行放大处理，得到所述有效电压信号。

具体地，通过电压互感器将交流电源中数值较大的电压信号转换为数值较小的降压信号，再通过第一偏置电路1111将降压信号进行偏置处理得到第一偏置信号，第一偏置信号通过第一震荡电路1112产生第一震荡信号。通常振荡电路的作用是产生信号电压，包含有正弦波振荡器和其他波形振荡器，其结构特点是没有对外的电路输入端，晶体管或集成运放的输出端与输入端之间有一个具有选频功能的正反馈网络，将输出信号的一部分正反馈到输入端以形成振荡。第一震荡信号通过第一放大电路1113进行放大，从而最终得到有效电压信号。

在一个实施例中，如图2所示，所述第一偏置电路1111包括第一电阻、第一二极管和第二二极管，图2中的R330指示第一电阻、D300指示第一二极管、D301指示第二二极管、H1指示电压互感器，交流电源从L/N输入电压互感器，所述第一电阻的第一端、所述第一二极管的负极和所述第二二极管的正极相连于第一节点，所述第一节点还与所述电压互感器的第一输出端相连，所述第一电阻的第二端、所述第一二极管的正极和所述第二二极管的负极相连于第二节点，所述第二节点还与所述电压互感器的第二输出端相连，所述第二节点还与偏置电源相连，偏置电源即为+1.5V。

在一个实施例中，如图2所示，所述第一震荡电路1112包括第二电阻和第一电容，图2中的R306指示第二电阻、C300指示第一电容，所述第二电阻的第一端与所述第一节点相连，所述第二电阻的第二端与所述第一电容的第一端相连，所述第二电阻的第二端还与所述第一放大电路1113相连，所述第一电容的第二端接地。

在一个实施例中，所述第一放大电路1113包括第一放大部件11131、第一限流部件11132和第二放大部件11133，所述第一放大部件11131的第一端与所述第二电阻的第二端相连，所述第一放大部件11131的第二端与所述第一限流部件11132的第一端相连，所述第一限流部件11132的第二端与所述第二放大部件11133的第一端相连，所述第二放大部件11133的第二端与所述主控模块120相连。

具体地，第一放大部件11131用于对第一震荡信号进行一阶放大，第一限流部件11132用于对进行一阶放大后的信号进行滤波处理，然后再通过第二放大部件11133对滤波后的信号进行二阶放大，从而得到放大了十倍的有效电压信号。

在一个实施例中，如图2所示，所述第一放大部件11131包括第一放大器、第二电容和第一电感，图2中的U300A指示第一放大器、C301指示第二电容、L300指示第一电感，其中第一放大器采用LMV324型号的放大器，所述第一放大器的第一端与所述第二电阻的第二端相连，所述第一放大器的第二端与所述第一放大器的第三端相连，所述第一放大器的第三端还与所述第一限流部件11132的第一端相连，所述第一放大器的第四端与所述第一电感的第一端相连，所述第一放大器的第五端接地，所述第一电感的第一端还经所述第二电容接地，所述第一电感的第二端与供电电源相连。

在一个实施例中，如图2所示，所述第二放大部件11133包括第二放大器、第三电阻、第四电阻和第三电容，图2中的U300B指示第二放大器、R342指示第三电阻、C313指示第三电容、R312指示第四电阻，第一限流部件11132采用限流电阻R336，所述第二放大器的第一端与所述第一限流部件11132的第二端相连，所述第二放大器的第一端还经所述第三电阻与所述第二放大器的第二端相连，所述第二放大器的第一端还经所述第三电容与所述第二放大器的第二端相连，所述第二放大器的第三端经所述第四电阻与所述偏置电源相连。

在一个实施例中，所述采集电路110还包括：

电流采样电路112，所述电流采样电路112的第一端与所述交流电源相连，所述电流采样电路112的第二端与所述主控模块120相连，用于将所述交流电源中的电流信号进行滤波放大，得到有效电流信号，其中，所述有效信号包括所述有效电流信号。

具体地，电流采样电路112用于对交流电流中的电流信号进行偏置、滤波、去耦、放大等处理，得到有效电流信号，监控系统通过监控有效电流信号的变化来判断交流电源的波动变化情况。

在一个实施例中，所述电流采样电路112包括：电流互感器，用于将所述电流信号进行降流处理，得到降流信号；第二偏置电路1121，与所述电流互感器相连，用于对所述降流信号进行偏置处理，得到第二偏置信号；第二震荡电路1122，与所述第二偏置电路1121相连，用于根据所述第二偏置信号产生第二震荡信号；第二放大电路1123，与所述第二震荡电路1122相连，用于对所述第二震荡信号进行放大处理，得到所述有效电流信号。

具体地，通过电流互感器将交流电源中数值较大的电流信号转换为数值较小的降流信号，再通过第二偏置电路1121将降流信号进行偏置处理得到第二偏置信号，第二偏置信号通过第二震荡电路1122产生第二震荡信号。第二震荡信号通过第二放大电路1123进行滤波、去耦和放大处理，从而最终得到有效电流信号。

参照图3，第二偏置电路1121包括第五电阻R430，通过第五电阻实现偏置功能。

第二震荡电路1122包括第六电阻和第四电容，即图3中的R406指示第六电阻、C400指示第四电容，第六电阻和第四电容的连接方式如第一震荡电路1112中的第二电阻和第一电容的连接方式相同。

第二放大电路1123包括第三放大部件11231、第二限流部件11232和第四放大部件11233，第三放大部件11231包括第三放大器U400A、第五电容C401和第二电感L400，第三放大部件11231中各元器件的连接方式与第一放大部件11131中各元器件的连接方式相同。

第二限流部件11232包括第七电阻R404、第八电阻R422、第九电阻R440、第十电阻R446、多路复用器U403和第五电容C415，第七电阻的第一端、第八电阻的第一端、第九电阻的第一端和第十电阻的第一端连接于结点，该结点与第三放大器的输出端相连，第七电阻的第二端与多路复用器的XO引脚相连，第八电阻的第二端与多路复用器的X1引脚相连，第九电阻的第二端与多路复用器的X2引脚相连，第十电阻的第二端与多路复用器的X3引脚相连，多路复用器的VCC引脚经第五电容与多路复用器的GND引脚相连，多路复用器的X引脚与第四放大部件11233相连。

第四放大部件11233包括第四放大器U400B、第十一电阻R424、第十二电阻R412和第六电容C409，第四放大部件11233中各元器件的连接方式与第二放大部件11133中各元器件的连接方式相同，其中，第四放大器的6号引脚与多路复用器的X引脚相连，第四放大器的7号引脚用于输出有效电流信号。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、监控系统、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、监控系统、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、监控系统、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种监控系统，其特征在于，所述监控系统包括：

采集电路，用于接收交流电源并采集所述交流电源中的有效信号，其中，所述有效信号用于指示电源变化情况；

主控模块，与所述采集电路相连，用于将所述有效信号通过通信模块转发至服务器；

电源稳压电路，与所述主控模块相连，用于将所述交流电源转换为直流电源，并将所述直流电源提供至所述主控模块；

所述采集电路包括：

电压采样电路，所述电压采样电路的第一端与所述交流电源相连，所述电压采样电路的第二端与所述主控模块相连，用于将所述交流电源中的电压信号进行滤波放大处理，得到有效电压信号，其中，所述有效信号包括所述有效电压信号；

所述电压采样电路包括：

电压互感器，用于将所述电压信号进行降压处理，得到降压信号；

第一偏置电路，与所述电压互感器相连，用于对所述降压信号进行偏置处理，得到第一偏置信号；

第一震荡电路，与所述第一偏置电路相连，用于根据所述第一偏置信号产生第一震荡信号；

第一放大电路，与所述第一震荡电路相连，用于对所述第一震荡信号进行放大处理，得到所述有效电压信号；

所述第一偏置电路包括第一电阻、第一二极管和第二二极管，所述第一电阻的第一端、所述第一二极管的负极和所述第二二极管的正极相连于第一节点，所述第一节点还与所述电压互感器的第一输出端相连，所述第一电阻的第二端、所述第一二极管的正极和所述第二二极管的负极相连于第二节点，所述第二节点还与所述电压互感器的第二输出端相连，所述第二节点还与偏置电源相连；

所述第一震荡电路包括第二电阻和第一电容，所述第二电阻的第一端与所述第一节点相连，所述第二电阻的第二端与所述第一电容的第一端相连，所述第二电阻的第二端还与所述第一放大电路相连，所述第一电容的第二端接地；

所述第一放大电路包括第一放大部件、第一限流部件和第二放大部件，所述第一放大部件的第一端与所述第二电阻的第二端相连，所述第一放大部件的第二端与所述第一限流部件的第一端相连，所述第一限流部件的第二端与所述第二放大部件的第一端相连，所述第二放大部件的第二端与所述主控模块相连；

所述第一放大部件包括第一放大器、第二电容和第一电感，所述第一放大器的第一端与所述第二电阻的第二端相连，所述第一放大器的第二端与所述第一放大器的第三端相连，所述第一放大器的第三端还与所述第一限流部件的第一端相连，所述第一放大器的第四端与所述第一电感的第一端相连，所述第一放大器的第五端接地，所述第一电感的第一端还经所述第二电容接地，所述第一电感的第二端与供电电源相连；

所述第二放大部件包括第二放大器、第三电阻、第四电阻和第三电容，所述第二放大器的第一端与所述第一限流部件的第二端相连，所述第二放大器的第一端还经所述第三电阻与所述第二放大器的第二端相连，所述第二放大器的第一端还经所述第三电容与所述第二放大器的第二端相连，所述第二放大器的第三端经所述第四电阻与所述偏置电源相连。

2.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，所述采集电路还包括：

电流采样电路，所述电流采样电路的第一端与所述交流电源相连，所述电流采样电路的第二端与所述主控模块相连，用于将所述交流电源中的电流信号进行滤波放大，得到有效电流信号，其中，所述有效信号包括所述有效电流信号。

3.根据权利要求2所述的监控系统，其特征在于，所述电流采样电路包括：

电流互感器，用于将所述电流信号进行降流处理，得到降流信号；

第二偏置电路，与所述电流互感器相连，用于对所述降流信号进行偏置处理，得到第二偏置信号；

第二震荡电路，与所述第二偏置电路相连，用于根据所述第二偏置信号产生第二震荡信号；

第二放大电路，与所述第二震荡电路相连，用于对所述第二震荡信号进行放大处理，得到所述有效电流信号。