用电设备的监控方法及其系统与流程

1.本发明涉及用电安全领域，特指一种用电设备的监控方法及其系统。


背景技术：

2.随着科技的不断发展，各式各样的电器设备层出不穷，使得楼宇的整体功耗与日俱增，用电安全问题凸显，我国存在大量的老旧小区，电路老化、功率限制问题严重；新建楼宇其内部的电力系统复杂、用电插座数量庞大以至安全隐患增加的同时加大了用电问题排查的难度；高校学生宿舍用电安全事故频发等等。
3.目前，主流的室内用电监控方法一般是在线路入户处添加断路器，虽然这种方法能够限制房间的总功率并在发生短路时主动切断电源，但这种方式无法具体确定故障来源于哪一个设备，且无法实现对单个用电设备的功率进行限制，难免出现个别设备功率过载的情况。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种用电设备的监控方法及其系统，解决了对单个用电设备监控困难的问题，通过获取用电设备的类型和状态，以对其进行监控，从而保证用电设备正常工作，避免出现用电安全事故，提升安全性。
5.实现上述目的的技术方案是：
6.本发明提供了一种用电设备的监控方法，包括如下步骤：
7.获取用电设备的用电信息和用电设备连接的插座的上限功率；
8.对用电信息进行傅里叶变换以得出用电设备的基波参数，并根据基波参数判断用电设备的类型；
9.若用电设备为电感型，则当用电设备的功率超过上限功率时报警并停止向用电设备供电；
10.若用电设备为电阻型，则当用电设备的功率超过上限功率时报警并停止向用电设备供电，且当用电设备使用的时间超过设定阈值时报警。
11.本发明提出了一种用电设备的监控方法，通过获取用电设备的用电信息和上限功率，进而识别用电设备的类型，根据用电设备的类型提供不同的监控方案，即当用电设备为电感型时，监控用电设备的功率，当用电设备为电阻型时，监控用电设备的功率和使用时长，针对不同的类型提供不同的监控服务，解决了对单个用电设备监控困难的问题，通过获取用电设备的类型和状态，以对其进行监控，从而保证用电设备正常工作，避免出现用电安全事故，提升安全性。
12.本发明用电设备的监控方法的进一步改进在于，用电信息包括用电设备的电流、电压和功率。
13.本发明用电设备的监控方法的进一步改进在于，还包括：
14.通过rn8209传感器获取用电设备的电流、电压和脉冲信号，根据脉冲信号、电流、
电压和积分时间计算得出用电设备的功率。
15.本发明用电设备的监控方法的进一步改进在于，计算用电设备的功率时，还包括：
[0016][0017]
其中，p(t)为用电设备在t积分时间内的功率，v为用电设备的电压，i为用电设备的电流，w为角频率，t为积分时间。
[0018]
本发明用电设备的监控方法的进一步改进在于，判断用电设备的类型时，还包括：
[0019]
观察基波参数的变化量，若基波参数的变化量大于设定数值，则用电设备为电阻型，若基波参数的变化量小于等于设定数值，则用电设备的电感型。
[0020]
本发明用电设备的监控方法的进一步改进在于，还包括：
[0021]
当用电设备的功率超过上限功率而报警时，向用户的客户端发送报警信息，并询问用户是否重新向用电设备供电，并根据用户指令断开或接通用电设备；
[0022]
当用电设备使用的时间超过设定阈值而报警时，向用户的客户端发送报警信息，并询问用户是否停止向用电设备供电，并根据用户的指令断开用电设备或保持向用电设备供电。
[0023]
本发明还提供了一种用电设备的监控系统，包括：
[0024]
采集模块，以获取用电设备的用电信息和用电设备连接的插座的上限功率；
[0025]
与采集模块连接的识别模块，对采集的用电信息进行傅里叶变换以得出用电设备的基波参数，并根据基波参数判断用电设备的类型；
[0026]
与识别模块连接的报警模块，当用电设备的功率超过上限功率时报警，若识别模块识别出用电设备的类型为电阻型，则当用电设备使用的时间超过设定阈值时报警；
[0027]
与识别模块连接的控制模块，当用电设备的功率超过上限功率时停止向供电设备供电。
[0028]
本发明用电设备的监控系统的进一步改进在于，用电信息包括用电设备的电流、电压和功率。
[0029]
本发明用电设备的监控系统的进一步改进在于，采集模块通过rn8209传感器获取用电设备的电流、电压和脉冲信号，采集模块根据脉冲信号、电流、电压和积分时间计算得出用电设备的功率。
[0030]
本发明用电设备的监控系统的进一步改进在于，还包括与控制模块和报警模块连接的监控模块；
[0031]
当用电设备的功率超过上限功率且报警模块报警时，监控模块通过客户端询问用户是否重新向用电设备供电，并根据用户的指令控制该控制模块断开或接通用电设备；
[0032]
当用电设备使用的时间超过设定阈值且报警模块报警时，监控模块通过客户端询问用户是否停止向用电设备供电，并根据用户的指令控制该控制模块断开用电设备或保持向用电设备供电。
附图说明
[0033]
图1为本发明用电设备的监控方法的流程图。
[0034]
图2为本发明用电设备的监控方法的一种实施方式的流程图。
具体实施方式
[0035]
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0036]
参阅图1，本发明提供了一种用电设备的监控方法及其系统通过获取用电设备的用电信息和上限功率，进而识别用电设备的类型，根据用电设备的类型提供不同的监控方案，即当用电设备为电感型时，监控用电设备的功率，当用电设备为电阻型时，监控用电设备的功率和使用时长，针对不同的类型提供不同的监控服务，解决了对单个用电设备监控困难的问题，通过获取用电设备的类型和状态，以对其进行监控，从而保证用电设备正常工作，避免出现用电安全事故，提升安全性。下面结合附图对本发明用电设备的监控方法及其系统进行说明。
[0037]
参阅图1，显示了本发明用电设备的监控方法的流程图。下面结合图1，对本发明用电设备的监控方法及其系统进行说明。
[0038]
如图1所示，本发明提供了一种用电设备的监控方法，包括如下步骤：
[0039]
获取用电设备的用电信息和用电设备连接的插座的上限功率；
[0040]
对用电信息进行傅里叶变换以得出用电设备的基波参数，并根据基波参数判断用电设备的类型；
[0041]
若用电设备为电感型，则当用电设备的功率超过上限功率时报警并停止向用电设备供电；
[0042]
若用电设备为电阻型，则当用电设备的功率超过上限功率时报警并停止向用电设备供电，且当用电设备使用的时间超过设定阈值时报警。
[0043]
具体的，用电信息包括用电设备的电流、电压和功率。
[0044]
作为本发明的一较佳实施方式，还包括：
[0045]
通过rn8209传感器获取用电设备的电流、电压和脉冲信号，根据脉冲信号、电流、电压和积分时间计算得出用电设备的功率。
[0046]
具体的，计算用电设备的功率时，还包括：
[0047][0048]
其中，p(t)为用电设备在t积分时间内的功率，v为用电设备的电压，i为用电设备的电流，w为角频率，t为积分时间。
[0049]
进一步的，判断用电设备的类型时，还包括：
[0050]
观察基波参数的变化量，若基波参数的变化量大于设定数值，则用电设备为电阻型，若基波参数的变化量小于等于设定数值，则用电设备的电感型，即由于电阻型设备电流与电压同相位的特点，导致电阻型用电设备接入时电流信号的基波分量会瞬间增大数个数量级；而电感型用电设备由于电流、电压并不同向，在基波的电流分量增加远小于电阻型(楞次定律同样可以解释)，利用上述特性，对采集到的电流信息进行傅里叶变换来获取相应的基波参数，并以此判断用电器类型。
[0051]
进一步的，还包括：
[0052]
当用电设备的功率超过上限功率而报警时，向用户的客户端发送报警信息，并询问用户是否重新向用电设备供电，并根据用户指令断开或接通用电设备；
[0053]
当用电设备使用的时间超过设定阈值而报警时，向用户的客户端发送报警信息，
并询问用户是否停止向用电设备供电，并根据用户的指令断开用电设备或保持向用电设备供电。
[0054]
本发明的具体实施方式如下：
[0055]
结合图2所示，以用电设备插设于插座为例，先设置插座的上限功率，可通过拨码开关设定上限功率；
[0056]
先利用rn8209传感器获取插座的电流、电压和功率消息，根据插座的电流、电压和功率计算得出用电设备的电流、电压和功率，具体原理是锰铜电阻阻值固定不变的原理，当不同的负载电流流经用电设备时会产生不同的压降，传感器就是根据不同的压降去计算用电设备的电流，将被用电设备分压后的交流电零线信号输入到传感器的电压检测通道中，通过传感器内部集成算法获取用电设备的电压，利用传感器测出的脉冲信号结合积分时间计算获得用电设备的功率；
[0057]
具体的，可利用单片机在内部定时器中设定的积分时间t对脉冲进行计数的方式来实现计量用电设备的电量监测功能，通过累加有功功率得到电量计量模块的输出，由于经过长时间的累加输出功率会和平均有功功率呈正比的状态，因此可以通过计数器累加得到电量信息。待信息统计完成后，单片机利用spi通信的方式调取传感器对应寄存器中的电量数据，需要注意的是，由传感器为了能够采集数据通常需要接入到零线作为参考地，而单片机通常以开关电源负极作为参考地，为避免零线与开关电源负极直接接触，需要做数字、模拟地区分，此处主要在单片机与传感器中间加入光耦隔离，以此来确定线路安全；
[0058]
对用电信息进行傅里叶变换以得出用电设备的基波参数，并根据基波参数判断用电设备的类型，用电设备主要分为电阻型、电感型两类，电阻型通常带有加热功能，利用用电设备电流信号的基波分量来判断用电设备类型，由于电阻型用电设备的电流与电压同相位的特点，导致电阻型用电设备接入时电流信号的基波分量会瞬间增大数个数量级，而电感型用电设备由于电流、电压并不同向，在基波的电流分量增加远小于电阻型用地那设备(楞次定律同样可以解释)，利用上述特性，可以利用主控芯片stm32f1相对强大的计算能力，对采集到的电流信息进行傅里叶变换来获取相应的基波参数，并以此判断用电设备的类型；
[0059]
若用电设备为电感型，则当用电设备的功率超过上限功率时报警并停止向用电设备供电，且报警时向用户的客户端发送报警信息，并询问用户是否重新向用电设备供电，并根据用户的指令断开或接通用电设备；
[0060]
若用电设备为电阻型，则当用电设备的功率超过上限功率时报警并停止向用电设备供电，向用户的客户端发送报警信息，并询问用户是否重新向用电设备供电，并根据用户的指令断开或接通用电设备，另外，当用电设备使用的时间超过设定阈值时也发出报警信息，向用户的客户端发送报警信息，并询问用户是否停止向用电设备供电，并根据用户的指令断开用电设备或保持向用电设备供电。
[0061]
本发明还提供了一种的用电设备的监控系统，包括：
[0062]
采集模块，以获取用电设备的用电信息和用电设备连接的插座的上限功率；
[0063]
与采集模块连接的识别模块，对采集的用电信息进行傅里叶变换以得出用电设备的基波参数，并根据基波参数判断用电设备的类型；
[0064]
与识别模块连接的报警模块，当用电设备的功率超过上限功率时报警，若识别模
块识别出用电设备的类型为电阻型，则当用电设备使用的时间超过设定阈值时报警；
[0065]
与识别模块连接的控制模块，当用电设备的功率超过上限功率时停止向供电设备供电。
[0066]
具体的，用电信息包括用电设备的电流、电压和功率。
[0067]
较佳地，采集模块通过rn8209传感器获取用电设备的电流、电压和脉冲信号，采集模块根据脉冲信号、电流、电压和积分时间计算得出用电设备的功率。
[0068]
进一步的，还包括与控制模块和报警模块连接的监控模块；
[0069]
当用电设备的功率超过上限功率且报警模块报警时，监控模块通过客户端询问用户是否重新向用电设备供电，并根据用户的指令控制该控制模块断开或接通用电设备；
[0070]
当用电设备使用的时间超过设定阈值且报警模块报警时，监控模块通过客户端询问用户是否停止向用电设备供电，并根据用户的指令控制该控制模块断开用电设备或保持向用电设备供电。
[0071]
本发明提供的系统实际实施的操作方式如下：
[0072]
以用电设备插设于插座为例，先设置插座的上限功率，可通过拨码开关设定上限功率；
[0073]
先利用采集模块获取插座的电流、电压和功率消息，根据插座的电流、电压和功率计算得出用电设备的电流、电压和功率；
[0074]
利用识别模块对用电信息进行傅里叶变换以得出用电设备的基波参数，并根据基波参数判断用电设备的类型，用电设备主要分为电阻型、电感型两类；
[0075]
若用电设备为电感型，则当用电设备的功率超过上限功率时报警模块报警且控制模块停止向用电设备供电，且报警模块向用户的客户端发送报警信息，监控模块询问用户是否重新向用电设备供电，并根据用户的指令控制该控制模块断开或接通用电设备；
[0076]
若用电设备为电阻型，则当用电设备的功率超过上限功率时报警模块报警且控制模块停止向用电设备供电，报警模块向用户的客户端发送报警信息，监控模块询问用户是否重新向用电设备供电，并根据用户的指令控制该控制模块断开或接通用电设备，另外，当用电设备使用的时间超过设定阈值时报警模块也向用户的客户端发送报警信息，且监控模块询问用户是否停止向用电设备供电，并根据用户的指令控制该控制模块断开用电设备或保持向用电设备供电。
[0077]
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。