一种智慧用电控制器及智慧用电控制方法与流程

1.本发明涉及用电控制技术领域，特别是涉及一种智慧用电控制器及智慧用电控制方法。


背景技术：

2.目前测温度式的探测器只是设置一个最高温度阀值，当探测器检测到电线温度超过设定阀值就发出报警。此方法太过机械化，不能真实反映出断路器等电气设备存在的安全隐患。断路器的发热一般是有两种情况会导致发热：
3.1、电流过载，当电流超过电线、断路器的最大限定值时就会发热；
4.2、电气接线端子接触电阻过大有多种原因造成，接线施工时没有拧紧，热胀冷缩、机械振动，端子及线材氧化。
5.本产品具有电流监测，过载引发热可以提前报警。接线端子接触电电阻过大引起发热的问题，仅仅是通过测试温度设定阀值不能准确发现故障问题。比如在环境温度10℃、电流只有1/2额定值的情况下，探测器探测到的温度并不高，只有50℃，虽然温度没有超过阀值(70℃)，但温升已经达到50
–
10＝40℃，说明端子接触电阻已经变大，如果环境温度40℃，电流满额时，发热就会超过70℃，存在电气火灾安全隐患，此时停电会给用户带来极在经济损失。


技术实现要素：

6.为解决上述问题，本发明提供一种由控制器的cpu程序根据环境温度、线路温度、线路综合计算，提早发现电气线路中接触电阻过大的稳定，让用户提前排除电气火灾隐患，减少停电带来的经济损失的智慧用电控制器及智慧用电控制方法。
7.本发明所采用的技术方案是：一种智慧用电控制器，包括主控制单元、连接于主控制单元的显示控制单元、连接于主控制单元的无线连接单元、连接于无线连接单元的服务器、连接于服务器的移动终端、连接于主控制单元的用电检测单元、及连接于主控制单元的电量计单元；所述电量计单元与主控制单元之间设有光耦隔离模块连接。
8.对上述方案的进一步改进为，所述主控制单元为mcu处理器，所述无线连接单元为无线模块，所述无线模块连接有云平台，所述云平台与服务器之间通过https通道与服务器连接。
9.对上述方案的进一步改进为，所述服务器为云端服务器，所述移动终端通过互联网与云端服务器连接，所述移动终端为手机、电机、笔记本电脑、或平板电脑。
10.对上述方案的进一步改进为，所述显示控制单元包括显示屏、连接于显示屏和主控制单元的储存器、及汉字库和时钟模块。
11.对上述方案的进一步改进为，所述用电检测单元包括继电器模块、报警模块、及温度检测模块，所述继电器模块、报警模块和温度检测模块均单独与主控制单元连接。
12.对上述方案的进一步改进为，所述继电器模块为磁保持继电器，所述报警模块包
括指示灯、蜂鸣器和按键；所述温度检测模块为ntc热敏电阻。
13.对上述方案的进一步改进为，所述电量计单元包括电量计模块、及连接于电量计模块的接电模块及取样模块；所述电量计模块与光耦隔离模块连接。
14.对上述方案的进一步改进为，所述接电模块包括电源模块及连接于电源模块的隔离电源，所述隔离电源连接于所述电量计模块。
15.对上述方案的进一步改进为，所述取样模块包括了电流取样电阻、电压取样电阻、及剩余电流互感器，所述电流取样电阻、电压取样电阻和剩余电流互感器均与电量计模块连接。
16.一种智慧用电控制方法，包括所述的智慧用电控制器，所述智慧用电控制方法包括如下步骤：
17.步骤s1，主控制单元通电，并将主控制单元初始化，自检电检测单元和显示控制单元；
18.步骤s2，通过移动终端登陆服务器；
19.步骤s3，采集电检测单元所检测的数据，具体包括温度、电压、电流、功率；
20.步骤s4，将步骤s3中所采集的数据判断是否超出设定值，此过程中，判断温度是否有开路、短路故障，通讯是否正常，如存在故障则标记故障位置，同时判断温度、电压、电流、漏电电流是否超过设定值；其中，判断温度方式如下：
21.计算温升θ，θ＝接线导体位置温度-环境温度；由于温度传感器存在误差，温差θ》4℃才做下一步计算；r＝θ
÷
c2，c是电流值，如果r》0.00055，秒计时，否则秒计时清零，秒计时是否》设定延时时间，如果大于，设置报警标志；
22.步骤s6，是否有故障标志，如果有，上传故障信息到云平台；
23.步骤s7，是否有报警标志，如果有，上传报警信息到云平台；
24.步骤s8，是否有解除报警，如果有，上传解除报警信息到云平台。
25.本发明的有益效果是：
26.由于传统的测温式电气火灾监控探测器存在单纯测量温度，超过设定阀值报警的弊端；本发明由控制器的cpu程序根据环境温度、线路温度、线路综合计算，提早发现电气线路中接触电阻过大的稳定，让用户提前排除电气火灾隐患，减少停电带来的经济损失。具体是，设置了主控制单元、连接于主控制单元的显示控制单元、连接于主控制单元的无线连接单元、连接于无线连接单元的服务器、连接于服务器的移动终端、连接于主控制单元的用电检测单元、及连接于主控制单元的电量计单元；所述电量计单元与主控制单元之间设有光耦隔离模块连接。通过主控制单元控制作用下实现智能控制，配合电检测单元来检测线路温度和电阻、电流、电压等情况，智能性强。
附图说明
27.图1为本发明智慧用电控制器的连接示意图；
28.图2为本发明智慧用电控制器的温度报警流程示意图；
29.图3为本发明智慧用电控制器的温度检测模块的电路图。
30.附图标记说明：主控制单元1、显示控制单元2、显示屏21、储存器22、汉字库23、时钟模块24、无线连接单元3、云平台31、服务器4、移动终端5、用电检测单元6、继电器模块61、
报警模块62、指示灯621、蜂鸣器622、按键623、温度检测模块63、电量计单元7、电量计模块71、接电模块72、电源模块721、隔离电源722、取样模块73、电流取样电阻731、电压取样电阻732、剩余电流互感器733。
具体实施方式
31.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
32.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
33.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
34.如图1～图3所示，一种智慧用电控制器，包括主控制单元1、连接于主控制单元1的显示控制单元2、连接于主控制单元1的无线连接单元3、连接于无线连接单元3的服务器4、连接于服务器4的移动终端5、连接于主控制单元1的用电检测单元6、及连接于主控制单元1的电量计单元7；所述电量计单元7与主控制单元1之间设有光耦隔离模块连接。
35.主控制单元1为mcu处理器，所述无线连接单元3为无线模块，所述无线模块连接有云平台31，所述云平台31与服务器4之间通过https通道与服务器4连接，采用mcu处理器作为智能控制器，配合无线模块和云平台31实现远程云端监测。
36.服务器4为云端服务器4，所述移动终端5通过互联网与云端服务器4连接，所述移动终端5为手机、电机、笔记本电脑、或平板电脑，方便移动终端5进行远程连接进行监控和查看，防范于未然。
37.显示控制单元2包括显示屏21、连接于显示屏21和主控制单元1的储存器22、及汉字库23和时钟模块24，方便操作和显示状态。
38.用电检测单元6包括继电器模块61、报警模块62、及温度检测模块63，所述继电器模块61、报警模块62和温度检测模块63均单独与主控制单元1连接；进一步改进为，继电器模块61为磁保持继电器，所述报警模块62包括指示灯621、蜂鸣器622和按键623；所述温度检测模块63为ntc热敏电阻。
39.电量计单元7包括电量计模块71、及连接于电量计模块71的接电模块72及取样模块73；所述电量计模块71与光耦隔离模块连接，接电模块72包括电源模块721及连接于电源模块721的隔离电源722，所述隔离电源722连接于所述电量计模块71；取样模块73包括了电流取样电阻731、电压取样电阻732、及剩余电流互感器733，所述电流取样电阻731、电压取样电阻732和剩余电流互感器733均与电量计模块71连接。
40.参阅图1～图3所示，一种智慧用电控制方法，包括智慧用电控制器，所述智慧用电控制方法包括如下步骤：
41.步骤s1，主控制单元1通电，并将主控制单元1初始化，自检电检测单元6和显示控
制单元2；
42.步骤s2，通过移动终端5登陆服务器4；
43.步骤s3，采集电检测单元6所检测的数据，具体包括温度、电压、电流、功率；
44.步骤s4，将步骤s3中所采集的数据判断是否超出设定值，此过程中，判断温度是否有开路、短路故障，通讯是否正常，如存在故障则标记故障位置，同时判断温度、电压、电流、漏电电流是否超过设定值；其中，判断温度方式如下：
45.计算温升θ，θ＝接线导体位置温度-环境温度；由于温度传感器存在误差，温差θ》4℃才做下一步计算；r＝θ
÷
c2，c是电流值，如果r》0.00055，秒计时，否则秒计时清零，秒计时是否》设定延时时间，如果大于，设置报警标志；
46.是否有故障标志，如果有，上传故障信息到云平台31；
47.是否有报警标志，如果有，上传报警信息到云平台31；
48.是否有解除报警，如果有，上传解除报警信息到云平台31；
49.步骤s5，评估秒计时是否在大于心跳周期，上传实时数据到云平台31，平台跟此数据包判断设备是否有离线；上传数据失败，将失败数据写入spi flash，复位电控制器，重新注册网络，注册服务，再次上传spi flash记录数据，防止电控制器死机，数据漏报；
50.步骤s6，接收平台下发指令，对下发平台指令上传响应指令；
51.步骤s7，响应按键623事件，屏保事件，菜单操作超时事件，菜单状态机程序；
52.步骤s8，定时获取网络信号质量，网络utc，对rtc进行校时；
53.步骤s9，重复步骤s4。
54.本实施例中，温升计算方法
55.θ＝t2-t1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式1
56.式中θ
‑‑‑‑‑‑‑
温升
57.t1
‑‑‑‑‑‑
即环境温度，设备壳体,不允许超过50℃；
58.t2
‑‑‑‑‑‑‑
接线部位温度.
59.电气接线部位发热是导体本身的电阻加上接线端子与导线的接触电阻，电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。焦耳定律数学表达式：
60.q＝w＝uit＝i^2 r t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式2
61.式中：i—通过导体的电流，单位是安培(a)；
62.r——导体的电阻，单位是欧姆；
63.t——电流通过导体的时间，单位是秒(s)；
64.q——电流在电阻上产生的热量，单位是焦(j)。
65.公式2说明温升跟电流成平方比，本发明根据r＝θ/i^2计算是否会超设定值。
66.由于传统的测温式电气火灾监控探测器存在单纯测量温度，超过设定阀值报警的弊端；本发明由控制器的cpu程序根据环境温度、线路温度、线路综合计算，提早发现电气线路中接触电阻过大的稳定，让用户提前排除电气火灾隐患，减少停电带来的经济损失。具体是，设置了主控制单元1、连接于主控制单元1的显示控制单元2、连接于主控制单元1的无线连接单元3、连接于无线连接单元3的服务器4、连接于服务器4的移动终端5、连接于主控制单元1的用电检测单元6、及连接于主控制单元1的电量计单元7；所述电量计单元7与主控制
单元1之间设有光耦隔离模块连接。通过主控制单元1控制作用下实现智能控制，配合电检测单元6来检测线路温度和电阻、电流、电压等情况，智能性强。
67.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。