CN218445728U - 一种非侵入式多维数据采集与数据库构建装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种非侵入式多维数据采集与数据库构建装置，具备多维度电力信息采样、智能提取、辨识分析和自主处理等一体化功能，并能分类建立数据库，保存和上传至后台服务器。本装置包括电压电流采集模块、电力信号转换模块、STM32处理器、多维特征提取模块、数据库芯片、若干比较电路、报警模块、复位模块、温度传感器以及电源。本实用新型具有安装与维护简单、实施方便、成本低廉、使用方便等优点，一体化采集和数据库构建也能有效提高数据分析效率，有助于提高电力监测系统的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型属于电力系统数据采集技术的创新，尤其涉及一种非侵入式多维数据采集与数据库构建装置。
背景技术
非侵入式电力负荷监测技术是一种全新的电力负荷用电信息采集与分析技术。这种技术通过对负荷的总电压、电流信息进行单点采样，便可得到用户内各个用电设备实时用电信息，实现电力负荷分解。传统的采集装置只能采集电力信号，特征量单一，并且传输量大。而基于非侵入式技术采集的电力大数据，可为电力公司积累优良的数据资产，升级其现有功能与业务，实现精细化监测与有针对性的调度。因此，开展非侵入式电力负荷监测与数据采集的研究，将对全社会节能、电力系统规划及经济运行都有十分重要的意义，尤其是对分项能耗计量工作的推进，具有重大的实用价值。
多维度非侵入式数据采集与测量装置是全新的监测负荷耗电细节的技术，用电细节监测对于电力公司优化电网的规划、运行管理、帮助电力用户实现能量管理具有重要意义，相对于传统智能电表监测的方法具有简单、经济、可靠和易于迅速推广等优势。
实用新型内容
本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种非侵入式多维数据采集与数据库构建装置，其特征在于，包括：
电压电流采集模块:通过电压互感器和电流互感器在用户电力入口获取瞬态供电电压和电流信息并进行滤波和降噪处理。
电力信号转换模块:接收电压电流采集模块采集的信号,并根据电压电流输出电压/电流原始波形、电压/电流有效值、1-32次电流谐波波形、有功/无功有效值、有功电能消耗量、电压频率、采样时间与日期数据、温度值。
STM32处理器:用于将电力信号转换模块中输出的数据进行分类处理，分别将对应数据写入原始特征数据库、电力特征数据库以及非电力特征数据库。
多维特征提取模块:用于将上述数据经多通道DAC进行转换，分别输入到各个比较器电路中。
数据库芯片:用于分类存储不同类别的电力特征数据，同时与STM32处理器和多维特征提取模块连接。
若干比较电路：用于将多通道DAC转换模块中输出的信号分别与参考值对比，若超过阈值，则输出超额报警信号，发送给声光报警与LED提示组，比较电路结构相同,均采用型号为TI OPA551FAKTWT的芯片。
温度传感器：用于计量当日温度数据。
报警模块:用于电力信号的超额报警。
复位模块:用于复位声光模块，停止报警。
电源：给装置供电。
在上述的一种非侵入式多维数据采集与数据库构建装置，电压电流采集模块包括分压电路，与分压电路连接的电压互感器TV6301，与电压互感器TV6301连接的电压采集电路，与电流互感器TA1015-1连接的电流采集电路，所述分压电路、电压采集电路以及电流采集电路输出端同时与电力信号转换模块连接。
在上述的一种非侵入式多维数据采集与数据库构建装置，电力信号转换模块型号为VANGO V9801S，温度传感器与STM32处理器连接，温度传感器型号是STT-C。
在上述的一种非侵入式多维数据采集与数据库构建装置，多维特征提取模块包括多通道DAC转换模块以及与多通道DAC转换模块连接的特征数据提取模块，所述多通道DAC转换模块型号为TIDAC7644E。特征数据提取模块型号为GE VMIVME-7698，特征数据提取模块的输入端与STM32处理器连接。
在上述的一种非侵入式多维数据采集与数据库构建装置，数据库芯片型号为力通MT29F32G08。
在上述的一种非侵入式多维数据采集与数据库构建装置，还包括依次连接的触摸屏交互模块JLT280 10P CBA06、以太网端子LAN8742A及RS485、数据加解密芯片CK21AD、无线传输芯片JZX835以及电网侧远程服务器；所述数据加解密芯片CK21AD与STM32处理器连接，调试接口JTAG与STM32处理器连接。
在上述的一种非侵入式多维数据采集与数据库构建装置，STM32处理器还连接有电源管理芯片TLE42764DV50、SPI FLASH模块AT45DB321D-SU、以及EEPROM模块AT24CM02-SSHD-8。
在上述的一种非侵入式多维数据采集与数据库构建装置，报警模块为声光报警与LED提示组件，型号为声音功放模块LM386、贴片LED灯组模块DM-5050RGB,复位模块型号为三团GQ16,声音功放模块LM386和贴片LED灯组模块DM-5050RGB同时与比较电路连接，声音功放模块LM386和贴片LED灯组模块DM-5050RGB还同时与STM32处理器连接，复位模块分别与声音功放模块LM386和贴片LED灯组模块DM-5050RGB连接。
因此，本实用新型具有如下优点：本实用新型所设计的非侵入式多维数据采集与数据库构建装置，具备多维度电力信息采样、智能提取、辨识分析和自主处理等一体化功能，并能分类建立数据库，保存和上传至后台服务器。本实用新型具有安装与维护简单、实施方便、成本低廉、使用方便等优点，一体化采集和数据库构建也能有效提高数据分析效率，有助于提高电力监测系统的可靠性。
多维监测数据里含有丰富的信息，通过对这些数据的分析统计便可以得到用户用电类型与负荷组成，可为电网公司的辅助决策提供必要的参考依据。本实用新型所设计的非侵入式多维数据采集与数据库构建装置可以对实际电力系统长时间智能监测，采样精度高，计算速度快，建立的实际负荷数据库能帮助电网公司施行更贴近实际情况、更具可行性的决策。
附图说明
附图1是本实用新型的一种硬件连接结构示意图。
附图2是本实用新型的分压电路示意图。
附图3是本实用新型的电压信号采集电路示意图。
附图4是本实用新型的电流信号采集电路示意图。
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：
本实用新型适用采集常见居民用户数据集，通常用户配备了电视、冰箱、热水器、空调、电饭煲、吹风机、洗衣机、电烤箱等多种常用电器。
如图1所示,本实用新型包括：
电压电流采集模块:通过电压互感器和电流互感器在用户电力入口获取瞬态供电电压和电流信息并进行滤波和降噪处理。
电力信号转换模块:接收电压电流采集模块采集的信号,并根据电压电流输出电压/电流原始波形、电压/电流有效值、1-32次电流谐波波形、有功/无功有效值、有功电能消耗量、电压频率、采样时间与日期数据。
STM32处理器:用于将电力信号转换模块中输出的数据进行分类处理，分别将对应数据写入原始特征数据库、电力特征数据库以及非电力特征数据库。
多维特征提取模块:用于将上述数据经多通道DAC进行转换，分别输入到各个比较器电路中。
数据库芯片:用于分类存储不同类别的电力特征数据，同时与STM32处理器和多维特征提取模块连接。
若干比较电路：用于将多通道DAC转换模块中输出的信号分别与参考值对比，若超过阈值，则输出超额报警信号，发送给声光报警与LED提示组，比较电路结构相同,均采用型号为TI OPA551FAKTWT的芯片。
报警模块:用于电力信号的超额报警。
复位模块:用于复位声光模块，停止报警。
电源：给装置供电。
如图2至图4所示,电压电流采集模块包括分压电路，与分压电路连接的电压互感器TV6301，与电压互感器TV6301连接的电压采集电路，与电流互感器TA1015-1连接的电流采集电路，所述分压电路、电压采集电路以及电流采集电路输出端同时与电力信号转换模块连接。
在本实施例中,电力信号转换模块型号为VANGO V9801S，还包括型号是STT-C并与STM32处理器连接的温度传感器。
多维特征提取模块包括多通道DAC转换模块以及与多通道DAC转换模块连接的特征数据提取模块，所述多通道DAC转换模块型号为TIDAC7644E。特征数据提取模块型号为GEVMIVME-7698，特征数据提取模块的输入端与STM32处理器连接。
数据库芯片型号为力通MT29F32G08。还包括依次连接的触摸屏交互模块JLT28010P CBA06、以太网端子LAN8742A及RS485、数据加解密芯片CK21AD、无线传输芯片JZX835以及电网侧远程服务器；所述数据加解密芯片CK21AD与STM32处理器连接，调试接口JTAG与STM32处理器连接。
STM32处理器还连接有电源管理芯片TLE42764DV50、SPI FLASH模块AT45DB321D-SU、以及EEPROM模块AT24CM02-SSHD-8。
报警模块为声光报警与LED提示组件，型号为声音功放模块LM386、贴片LED灯组模块DM-5050RGB,复位模块型号为三团GQ16,声音功放模块LM386和贴片LED灯组模块DM-5050RGB同时与比较电路连接，声音功放模块LM386和贴片LED灯组模块DM-5050RGB还同时与STM32处理器连接，复位模块分别与声音功放模块LM386和贴片LED灯组模块DM-5050RGB连接。
工作时,电压互感器和电流互感器在用户电力入口获取瞬态供电电压和电流信息并进行滤波和降噪处理，电力信号转换模块:接收电压电流采集模块采集的信号,并根据电压电流输出电压/电流原始波形、电压/电流有效值、1-32次电流谐波波形、有功/无功有效值、有功电能消耗量、电压频率、采样时间与日期数据，温度传感器输出温度值；
STM32处理器将电力信号转换模块中输出的数据进行分类处理，分别将对应数据写入原始特征数据库、电力特征数据库以及非电力特征数据库。
多维特征提取模块将数据经多通道DAC进行转换，分别输入到各个比较器电路中。
比较电路将多通道DAC转换模块中输出的信号分别与参考值对比，若超过阈值，则输出超额报警信号，发送给声光报警与LED提示组，比较电路结构相同,均采用型号为TIOPA551FAKTWT的芯片。
数据库芯片用于分类存储不同类别的电力特征数据，同时与STM32处理器和多维特征提取模块连接。
比较电路输出高电平信号时，报警模块声音响、led亮，复位后报警模块停止，同时，高电平信号还会给处理器，记录告警信息。
本实用新型需要保护的上述描述的硬件及其连接结构，对于涉及到信号的处理方法和过程，是为了解释本实用新型的硬件结构的工作原理，不属于本实用新型的保护范围，采用本实用新型的硬件连接结构后，信号处理的过程均能够通过现有技术实现。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (1)
1.一种非侵入式多维数据采集与数据库构建装置，其特征在于，包括：
电压电流采集模块；电力信号转换模块；STM32处理器；多维特征提取模块；数据库芯片；若干比较电路；温度传感器；报警模块；复位模块；电源；
电压电流采集模块包括分压电路，与分压电路连接的电压互感器TV6301，与电压互感器TV6301连接的电压采集电路，与电流互感器TA1015-1连接的电流采集电路，所述分压电路、电压采集电路以及电流采集电路输出端同时与电力信号转换模块连接；
电力信号转换模块型号为VANGO V9801S，温度传感器与STM32处理器连接，温度传感器型号是STT-C；
多维特征提取模块包括多通道DAC转换模块以及与多通道DAC转换模块连接的特征数据提取模块，所述多通道DAC转换模块型号为TIDAC7644E；特征数据提取模块型号为GEVMIVME-7698，特征数据提取模块的输入端与STM32处理器连接；
数据库芯片型号为力通MT29F32G08；
还包括依次连接的触摸屏交互模块JLT280 10P CBA06、以太网端子LAN8742A及RS485、数据加解密芯片CK21AD、无线传输芯片JZX835以及电网侧远程服务器；所述数据加解密芯片CK21AD与STM32处理器连接，调试接口JTAG与STM32处理器连接；
STM32处理器还连接有电源管理芯片TLE42764DV50、SPI FLASH模块AT45DB321D-SU、以及EEPROM模块AT24CM02-SSHD-8；
报警模块为声光报警与LED提示组件，型号为声音功放模块LM386、贴片LED灯组模块DM-5050RGB,复位模块型号为三团GQ16，声音功放模块LM386和贴片LED灯组模块DM-5050RGB同时与比较电路连接，声音功放模块LM386和贴片LED灯组模块DM-5050RGB还同时与STM32处理器连接，复位模块分别与声音功放模块LM386和贴片LED灯组模块DM-5050RGB连接。
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