CN205899311U - 智能用电网关 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及智能用电网关，属于能源管理技术领域。其解决了现有技术存在的家庭用电设备电能浪费及传统的手动开关配置用电设备留有安全隐患等问题。本实用新型包括智能配电箱、路由器、云服务器、PC机、无线终端和用电设备，智能配电箱通过路由器分别与云服务器、PC机，智能配电箱通过网络与无线终端连接，智能配电箱根据PC机或无线终端输送的控制指令控制用电设备动作，或根据PC机或无线终端输送的请求指令调取存储于云服务器内的各种数据，并将数据输送至PC机或无线终端。本实用新型实现了对家庭配电线路运行情况的监测和自动控制，实现了家居配电箱的智能化，并提升了家庭用电的安全性。本实用新型可用于家庭智能用电系统中。

Description

智能用电网关

技术领域

本实用新型涉及一种智能用电网关，用于全自动化的家庭智能配电系统中，属于能源管理技术领域。

背景技术

随着科技水平的不断提高以及新型用电设备的不断出现，随之而来的是用电负荷快速增长，电能消耗越来越多，而且很多设备一直在待机状态，浪费了一定的电能。并且，传统的手动开关配置仅具备过流、过载保护，留有安全隐患。用户大多希望在拥有传统用电设备的基础上体验智能控制，所以，对于家庭用电设备的能效提高以及不同用电设备之间的科学匹配管理，受到了越来越多的关注，家居智能化已经成为未来的发展方向。基于此，有必要提供一种用电智能管理系统，在真正意义上实现能源智能化管理与控制的目的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有家庭开关控制用电设备的上述缺陷，提出了一种智能用电网关，通过网络、无线终端、智能配电箱三者互连，通过连接网络的手机、IPAD等无线终端随时随地查看家居中各用电设备的实时用电情况，并实现了远程控制家居中各用电设备电源的通断，进一步实现人们对家庭用电进行更完善的管理和监控。与此同时，还能实现用电数据的统计与存储，实现向智能化管理的跨越。

本实用新型是采用以下的技术方案实现的：一种智能用电网关，包括智能配电箱、路由器、云服务器、PC机、无线终端和用电设备，PC机经路由器与智能配电箱连接，无线终端通过路由器或通过网络与智能配电箱连接，云服务器经过网络与路由器连接，PC机、无线终端和云服务器分别控制所述智能配电箱，智能配电箱同时连接并控制若干个用电设备。无线终端上安装有智能控制软件，用户通过无线终端连网，向云服务器发送指令，云服务器将指令传输至用电设备，用电设备接收指令，完成操作。用户可根据不同地区配置与当地实际情况相符的电压，根据个性化用电需求，选择不同电流电路的配置等，实现全参数配置。

进一步地，所述智能配电箱包括电源模块、处理及通讯模块、防雷模块、总开关模块、分开关模块，所述处理及通讯模块通过网口与路由器连接，或通过WIFI连接云服务器，所述总开关模块和分开关模块均通过RS-485通讯接口与处理及通讯模块连接，所述防雷模块与总开关模块连接。用于保护后端电器设备的安全。所述处理及通讯模块，作为本地一个小型服务器的存在，用于数据计算、传输数据信息、交互指令和升级服务，同时还具备学习功能，报警功能等，并根据总开关模块和各路分开关模块的用电信息，分析用户的用电习惯，保存场景，当电流超大或发生异常的用电信息时做特殊处理。

进一步地，所述总开关模块和分开关模块均包括控制子模块、电流电压采集子模块、过电压保护子模块、欠电压保护子模块、过电流保护子模块、短路保护子模块、漏电保护子模块、电量计量子模块、过温保护子模块、报警子模块、通讯子模块、驱动子模块和继电器子模块，其中，总开关模块还包括防雷检测子模块；所述过电压保护子模块、欠电压保护子模块、过电流保护子模块、短路保护子模块、漏电保护子模块和电量计量子模块的输入端均连接电流电压采集子模块，输出端均连接控制子模块，过温保护子模块、报警子模块、通讯子模块与控制子模块连接，控制子模块经驱动子模块连接继电器子模块，所述防雷检测子模块输入端连接防雷模块，输出端连接控制子模块，防雷检测子模块用于检测智能配电箱的防雷模块的工作状态。控制子模块通过RS-485通讯接口与智能配电箱的处理及通讯模块连接，将控制子模块的ID值、心跳、实时用电各种参数、开关动作、开关状态、及异常信息传输至云服务器，完成与云服务器的数据交互。云服务器还可根据实际情况调整控制子模块的各种参数。

进一步地，所述控制子模块的处理器为STM32F系列单片机，处理及通讯模块可以通过RS-485通讯接口与控制子模块进行通讯并控制处理器内部程序的在线升级更新。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型所述的一种智能用电网关，设置有无线终端、智能配电箱、路由器和云服务器等，无线终端有手机、IPAD等；用户将无线终端连网，通过无线终端上安装的智能控制软件，向云服务器发送指令，云服务器将指令传输至各用电设备，用电设备接收指令，完成操作；用户可根据不同地区配置与当地实际情况相符的电压，智能配电箱根据用户个性化用电需求，选择不同电流电路的配置等，实现全参数可配置；另外，当智能配电箱内部子模块程序出现BUG，可以通过远程在线升级，不需要线下维护；

(2)本实用新型所述的一种智能用电网关，通过智能配电箱将用户的用电数据和电路信息传输至云服务器，云服务器计算并存储，用户能通过无线终端查看家庭电路的实时工作状态，并配置优化电路用电；此外，云服务器还能根据用电大数据的分析结果，选取适合的场景信息推送至用户终端，给出合理化用电建议，提升用户体验，实现人们对用电的科学化管理，真正进入智能化，实现智慧家庭的节能化管理；

(3)本实用新型所述的一种智能用电网关，通过对线路运行的监控，实现了对家庭配电线路运行情况的监测，通过异常判断实现了自动控制，实现家居配电箱的智能化，提升家庭用电的安全性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是智能配电箱结构示意图。

图3是总开关模块结构示意图。

图4是分开关模块结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型所述的一种智能用电网关，用于家居配电箱，如图1所示，包括智能配电箱、路由器、云服务器、PC机、无线终端和用电设备，PC机经路由器与智能配电箱连接，无线终端通过路由器或通过网络与智能配电箱连接，云服务器经过网络与路由器连接，PC机、无线终端和云服务器分别控制智能配电箱，智能配电箱同时连接并控制若干个用电设备。

智能配电箱用于实时采集及存储用电设备的各种数据并将采集到的数据上传至云服务器服务器。供电电路为智能配电箱提供电源。无线终端向智能配电箱发送控制或请求指令，智能配电箱将接收到的各种数据以及控制或请求指令上传至云服务器，智能配电箱根据无线终端输送的控制指令通过总开关模块和分开关模块控制用电设备动作，或者根据无线终端输送的请求指令调取存储于云服务器内的各种数据，并将数据输送至无线终端。用户不但能通过无线终端查看家庭电路的实时工作状态，配置优化电路用电，云服务器还能根据用电大数据的分析结果，选取适合的场景信息推送至用户终端，给出合理化用电建议，提升用户体验，实现人们对用电的科学化管理，真正进入智能化，实现智慧家庭的节能化管理。

智能配电箱合闸工作状态中，线路发生短路、过载、欠电压、过电压、漏电时，可以自动断电保护，还可以通过手机、IPAD等无线终端对智能配电箱内的处理及通讯模块发送命令控制总开关模块和分开关模块进行合闸和断电。若家用电设备用电异常或发生任何故障，会通过处理及通讯模块并经过路由器给无线终端发送报警信息提示用户及时排除故障。

智能配电箱包括电源模块、处理及通讯模块、防雷模块、总开关模块、分开关模块，所述处理及通讯模块通过网口与路由器连接，或通过WIFI连接云服务器，所述总开关模块和分开关模块均通过RS-485通讯接口与处理及通讯模块连接，防雷模块与总开关模块连接。用于保护后端电器设备的安全。处理及通讯模块，作为本地一个小型服务器的存在，用于数据计算、传输数据信息、交互指令和升级服务，同时还具备学习功能，根据总开关模块和各路分开关模块的用电信息，分析用户的用电习惯，保存场景，当电流超大或发生异常的用电信息时做特殊处理。电源模块用于给处理及通讯模块、防雷模块、总开关模块和分开关模块提供电源。

总开关模块和分开关模块均包括控制子模块、电流电压采集子模块、过电压保护子模块、欠电压保护子模块、过电流保护子模块、短路保护子模块、漏电保护子模块、电量计量子模块、过温保护子模块、报警子模块、通讯子模块、驱动子模块和继电器子模块，其中，总开关模块还包括防雷检测子模块；过电压保护子模块、欠电压保护子模块、过电流保护子模块、短路保护子模块、漏电保护子模块和电量计量子模块的输入端均连接电流电压采集子模块，输出端均连接控制子模块，过温保护子模块、报警子模块、通讯子模块与控制子模块连接，控制子模块经驱动子模块连接继电器子模块，防雷检测子模块输入端连接防雷模块，输出端连接控制子模块，防雷检测子模块用于检测智能配电箱的防雷模块的工作状态。电量计量子模块用于计量功率、电压、电流数据并发送给控制子模块的处理器。电流电压采集子模块通过电量计量子模块传输给控制子模块实时功率数据，电量计量子模块将模拟信号放大转化成控制子模块的处理器能读取的数据，电量计量子模块内部通常集成了模数转换模块、数字处理模块，并把电参数储存参数输出寄存器中，通过通讯接口实现与控制子模块的处理器交流信息。过温保护子模块采用NTC电阻，将测温信号给控制子模块的处理器。总开关模块内部温度升高时可以切断该线路，保证人身财产安全。控制子模块通过RS-485通讯接口与智能配电箱的处理及通讯模块连接，将控制子模块的ID值、心跳、实时用电各种参数、开关动作、开关状态及异常信息传输至云服务器，完成与云服务器的数据交互。云服务器还可根据实际情况调整控制子模块的各种参数。

控制子模块的处理器为STM32F系列单片机，处理及通讯模块可以通过RS-485通讯接口与控制子模块进行通讯并控制处理器内部程序的在线升级更新。

当然，上述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定对本实用新型的实施例范围。本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本实用新型的专利涵盖范围内。

Claims (4)

1.一种智能用电网关，其特征在于：包括智能配电箱、路由器、云服务器、PC机、无线终端和用电设备，PC机经路由器与智能配电箱连接，无线终端通过路由器或通过网络与智能配电箱连接，云服务器经过网络与路由器连接，PC机、无线终端和云服务器分别控制所述智能配电箱，智能配电箱同时连接并控制若干个用电设备。

2.根据权利要求1所述的智能用电网关，其特征在于：所述智能配电箱包括电源模块、处理及通讯模块、防雷模块、总开关模块、分开关模块，所述处理及通讯模块通过网口与路由器连接，或通过WIFI连接云服务器，所述总开关模块和分开关模块均通过RS-485通讯接口与处理及通讯模块连接，所述防雷模块与总开关模块连接。

3.根据权利要求2所述的智能用电网关，其特征在于：所述总开关模块和分开关模块均包括控制子模块、电流电压采集子模块、过电压保护子模块、欠电压保护子模块、过电流保护子模块、短路保护子模块、漏电保护子模块、电量计量子模块、过温保护子模块、报警子模块、通讯子模块、驱动子模块和继电器子模块，其中，总开关模块还包括防雷检测子模块；所述过电压保护子模块、欠电压保护子模块、过电流保护子模块、短路保护子模块、漏电保护子模块和电量计量子模块的输入端均连接电流电压采集子模块，输出端均连接控制子模块，过温保护子模块、报警子模块、通讯子模块与控制子模块连接，控制子模块经驱动子模块连接继电器子模块，所述防雷检测子模块输入端连接防雷模块，输出端连接控制子模块。

4.根据权利要求3所述的智能用电网关，其特征在于：所述控制子模块的处理器为STM32F系列单片机。