CN215728374U - 一种表箱监测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种表箱监测器，包括环境监测模块、电表监测模块和控制器模块，所述环境监测模块和电表监测模块均与控制器模块相连，所述控制器模块上还连接有无线通信模块、门禁模块、报警模块和存储模块，所述环境监测模块针对烟雾、温度、湿度和运动等环境进行监测，并将相应环境数据发送至控制器模块，电表监测模块对电表信息进行监测和发送，同时门禁模块还会对开门人员和箱门状态进行检测，安全性高。本实用新型实时对电表的工作状况和工作环境进行监测，以及对开门人员和箱门状态识别，发现异常状况同时实现声光报警和远程报警。

Description

一种表箱监测器

技术领域

本实用新型涉及电表箱技术领域，具体涉及一种表箱监测器。

背景技术

随着用电信息采集系统建设，各种用电信息采集终端正日益普及，电能表箱是配电和安装电能表的重要设备，电能表箱的安全性和可靠性监测具有重要意义。

现有技术中电表箱存在许多问题，例如容易受到温度和湿度等环境影响损坏，表箱的箱门容易开启，存在触电或偷电的安全隐患，检测过程往往因为信号端口过多、接线复杂以及人工排查导致十分费时费力，同时会带来的检测误差和安全隐患。

同时目前的多数表箱监测器不具有远程监控以及报警功能，当用电出现异常时，工作人员常常因为无法及时收到异常情况，无法快速到达现场进行处理，容易出现火灾现象，对人们造成危害，安全性低。

实用新型内容

本实用新型要解决的主要问题是表箱监测器缺乏远程监控和报警功能，安全性低，本实用新型提供一种表箱检测器，它能够实时对电表的工作状况和工作环境进行监测，发现异常时同时实现声光报警和远程报警。

为解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案：一种表箱监测器包括环境监测模块、电表监测模块和控制器模块；所述环境监测模块和电表监测模块均与控制器模块相连，所述控制器模块上还连接有无线通信模块、门禁模块和存储模块，所述环境监测模块包括烟雾传感器、温度传感器、湿度传感器和运动监测器，用于对表箱环境进行多维度监测并将相应环境数据发送至控制器模块；所述电表监测模块用于对电表信息进行监测并将相应信息发送至控制器模块，所述控制器模块用于接收、处理和发送监测信号，同时协调控制各模块。

作为优选，所述表箱监测器还设有电源模块，所述电源模块设在表箱内，分别与所述表箱监测器的环境监测模块、电表监测模块、控制器模块、无线通信模块和门禁模块电连接，所述电源模块能够提供正的3.3V、5V和12V直流电压。

作为优选，所述门禁模块包括门磁开关单元、电子标签单元和摄像单元，所述门磁开关单元和电子标签单元嵌在表箱门上，用于监测和控制箱门开闭状态以及识别电子标签，所述摄像单元设置在表箱内，所述摄像单元朝向表箱门处，用于给开门人员拍照。所述门磁开关单元能够监控箱门开闭状态，当箱门未关闭时，会输出报警同时将信号传输到监控端，当开门人员持有电子标签开启表箱时，门磁开关单元暂时休眠，出现超时时，再次发出报警信号，同时开门状态下，摄像单元会定时拍摄箱门的照片，记录开门人员并发送至监控端。

作为优选，所述温度传感器包括热敏电阻RT1、放大器IC2、基准电压源IC3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、模数转化模块，所述热敏电阻RT1的1引脚连接放大器IC2的+IN引脚，所述热敏电阻RT1的2引脚串联电阻R2后连接基准电压源IC3的VOUT引脚，所述热敏电阻RT1的3引脚连接地信号GND，所述放大器IC2的-RG引脚串联电阻R1后连接放大器IC2的+RG引脚，所述放大器IC2的-IN引脚串联电阻R4后接地、-VS引脚和REF引脚接地信号GND、+VS引脚连接电源模块正极，所述放大器IC2的OUTPUT引脚连接模数转化模块，所述模数转化模块连接控制器模块，所述基准电压源IC3的GND引脚连接地信号GND、 VIN引脚连接电源模块正极，所述基准电压源IC3的VOUT信号串联电阻R3后连接所述放大器IC2的-IN引脚。假定环境为0度，热敏电阻RT1的阻值为100欧姆，此时电路中电桥的压差便是0V，若测到0V代表环境温度为0度。若环境温度小于0度，则热敏电阻RT1的阻值小于100欧姆，此时同相电压会比反相电压小，测得的电压仍然为0V了，因此该电路无法测得0度以下，放大器的最大输出电压为3.3V，放大倍数为51倍，因此电桥的压差最大值为64.7mV，得此时得到电桥反相臂的电压为142.86mV，那么同相臂的电压为电桥压差加上电桥反相臂电压得到207.56mV，对应的热敏电阻RT1阻值为148.66欧姆，再通过查表确认最大测温点。

作为优选，所述烟雾传感器101包括红外发光二极管VD1、二极管VD2、光敏三极管VT1、三极管VT2、三极管VT3、三极管VT4、滑动变阻器RP1、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C1、指示灯A、扬声器B和芯片IC1，所述红外发光二极管VD1的正极连接电源模块正极，所述红外发光二极管VD1的负极连接光敏三极管VT1的集电极，所述光敏三极管VT1的发射极通过电阻R11连接地信号GND，所述光敏三极管VT1的集电极通过滑动变阻器RP1连接地信号GND，所述光敏三极管VT1的集电极通过二极管VD2连接三极管VT2的基极，所述三极管VT2的基极通过电容C1连接地信号GND，所述三极管VT2的发射极连接地信号GND，所述三极管VT2的集电极通过电阻R13连接三极管VT3的基极，所述三极管VT3的基极通过电阻R12连接电源模块，所述三极管VT3的发射极连接地信号GND，所述三极管VT3的集电极连接芯片IC1的SEL1引脚，所述芯片IC1的VDD引脚通过电阻R14连接电源模块正极，所述芯片IC1的3引脚连接三极管VT4的基极，电阻R15两端分别连接所述芯片IC1的6引脚和7引脚，所述三极管VT4的发射极连接地信号GND，所述三极管VT4的集电极串联指示灯A和扬声器B后连接电源模块正极，所述三极管VT4的集电极连接控制器模块。当被监视的环境洁净无烟雾时，红外发光二极管VD1以预先调好的起始电流发光。该红外光被光敏三极管VT1接收后其内阻减小，使得VD1和VT1串联电路中的电流增大，红外发光二极管VD1的发光强度相应增大，光敏三极管内阻进一步减小,如此循环便形成了强烈的正反馈过程，直至使串联感光电路中的电流达到最大值，在R11上产生的压降经VD2使VT2导通，VT3截止，指示灯A不工作。当被监视的环境中烟雾急骤增加时，空气中的透光性恶化，此时光敏三极管VT1接收到的光通量减小，其内阻增大，串联感光电路中的电流也随之减小，发光二极管VD11的发光强度也随之减弱。如此循环便形成了负反馈的过程，使串联感光电路中的电流直至减小到起始电流值，电阻R11上的电压也降到1.2V，使得VT2截止，VT3导通，指示灯A亮，扬声器B发出警报。

作为优选，所述电表监测模块包括脉冲采集处理单元、载波单元和RS485单元，所述脉冲采集处理单元、载波单元和RS485单元分别用于采集电网电流信号，识别电网载波信号转换成RS485接口连接控制器模块实现短距离数据交换和控制，以及连接电表采集数字电表信号。

作为优选，所述控制器模块上连接有报警模块，所述报警模块与电源模块电连接，所述报警模块包括声音报警单元、灯光报警单元，均嵌在表箱门外侧。

作为优选，所述环境监测模块中的烟雾传感器、温度传感器和湿度传感器和运动监测器均设有多个，分别均匀安装在表箱内。

作为优选，所述无线通信模块包括LORA通信电路和红外通信电路，设置在表箱内，所述无线通信模块用于与终端或掌机进行无线通信。

作为优选，所述烟雾传感器中的芯片IC1为KD9561，所述温度传感器中的热敏电阻RP1为PT100，放大器IC2采用AD623芯片，基准电压源IC3为REF3030芯片。

本实用新型的有益效果是：本实用新型可以实时监控表箱的环境状态和电能信息，同时具备声光和远程报警功能。具体来说，通过脉冲信采集处理单元、载波单元以及RS285模块分别同步采集电表数据。通过烟雾传感器、温度传感器、湿度传感器和运动监测器识别对应的环境状态信息，同时发出报警和将报警信号传输给终端或者掌机等，例如出现烟雾火灾时，指示灯A和扬声器B发出声光报警，控制器模块向监控端发出报警。通过门禁模块可以测量箱门开闭状态，通过电子标签识别开门人员，再通过摄像单元拍摄开门人员面部，存储和发生至监控端，安全性高。

附图说明

图1 本实用新型提供的一种表箱监测器的原理框图。

图2 本实用新型提供的烟雾传感器电路连接图。

图3 本实用新型提供的温度传感器电路连接图。

图中：1-环境监测模块，101-烟雾传感器，102-温度传感器，103-湿度传感器，104-运动监测器，2-电表监测模块，201-脉冲采集处理单元，202-载波单元，203-RS485单元，3-控制器模块，4-无线通信模块，401-LORA通信电路，402-红外通信电路，5-门禁模块，501-门磁开关单元，502-电子标签单元，503-摄像单元，6-存储模块，7-电源模块，8-报警模块，801-声音报警单元，802-灯光报警单元。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：如图1所示，本实施例一种表箱监测器包括环境监测模块1、电表监测模块2和控制器模块3；所述环境监测模块1和电表监测模块2均与控制器模块3相连，所述控制器模块3上还连接有无线通信模块4、门禁模块5和存储模块6，所述环境监测模块1包括烟雾传感器101、温度传感器102、湿度传感器103和运动监测器104，用于对表箱环境进行多维度监测并将相应环境数据发送至控制器模块3；所述电表监测模块2用于对电表信息进行监测并将相应信息发送至控制器模块1；所述控制器模块3用于接收、处理和发送监测信号，同时协调控制各模块。本实施例中所述环境监测模块1中的烟雾传感器101、温度传感器102和湿度传感器103和运动监测器104均设有多个，分别均匀安装在表箱内。

所述表箱监测器还设有电源模块7，所述电源模块7设在表箱内，分别与所述表箱监测器的环境监测模块1、电表监测模块2、控制器模块3、无线通信模块4和门禁模块5电连接，所述电源模块能够提供正的3.3V、5V和12V直流电压。

如图1所示，本实施例中所述门禁模块5包括门磁开关单元501、电子标签单元502和摄像单元503，所述门磁开关单元501和电子标签单元502嵌在表箱门上，用于监测和控制箱门开闭状态以及识别电子标签，所述摄像单元503设置在表箱内，所述摄像单元503朝向表箱门处，用于给开门人员拍照。

如图2所示，本实施例中烟雾传感器101包括红外发光二极管VD1、二极管VD2、光敏三极管VT1、三极管VT2、三极管VT3、三极管VT4、滑动变阻器RP1、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C1、指示灯A、扬声器B和芯片IC1，所述红外发光二极管VD1的正极连接电源模块7正极，所述红外发光二极管VD1的负极连接光敏三极管VT1的集电极，所述光敏三极管VT1的发射极通过电阻R11连接地信号GND，所述光敏三极管VT1的集电极通过滑动变阻器RP1连接地信号GND，所述光敏三极管VT1的集电极通过二极管VD2连接三极管VT2的基极，所述三极管VT2的基极通过电容C1连接地信号GND，所述三极管VT2的发射极连接地信号GND，所述三极管VT2的集电极通过电阻R13连接三极管VT3的基极，所述三极管VT3的基极通过电阻R12连接电源模块7，所述三极管VT3的发射极连接地信号GND，所述三极管VT3的集电极连接芯片IC1的SEL1引脚，所述芯片IC1的VDD引脚通过电阻R14连接电源模块7正极，所述芯片IC1的3引脚连接三极管VT4的基极，电阻R15两端分别连接所述芯片IC1的6引脚和7引脚，所述三极管VT4的发射极连接地信号GND，所述三极管VT4的集电极串联指示灯A和扬声器B后连接电源模块7正极，所述三极管VT4的集电极连接控制器模块3。

如图3所示，本实施例中所述温度传感器102包括热敏电阻RT1、放大器IC2、基准电压源IC3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、模数转化模块1021，所述热敏电阻RT1的1引脚连接放大器IC2的+IN引脚，所述热敏电阻RT1的2引脚串联电阻R2后连接基准电压源IC3的VOUT引脚，所述热敏电阻RT1的3引脚连接地信号GND，所述放大器IC2的-RG引脚串联电阻R1后连接放大器IC2的+RG引脚，所述放大器IC2的-IN引脚串联电阻R4后接地、-VS引脚和REF引脚接地信号GND、+VS引脚连接电源模块7正极，所述放大器IC2的OUTPUT引脚连接模数转化模块1021，所述模数转化模块1021连接控制器模块3，所述基准电压源IC3的GND引脚连接地信号GND、 VIN引脚连接电源模块7正极，所述基准电压源IC3的VOUT信号串联电阻R3后连接所述放大器IC2的-IN引脚。其中电阻R2、 R3 、R4与热敏电阻RT1构成电桥电路，基准电压源IC3为电桥电路供给规范的3.00V电压。放大器IC2用一个2K的电阻R1的拓宽反响电阻准确的把电桥的压差拓宽51倍。

如图1所示，本实施例中所述电表监测模块2包括脉冲采集处理单元201、载波单元202和RS485单元203，所述脉冲采集处理单元201、载波单元202和RS485单元203分别用于采集电网电流信号，识别电网载波信号转换成RS485接口连接控制器模块3实现短距离数据交换和控制，以及连接电表采集数字电表信号。本实施例中所述控制器模块3上连接有报警模块8，所述报警模块8与电源模块7电连接，所述报警模块8包括声音报警单元801、灯光报警单元802，均嵌在表箱门外侧。本实施例中所述无线通信模块4包括LORA通信电路401和红外通信电路402，设置在表箱内，所述无线通信模块4用于与终端或掌机进行无线通信。

如图2或图3所述，本实施例中所述烟雾传感器101中的芯片IC1为KD9561，所述温度传感器102中的热敏电阻RP1为PT100，放大器IC2采用AD623芯片，基准电压源IC3为REF3030芯片。

测温方案：假定环境为0度，热敏电阻RT1的阻值为100欧姆，此时电路中电桥的压差便是0V，若测到0V代表环境温度为0度。若环境温度小于0度，则热敏电阻RT1的阻值小于100欧姆，此时同相电压会比反相电压小，测得的电压仍然为0V了，因此该电路无法测得0度以下，放大器的最大输出电压为3.3V，放大倍数为51倍，因此电桥的压差最大值为64.7mV，得此时得到电桥反相臂的电压为142.86mV，那么同相臂的电压为电桥压差加上电桥反相臂电压得到207.56mV，对应的热敏电阻RT1阻值为148.66欧姆，再通过查表确认最大测温点。

测烟雾方案：当被监视的环境洁净无烟雾时，红外发光二极管VD1以预先调好的起始电流发光。该红外光被光敏三极管VT1接收后其内阻减小，使得VD1和VT1串联电路中的电流增大，红外发光二极管VD1的发光强度相应增大，光敏三极管内阻进一步减小,如此循环便形成了强烈的正反馈过程，直至使串联感光电路中的电流达到最大值，在R11上产生的压降经VD2使VT2导通，VT3截止，指示灯A不工作。当被监视的环境中烟雾急骤增加时，空气中的透光性恶化，此时光敏三极管VT1接收到的光通量减小，其内阻增大，串联感光电路中的电流也随之减小，发光二极管VD11的发光强度也随之减弱。如此循环便形成了负反馈的过程，使串联感光电路中的电流直至减小到起始电流值，电阻R11上的电压也降到1.2V，使得VT2截止，VT3导通，指示灯A亮，扬声器B发出警报。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种表箱监测器，其特征在于：包括环境监测模块（1）、电表监测模块（2）和控制器模块（3）；所述环境监测模块（1）和电表监测模块（2）均与控制器模块（3）相连，所述控制器模块（3）上还连接有无线通信模块（4）、门禁模块（5）和存储模块（6），所述环境监测模块（1）包括烟雾传感器（101）、温度传感器（102）、湿度传感器（103）和运动监测器（104），用于对表箱环境进行多维度监测并将相应环境数据发送至控制器模块（3）；所述电表监测模块（2）用于对电表信息进行监测并将相应信息发送至控制器模块（3）；所述控制器模块（3）用于接收、处理和发送监测信号，同时协调控制各模块。

2.根据权利要求1所述的一种表箱监测器，其特征在于，所述表箱监测器还设有电源模块（7），所述电源模块（7）设在表箱内，分别与所述表箱监测器的环境监测模块（1）、电表监测模块（2）、控制器模块（3）、无线通信模块（4）和门禁模块（5）电连接，所述电源模块能够提供正的3.3V、5V和12V直流电压。

3.根据权利要求1所述的一种表箱监测器，其特征在于，所述门禁模块（5）包括门磁开关单元（501）、电子标签单元（502）和摄像单元（503），所述门磁开关单元（501）和电子标签单元（502）嵌在表箱门上，用于监测和控制箱门开闭状态以及识别电子标签，所述摄像单元（503）设置在表箱内，所述摄像单元（503）朝向表箱门处，用于给开门人员拍照。

4.根据权利要求1所述的一种表箱监测器，其特征在于，所述温度传感器（102）包括热敏电阻RT1、放大器IC2、基准电压源IC3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、模数转化模块（1021），所述热敏电阻RT1的1引脚连接放大器IC2的+IN引脚，所述热敏电阻RT1的2引脚串联电阻R2后连接基准电压源IC3的VOUT引脚，所述热敏电阻RT1的3引脚连接地信号GND，所述放大器IC2的-RG引脚串联电阻R1后连接放大器IC2的+RG引脚，所述放大器IC2的-IN引脚串联电阻R4后接地、-VS引脚和REF引脚接地信号GND、+VS引脚连接电源模块（7）正极，所述放大器IC2的OUTPUT引脚连接模数转化模块（1021），所述模数转化模块（1021）连接控制器模块（3），所述基准电压源IC3的GND引脚连接地信号GND、 VIN引脚连接电源模块（7）正极，所述基准电压源IC3的VOUT信号串联电阻R3后连接所述放大器IC2的-IN引脚。

5.根据权利要求1所述的一种表箱监测器，其特征在于，所述烟雾传感器（101）包括红外发光二极管VD1、二极管VD2、光敏三极管VT1、三极管VT2、三极管VT3、三极管VT4、滑动变阻器RP1、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C1、指示灯A、扬声器B和芯片IC1，所述红外发光二极管VD1的正极连接电源模块（7）正极，所述红外发光二极管VD1的负极连接光敏三极管VT1的集电极，所述光敏三极管VT1的发射极通过电阻R11连接地信号GND，所述光敏三极管VT1的集电极通过滑动变阻器RP1连接地信号GND，所述光敏三极管VT1的集电极通过二极管VD2连接三极管VT2的基极，所述三极管VT2的基极通过电容C1连接地信号GND，所述三极管VT2的发射极连接地信号GND，所述三极管VT2的集电极通过电阻R13连接三极管VT3的基极，所述三极管VT3的基极通过电阻R12连接电源模块（7），所述三极管VT3的发射极连接地信号GND，所述三极管VT3的集电极连接芯片IC1的SEL1引脚，所述芯片IC1的VDD引脚通过电阻R14连接电源模块（7）正极，所述芯片IC1的3引脚连接三极管VT4的基极，电阻R15两端分别连接所述芯片IC1的6引脚和7引脚，所述三极管VT4的发射极连接地信号GND，所述三极管VT4的集电极串联指示灯A和扬声器B后连接电源模块（7）正极，所述三极管VT4的集电极连接控制器模块（3）。

6.根据权利要求1所述的一种表箱监测器，其特征在于，所述电表监测模块（2）包括脉冲采集处理单元（201）、载波单元（202）和RS485单元（203），所述脉冲采集处理单元（201）、载波单元（202）和RS485单元（203）分别用于采集电网电流信号，识别电网载波信号转换成RS485接口连接控制器模块（3）实现短距离数据交换和控制，以及连接电表采集数字电表信号。

7.根据权利要求1所述的一种表箱监测器，其特征在于，所述控制器模块（3）上连接有报警模块（8），所述报警模块（8）与电源模块（7）电连接，所述报警模块（8）包括声音报警单元（801）、灯光报警单元（802），均嵌在表箱门外侧。

8.根据权利要求1或4或5所述的一种表箱监测器，其特征在于，所述环境监测模块（1）中的烟雾传感器（101）、温度传感器（102）和湿度传感器（103）和运动监测器（104）均设有多个，分别均匀安装在表箱内。

9.根据权利要求1所述的一种表箱监测器，其特征在于，所述无线通信模块（4）包括LORA通信电路（401）和红外通信电路（402），设置在表箱内，所述无线通信模块（4）用于与终端或掌机进行无线通信。

10.根据权利要求4或5所述的一种表箱监测器，其特征在于，所述烟雾传感器（101）中的芯片IC1为KD9561，所述温度传感器（102）中的热敏电阻RP1为PT100，放大器IC2采用AD623芯片，基准电压源IC3为REF3030芯片。

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