CN109725547A - 一种基于冰箱能耗管理的物联网监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于冰箱能耗管理的物联网监控方法，步骤一、监测冰箱进线上的电信号，并计算线路上的有效电流值；步骤二、测量冰箱所在的环境温度；步骤三、根据环境温度，统计冰箱首次上电时冰箱中压缩机工作的时间极限Tf和工作电流值；同时统计冰箱正常运行过程中每次上电时压缩机工作的时间极限Tu和工作电流值；步骤四、根据环境温度，同时根据冰箱进线上的电流值和电流值的持续时间判断冰箱是否工作在首次上电状态，以及判断出冰箱的压缩机是否运行及运行时间，当所述压缩机保持在大功率运行状态的时间超过所述时间极限Tf，则可判断为所述压缩机处于异常运行状态，进行远程报警。本发明解决了冰箱长时间大功率异常运转的技术问题。

Description

一种基于冰箱能耗管理的物联网监控方法

技术领域

本发明涉及智能用电监控技术领域，具体涉及一种基于冰箱能耗管理的物联网监控方法。

背景技术

冰箱已成为家庭必备家电设备，冰箱的使用和停用都很有讲究。很多家庭都会提前储备一些蔬菜、肉类及其他易腐败的食物。通过低温和杀菌来对储藏食品进行保鲜，但冰箱一旦失电，里面储藏的食物将会腐败变质，无法食用。

而目前市面上的冰箱没有异常工作的远程提醒功能，当冰箱工作功率异常时，比如冰箱未关门运行，导致冰箱长期处于大功率运行状态，冰箱长期发热减少使用寿命，甚至引起安全事故。

因此，急需一种基于冰箱能耗管理的物联网监控方法。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明的目的是提供一种基于冰箱能耗管理的物联网监控方法，对冰箱的异常运行状态进行远程监控，及时发现异常，减小冰箱能耗，避免事故发生。本发明解决了冰箱长时间大功率异常运转的技术问题。

为了实现根据本发明的这些目的和其他优点，提供了一种基于冰箱能耗管理的物联网监控方法，包括以下步骤：

步骤一、监测冰箱进线上的电信号，并计算线路上的有效电流值；

步骤二、测量冰箱所在的环境温度；

步骤三、根据环境温度，统计冰箱首次上电时冰箱中压缩机工作的时间极限Tf和工作电流值；同时统计冰箱正常运行过程中每次上电时压缩机工作的时间极限Tu和工作电流值；

步骤四、根据环境温度，同时根据冰箱进线上的电流值和电流值的持续时间判断冰箱是否工作在首次上电状态，以及判断出冰箱的压缩机是否运行及运行时间，当所述压缩机保持在大功率运行状态的时间超过所述时间极限Tf，则可判断为所述压缩机处于异常运行状态，进行远程报警。

优选的，所述步骤三中，统计在不同环境温度区间内，冰箱不同装载率的情况下，冰箱首次上电时压缩机工作的时间极限Tf和工作电流值。

优选的，所述步骤三中，统计在不同环境温度区间内，冰箱不同装载率的情况下，冰箱在正常运行时每次上电时压缩机工作的时间极限Tu和工作电流值。

优选的，所述步骤四中，采集冰箱进线上的电流值，根据步骤三中的统计结果，结合环境温度判断压缩机是否处于工作状态，并且统计压缩机的单次持续工作时间，如果压缩机的单次持续工作时间处于时间极限Tu至时间极限Tf之间，则判断为冰箱处于一级异常运行状态；如果压缩机的单次持续工作时间大于时间极限Tf，则判断为冰箱处于二级异常运行状态。

优选的，通过建构一电信号采集电路来采集线路上的电压和电流值，该电信号采集电路包括：

若干串联的分压电阻，第一个所述分压电阻连接火线进线端，最后一个所述分压电阻连接一第一比较器的同相输入端，所述第一比较器的输出端连接至电压采集端；

电压采样电阻，其第一端连接所述第一比较器的同相输入端，所述电压采集电阻的第二端连接第一电源端，所述第一电源端连接零线进线端；

第一分压电路，其包括串联的两个电阻，所述第一分压电路的第一端连接第一电源端，所述第一分压电路的第二端连接所述第一比较器的输出端，所述第一分压电路的中间端连接所述第一比较器的反相输入端；

电流采样电阻，其串联在所述零线进线端，所述电流采样电阻的第一端连接一第二比较器的同相输入端，所述第二比较器的输出端连接至电流采集端；

第二分压电路，其包括串联的两个电阻，所述第二分压电路的第一端连接第一电源端，所述第二分压电路的第二端连接所述第二比较器的输出端，所述第二分压电路的中间端连接所述第二比较器的反相输入端；

其中，所述第一比较器和第二比较器的电源端连接至第二电源端，所述第一电源端的电压值为第二电源端电压值的一半。

优选的，对所述实时电流I进行A/D采样，所述实时电流值I的计算方法为：

I＝(IAD/X*VCC-VCC/2)/(1+R3/R2)/Ris；

其中，X为A/D满量程数值，电流的即时A/D数据为IAD，VCC为第二电源端电压值，Ris是电流采样电阻，R3、R2是第二分压电路中的两个电阻。

优选的，步骤一中，所述电流有效值Ia的计算方法为：

其中，In是一个周期内采集到的各个实时电流值，一个周期A/D采集的数据个数为N。

优选的，设定所述冰箱进线上的总功率阈值，设定以至少总功率阈值的功率运行的时间阈值，实时监测所述冰箱进线的功率值，当检测的所述冰箱进线的功率值到达所述总功率阈值，且运行时间超过所述时间阈值时，切断冰箱进线电源。

优选的，设定重启时间，当所述冰箱进线的功率值到达所述总功率阈值，且运行时间超过所述时间阈值而切断后，开始计时，当计时到达所述重启时间，恢复上电，所述冰箱重新启动运行。

优选的，实时监测和计算冰箱电源线上的功率，自动计算开关冰箱电源线的时间，开关冰箱电源线时间的计算方法为：

设置冰箱的平均功率为x，循环周期为t，如果监测到冰箱电源线上的功率为y，则控制冰箱的开通时间Ton＝x*t/y，关断时间Toff＝t-Ton；根据所述开通时间和关断时间来控制冰箱电源线路的通断。

与现有技术相比，本发明包含的有益效果在于：

1、本发明可以远程监测冰箱的运行状态，及时发现冰箱的异常运行状态，减小冰箱能耗，避免事故发生；

2、当冰箱长期处于异常运行状态时，根据运行功率大小对冰箱进行交替循环上电运行，减小冰箱上的发热量，减少安全隐患；

3、在保障冰箱安全运行的前提下，循环启动冰箱，尽可能保证冰箱内食物新鲜。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是电源电路图；

图2是电信号采集电路图；

图3是本发明方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明文字能够据以实施。

如图3所示，本发明提供了一种基于冰箱能耗管理的物联网监控方法，包括以下步骤：

步骤一、监测冰箱进线上的电信号，并计算线路上的有效电流值；

为此，首先构建一电信号采集电路，以便于对线路上的电信号进行实时监测，并将监测结果传送至远端终端，实现远程监控。

如图1-2所示，该电信号采集电路包括：

若干串联的分压电阻R5-R8，第一个所述分压电阻R5连接火线进线端，最后一个所述分压电阻R8连接一第一比较器OP1的同相输入端，所述第一比较器OP1的输出端通过电阻R12连接至电压采集端。

电压采样电阻R9，其第一端连接所述第一比较器OP1的同相输入端，所述电压采集电阻R9的第二端连接第一电源端VCC/2，所述第一电源端VCC/2连接零线进线端，电压采样电阻R9两端并联一电容C9。

第一分压电路，其包括串联的两个电阻R10和R11，所述R10的第一端连接第一电源端VCC/2，所述R11的第二端连接所述第一比较器OP1的输出端，所述R10和R11的中间端连接所述第一比较器OP1的反相输入端。

电流采样电阻Ris，其串联在所述零线进线端，所述电流采样电阻Ris的第一端通过电阻R1连接一第二比较器OP2的同相输入端，电阻R1第二端与电流采样电阻Ris第一端两端并联一电容C7，所述第二比较器OP2的输出端通过电阻R4连接至电流采集端。

第二分压电路，其包括串联的两个电阻R2和R3，所述R2的第一端连接第一电源端VCC/2，所述R3的第二端连接所述第二比较器OP2的输出端，所述R2和R3的中间端连接所述第二比较器OP2的反相输入端。

其中，所述第一比较器OP1和第二比较器OP2连接至第二电源端VCC，所述第一电源端的电压值为第二电源端电压值的一半。电源电路如图1所示，第一三端稳压模块输出第二电源端VCC，第二三端稳压模块输出第一电源端VCC/2。

采集冰箱电源进线上的实时电流值I，并计算出电流有效值Ia；对所述实时电流I进行A/D采样，所述实时电流值I的计算方法为：

I＝(IAD/X*VCC-VCC/2)/(1+R3/R2)/Ris；

其中，X为A/D满量程数值，电流的即时A/D数据为IAD，VCC为第二电源端电压值，Ris是电流采样电阻，R3、R2是第二分压电路中的两个电阻。

电流有效值Ia的计算方法为：

采集冰箱电源进线上的实时电压值U，并计算出电压有效值Ua；对所述实时电流U进行A/D采样，所述实时电压值U的计算方法为：

U＝(UAD/X*VCC-VCC/2)/(1+R11/R10)*(R5+R6+R7+R8+R9)/R9；

其中，电压的即时A/D数据为UAD，VCC为第二电源端电压值，R9是电压采样电阻，R11、R10是第一分压电路中的两个电阻，R5-R9是所述分压电阻。

所述电压有效值Ua的计算方法为：

其中，In是一个周期内采集到的各个实时电流值，Un是一个周期内的，采集到的各个实时电压值，一个周期A/D采集的数据个数为N。

根据冰箱电源进线上的电流有效值Ia和电压有效值Ua，计算出冰箱运行的总功率＝Ia*Ua。

步骤二、测量冰箱所在的环境温度；

步骤三、建立学习模型，根据环境温度，统计冰箱首次上电时冰箱中压缩机工作的时间极限Tf和工作电流值；同时统计冰箱正常运行过程中每次上电时压缩机工作的时间极限Tu和工作电流值。

具体的，统计在不同环境温度区间内，冰箱不同装载率的情况下，冰箱首次上电时压缩机工作的时间极限Tf和工作电流值。并且统计在不同环境温度区间内，冰箱不同装载率的情况下，冰箱在正常运行时每次上电时压缩机工作的时间极限Tu和工作电流值。

步骤四、根据环境温度，同时根据冰箱进线上的电流值和电流值的持续时间判断冰箱是否工作在首次上电状态，以及判断出冰箱的压缩机是否运行及运行时间，当所述压缩机保持在大功率运行状态的时间超过所述时间极限Tf，则可判断为所述压缩机处于异常运行状态，进行远程报警。

上述技术方案中，采集冰箱进线上的电流值，根据步骤三中的统计结果，结合环境温度判断压缩机是否处于工作状态，并且统计压缩机的单次持续工作时间，如果压缩机的单次持续工作时间处于时间极限Tu至时间极限Tf之间，则判断为冰箱处于一级异常运行状态，说明冰箱门没有关紧有泄漏，或者冰箱内部零部件工作异常，提醒用户注意观察。

如果压缩机的单次持续工作时间大于时间极限Tf，则判断为冰箱处于二级异常运行状态，说明冰箱门没关，或者冰箱门大幅度敞开，导致冰箱内部温度达不到设定值而持续运行；或者压缩机工作异常失效，提醒用户及时操作。

上述技术方案中，为了提高冰箱处于异常工作状态下的运行安全性，本发明中，设定所述冰箱进线上的总功率阈值，设定以至少总功率阈值的功率运行的时间阈值，实时监测所述冰箱进线的功率值，当检测的所述冰箱进线的功率值到达所述总功率阈值，且运行时间超过所述时间阈值时，切断冰箱进线电源，避免冰箱长时间大功率运转，避免损坏压缩机，同时避免因发热而引起安全事故。

在保障冰箱安全运行的前提下，为了尽可能保证冰箱内食物新鲜，本发明设定重启时间，当切断冰箱电源时间达到重启时间时，进行冰箱重启一段时间，为食物提供低温保障。

具体的，当所述冰箱进线的功率值到达所述总功率阈值，且运行时间超过所述时间阈值而切断后，开始计时，当计时到达所述重启时间，恢复上电，所述冰箱重新启动运行。实时监测和计算冰箱电源线上的功率，自动计算开关冰箱电源线的时间，开关冰箱电源线时间的计算方法为：设置冰箱的平均功率为x，循环周期为t，如果监测到冰箱电源线上的功率为y，则控制冰箱的开通时间Ton＝x*t/y，关断时间Toff＝t-Ton；根据所述开通时间和关断时间来控制冰箱电源线路的通断。

由上所述，控制器上配有环境温度传感器，根据建立的学习模型，结合环境温度，可以推出冰箱首次上电和以后每次上电的压缩机工作的时间极限Tf和Tu；软件自动跟踪上电状况，分清是否掉电后的首次上电。同时控制器上设有电流检测电路，不断的检测电流，可以知道冰箱的压缩机是否运行，监控压缩机的运行时间情况，可以提供能耗异常的分析。本发明可以远程监测冰箱的运行状态，及时发现冰箱的异常运行状态，减小冰箱能耗，避免事故发生；同时，当冰箱长期处于异常运行状态时，根据运行功率大小对冰箱进行交替循环上电运行，减小冰箱上的发热量，减少安全隐患；并且，在保障冰箱安全运行的前提下，循环启动冰箱，尽可能保证冰箱内食物新鲜。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易的实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种基于冰箱能耗管理的物联网监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、监测冰箱进线上的电信号，并计算线路上的有效电流值；

步骤二、测量冰箱所在的环境温度；

步骤三、根据环境温度，统计冰箱首次上电时冰箱中压缩机工作的时间极限Tf和工作电流值；同时统计冰箱正常运行过程中每次上电时压缩机工作的时间极限Tu和工作电流值；

步骤四、根据环境温度，同时根据冰箱进线上的电流值和电流值的持续时间判断冰箱是否工作在首次上电状态，以及判断出冰箱的压缩机是否运行及运行时间，当所述压缩机保持在大功率运行状态的时间超过所述时间极限Tf，则可判断为所述压缩机处于异常运行状态，进行远程报警。

2.如权利要求1所述的基于冰箱能耗管理的物联网监控方法，其特征在于，所述步骤三中，统计在不同环境温度区间内，冰箱不同装载率的情况下，冰箱首次上电时压缩机工作的时间极限Tf和工作电流值。

3.如权利要求2所述的基于冰箱能耗管理的物联网监控方法，其特征在于，所述步骤三中，统计在不同环境温度区间内，冰箱不同装载率的情况下，冰箱在正常运行时每次上电时压缩机工作的时间极限Tu和工作电流值。

4.如权利要求3所述的基于冰箱能耗管理的物联网监控方法，其特征在于，所述步骤四中，采集冰箱进线上的电流值，根据步骤三中的统计结果，结合环境温度判断压缩机是否处于工作状态，并且统计压缩机的单次持续工作时间，如果压缩机的单次持续工作时间处于时间极限Tu至时间极限Tf之间，则判断为冰箱处于一级异常运行状态；如果压缩机的单次持续工作时间大于时间极限Tf，则判断为冰箱处于二级异常运行状态。

5.如权利要求4所述的基于冰箱能耗管理的物联网监控方法，其特征在于，通过建构一电信号采集电路来采集线路上的电压和电流值，该电信号采集电路包括：

若干串联的分压电阻，第一个所述分压电阻连接火线进线端，最后一个所述分压电阻连接一第一比较器的同相输入端，所述第一比较器的输出端连接至电压采集端；

电压采样电阻，其第一端连接所述第一比较器的同相输入端，所述电压采集电阻的第二端连接第一电源端，所述第一电源端连接零线进线端；

第一分压电路，其包括串联的两个电阻，所述第一分压电路的第一端连接第一电源端，所述第一分压电路的第二端连接所述第一比较器的输出端，所述第一分压电路的中间端连接所述第一比较器的反相输入端；

电流采样电阻，其串联在所述零线进线端，所述电流采样电阻的第一端连接一第二比较器的同相输入端，所述第二比较器的输出端连接至电流采集端；

第二分压电路，其包括串联的两个电阻，所述第二分压电路的第一端连接第一电源端，所述第二分压电路的第二端连接所述第二比较器的输出端，所述第二分压电路的中间端连接所述第二比较器的反相输入端；

其中，所述第一比较器和第二比较器的电源端连接至第二电源端，所述第一电源端的电压值为第二电源端电压值的一半。

6.如权利要求5所述的基于冰箱能耗管理的物联网监控方法，其特征在于，对所述实时电流I进行A/D采样，所述实时电流值I的计算方法为：

I＝(IAD/X*VCC-VCC/2)/(1+R3/R2)/Ris；

其中，X为A/D满量程数值，电流的即时A/D数据为IAD，VCC为第二电源端电压值，Ris是电流采样电阻，R3、R2是第二分压电路中的两个电阻。

7.如权利要求6所述的基于冰箱能耗管理的物联网监控方法，其特征在于，步骤一中，所述电流有效值Ia的计算方法为：

其中，In是一个周期内采集到的各个实时电流值，一个周期A/D采集的数据个数为N。

8.如权利要求6所述的基于冰箱能耗管理的物联网监控方法，其特征在于，设定所述冰箱进线上的总功率阈值，设定以至少总功率阈值的功率运行的时间阈值，实时监测所述冰箱进线的功率值，当检测的所述冰箱进线的功率值到达所述总功率阈值，且运行时间超过所述时间阈值时，切断冰箱进线电源。

9.如权利要求7所述的基于冰箱能耗管理的物联网监控方法，其特征在于，设定重启时间，当所述冰箱进线的功率值到达所述总功率阈值，且运行时间超过所述时间阈值而切断后，开始计时，当计时到达所述重启时间，恢复上电，所述冰箱重新启动运行。

10.如权利要求8所述的基于冰箱能耗管理的物联网监控方法，其特征在于，实时监测和计算冰箱电源线上的功率，自动计算开关冰箱电源线的时间，开关冰箱电源线时间的计算方法为：

设置冰箱的平均功率为x，循环周期为t，如果监测到冰箱电源线上的功率为y，则控制冰箱的开通时间Ton＝x*t/y，关断时间Toff＝t-Ton；根据所述开通时间和关断时间来控制冰箱电源线路的通断。