CN209496267U - 一种用于智慧用电的在线监测装置 - Google Patents

Abstract

一种用于智慧用电的在线监测装置是—种新型的综合电气防火保护装置，包括外壳，主板，PCIE核心板以及通信板，集成了线路电压、电流、剩余电流、温度等电气监测，以及无线传输模块，外壳采用35mm导轨式安装，解决了布线难、安装难的问题。中文液晶屏显示，方便操作，实现用电安全的实时在线监测，有效解决消防电气现场、小区、居民、电网等对用电安全的管理和监测的技术问题。应用于各种现场消防电气火灾监控现场、智能电网、智能小区等需要用电或者火灾监控的场合。

Description

一种用于智慧用电的在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于智慧用电的在线监测装置。尤其是一种电气消防设备智慧用电装置。

背景技术

城市智慧消防是利用物联网、人工智能、虚拟现实、移动互联网+等最新技术，配合大数据云计算平台、火警智能研判等专业应用，实现某个城市或者区域消防的智能化管理，是智慧城市的重要部分。

智慧消防行业主要依据消防终端检测传感器产品、现场消防设施、以及当下比较流行的无线蜂窝数据通信共同搭建了一个智慧消防的全生态行业体系，通过软件平台对大数据的分析实现实时、动态、互动、融合的消防信息采集，传递和处理，实现了智慧防控、智慧作战、智慧执法、智慧管理、最大限度的做到早预判，早发现，早除患，早扑救的目标。

目前应用的技术标准类型比较多，传统的智慧用电的检测范围有限，不具备智能决策的功能，数据通信也受到有线通信的限制。通过对近五年来电气火灾事故分析发现，主要有电线短路、过负荷用电、接触不良等几种原因导致事故的发生。传统技术检测到用电问题时会有信息上报不及时，数据上传不准确的问题，而且基于以前通信标准，数据传输速度和信息量都会受到限制。同时传统技术上采用的仅仅是进行三相电相关情况的采集，包括欠压、欠流、电量等参数，但是不具备剩余电流的采集，本产品发明则具备了所有参数的采集，具备边缘计算功能，通过采集的全系列的参数数据，终端设备自主进行智能计算和分析，无需进行上报平台进行计算，从而快速解决和发现问题所在，减轻了服务器的负担，减少了分析时间，具备超高性能。

发明内容

一种用于智慧用电的在线监测装置是—种新型的综合电气防火保护装置，该设备集成了线路电压、电流、剩余电流、温度等电气隐患检测于一体，同时该设备内部集成了无线传输数据模块，解决了布线难、安装难的问题。能够实时将这些参数信息上传至合极电气自主研发的云平台及手机APP，做到对电气安全隐患实时掌控，有效防范电气安全隐患的发生。

通过云平台对存储数据的分析及判断，及时掌握线路动态运行存在的用电安全隐患，及时发现电气隐患，预防火灾的发生，提高企业用电安全管理水平。用电系统的安全状态自动提醒，本地声光报警，手机APP远程监控，通过云平台对电气设备回路的相关参数判断故障发生的原因，同时提醒到各种终端进行现场数据信息的交互。

设备发明采用嵌入式32位高性能MCU，内核为ARM公司专门设计的嵌入式cortex-M内核，标准的ARM架构，电路采用严格的EMC电磁兼容防护措施，采用工业级高性能AC/DC电源芯片，高要求的EMC滤波电路，4000VAC高隔离电压，稳压输出，低纹波噪声。输出短路、过流、过压、浪涌保护、高效率、高可靠性于一体。同时具备人性化的设计理念，大屏幕液晶中文显示菜单，操作更加简便，液晶显示屏幕可以实现每相电路的电压、电流、剩余电流和温度参数的采集。设备无线通信部分采用模块化的通信模组，可根据需求定制化，模组硬件部分采用标准PCIE插接标准可随意更换，满足不同网络制式，不同通信标准的全数字化的通信，保证数据传输的有效性。

设备嵌入式软件具备数据采集，设备状态分析于一体，通信采用自动识别算法，在设备上电过程中自动识别通信模块信息，达到自动匹配通信网络制式的目的，数据通信采用反馈应答机制、心跳机制、数据加密算法。反馈应答机制采用传统的主动上传数据等待服务器应答的方式进行设备数据的可靠传输。心跳机制采用定时与服务器进行心跳数据的交换从而达到设备是否正常在线的一个检测机制。设备程序具备全程看门狗检测机制，用于应对程序跑飞，程序错乱，设备宕机等问题的发生，达到设备自主安全稳定的运行，设备出现故障后可以第一时间自动恢复，设备数据采集部分算法采用多种滤波算法，峰值滤波、均值滤波、中值滤波等进行设备数据的采集源头的有效分析，达到设备数据的稳定性。

附图说明

图1：设备外观总图，包括设备接线端子，指示灯位置，固定孔位置。

图2：设备外观接线三观图，包括外壳尺寸，接线端子的定义，以及指示灯的定义。

图3：设备逻辑框图，图中，外部接口①连接电压采样②、电流采样③、温度采样④、剩余电流采样⑤、RELAY⑥、RS485⑦和AC-DC⑨七部分，电压采样②和电流采样③通过互感器采集供电线路中的电压和电流信号，传递给计量芯片⑩，计量芯片⑩计算后传递给MCU⑬进行分析处理，温度采样④和剩余电流采样⑤通过互感器采集供电线路中的温度和剩余电流信号传递给MCU⑬进行计算、分析和处理，RELAY⑥由AC-DC⑨提供电力，接收来自服务器的指令，执行远程控制，RS485⑦通过隔离芯片⑪与MCU⑬进行连接，MCU⑬处理上传的不同信号信息，转换成数据包传送给通信模块17，通信模块17进行信号处理，信号调制，输出无线信号，通过ANT22上传至服务器，EEPROM⑮为提供系统数据存储，LCD显示⑯实时显示供电线路中的电压、电流、温度、剩余电流以及故障信息等，LED指示18直观显示系统的运行状态，信号的连接状态，数据的传输状态，线路的报警状态，通过按键19更改设备的内部设置，切换显示不同的信号状态，蜂鸣器20直观提示设备的报警状态，AC-DC⑨为整个系统输出5V直流电源，DC-DC⑧为RS485提供直流3.3V隔离电源，DC-DC⑫提供直流5V隔离电源，LDO 5V-3.3V⑭提供3.3V的直流电源，LDO 5V-3.8V21 提供3.8V的直流电源，SIM卡座23安装装置所需的SIM卡。

具体实施方式

【实施例1】

设备包括外壳，主板，通信模块，上底板、接线端子、外壳表面贴膜。设备外壳采用注塑塑料外壳，主板安装于底壳内部固定螺丝孔处，内部固定螺丝采用M3x5圆头螺丝进行固定，通信位于上底板处，上底板具备按键、显示、指示灯等功能。外部接线采用接线端子排18P-5.08mm间距的接线端子进行数据的采集以及电源的输入。外部信号天线采用SMA通用同轴电缆进行无线信号的接收和数据发送。天线接口为SMA母头插座。将配套天线的SMA公头旋到天线接口上，并确保旋紧，以免影响信号质量。

具体接线方式如下：

电源线

线材颜色	信号定义
		红色	AC220V-L
黑色	AC220-N

电压采样线

线材颜色	信号定义
		蓝色	VN
黄色	VA
		绿色	VB
红色	VC

电流采样线

线材颜色	信号定义
		互感器1A+	IA+
互感器1A-	IA-
		互感器2A+	IB+
互感器2A-	IB-
		互感器3A+	IC+
互感器3A-	IC-

剩余电流采样线

线材颜色	信号定义
		剩余电流互感器A-	EG
剩余电流互感器A1+	E1
		剩余电流互感器A2+	E2
剩余电流互感器A3+	E3
		剩余电流互感器A4+	E4

温度采样线

线材颜色	信号定义
		温度-	TG
温度1+	T1
		温度2+	T2
温度3+	T3
		温度4+	T4

以上实施安装完毕后待机器上电启动完成后通过指示灯状态即可实现数据的实时采集和传输。

Claims (4)

1.一种用于智慧用电的在线监测装置，内置设备主板，主板拥有终端数据采集电路转换模块，电源管理模块，剩余电流采集电路，温度采集电路，MCU及辅助电路，主板上有与通信模块配合使用的PCIE插槽，其特征在于，插槽采用20脚卧式焊接在主板之上，与主板配合使用，上底板位于外壳顶端，具备显示、按键采集，指示灯相关功能，与底板配合使用。

2.根据权利要求1所述的一种用于智慧用电的在线监测装置，其特征在于，主板之上附着焊接PCIE插槽、MCU电路、电压/电流采集电路、剩余电流采集电路和温度采集电路。

3.根据权利要求1所述的一种用于智慧用电的在线监测装置，其特征在于，通信板上附着焊接M5313通信模组。

4.根据权利要求1所述的一种用于智慧用电的在线监测装置，其特征在于，主板、上底板等固定于设备外壳，并拥有5个指示灯观察口和5个按键、1个显示屏窗口。