CN203377678U - 宿舍安全用电智能控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的宿舍安全用电智能控制器，包括内部供电电源单元、电流采样单元、电压采样单元、计量IC、MCU中央处理控制单元、负载识别IC和多个电力开关控制单元。MCU中央处理控制单元通过电流采样单元、电压采样单元从电力进线上采集电量的测量数据，然后传递给负载识别IC进行负载识别处理，同时传递给计量IC进行电量计算处理，还通过总线接口接收外部开关控制，并通过电力开关控制单元实现对一次侧负载电路的开关管理。其优点和积极效果在于：对电能计量、电力开关控制、通讯、智能负载识别限制做了高度集成处理，以模块化标准化工业设计，为宿舍管理提供了一种功能齐全、体积小、安装维护灵活方便、使用操作简单的设备。

Description

宿舍安全用电智能控制器

技术领域

本实用新型涉及控制装置，特别涉及一种宿舍安全用电智能控制器。

背景技术

学生宿舍属于人员密集场所，房间多，每间用电量不大，但用电设备种类多，管理要求复杂、用电危险性大，电气火灾易发。一般宿舍内用电回路都有：照明、普通插座、电扇、空调、卫生间等管理或安全回路。常使用的设备有：房间照明灯具，卫生间照明灯具、卫生间排气通风装置，摇头吊扇、分体空调，电脑、手机，电开水器、热得快、电吹风机、电磁炉等。

目前，管理者通常有以下要求：

1、定时开关灯及普通插座电源；

2、不用空调和电扇的季节关掉空调和电扇的电源；

3、需要用空调或电扇的季节在关掉照明和普通插座电源时需要留着空调电扇的电源；

4、晚上用电管控后卫生间照明转入夜间模式；

5、需要限制整个宿舍的用电总功率进行管控；

6、需要对电开水器、热得快、电吹风机、电磁炉等电热设备进行限制（禁止使用），同时不能影响空调、电脑等设备的正常使用；

7、部分年龄段(未成年人)的学生入住需要限制对房间普通插座的使用，不允许使用房间普通插座电源；

8、对电能进行计量管理，每年给一定量的免费电量，用完后花钱买电，现实预付费管理或者远传抄表管理；

9、由于宿舍数量多，每间宿舍公共空间少，故需要管理模块的体积尽量小，以增加楼房使用率；

10、需要维修方便、安装灵活、线缆用量少；

11、需要具备通讯能力，实现管理中心集中管理；

12、需要使用简单。

现阶段可以实现以上管理诉求的各种单一或某几项复合技术存在的设备均有不同的存在，比如带通讯预付费计量电表，带通讯的电力开闭模块（如灯光控制模块），简单的负载限制保护器模块，集成度高的轮巡式电表等。但是，随着原材料、人力成本的不断增涨，使用现有技术实现以上管理需求时在电气安装设计、施工安装、后期维修、前期投资、后期操作使用、建筑空间的投入上已经没有产品能有效的完整地解决以上矛盾关系了，对于这些设备的统一管理和维护变得越来越棘手，新型的高度集成、高度智能化的安全用电智能计量管理控制器目前尚未有见。

实用新型内容

本实用新型的目的就是要克服现有技术的上述缺陷，提供一种高度集成以下功能：电能计量、电力开关控制、通讯、智能负载识别限制、LED显示技术、动态总功率保护，以模块化标准化工业设计，达到为宿舍管理提供功能齐全、体积小、安装维护灵活方便、使用操作简单的安全用电智能计量管理控制器。

为达到上述目的，本实用新型提供的宿舍安全用电智能控制器，包括与电力进线分别相连的内部供电电源单元、电流采样单元、电压采样单元和计量IC，还包括MCU中央处理控制单元、负载识别IC和多个电力开关控制单元，所述电流采样单元分别与所述计量IC和负载识别IC相连，所述电压采样单元分别与所述计量IC和负载识别IC相连，所述内部供电电源单元、计量IC、负载识别IC和各电力开关控制单元分别与所述MCU中央处理控制单元相连，所述MCU中央处理控制单元通过所述电流采样单元、电压采样单元从电力进线上采集电量的测量数据，然后传递给所述负载识别IC进行负载识别处理，同时传递给所述计量IC进行电量计算处理；所述MCU中央处理控制单元还通过总线接口接收外部开关控制，并通过所述电力开关控制单元实现对一次侧负载电路的开关管理。

本实用新型宿舍安全用电智能控制器，其中所述电力开关控制单元包括IO控制IC、多个大功率磁保持电力继电器和电力接线端子，所述大功率磁保持电力继电器二次侧通过所述IO控制IC与所述MCU中央处理控制单元相连，所述大功率磁保持电力继电器一次侧与所述电力接线端子相连接,所述MCU中央处理控制单元通过所述电力接线端子实现对一次侧负载电路的开关控制。

本实用新型宿舍安全用电智能控制器，其中所述MCU中央处理控制单元总线接口至少分别连接有通讯接口、脉冲接口和IO输入接口，所述MCU中央处理控制单元经所述通讯接口与宿舍管理控制中心主机相连，通过所述脉冲接口与计量脉冲仪表相连，通过所述IO输入接口与外部手动控制装置相连。

本实用新型宿舍安全用电智能控制器，其中所述MCU中央处理控制单元总线接口还至少设有LCD显示接口、LED指示灯接口和FLASH数据存储接口。

本实用新型宿舍安全用电智能控制器，包括外壳，所述外壳前部设有LCD显示器、LED显示灯和计量脉冲指示灯，所述通讯接口位于外壳上部，所述电力接线端子位于外壳下部，所述外壳后部设有35毫米标准安装导轨。

本实用新型宿舍安全用电智能控制器的优点和积极效果在于：由于采用对电能计量、电力开关控制、通讯、智能负载识别限制的高度集成处理，以模块化标准化工业设计，为宿舍管理提供了一种功能齐全、体积小、安装维护灵活方便、使用操作简单的设备。

下面将结合实施例参照附图进行详细说明。

附图说明

图1是本实用新型宿舍安全用电智能控制器的外形图；

图2是本实用新型宿舍安全用电智能控制器的原理方框图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型宿舍安全用电智能控制器的实施例。

参照图1，本实用新型宿舍安全用电智能控制器的外壳1前部设有LCD显示器3、LED显示灯4、计量脉冲指示灯5，外壳1上部设有通讯接口412，外壳1下部设有电力接线端子415，外壳1后部设有35毫米标准安装导轨2。

参照图2，本实用新型提供的宿舍安全用电智能控制器，包括与电力进线分别相连的内部供电电源单元401、电流采样单元402、电压采样单元403以及计量IC404、负载识别IC405、MCU中央处理控制单元408和多个电力开关控制单元。其中，电力开关控制单元包括IO控制IC406、多个大功率磁保持电力继电器407和电力接线端子415。

电流采样单元402分别与计量IC404和负载识别IC405相连，电压采样单元403分别与计量IC404和负载识别IC405相连，内部供电电源单元401、计量IC404、负载识别IC405和各电力开关控制单元分别与MCU中央处理控制单元408相连。

大功率磁保持电力继电器407二次侧通过IO控制IC406与MCU中央处理控制单元408相连，大功率磁保持电力继电器407一次侧与电力接线端子415相连接。

内部供电电源单元401获得电源并转换提供给各个单元需要的低压直流工作电源。

电流采样单元402、电压采样单元403通过传感器与从电力进线上采集获取电压、电流、频率、功率因数等参数，并进行信号的模数转换。

计量IC404进行电量计算处理，负载识别IC405进行信息传递和逻辑处理，在提取电压、电流信号后，通过对比电路和程序实现负载总类的判定，并对限制类负载发出限制指令。

MCU中央处理控制单元408总线接口至少分别连接有通讯接口412、脉冲接口413和IO输入接口414，还至少设有LCD显示接口409、LED指示灯接口410和FLASH数据存储接口411。MCU中央处理控制单元408经通讯接口412与宿舍管理控制中心主机相连，通过脉冲接口413与计量脉冲仪表相连，通过IO输入接口414与外部手动控制装置相连。

脉冲通讯接口413提供计量脉冲接口供脉冲读数使用，IO输入接口414可直接接受外部开关控制，是除总线通讯外的备用外部通讯接口，实现特定外部IO输入控制。

MCU中央处理控制单元408通过电流采样单元402、电压采样单元403从电力进线上采集电量的测量数据，然后传递给负载识别IC405进行负载识别处理，同时传递给计量IC404进行电量计算处理。MCU中央处理控制单元408还通过总线接口接收外部开关控制，并对电力开关控制单元的IO控制IC406及大功率磁保持电力继电器407发出控制指令，通过电力接线端子415对一次侧电路的输入、输出的控制，实现对一次侧负载电路的开关管理。

使用本实用新型宿舍安全用电智能控制器，宿舍管理控制中心控制主机可通过通讯接口412与宿舍安全用电智能计量管理控制器通信，发出监测指令、采集电使能状态或控制各个用电回路的开关状态，同时，宿舍安全用电智能计量管理控制器通过电力接线端子415对宿舍用电配电控制箱内的各个末端用电设备进行电力分配及用电管理。

同时，LCD显示接口409连接段式液晶屏，实现相关信息的显示和进行地址等参数的设置等。MCU中央处理控制单元408还通过通讯接口412上报报警信息，通过LED指示灯接口410发出现场报警信号。

在本实用新型宿舍安全用电智能控制器中，MCU中央处理控制单元408成为宿舍用电计量智能管理控制器的控制中枢，分别实现计量、控制、系统安全保护、通讯、数据储存等功能，是数据交换、储存、逻辑控制和显示的指挥中心。

本实用新型宿舍安全用电智能控制器的效果是：

1)电子电路集成度高，实现了资源综合利用，同时优化和提高了负载识别系统功能；

2)管理控制回路路数多（2～4路可选），大大丰富了学校对于管理多样化的组织需求；

3)体积小，大大减少了现场安装空间，提高了建筑空间的利用率；

4)模块化设计，一户(室)一只，减少故障影响面，大大提高了电气设计、施工安装调试的效率，减小了维修的工作量；就如同人类对傻瓜相机的使用，通过高度的技术设计使得电气设计运用灵活简洁，安装方便，维修简单；

5)更换式维修，使业主普通电工便可更换维修；

6)RS485通讯与IO输入通讯并存互为备用，大大提高了控制的可靠性和简易性；

7)通讯方式为总线、手拉手的方式，大大节约了通讯线缆；

8)可分散安装，也可集中安装，安装灵活多样，对电力电缆做到最节约；

9)采用高寿命的磁保持继电器等低功耗设计方案、让自身能耗和发热做到最小；

10)实现动态功率保护，避免总功率限制一成不变，与负载识别功能有机互补实现更为强大的安全保护；现有技术实现以上多路复杂管理功能时需要使用多个设备组合方能实现，各个设备都需要有自己的传感器单元、变送器单元，内部供电单元，通讯单元，MCU中央处理控制单元，接口单元和外壳，且往往不是一个厂家的产品，很难实现通讯互通需要大量的系统集成，线路连接，需要大量的安装空间，大量的协议转换，调试维修复杂；其自身能耗高，用材多，发热大，安装调试工作量大，维修故障点多，往往需要专业工程师现场维修，安装不灵活，占用建筑空间大；本实用新型有机的解决了以上问题。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (5)

1.一种宿舍安全用电智能控制器，包括与电力进线分别相连的内部供电电源单元(401)、电流采样单元(402)、电压采样单元(403)和计量IC(404)，其特征在于：还包括MCU中央处理控制单元(408)、负载识别IC(405)和多个电力开关控制单元，所述电流采样单元(402)分别与所述计量IC(404)和负载识别IC(405)相连，所述电压采样单元(403)分别与所述计量IC(404)和负载识别IC(405)相连，所述内部供电电源单元(401)、计量IC(404)、负载识别IC(405)和各电力开关控制单元分别与所述MCU中央处理控制单元(408)相连，所述MCU中央处理控制单元(408)通过所述电流采样单元(402)、电压采样单元(403)从电力进线上采集电量的测量数据，然后传递给所述负载识别IC(405)进行负载识别处理，同时传递给所述计量IC(404)进行电量计算处理；所述MCU中央处理控制单元(408)还通过总线接口接收外部开关控制，并通过所述电力开关控制单元实现对一次侧负载电路的开关管理。 

2.根据权利要求1所述的宿舍安全用电智能控制器，其特征在于：其中所述电力开关控制单元包括IO控制IC(406)、多个大功率磁保持电力继电器(407)和电力接线端子(415)，所述大功率磁保持电力继电器(407)二次侧通过所述IO控制IC(406)与所述MCU中央处理控制单元(408)相连，所述大功率磁保持电力继电器(407)一次侧与所述电力接线端子(415)相连接,所述MCU中央处理控制单元(408)通过所述电力接线端子(415)实现对一次侧负载电路的开关控制。 

3.根据权利要求1或2所述的宿舍安全用电智能控制器，其特征在于：其中所述MCU中央处理控制单元(408)总线接口至少分别连接有通讯接口(412)、脉冲接口(413)和IO输入接口(414)，所述MCU中央处理控制单元(408)经所述通讯接口(412)与宿舍管理控制中心主机相连，通过所述脉冲接口(413)与计量脉冲仪表相连，通过所述IO输入接口(414)与外部手动控制装置相连。 

4.根据权利要求3所述的宿舍安全用电智能控制器，其特征在于：其中所述MCU中央处理控制单元(408)总线接口还至少设有LCD显示接口(409)、LED指示灯接口(410)和FLASH数据存储接口(411)。 

5.根据权利要求4所述的宿舍安全用电智能控制器，其特征在于：还包括外壳(1)，所述外壳(1)前部设有LCD显示器(3)、LED显示灯(4)和计量脉冲指示灯(5)，所述通讯接口(412) 位于所述外壳(1)上部，所述电力接线端子(415)位于所述外壳(1)下部，所述外壳(1)后部设有35毫米标准安装导轨(2)。 

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