一种用电设备监控终端的制作方法

1.本技术涉及设备监控的技术领域，尤其是涉及一种用电设备监控终端。


背景技术：

2.在很多场景下，对一些类型的用电设备的使用是有限制要求的，例如，在学校宿舍，不允许使用热得快和电磁炉等高功率高发热的危险设备，目前通常只能人为定期排查这些危险设备，在市面上没有很好的监控终端对这些用电设备进行监控，排查出危险设备。


技术实现要素：

3.为了排查危险设备，本技术提供一种用电设备监控终端。
4.第一方面，本技术提供一种用电设备监控终端，采用如下的技术方案：一种用电设备监控终端，包括：采集单元，用于采集至少一个用电设备的电气特征；数据处理单元，用于根据所述电气特征，整理出特征向量；电纹特征模型，用于根据所述特征向量，获取所述用电设备的电纹特征；分类器，用于根据所述电纹特征，获取所述用电设备的设备类型；数据处理单元，还用于根据所述设备类型，排查出危险设备。
5.通过采用上述技术方案，用电设备在使用过程中，会产生各种电气特征；将采集的电气特征整理为特征向量，并输入至电纹特征模型中，获取用电设备的电纹特征；类似于人的指纹，每一种用电设备都有自己独特的电纹特征，识别电纹特征，能够准确地获取用电设备的设备类型；通过设备类型，能够得知与其对应的用电设备是否为危险设备，从而准确快速地对危险设备进行排查，保证用电安全。
6.优选的，所述采集单元包括信号采集隔离模块和信号采样器；所述信号采集隔离模块，用于采集所述用电设备的模拟信号，并将模拟信号由高压电转化为低压电；所述信号采样器，用于将所述模拟信号转化为电气特征；其中，所述电气特征为数字信号。
7.优选的，所述电气特征包括电流变化值、电压纹波特征谱、电压变化值、电压相位变化值、时间窗口下的电压波动序列、时间窗口下的电压相位变化序列和时间窗口下的电流波动序列；所述数据处理单元具体用于：将所述电流变化值、电压纹波特征谱、电压变化值、电压相位变化值、时间窗口下的电压波动序列、时间窗口下的电压相位变化序列和时间窗口下的电流波动序列整合为一组特征向量。
8.优选的，所述电纹特征模型由fcn模型训练得到。
9.优选的，所述分类器为lstm分类器。
10.优选的，所述数据处理单元具体用于：
将所述设备类型与预设的设备数据库中的危险设备类型依次进行对比；若相同，则判定与所述设备类型对应的用电设备为危险设备。
11.优选的，所述数据处理单元还具体用于：在判定与所述设备类型对应的用电设备为危险设备之后，发出第一告警。
12.通过采用上述技术方案，发出第一告警，以提醒用户尽快查看危险设备，减少安全事故的发生。
13.优选的，所述数据处理单元还具体用于：在判定与所述设备类型对应的用电设备为危险设备之后，监测所述危险设备的运行时间，判断所述运行时间是否大于预设时间；若是，则发出第二告警。
14.通过采用上述技术方案，对于一些用电设备，如何长时间运行，则可能产生安全问题，将这些用电设备定义为危险设备，在危险设备的运行时间大于预设时间之后，通过发出第二告警，提醒用户查看危险设备，并尽快停止危险设备的运行，增强安全性。
附图说明
15.图1是本实施例提供的用电设备监控终端的结构示意图。
16.图2是本实施例提供的用电设备监控终端的另一结构示意图。
17.图3是本实施例提供的电纹特征模型和分类器运行流程图。
18.图4是本实施例提供的用电设备监控终端的又一结构示意图。
19.附图标记说明：1、采集单元；11、信号采集隔离模块；12、信号采样器；121、高频信号采样器；122、低频信号采样器；13、免拆线接线器；2、数据处理单元；3、电纹特征模型；4、分类器；5、第一计时器；6、第二计时器。
具体实施方式
20.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
21.本实施例提供一种用电设备监控终端，如图1所示，用电设备监控终端包括采集单元1、数据处理单元2、电纹特征模型3和分类器4。
22.采集单元1，用于采集至少一个用电设备的电气特征；数据处理单元2，用于根据电气特征，整理出特征向量；电纹特征模型3，用于根据特征向量，获取用电设备的电纹特征；分类器4，用于根据电纹特征，获取用电设备的设备类型；数据处理单元2，还用于根据设备类型，排查出危险设备。
23.参照图2，本实施例中，采集单元1包括信号采集隔离模块11和信号采样器12；信号采集隔离模块11，用于采集用电设备的模拟信号，并将模拟信号由高压电转化为低压电；信号采样器12，用于将模拟信号转化为电气特征；其中，电气特征为数字信号。
24.具体的，采集单元1还包括免拆线接线器13，信号采样器12包括高频信号采样器121和低频信号采样器122；
免拆线接线器13，分别与信号采集隔离模块11和用电设备的零线、火线、地线、相线连接，用于将信号采集隔离模块11分别与零线、火线、地线、相线连通；高频信号采样器121，分别与信号采集隔离模块11、数据处理单元2连接，用于采集模拟信号中的高频信号，并将高频信号转化为电气特征；低频信号采样器122，用于分别与信号采集隔离模块11、数据处理单元2连接，用于采集模拟信号中的低频信号，并将低频信号转化为电气特征。
25.其中，免拆线接线器13可以为四个，四个免拆线接线器13分别与零线、火线、地线、相线物理连接，四个免拆线接线器13还均与信号采集隔离模块11物理连接。
26.本实施例中，用电设备的使用状态分为启动状态、运行状态、待机状态和停机状态。
27.每个使用状态均包括7种电气特征，7种电气特征分别为电流变化值、电压纹波特征谱（频域信息）、电压变化值、电压相位变化值、时间窗口下的电压波动序列、时间窗口下的电压相位变化序列和时间窗口下的电流波动序列。
28.其中，电流变化值为用电设备从开始采样时间到结束采样时间之间电流的变化值；电压纹波特征谱为采样时间间隔内电压纹波序列的频域特征；电压变化值为用电设备从开始采样时间到结束采样时间之间电压的变化值；电压相位变化值为用电设备从开始采样时间到结束采样时间之间电压相位的变化值；时间窗口下的电压波动序列为用电设备在一个时间窗口下多个采集周期的平均电压波动序列；时间窗口下的电压相位变化序列为用电设备在一个时间窗口下多个采集周期的平均相位波动序列；时间窗口下的电流波动序列为电设备在一个时间窗口下多个采集周期的平均电流波动序列。
29.数据处理单元2具体用于：将电流变化值、电压纹波特征谱、电压变化值、电压相位变化值、时间窗口下的电压波动序列、时间窗口下的电压相位变化序列和时间窗口下的电流波动序列整合为一组特征向量。
30.值得注意的是，数据处理单元2获取的电气特征可能来源于多个用电设备，多个用电设备可能处于不同的使用状态。
31.本实施例中，电纹特征模型3由fcn模型（full connected network model，全连接网路模型）训练得到。
32.在fcn模型训练前，通过大数据收集各个类型的用电设备在不同使用状态下的电气特征，将这些电气特征作为训练样本。将训练样本输入至fcn模型中进行训练，训练完成后，得到电纹特征模型3。
33.本实施例中，分类器4为lstm分类器4（long short-term memory classifier，长短期记忆分类器4）。
34.分类器4具体用于：将电纹特征作为输入，输出用电设备的初始设备类型和使用状态。
35.值得注意的是，如果识别出的使用状态为运行状态、待机状态或停机状态，则将识别出的初始设备类型作为设备类型。其中，如果识别出的使用状态为待机状态或停机状态，则将识别出的初始设备类型准确度更高。
36.如果识别出的使用状态是启动状态，则识别出的初始设备类型准确度不是很高，
因此并不将此时的初始设备类型作为设备类型。
37.参照图3所示的电纹特征模型3和分类器4运行流程图，其中，fcn表示电纹特征模型3，lstm表示分类器4，input表示输入，output表示输出。在电纹特征模型3中的输入和输出的格式为（a*b*c）；其中，a表示采集周期个数即时间窗口大小，b表示每个采集周期采集的信号点数，c表示电气特征类型，例如，（4*1024*7）表示4个采集周期的时间窗口下，每个特征采集1024个信号，共7类特征；分类器4输出的n表示经过长短期记忆单元输出的识别序列。
38.参照图2，数据处理单元2还具体用于：将设备类型与预设的设备数据库中的危险设备类型依次进行对比；若相同，则判定与设备类型对应的用电设备为危险设备。
39.例如，在校园宿舍中，设备数据库中的危险设备类型包括热得快和电磁炉等，若识别出与设备类型对应的用电设备为热得快或电磁炉等高功率高发热的设备，则将用电设备判定为危险设备。同理，在楼宇中，识别出与设备类型对应的用电设备为大功率设备，则将用电设备判定为危险设备。
40.数据处理单元2还具体用于：在判定与设备类型对应的用电设备为危险设备之后，发出第一告警。
41.或者，在判定与设备类型对应的用电设备为危险设备之后，监测危险设备的运行时间，判断运行时间是否大于预设时间；若是，则发出第二告警。
42.例如，在家庭环境中，设备数据库中的危险设备类型包括烤箱、电吹风和微波炉等，若识别出与设备类型对应的用电设备为烤箱、电吹风或微波炉等设备，则将用电设备判定为危险设备。若危险设备的运行时间大于预设时间，则发出第二告警。
43.上述中，监测危险设备的运行时间的具体方法为：参照图4，用电设备监控终端还包括第一计时器5；第一计时器5，与数据处理单元2连接，用于计时，得到运行时间。
44.在分类器4检测到危险设备为运行状态之后，数据处理单元2控制第一计时器5开始计时，并获取第一计时器5的计时时间，该计时时间为用电设备的运行时间。在分类器4检测到危险设备为待机状态之后，数据处理单元2控制第一计时器5开停止计时。
45.本实施例中，数据处理单元2还具体用于：接收用户的查询指令，根据查询指令，生成用电日志。
46.例如，在家庭环境中，查询指令包括指定日期和危险设备查询指令；其中，指定日期为2022年1月1日，则用电日志包括在2022年1月1日，用户在家里使用的危险设备的设备类别。
47.进一步地，用电日志还包括危险设备的使用时间、使用功率和能耗。
48.用电设备监控终端还包括第二计时器6；第二计时器6，与数据处理单元2连接，用于计时，得到使用时间。
49.其中，在分类器4识别出用电设备的使用状态为启动状态时，数据处理单元2控制第二计时器6开始计时，在分类器4识别出用电设备的使用状态为停机状态时，数据处理单元2控制第二计时器6停止计时，获取的计时结果为用电设备的使用时间，在通过分类器4识别出危险设备之后，筛选出危险设备的使用时间；分类器4还识别出用电设备的型号，在通
过分类器4识别出危险设备之后，筛选出危险设备的型号，数据处理单元2根据型号得到危险设备的使用功率；数据处理单元2根据使用时间和使用功率计算得到能耗。
50.本实施例中，电纹特征模型3和分类器4均在云端运行，大大减少本地的运算量，增加运行速率。
51.用电设备监控终端还包括通讯模块和时序采样驱动模块；通讯模块，分别与数据处理单元2、电纹特征模型3和分类器4连接，用于完成数据处理单元2和电纹特征模型3之间、数据处理单元2和分类器4之间的数据传输。
52.时序采样驱动模块，与数据处理单元2连接，用于按时间驱动数据处理单元2运行。
53.本技术具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。