CN214669360U - 一种智慧城市安全用电监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种智慧城市安全用电监测系统，包括数据采集装置、中央控制器和控制终端；所述数据采集装置包括主控制器、电源模块、电流采集模块、电压采集模块、功率参数采集模块、线缆温度采集模块、无线通信模块以及数据存储模块；所述中央控制器用于根据上传的数据信息判断供电电路是否异常，并反馈给控制终端；所述控制终端包括智能开关，所述控制终端包括智能开关，当中央控制器判断出供电电路处于异常状态时,中央控制器直接控制智能开关切断供电电路，或者通过用户控制端远程控制智能开关切断供电电路。本实用新型的智慧城市安全用电监测系统可以多方面对用电系统进行监测，从而应对多种可能引起用电设备着火的情况。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种供电系统，具体为一种智慧城市安全用电监测系统。
背景技术
近年来随着城市化建设的不断推进以及人们生活水平的不断提高,人们对用电的需求量也不断增大。但与此同时,在集体宿舍、宾馆酒店、家庭用电等环境下存在诸多像用电环境差、线路老化、电线质量差、漏电、无地线和接地不可靠等一系列的用电安全隐患,这容易导致电气火灾等安全事故的发生,从而给人们的生命财产安全造成巨大的损失。然而传统的防火模式主要是通过工作人员巡检或者“跳闸”来保护电路,其中，巡检的方式不能实时显示用电情况,大多数情况下更不能及时阻止事故的发生。“跳闸”主要是通过设定一个具体数值,电流超出这个数值就会自动“跳闸”。然而在电气系统中用电设备并非只有电流过大才会着火,因此，“跳闸”只能应对其中一种情况，而其他情况下，“跳闸是不能应对的”，因此，需要对用电监测系统做进一步改进，从而应对多种可能引起用电设备着火的情况。
实用新型内容
本实用新型在于克服现有技术的不足，提供一种智慧城市安全用电监测系统，所述智慧城市安全用电监测系统可以多方面对用电系统进行监测，从而应对多种可能引起用电设备着火的情况。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案是：
一种智慧城市安全用电监测系统，包括数据采集装置、中央控制器以及控制终端，其中，
所述数据采集装置用于对用电系统的各项参数进行采集及上传，该数据采集装置包括主控制器、电源模块、电流采集模块、电压采集模块、功率参数采集模块、线缆温度采集模块、无线通信模块以及数据存储模块，其中，所述的电源模块、电流采集模块、电压采集模块、功率参数采集模块、线缆温度采集模块、无线通信模块、数据存储模块均与所述主控制器连接，其中，
所述电流采集模块用于采集用电系统的电流,并将采集的电流数据传输至所述主控制器中；所述电压采集模块用于采集用电系统的电压,并将采集的电压数据传输至所述主控制器中；所述功率参数采集模块用于采集用电系统的有功功率、视在功率、功率因数,并将采集的数据传输至所述主控制器中；所述线缆温度采集模块用于采集用电系统的线缆温度,并将采集的温度数据传输至所述主控制器中；所述主控制器将数据分析处理后上传给数据存储模块进行数据备份,并最终由无线通信模块将数据上传至中央控制器中；
所述中央控制器用于根据数据采集装置中上传的数据信息判断供电电路是否异常，并反馈给控制终端；
所述控制终端包括智能开关，当中央控制器判断出供电电路处于异常状态时,中央控制器直接控制智能开关切断供电电路，或者通过用户控制端远程控制智能开关切断供电电路。
优选的，所述电源模块包括蓄电池、与用电系统的供电电路相连的降压模块以及用于稳压的线性稳压器，其中，所述蓄电池与用电系统的供电电路连接；该蓄电池与所述降压模块之间设置有切换开关；当用电系统正常工作时，所述数据采集装置的各个用电模块通过该降压模块与用电系统的供电电路连接；当用电系统发生火灾造成供电电路切断时，所述切换开关切换至蓄电池供电。
优选的，所述主控制器为型号为STM32F103C8T6的单片机。
优选的，所述电流采集模块和电压采集模块均采用型号为HLW8032的传感器。
优选的，所述降压模块选用XD308H型号模块。
优选的，所述线缆温度采集模块选用PT100温度传感器,测量范围为-200℃-+850℃。
优选的，所述数据存储模块选用W25Q64 Flash系列芯片。
优选的，所述无线通信模块选用E103-W01-IPX系列低功耗WiFi模块。
优选的，所述用户控制端包括手机或电脑。
优选的，所述中央控制器为云服务平台。
本实用新型与现有技术相比具有以下的有益效果：
(1)、本实用新型的智慧城市安全用电监测系统能够对集体宿舍、宾馆酒店、家庭住户等不同的用电场景下的各个子系统的用电数据进行全天候实时监测。用户以及用电监管部门通过用户控制端(例如移动通信设备)可以实时监测各级用电设备和子系统的运行情况，且中央控制器可以在电路异常状态时通过移动通讯设备进行异常报警；同时，中央控制器可以直接控制智能开关工作，从而在电路异常状态时,及时切断供电电路，也可以通过用户控制端实现智能化远程控制供电电路的通断，从而减少电气火灾等涉电安全事故的发生。
(2)、本实用新型的智慧城市安全用电监测系统可以多方面对用电系统进行监测，从而应对多种可能引起用电设备着火的情况，从而减少电气火灾等涉电安全事故的发生，保护人民的生命财产安全。
附图说明
图1为本实用新型的智慧城市安全用电监测系统的结构框图。
图2为本实用新型的智慧城市安全用电监测系统的工作流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
参见图1-图2，本实用新型的智慧城市安全用电监测系统一方面利用智能传感终端对电气引发火灾的主要因素(过流、过载、线缆过热等电路异常状态)进行实时监测监控,通过物联网技术实时采集、上传电气线路运行数据,在电路异常状态时,及时切断供电电路,并通过手机App、手机短信等方式进行智能预警。另一方面,根据不同的用电场景,监控不同用电系统的工作状况,提供用电报表,量化分析用电结构,并对当前用电结构给出优化建议,同时向监管部门提供火灾隐患风险评估报告,增加用电安全性和智能化程度，从而实现电气火灾隐患从发现、监管到治理的有效闭环,减少电气火灾等涉电安全事故的发生。
参见图1-图2，本实用新型的智慧城市安全用电监测系统包括数据采集装置、中央控制器以及控制终端。
参见图1-图2，所述数据采集装置能够对集体宿舍、宾馆酒店、家庭住户等不同的用电场景的各个用电系统的用电数据进行全天24小时实时监测，具体用于对用电系统的电流、电压、有功功率、视在功率、功率因数、线缆温度等用电参数的采集及上传，其中，
所述数据采集装置包括主控制器、电源模块、电流采集模块、电压采集模块、功率参数采集模块、线缆温度采集模块、无线通信模块以及数据存储模块，其中，所述的电源模块、电流采集模块、电压采集模块、功率参数采集模块、线缆温度采集模块、无线通信模块、数据存储模块均与所述主控制器连接，其中，
所述电流采集模块用于采集用电系统的电流,并将采集的电流数据传输至所述主控制器中；所述电压采集模块用于采集用电系统的电压,并将采集的电压数据传输至所述主控制器中；所述功率参数采集模块用于采集用电系统的有功功率、视在功率和功率因数,并将采集的数据传输至所述主控制器中；所述线缆温度采集模块用于采集用电系统的线缆温度,并将采集的温度数据传输至所述主控制器中；所述主控制器将数据分析处理后上传给数据存储模块进行数据备份,并最终由无线通信模块将数据上传至中央控制器中；
所述中央控制器用于将数据采集装置中上传的数据信息进行统一的分析、处理,对测点信息进行实时的在线监测和统计管理，例如可以通过将各个参数与对应的预设值进行对比，以此来对用电系统的各个参数进行实时在线监测，同时将比较结果发送给控制终端；当出现供电电路出现过流预警、过载预警、高温预警等电路异常状态时,可以通过手机APP、手机短信、电脑web等方式对接入平台的用户提供相关应用服务，其中，所述的应用服务包括智能预警、智能开启或关闭、规范单一用电器的用电规范和标准、精准量化分析用电状况、优化用电器种类和用电结构，其中，所述智能预警包括过流预警、过载预警、高温预警；所述智能开启或关闭则是在电路异常状态时,通过设置在供电电路上的智能开关及时切断供电电路以及远程控制供电电路的通断。
除了上述方式外，中央控制器也可以直接控制智能开关来断开供电电路，这样可以及时切断供电电路，杜绝火灾的发生。
参加图1-图2，所述电源模块包括蓄电池、与外接的供电电路相连的降压模块以及用于稳压的线性稳压器，其中，所述蓄电池在低电量时能够连接到与用电系统连接的供电电路进行充电；该蓄电池与所述降压模块之间连接有切换开关；当用电系统正常工作时，所述数据采集装置的各个用电模块通过该降压模块与所述外部线路连接；当用电系统发生火灾造供电电路切断时，所述切换开关切换至蓄电池供电。
本实施例中的主控制器选用型号为STM32F103C8T6的MCU,与Arduino、51等单片机相比,其运算速度更快、性能更稳定。
本实施例中的电流采集模块和电压采集模块均采用型号为HLW8032的传感器。其中，所述的HLW8032型号传感器采用异步串行通讯方式,具有精度高、功耗小、可靠性高、适应环境能力强的优点。
本实施例中的降压模块选用XD308H型号模块，所述XD308H型号模块具有无音频噪音、发热量少,内部集成全面完善的保护功能的优点。
本实施例中的线缆温度采集模块选用PT100温度传感器,测量范围为-200℃-+850℃,并采用测量精确度高的三线接法。
本实施例中的所述数据存储模块选用W25Q64 Flash系列芯片，该W25Q64 Flash系列芯片具有性能好、功耗低的优点。
本实施例中的无线通信模块选用E103-W01-IPX系列低功耗WiFi模块。
本实用新型的智慧城市安全用电监测系统能够对集体宿舍、宾馆酒店、家庭住户等不同的用电场景下的各个子系统的用电数据进行全天候实时监测。用户以及用电监管部门通过手机APP、手机短信、电脑Web等用户端可以实时监测各级设备和子系统的运行情况，且中央控制器可以在电路异常状态时通过移动通讯设备进行异常报警；同时，中央控制器可以直接控制智能开关工作，从而在电路异常状态时,及时切断供电电路，也可以通过用户控制端实现智能化远程控制供电电路的通断，从而减少电气火灾等涉电安全事故的发生。
本实施例中的数据采集装置可以是智能电表或智能插座，或者设置在智能电表和智能插座内，根据应用场所的不同而灵活选择，例如在对用电系统进行监测时，选用智能电表，而智能插座可以应用在电动车充电场景。由于电动车充电时间长、充电期间无人管理、车主安全意识淡薄私拉乱接电源线、充电器良莠不齐等现象埋下了火灾发生的隐患,致使电动车火灾事故频发。使用智能插座不仅可以实时查询用电插座电压、电流、功率以及充电时长等信息还具有过流预警、过载预警、高温预警、电池过充保护等功能，能够在异常状态下自动切断充电电路,用户还可以在远程地结束充电进程,从而减少电动车火灾事故的发生,给用户带来极大的便利。另外，所述智能开关可以单独设置在供电电路上，或者设置在智能电表或智能插座内部，通过该智能开关实现对供电电路的切断和连通。
除上述功能外，本实用新型的智慧城市安全用电监测系统可以根据不同的用电场景,提供用电报表,并且通过加入机器学习算法量化分析当前用电结构,对当前用电结构给出优化建议。同时向用电监管部门提供火灾隐患风险评估报告,消除潜在的电气火灾安全隐患,做到防患于未“燃”从而实现电气火灾隐患从发现、监管到治理的有效闭环。
除上述方式外，所述中央控制器可以是物联网云服务平台，智能电表或智能插座所采集的数据信息可以通过网络通信的方式上传到云服务平台上，由云服务平台对数据进行分析和处理，来实现对用电系统进行监控，并同时将监控数据反馈到用户的移动终端，用户可以通过移动终端远程查看和控制。其中，云服务平台对数据的分析处理方式可以采用现有的方式，例如通过比较测量值与预设值之间的大小，来判断该供电电路是否处于正常工作状态。
上述为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、块合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种智慧城市安全用电监测系统，包括数据采集装置、中央控制器以及控制终端，其特征在于，
所述数据采集装置用于对用电系统的各项参数进行采集及上传，该数据采集装置包括主控制器、电源模块、电流采集模块、电压采集模块、功率参数采集模块、线缆温度采集模块、无线通信模块以及数据存储模块，其中，所述的电源模块、电流采集模块、电压采集模块、功率参数采集模块、线缆温度采集模块、无线通信模块、数据存储模块均与所述主控制器连接，其中，
所述电流采集模块用于采集用电系统的电流,并将采集的电流数据传输至所述主控制器中；所述电压采集模块用于采集用电系统的电压,并将采集的电压数据传输至所述主控制器中；所述功率参数采集模块用于采集用电系统的有功功率、视在功率、功率因数,并将采集的数据传输至所述主控制器中；所述线缆温度采集模块用于采集用电系统的线缆温度,并将采集的温度数据传输至所述主控制器中；所述主控制器将数据分析处理后上传给数据存储模块进行数据备份,并最终由无线通信模块将数据上传至中央控制器中；
所述中央控制器用于根据数据采集装置中上传的数据信息判断供电电路是否异常，并反馈给控制终端；
所述控制终端包括智能开关，当中央控制器判断出供电电路处于异常状态时,中央控制器直接控制智能开关切断供电电路，或者通过用户控制端远程控制智能开关切断供电电路。
2.根据权利要求1所述的智慧城市安全用电监测系统，其特征在于，所述电源模块包括蓄电池、与用电系统的供电电路相连的降压模块以及用于稳压的线性稳压器，其中，所述蓄电池与用电系统的供电电路连接；该蓄电池与所述降压模块之间设置有切换开关；当用电系统正常工作时，所述数据采集装置的各个用电模块通过该降压模块与用电系统的供电电路连接；当用电系统发生火灾造成供电电路切断时，所述切换开关切换至蓄电池供电。
3.根据权利要求1所述的智慧城市安全用电监测系统，其特征在于，所述主控制器为型号为STM32F103C8T6的单片机。
4.根据权利要求1所述的智慧城市安全用电监测系统，其特征在于，所述电流采集模块和电压采集模块均采用型号为HLW8032的传感器。
5.根据权利要求2所述的智慧城市安全用电监测系统，其特征在于，所述降压模块选用XD308H型号模块。
6.根据权利要求1所述的智慧城市安全用电监测系统，其特征在于，所述线缆温度采集模块选用PT100温度传感器,测量范围为-200℃-+850℃。
7.根据权利要求1所述的智慧城市安全用电监测系统，其特征在于，所述数据存储模块选用W25Q64 Flash系列芯片。
8.根据权利要求1所述的智慧城市安全用电监测系统，其特征在于，所述无线通信模块选用E103-W01-IPX系列低功耗WiFi模块。
9.根据权利要求1所述的智慧城市安全用电监测系统，其特征在于，所述数据采集装置为智能电表，或者是智能插座,或者该数据采集装置设置在所述智能电表或智能插座内。
10.根据权利要求1所述的智慧城市安全用电监测系统，其特征在于，所述中央控制器为云服务平台。
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