CN216449654U

CN216449654U - 一种多功能电表

Info

Publication number: CN216449654U
Application number: CN202122754719.2U
Authority: CN
Inventors: 马相女; 苗强; 谢峥; 马忠鹏; 王海龙; 栾松年; 徐冰清; 孙云; 徐腾腾
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-11-11
Filing date: 2021-11-11
Publication date: 2022-05-06
Anticipated expiration: 2031-11-11

Abstract

本实用新型公开了一种多功能电表，涉及电力设备领域，包括：外界环境检测模块，电表电参数检测模块，信号调理模块，定时模块，主控制模块，通信模块，报警模块；所述外界环境检测模块用于检测温度、湿度和气体浓度，电表电参数检测模块用于检测电压、电流和剩余电流参数，信号调理模块用于处理输入信号，定时模块用于设定定时，主控制模块用于接收信号并输出控制信号和报警信号，通信模块与用户终端通信，报警模块用于异常报警。本实用新型多功能电表在具备对用电计量和漏电检测功能，采用温度传感器、湿度传感器和气体浓度传感器对用电表周围环境进行检测，提高用电表的安全系数，并采用通信网络的方式通过智能手机或Web浏览器远程监控。

Description

一种多功能电表

技术领域

本实用新型涉及电力设备领域，具体是一种多功能电表。

背景技术

随着信息科学技术的不断发展，各行各业在发展过程中都积极采用并实现了智能化发展，对于电力系统来讲，多功能电表是智能电网的智能终端，与传统意义上的电能表不同，多功能电表除了具备传统电能基本用电量的计量功能以外，为了适用智能电网和新能源的发展，其延伸出更好的费率计量功能、用户端控制功能、数据通信功能和用电保护功能，但是大多数的多功能电表为了减小电表的体积，忽略了多功能电表自身的检测与保护，多功能电表的安全性能较低，并且传统的多功能电表无法及时有效的对用户进行报警警示，有待提高。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种多功能电表，以解决上述背景技术中提出的问题。

依据本实用新型实施例的第一方面，提供一种多功能电表，该多功能电表包括：外界环境检测模块，电表电参数检测模块，信号调理模块，定时模块，主控制模块，通信模块，报警模块；

所述外界环境检测模块，用于检测电表周围的温度、湿度和气体浓度并输出温度信号、湿度信号和气体浓度信号；

所述电表电参数检测模块，用于检测通过电表的电压、电流和剩余电流参数并输出电压信号、电流信号和剩余电流信号；

所述信号调理模块，连接所述外界环境检测模块和电表电参数检测模块的输出端，用于对所述温度信号、湿度信号和气体浓度信号进行放大滤波转换处理；用于将所述电压信号、电流信号和剩余电流信号合成单个输出信号；

所述定时模块，用于设定定时程序并输出时钟信号；

所述主控制模块，连接所述信号调理模块的输出端，用于接收处理后的信号，用于输出控制信号和报警信号，连接所述定时模块的输出端，用于接收所述时钟信号；

所述通信模块，连接所述主控制模块的通信端，用于接收数据信号并与用户终端无线通信；

所述报警模块，连接所述主控制模块的控制太，用于接收所述控制信号并进行报警。

依据本实用新型实施例的另一方面，所述外界环境检测模块包括温度采集单元、湿度采集单元和气体浓度采集单元；所述信号调理模块包括信号滤波放大单元和模数转换单元；

所述温度采集单元，用于检测电表工作时的温度情况并输出温度信号；

所述湿度采集单元，用于检测电表的湿度情况并输出湿度信号；

所述气体浓度采集单元，用于检测电表周围气体浓度情况并输出气体信号；

所述信号滤波放大单元，用于接收所述温度信号、湿度信号和气体信号并进行滤波放大处理；

所述模数转换单元，用于将所述信号滤波放大单元输出的电压信号的模拟量转换为数字量；

所述温度采集单元的输出端、湿度采集单元的输出端和气体浓度采集单元的输出端分别连接信号滤波放大单元的第一输入端、第二输入端和第三输入端，信号滤波放大单元的输出端通过模数转换单元连接所述主控制模块的第一采集端。

依据本实用新型实施例的另一方面，所述电表电参数检测模块包括电压采集单元、电流采集单元和剩余电流采集单元；所述信号调理模块还包括集中处理单元；

所述电压采集单元，用于检测流入电表的电压值并输出电压信号；

所述电流采集单元，用于检测流入电表的电流值并输出电流信号；

所述剩余电流采集单元，用于检测电表母线漏电时产生的剩余电流信号；

所述集中处理单元，用于接收所述电压信号、电流信号和剩余电流信号并将分别将每个输入电压信号、电流信号和剩余电流信号通过可恢复的方式合成单个输出信号；

所述电压采集单元的输出端、电流采集单元的输出端和剩余电流采集单元的输出端分别连接集中处理单元的第一输入端、第二输入端和第三输入端，集中处理单元的输出端连接主控制模块的第二采集端。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型多功能电表在具备对用电计量和漏电检测功能的同时，采用温度传感器、湿度传感器和气体浓度传感器对用电表周围环境进行检测，避免由于温度过高、湿度过大对用电表造成损坏，通过气体浓度检测，避免用电表出现故障自燃，提高用电表的安全系数，并且采用定时模块设定用电表报警的时间，还采用通信网络的方式通过智能手机或Web浏览器进行远程监控，进一步提高用电表的智能化。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实例提供的一种多功能电表的原理方框示意图。

图2为本实用新型实例提供的外界环境检测模块、电表电参数检测模块和信号调理模块的方框示意图。

图3为本实用新型实例提供的通信模块的原理方框示意图。

图4为本实用新型实例提供的电平转换单元、定时模块和报警模块的连接电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：参见图1，本实用新型实施例提供一种多功能电表，该多功能电表包括：外界环境检测模块1，电表电参数检测模块2，信号调理模块3，定时模块4，主控制模块5，通信模块6，报警模块7；

具体地，所述外界环境检测模块1，用于检测电表周围的温度、湿度和气体浓度并输出温度信号、湿度信号和气体浓度信号；

电表电参数检测模块2，用于检测通过电表的电压、电流和剩余电流参数并输出电压信号、电流信号和剩余电流信号；

信号调理模块3，连接所述外界环境检测模块1和电表电参数检测模块2的输出端，用于对所述温度信号、湿度信号和气体浓度信号进行放大滤波转换处理；用于将所述电压信号、电流信号和剩余电流信号合成单个输出信号；

定时模块4，用于设定定时程序并输出时钟信号；

主控制模块5，连接所述信号调理模块3的输出端，用于接收处理后的信号，用于输出控制信号和报警信号，连接所述定时模块4的输出端，用于接收所述时钟信号；

通信模块6，连接所述主控制模块5的通信端，用于接收数据信号并与用户终端无线通信；

报警模块7，连接所述主控制模块5的控制太，用于接收所述控制信号并进行报警。

在具体实施例中，上述外界环境检测模块1可采用温度传感器、湿度传感器和气体浓度传感器对用电表周围环境的温度、湿度和气体浓度进行检测；上述电表电参数检测模块 2可采用电压互感器和电流互感器检测流入电表的电压和电流参数，电流互感器还可检测电表的剩余电流参数；上述信号调理模块3可采用运算放大器组成的滤波放大电路和模数转换器对输入的温度、湿度和气体浓度信号进行处理，还采用多路复用器和模数转换器对输入的电压、电流和剩余电流信号进行合并处理；上述定时模块4可采用时钟芯片U3输出时钟信号；上述主控制模块5可采用微控制器(MCU)作为核心控制器，对输入的信号进行计算分析，并通过内部软件系统输出控制信号和数据信号；上述通信模块6可采用 RS485网络和GPRS网络数据交互实现数据的远程交互；上述报警模块7采用报警器进行异常报警。

实施例2：在实施例1的基础上，请参阅图2，在本实用新型所述的一种多功能电表的一个具体实施例中，所述外界环境检测模块1包括温度采集单元101、湿度采集单元102和气体浓度采集单元103；所述信号调理模块3包括信号滤波放大单元301和模数转换单元302；

具体地，所述温度采集单元101，用于检测电表工作时的温度情况并输出温度信号；

湿度采集单元102，用于检测电表的湿度情况并输出湿度信号；

气体浓度采集单元103，用于检测电表周围气体浓度情况并输出气体信号；

信号滤波放大单元301，用于接收所述温度信号、湿度信号和气体信号并进行滤波放大处理；

模数转换单元302，用于将所述信号滤波放大单元301输出的电压信号的模拟量转换为数字量；所述温度采集单元101的输出端、湿度采集单元102的输出端和气体浓度采集单元103的输出端分别连接信号滤波放大单元301的第一输入端、第二输入端和第三输入端，信号滤波放大单元301的输出端通过模数转换单元302连接所述主控制模块5的第一采集端。

进一步地，所述电表电参数检测模块2包括电压采集单元201、电流采集单元202和剩余电流采集单元203；所述信号调理模块3还包括集中处理单元303；

具体地，所述电压采集单元201，用于检测流入电表的电压值并输出电压信号；

电流采集单元202，用于检测流入电表的电流值并输出电流信号；

剩余电流采集单元203，用于检测电表母线漏电时产生的剩余电流信号；

集中处理单元303，用于接收所述电压信号、电流信号和剩余电流信号并将分别将每个输入电压信号、电流信号和剩余电流信号通过可恢复的方式合成单个输出信号；

该电压采集单元201的输出端、电流采集单元202的输出端和剩余电流采集单元203 的输出端分别连接集中处理单元303的第一输入端、第二输入端和第三输入端，集中处理单元303的输出端连接主控制模块5的第二采集端。

在具体实施例中；上述温度采集单元101可选用DS18B20温度传感器进行温度检测；上述湿度采集单元102可选用SHT11湿度传感器进行湿度检测；上述气体浓度检测单元可选用MTP-20气体浓度传感器进行气体浓度检测；上述信号滤波放大单元301可采用运算放大器和滤波电容及其周围元器件组成的滤波放大电路对接收的信号进行滤波放大处理，在此不做具体赘述；上述模数转换单元302选用AD7865系列模数转换器，将输入的信号转换为数字信号；上述电压采集单元201、电流采集单元202和剩余电流采集单元203可采用电压互感器和电流互感器检测的方式检测通过电表的电压信号、电流信号和剩余电流信号，在此不做赘述；上述集中处理单元303可采用多路复用器，将接收的多个同类型输入信号，按每个信号可恢复的方式合成单个输出信号，并采用模数转换器将多路复用器输出的信号进行模数转换，在此不做赘述。

实施例3：在实施例2的基础上，请参阅图3和4，在本实用新型所述的一种多功能电表的一个具体实施例中，所述定时模块4包括时钟芯片U3、晶振Y1、第一电容C1、第二电容C2和第一电源VCC1；所述主控制模块5包括第一控制器U1；

具体地，所述时钟芯片U3的第八端和第一端连接第一电源VCC1，时钟芯片U3的第六端、第七端和第五端分别连接第一控制器U1的第一串口通信端、第二串口通信端和第三串口通信端，时钟芯片U3的第二端连接晶振Y1的一端和第一电容C1的一端，时钟芯片 U3的第三端连接晶振Y1的另一端和第二电容C2的一端，第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端和时钟芯片U3的第四端均接地。

进一步地，所述报警模块7包括第六电阻R6、第一开关管N1、第二电源VCC2和扬声器BL；

具体地，所述第六电阻R6的一端连接第一控制器U1的第一输出端，第六电阻R6的另一端连接第一开关管N1的基极，第一开关管N1的集电极连接第二电源VCC2、第一开关管N1的发射极通过扬声器BL接地。

进一步地，所述通信模块6包括电平转换单元601、GPRS单元602、网络服务器603、智能手机604和Web浏览器605；

具体地，所述电平转换单元601，用于实现所述第一控制器U1与RS485网络进行数据交互；

GPRS单元602，用于实现GPRS网络与RS485网络进行数据交互；

该电平转换单元601的一端连接主控制模块5的通信端，电平转换单元601的另一端连接GPRS单元602的第一端，GPRS单元602的第二端连接网络服务器603的输入端，网络服务器603的第一输出端连接智能手机604，网络服务器603的另一端连接Web浏览器 605。

进一步地，所述电平转换单元601包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第三电源VCC3、第一耦合器U4、第二耦合器U5、第三耦合器 U6、电平转换器U2和通信接口J1；

具体地，所述第三电阻R3的一端、第四电阻R4的一端和第五电阻R5的一端连接第二电源VCC2，第三电阻R3的另一端、第四电阻R4的另一端和第五电阻R5的另一端分别连接第一耦合器U4的第三端、第二耦合器U5的第一端和第三耦合器U6的第三端，第一耦合器U4的第四端、第二耦合器U5的第二端和第三耦合器U6的第二端分别连接第一控制器U1的数据接收端、数据发送端和使能端，第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端和第三耦合器U6的第三端连接第三电源VCC3，第一电阻R1的另一端连接第一耦合器U4 的第一端，第一耦合器U4的第二端连接电平转换器U2的发送端，第二电阻R2的另一端和第二耦合器U5均连接电平转换器U2的接收端，第三耦合器U6的第四端连接电平转换器U2的使能端，电平转换器U2的输出端连接通信接口J1。

在具体实施例中，上述时钟芯片U3可选用DS1302芯片，实现报警模块7的定时控制；上述第一控制器U1可选用STM32系列单片机，对接收的信号进行分析处理，并通过内部软件系统控制输出数据信号和相应的控制信号；上述第一耦合器U4、第二耦合器U5和第三耦合器U6可选用TLP521或者6N137光电耦合器进行隔离驱动，在此选用TLP521耦合器实现信号隔离传输；上述电平转换器U2可选用MAX485芯片，实现RS485电平和TTL电平的相互转换，方便第一控制器U1与RS485网络建立网络连接；上述通信接口J1可选用 9孔连接插座(Dconnector 9)实现与RS485总线的连接；上述GPRS单元602801可采用 GTM900-C无线芯片接收RS485网络传输的数据，并通过GPRS网络传输，并获得网络运营商动态分配的IP地址。

在本实用新型实施例中，通过外界环境检测模块1中的温度采集单元101、湿度采集单元102和气体浓度采集模块对用电表周围的温度、湿度和气体浓度进行检测，检测所得的温度信号、湿度信号和气体浓度信号均通过信号调理模块3中的信号滤波放大单元301和模数转换单元302进滤波放大和模数转换处理，输出信号通过主控制模块5中的第一控制器U1接收并处理，电表电参数检测模块2中的电压采集单元201、电流采集单元202对通过电表的电压、电流进行检测，从而记录使用的电压、电流参数，并通过剩余电流采集单元203对电表漏电时产生的剩余电流进行检测，避免漏电的发生，检测所得的多个电压信号、电流信号和剩余电流信号通过集中处理单元303中的多路复用器，将接收的多个同类型输入信号，按每个信号可恢复的方式合成单个输出信号，并采用模数转换器将多路复用器输出的信号进行模数转换，处理后的信号同样传输给第一控制去，当电压、电流异常或者周围环境的温度、湿度和气体浓度异常时，主控制模块5中的第一控制器U1便会控制报警模块7进行报警，其中报警的方式可通过定时模块4进行自行设定，同时通信模块 6与用户终端进行无线通信，在通信模块6中，通过第一控制器U1通过电平转换模块与 RS485网络进行交互，RS485网络再与GPRS网络进行交互，GPRS网络获得网络运营商动态分配的IP地址进而实现通过智能手机604和Web浏览器605进行通信。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种多功能电表，其特征在于：

该多功能电表包括：外界环境检测模块，电表电参数检测模块，信号调理模块，定时模块，主控制模块，通信模块，报警模块；

所述定时模块，用于设定定时程序并输出时钟信号；

2.根据权利要求1所述的一种多功能电表，其特征在于，所述外界环境检测模块包括温度采集单元、湿度采集单元和气体浓度采集单元；所述信号调理模块包括信号滤波放大单元和模数转换单元；

3.根据权利要求1所述的一种多功能电表，其特征在于，所述电表电参数检测模块包括电压采集单元、电流采集单元和剩余电流采集单元；所述信号调理模块还包括集中处理单元；

4.根据权利要求1所述的一种多功能电表，其特征在于，所述定时模块包括时钟芯片、晶振、第一电容、第二电容和第一电源；所述主控制模块包括第一控制器；

所述时钟芯片的第八端和第一端连接第一电源，时钟芯片的第六端、第七端和第五端分别连接第一控制器的第一串口通信端、第二串口通信端和第三串口通信端，时钟芯片的第二端连接晶振的一端和第一电容的一端，时钟芯片的第三端连接晶振的另一端和第二电容的一端，第一电容的另一端、第二电容的另一端和时钟芯片的第四端均接地。

5.根据权利要求4所述的一种多功能电表，其特征在于，所述报警模块包括第六电阻、第一开关管、第二电源和扬声器；

所述第六电阻的一端连接第一控制器的第一输出端，第六电阻的另一端连接第一开关管的基极，第一开关管的集电极连接第二电源、第一开关管的发射极通过扬声器接地。

6.根据权利要求5所述的一种多功能电表，其特征在于，所述通信模块包括电平转换单元、GPRS单元、网络服务器、智能手机和Web浏览器；

所述电平转换单元，用于实现所述第一控制器与RS485网络进行数据交互；

所述GPRS单元，用于实现GPRS网络与RS485网络进行数据交互；

所述电平转换单元的一端连接主控制模块的通信端，电平转换单元的另一端连接GPRS单元的第一端，GPRS单元的第二端连接网络服务器的输入端，网络服务器的第一输出端连接智能手机，网络服务器的另一端连接Web浏览器。

7.根据权利要求6所述的一种多功能电表，其特征在于，所述电平转换单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第三电源、第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、电平转换器和通信接口；

所述第三电阻的一端、第四电阻的一端和第五电阻的一端连接第二电源，第三电阻的另一端、第四电阻的另一端和第五电阻的另一端分别连接第一耦合器的第三端、第二耦合器的第一端和第三耦合器的第三端，第一耦合器的第四端、第二耦合器的第二端和第三耦合器的第二端分别连接第一控制器的数据接收端、数据发送端和使能端，第一电阻的一端、第二电阻的一端和第三耦合器的第三端连接第三电源，第一电阻的另一端连接第一耦合器的第一端，第一耦合器的第二端连接电平转换器的发送端，第二电阻的另一端和第二耦合器均连接电平转换器的接收端，第三耦合器的第四端连接电平转换器的使能端，电平转换器的输出端连接通信接口。