CN114137268A - 智慧电能表箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智慧电能表箱，本发明解决现有技术的问题，其技术方案要点是：包括感知层、传输层、应用层和终端层，所述感知层，包括智慧管控采集器、计量电表、环境传感器和门禁；所述传输层，包括以太网及4G传输网络；所述应用层是智慧电表监控管理平台，负责监测、管理及分析感知层获取的系统实时数据；所述终端层，是智慧手机、ipad、电脑和PC机，用于实时获取系统内设备实时运行数据及故障报警信息；所述感知层通过传输层和应用层与终端层通信连接。

Description

智慧电能表箱

技术领域

本发明涉及了一种电能表箱，特别是涉及了一种智慧电能表箱。

背景技术

电网对家庭进行电力传输都会用到电表箱，电表箱在使用时，内部的电表安装一般使用螺栓进行固定，固定时需要对螺栓孔进行对位，固定较为繁琐，耗费时间久，一般电表箱内电线为裸露在电表箱中，在排线时非常麻烦，有的电表箱内电线排布杂乱，而且电表箱内容易进入鸟虫，长时间使用后容易出现安全事故，也给后期的维修以及维护带来麻烦。可以预见的是，未来智慧电能表箱系统，把整个电表箱作为一个控制整体，集成分户计量、安全防范、远程控制、自动运维于一体。整体安全性和防窃电水平比以前的独立电表的电表高出很多水平。

例如，中国专利申请号CN201922246879.9在2019年公开了一种便于散热的智能电表箱，包括智能电表箱、风扇和一端开口的外壳体，外壳体固定连接于智能电表箱的外壁上，风扇固定连接于外壳体的内壁上，智能电表箱的表面设有第一通孔，第一通孔与外壳体的开口相对齐，智能电表箱的另一侧设有若干第一弯管，第一弯管的两端均与智能电表箱相连通，第一通孔与第一弯管的一端相对齐，与外壳体同侧的智能电表箱外壁上设有第二弯管，第二弯管的两端均与智能电表箱相连通，第二弯管的一端与第一弯管的另一端相对齐，与第一弯管同侧的智能电表箱上设有第二通孔，第二弯管的另一端与第二通孔相对齐，第一弯管与第二弯管的外部均设有散热机构，本装置能够有效进行散热，而且结构简单，降低因过热而导致损坏。

但是与现有技术一样，此技术方案偏向于一般电表箱内电线为裸露在电表箱中，在排线时非常麻烦，有的电表箱内电线排布杂乱，而且电表箱内容易进入鸟虫，长时间使用后容易出现安全事故，也给后期的维修以及维护带来麻烦。

发明内容

针对上述技术方案存在电表箱内电线为裸露在电表箱中，在排线时非常麻烦，有的电表箱内电线排布杂乱，而且电表箱内容易进入鸟虫，长时间使用后容易出现安全事故，也给后期的维修以及维护带来麻烦的问题，本发明提供了一种智慧电能表箱。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智慧电能表箱，其特征是，包括感知层、传输层、应用层和终端层，

所述感知层，包括智慧管控采集器、计量电表、环境传感器和门禁；

所述传输层，包括以太网及4G传输网络；

所述应用层是智慧电表监控管理平台，负责监测、管理及分析感知层获取的系统实时数据；

所述终端层，是智慧手机、ipad、电脑和PC机，用于实时获取系统内设备实时运行数据及故障报警信息；

所述感知层通过传输层和应用层与终端层通信连接；

总进线进入智慧电能表箱后实行进线总计量及一次配电，控制器电源模块及网关供电由总进线供电，控制器电源模块及网关与智能门锁显示屏、烟感、水浸传感器、温度传感器以及RFID刷卡装置连接，24路输入继电器的供电由总进线后的一次配电进行供电，24路计量模块的输入端与24路输入继电器的输出端连接，24路输入继电器和24路计量模块的控制端与控制器电源模块及网关的输出端连接，24路计量模块的输出端通过I2C总线与总计量电表连接，24路计量模块输出有12路出线。

本发明的智慧电能表箱产品可以实现12主8备异常状态下的备用电表无感切换，电表故障时，用电用户不停电、无感切换电能表、空气开关，工作人员无需带电操作，同时用电用户正常用电；计量运行状态及运行环境自我感知，对各类风险提前做出预判、处理及上报；集电量数据采集与远程控制、安全防护、系列传感器于一体，体积紧凑、布局合理、接线美观。产品采用国际上普遍公认的成熟主流技术和产品，技术与产品的功能与性能要与系统的功能与性能相适配。满足可靠运行，采取完善的可靠性设计，包括继电保护和安全自动开关装置、智慧电表、智慧管控采集器及环境传感器等高可靠性设计方案，充分考虑关键器件的可靠性要求。产品的结构简单，便于维护。

作为优选，所述控制器电源模块及网关包括电源输入互感器、电源、计量芯片、MCU、LCD模块、RELAY模块、KEY模块、IR模块和RTC模块，所述总进线进入智慧电能表箱后通过电源输入互感器分别输出至电源模块和计量芯片，电源模块给计量芯片供电，计量芯片读取电源输入互感器的读数后通过SPI总线与MCU通信连接，所述MCU与IR模块和RTC模块通信连接，所述MCU接收KEY模块的输入，所述MCU输出控制信号至LCD模块和RELAY模块。

作为优选，所述电源输入互感器为消除由计量芯片及外部电路的差异性从而对采样结果进行自动校准的电源输入互感器。

作为优选，所述温度传感器为实现温度、相对湿度的实现采集、数据应用、控制联动和数据上报的温度传感器。

作为优选，所述智慧电能表箱内配置有风扇，所述风扇由控制器电源模块及网关进行控制，所述风扇根据电表内的实时温度、实时湿度采集以及主机设置的门限阀值进行智慧联动控制。

作为优选，所述烟感为有源烟感传感器，远程管理后台检测和防控可燃性火灾异常，进行实时上报和处理。

作为优选，所述水浸传感器为有源水浸传感器，远程管理后台检测和防控箱内结水异常，进行实时上报和处理。

作为优选，智慧电能表箱上配置有通过门禁检测信号接口，进行前门、后门或侧门的箱门状态检测的电子门锁控制接口。

本发明的实质性效果是：本发明的智慧电能表箱产品可以实现12主8备异常状态下的备用电表无感切换，电表故障时，用电用户不停电、无感切换电能表、空气开关，工作人员无需带电操作，同时用电用户正常用电；计量运行状态及运行环境自我感知，对各类风险提前做出预判、处理及上报；集电量数据采集与远程控制、安全防护、系列传感器于一体，体积紧凑、布局合理、接线美观。产品采用国际上普遍公认的成熟主流技术和产品，技术与产品的功能与性能要与系统的功能与性能相适配。满足可靠运行，采取完善的可靠性设计，包括继电保护和安全自动开关装置、智慧电表、智慧管控采集器及环境传感器等高可靠性设计方案，充分考虑关键器件的可靠性要求。产品的结构简单，便于维护。

附图说明

图1为本发明的一张整体结构示意图；

图2为本发明中计量芯片部分的结构示意图；

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

实施例1：

一种智慧电能表箱(参见附图1和附图2)，在拓扑结构上包括感知层、传输层、应用层和终端层，

所述感知层，包括智慧管控采集器、计量电表、环境传感器和门禁；

所述传输层，包括以太网及4G传输网络；

所述应用层是智慧电表监控管理平台，负责监测、管理及分析感知层获取的系统实时数据；

所述终端层，是智慧手机、ipad、电脑和PC机，用于实时获取系统内设备实时运行数据及故障报警信息；

所述感知层通过传输层和应用层与终端层通信连接；

在单独表箱的硬件结构上如下所示，总进线进入智慧电能表箱后实行进线总计量及一次配电，控制器电源模块及网关供电由总进线供电，控制器电源模块及网关与智能门锁显示屏、烟感、水浸传感器、温度传感器以及RFID刷卡装置连接，24路输入继电器的供电由总进线后的一次配电进行供电，24路计量模块的输入端与24路输入继电器的输出端连接，24路输入继电器和24路计量模块的控制端与控制器电源模块及网关的输出端连接，24路计量模块的输出端通过I2C总线与总计量电表连接，24路计量模块输出有12路出线。

所述控制器电源模块及网关包括电源输入互感器、电源、计量芯片、MCU、LCD模块、RELAY模块、KEY模块、IR模块和RTC模块，所述总进线进入智慧电能表箱后通过电源输入互感器分别输出至电源模块和计量芯片，电源模块给计量芯片供电，计量芯片读取电源输入互感器的读数后通过SPI总线与MCU通信连接，所述MCU与IR模块和RTC模块通信连接，所述MCU接收KEY模块的输入，所述MCU输出控制信号至LCD模块和RELAY模块。

所述电源输入互感器为消除由计量芯片及外部电路的差异性从而对采样结果进行自动校准的电源输入互感器。

所述温度传感器为实现温度、相对湿度的实现采集、数据应用、控制联动和数据上报的温度传感器。

所述智慧电能表箱内配置有风扇，所述风扇由控制器电源模块及网关进行控制，所述风扇根据电表内的实时温度、实时湿度采集以及主机设置的门限阀值进行智慧联动控制。

所述烟感为有源烟感传感器，远程管理后台检测和防控可燃性火灾异常，进行实时上报和处理。

所述水浸传感器为有源水浸传感器，远程管理后台检测和防控箱内结水异常，进行实时上报和处理。

智慧电能表箱上配置有通过门禁检测信号接口，进行前门、后门或侧门的箱门状态检测的电子门锁控制接口。

本实施例中，显示屏实行显示模块外置，19-21寸，平时可播放广告，利用计量箱的显示屏音视频功能，可根据主站推送、本地设定等方式投放安全用电政策、停电信息等文宣图片及视频，可大幅提升业务的流量。

本实施例可以包括有功、无功和视在电能的计量。实现了电压、电流有效值测量，功率因数测量，以及电压跌落、过压和过流检测、相序检测等电能质量测量功能。结合显示屏音视频功能实现整个电箱的硬件设计。电表箱监测系统设备可以实现故障诊断与排除，当故障发生时，首先根据智慧电表箱内各个模块的指示状态判断是设备故障还是线路故障，再进行相应的处理。本实施例的智慧电表箱可在无人值守情况下长期可靠运行，智慧电表内置自维护、自纠错功能，不需要人工定期维护。

综上所述，本实施例提供的智慧电能表箱产品可以实现12主8备异常状态下的备用电表无感切换，电表故障时，用电用户不停电、无感切换电能表、空气开关，工作人员无需带电操作，同时用电用户正常用电；计量运行状态及运行环境自我感知，对各类风险提前做出预判、处理及上报；集电量数据采集与远程控制、安全防护、系列传感器于一体，体积紧凑、布局合理、接线美观。产品采用国际上普遍公认的成熟主流技术和产品，技术与产品的功能与性能要与系统的功能与性能相适配。满足可靠运行，采取完善的可靠性设计，包括继电保护和安全自动开关装置、智慧电表、智慧管控采集器及环境传感器等高可靠性设计方案，充分考虑关键器件的可靠性要求。产品的结构简单，便于维护。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1.一种智慧电能表箱，其特征是，包括感知层、传输层、应用层和终端层，

所述感知层，包括智慧管控采集器、计量电表、环境传感器和门禁；

所述传输层，包括以太网及4G传输网络；

所述应用层是智慧电表监控管理平台，负责监测、管理及分析感知层获取的系统实时数据；

所述终端层，是智慧手机、ipad、电脑和PC机，用于实时获取系统内设备实时运行数据及故障报警信息；

所述感知层通过传输层和应用层与终端层通信连接；

总进线进入智慧电能表箱后实行进线总计量及一次配电，控制器电源模块及网关供电由总进线供电，控制器电源模块及网关与智能门锁显示屏、烟感、水浸传感器、温度传感器以及RFID刷卡装置连接，24路输入继电器的供电由总进线后的一次配电进行供电，24路计量模块的输入端与24路输入继电器的输出端连接，24路输入继电器和24路计量模块的控制端与控制器电源模块及网关的输出端连接，24路计量模块的输出端通过I2C总线与总计量电表连接，24路计量模块输出有12路出线。

2.根据权利要求1所述的智慧电能表箱，其特征在于，所述控制器电源模块及网关包括电源输入互感器、电源、计量芯片、MCU、LCD模块、RELAY模块、KEY模块、IR模块和RTC模块，所述总进线进入智慧电能表箱后通过电源输入互感器分别输出至电源模块和计量芯片，电源模块给计量芯片供电，计量芯片读取电源输入互感器的读数后通过SPI总线与MCU通信连接，所述MCU与IR模块和RTC模块通信连接，所述MCU接收KEY模块的输入，所述MCU输出控制信号至LCD模块和RELAY模块。

3.根据权利要求2所述的智慧电能表箱，其特征在于，所述电源输入互感器为消除由计量芯片及外部电路的差异性从而对采样结果进行自动校准的电源输入互感器。

4.根据权利要求3所述的智慧电能表箱，其特征在于，所述温度传感器为实现温度、相对湿度的实现采集、数据应用、控制联动和数据上报的温度传感器。

5.根据权利要求4所述的智慧电能表箱，其特征在于，所述智慧电能表箱内配置有风扇，所述风扇由控制器电源模块及网关进行控制，所述风扇根据电表内的实时温度、实时湿度采集以及主机设置的门限阀值进行智慧联动控制。

6.根据权利要求4所述的智慧电能表箱，其特征在于，所述烟感为有源烟感传感器，远程管理后台检测和防控可燃性火灾异常，进行实时上报和处理。

7.根据权利要求4所述的智慧电能表箱，其特征在于，所述水浸传感器为有源水浸传感器，远程管理后台检测和防控箱内结水异常，进行实时上报和处理。

8.根据权利要求4所述的智慧电能表箱，其特征在于，智慧电能表箱上配置有通过门禁检测信号接口，进行前门、后门或侧门的箱门状态检测的电子门锁控制接口。

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