CN112947161A - 一种家庭用电监控***及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种家庭用电监控***及方法，其中家庭用电监控***包括总测量装置，所述总测量装置设置于家庭供电的总输入端；所述总测量装置电性连接若干子测量装置，所述子测量装置设置于家庭用电的供电支路；所述总测量装置通信连接第一服务器，所述第一服务器通信连接智能终端；所述总测量装置通信连接第二服务器。本申请还提供一种家庭用电监控方法。通过家庭用电监控***及方法能够测量家庭总用电情况和各个供电支路的用电情况，用户能够通过智能终端远程控制各个供电支路实现负载的上电和断电，另外，能够实施记录各个供电支路的电流、电压、耗电功率数据，为智能分析提供数据。

Description

一种家庭用电监控***及方法

技术领域

本申请涉及用电监测领域，尤其涉及一种家庭用电监控***及方法。

背景技术

目前对于家庭用电情况检测的主要方法是通过一个设置于家庭电网总输入端的电表进行测量。

随着通信技术的发展和智能设备的普及，供电公司可以通过无线通信直接获取电表测量数据并存储在服务器用，用户通过智能设备访问服务器了解用电情况。然而现有的采用单电表测量的家庭用电测量方式对于用户来说能够获取的用电信息是有限的，无法了解家用电器用电量信息，用户仅仅能根据经验安排家用电器的使用，无法获取用电量的支撑。另外，电能的测量不能与家庭的用电管理进行很好的结合。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种家庭用电监控***及方法。

一方面，本申请提供了一种家庭用电监控***，包括总测量装置，其中，

所述总测量装置设置于家庭供电的总输入端；

所述总测量装置电性连接若干子测量装置，所述子测量装置设置于家庭用电的供电支路；

所述总测量装置通信连接第一服务器，所述第一服务器通信连接智能终端；

所述总测量装置通信连接第二服务器。

更进一步地，所述总测量装置包括第一控制单元，所述第一控制单元电性连接第一存储单元，所述第一控制单元电性连接计量电能的第一电能计量单元；所述第一控制单元电性连接显示单元和输入单元，所述第一控制单元电性连接第一无线通信单元和第一通信接口；所述总测量装置还包括第一供电单元，所述第一供电单元对所述总测量装置供电。

更进一步地，所述第一电能计量单元包括第一电能计量模块，所述第一电能计量模块电性连接所述第一控制单元，所述第一电能计量模块电性连接第一电流采样模块和第一电压采样模块。

更进一步地，所述第一供电单元包括第一适配电路，所述第一适配电路电性连接第一可充电电池，所述第一供电单元包括第一整流电路，所述第一整流电路和所述第一可充电电池电性连接若干第一电源转换模块。

更进一步地，所述第一控制单元通过第一通信接口或者第一无线通信单元通信连接交换机，所述交换机通过网络连接所述第一服务器；所述第一控制单元通过第一通信接口或者第一无线通信单元通信连接中继，所述中继网络通信连接所述第二服务器。

更进一步地，所述第一控制单元通过第一通信接口或者第一无线通信单元通信连接所述子测量装置。

更进一步地，所述子测量装置包括第二控制单元，所述第二控制单元电性连接第二存储单元，所述第二控制单元电性连接计量支路电能的第二电能计量单元，所述第二控制单元电性连接第二无线通信单元和第二通信接口；所述第二控制单元电性连接第一继电器驱动，所述第一继电器驱动电性连接继电开关；所述子测量装置还包括供电的第二供电单元。

更进一步地，所述第二电能计量单元包括第二电能计量模块，所述第二电能计量模块电性连接所述第二控制单元，所述第二电能计量模块电性连接第二电流采样模块和第二电压采样模块。

更进一步地，所述第二供电单元包括第二适配电路，所述第二适配电路电性连接第二可充电电池，所述第二供电单元包括第二整流电路，所述第二整流电路和所述第二可充电电池电性连接若干第二电源转换模块。

另一方面，本申请还提供一种家庭用电监控方法，包括：

总测量装置向第二服务器上传总耗电数据；

子测量装置向总测量装置发送子耗电数据；

所述总测量装置向第一服务器上传总耗电数据和子耗电数据，所述第一服务器接收智能终端请求发送所述总耗电数据和子耗电数据的统计数据；

所述智能终端向所述第一服务器发送控制指令，所述第一服务器向所述总测量装置发送所述控制指令，所述总测量装置将所述控制指令转发给相应的所述子测量装置执行。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请实施例提供的该家庭用电监控***利用第一电流采样模块实时采集家庭供电总线的总电流，通过所述第一电压采样模块实时采集家庭供电的总电压，所述第一电能计量模块根据总电流和总电压计算耗电功率统计耗电总量；利用所述第二电流采样模块、第二电压采样模块和第二电能计量模块测量各个供电支路上实时耗电功率，并统计耗电量；所述子测量装置将供电支路的电流、电压、耗电量传输给所述总测量装置，所述总测量装置通过所述显示单元实时显示总电流、总电压、总功率、总耗电量累计、子电流、子电压、子功率，子功率累计，所述总测量单元将总耗电量累计传输给所述第二服务器，所述第二服务器计算用户费用，所述第二服务器将用户费用发送给所述智能终端；所述总测量单元将测量的供电总线和接收的供电支路数据上传第一服务器，用户通过所述智能终端访问所述第一服务器获详细的取用电情况。

所述子测量装置配置有受所述第二控制单元控制的第一继电器驱动，所述第一继电器驱动控制设置于供电支路的继电开关，用户通过所述智能终端向所述第一服务器发送控制指令，所述第一服务器将所述控制指令转发给所述总测量装置，所述总测量装置将所述控制指令转发给所述第二控制单元，所述第二控制单元控制所述第一继电器驱动来控制所述继电开关，从而控制供电支路供电与否，用户在外可为忘记断电的非智能家电的断电。实现家庭用电的实时有效控制。

本申请由于记录了总电流、子电流、总电压和子电压，总电流、子电流、总电压和子电压作为负载电器的运行特征数据提供给电器分析软件帮助用户进行电器分析管理。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种家庭用电监控***的示意图；

图2为本申请实施例提供的总测量装置的示意图；

图3为本申请实施例提供的子测量装置的示意图；

图4为本申请实施例提供的第一供电单元的示意图；

图5为本申请实施例提供的第二供电单元的示意图。

图中标号及含义：

1、总测量装置，11、第一控制单元，12、第一电能计量单元，13、第一存储单元，14、输入单元，15、第一供电单元，16、显示单元，17、第一无线通信单元，18、第一通信接口，2、保护单元，3、子测量装置，31、第二控制单元，32、第二电能计量单元，33、第二存储单元，34、第二无线通信单元，35、第二通信接口，36、第二供电单元，37、第一继电器驱动，38、继电开关，4、交换机，5、第一服务器，6、智能终端，7、第二服务器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的一种家庭用电监控***的示意图；图2为本申请实施例提供的总测量装置的示意图；图3为本申请实施例提供的子测量装置的示意图；图4为本申请实施例提供的第一供电单元的示意图；图5为本申请实施例提供的第二供电单元的示意图。

参阅图1所示，本发明提供一种家庭用电监控***，包括总测量装置1，其中，所述总测量装置1设置于家庭供电的总输入端；参阅图2所示，所述总测量装置1包括第一控制单元11，所述第一控制单元11采用单片机，一种可行的单片机型号为MK64单片机，所述第一控制单元11配置复位电路和始终信号电路，所述第一控制单元11通过I2C总线电性连接第一存储单元13，所述第一控制单元11电性连接计量电能的第一电能计量单元12；具体的，所述第一电能计量单元12包括第一电能计量模块，一种可行的所述电能计量模块的型号为CS5490，所述第一电能计量模块电性连接所述第一控制单元11，具体实施过程中，所述第一电能计量模块通过光电耦合器电性连接所述第一控制单元11，所述第一电能计量模块电性连接第一电流采样模块和第一电压采样模块，所述第一电流采样模块为分流电阻器、电流变压器和罗格夫斯基线圈中的任一一种，所述第一电压采样模块为电阻分压器或者变压器中的任一一种。

所述第一控制单元11电性连接显示单元16和输入单元14，所述输入单元14向所述第一控制单元11输入控制所述显示单元16显示不同数据页面的引导信号，所述第一控制单元11控制所述显示单元16显示耗电数据。

所述第一控制单元11电性连接第一无线通信单元17和第一通信接口18；所述第一无线通信单元17包括wifi无线通信模块、zigbee无线通信模块，所述第一通信接口18为RS485接口。所述第一控制单元11通过所述第一无线通信单元17或所述第一通信接口18进行通信。

所述总测量装置1还包括第一供电单元15，所述第一供电单元15对所述总测量装置1供电。参阅图4所示，所述第一供电单元15包括第一适配电路，所述第一适配电路电性连接家庭供电线，所述第一适配电路电性连接第一可充电电池，所述第一供电单元15包括第一整流电路，所述第一整流电路电性连接家庭供电线，所述第一整流电路包括交直流转换电路和连接所述交直流转换电路的稳压电路，所述稳压电路和所述第一可充电电池经两个二极管连接接地的电容，所述稳压电路和所述第一可充电电池电性连接若干第一电源转换模块。所述第一电源转换模块将电压转为所述第一控制单元11、所述第一电量计量模块、所述第一存储单元13、所述输入单元14、所述显示单元16、所述第一无线通信单元17和所述第一通信接口18所需的电压。

具体实施过程中，家庭供电线的总输入端设置保护单元2，所述保护单元2包括测量电流的第三电流采样模块，所述第三电流采样模块电性连接第二继电器驱动，所述第二继电器驱动电性连接保护继电器，所述保护继电器的触点设置于家庭供电线，当所述第三电流采样模块采集的电流超出一定值，所述第二继电器驱动控制所述保护继电器断开家庭供电线。

所述总测量装置1电性连接若干子测量装置3，所述子测量装置3设置于家庭用电的供电支路；具体实施过程中，参阅图3所示，所述子测量装置3包括第二控制单元31，所述第二控制单元31同样采用MK64单片机，所述第二控制单元31通过I2C总线电性连接第二存储单元33，所述第二控制单元31电性连接计量支路电能的第二电能计量单元32，所述第二电能计量单元32包括第二电能计量模块，所述第二电能计量模块电性连接所述第二控制单元31，所述第二电能计量模块电性连接第二电流采样模块和第二电压采样模块。具体实施过程中，所述第二电能计量模块型号为CS5490，所述第二电流采样模块为分流电阻器、电流变压器和罗格夫斯基线圈中的任一一种，所述第二电压采样模块为电阻分压器或者变压器中的任一一种。

所述第二控制单元31电性连接第二无线通信单元34和第二通信接口35；所述第二无线通信单元34为zigbee无线通信模块，所述第二无线通信单元34无线连接所述第一无线通信单元17中的zigbee无线通信模块，所述第二控制单元31通过所述第二无线通信单元34和所述第一无线通信单元17向所述第一控制单元11发送耗电数据。另一种所述第一控制单元11和第二控制单元31通信方式为，所述第二通信接口35为RS485接口，所述第一控制单元通过第一通信接口18连接所述第二通信接口35。

所述子测量装置3还包括供电的第二供电单元36。参阅图5所示，所述所述第二供电单元36包括第二适配电路，所述第二适配电路电性连接第二可充电电池，所述第二供电单元36包括第二整流电路，所述第二整流电路和所述第二可充电电池电性连接若干第二电源转换模块。

所述第二控制单元31电性连接第一继电器驱动37，所述第一继电器驱动电性连接继电开关38；所述第一继电器驱动37可以为mos开关，所述第二控制单元31电性连接所述mos开关的栅极控制所述mos开关的导通和截止，所述mos开关连接继电开关和第二电源转换模块。

所述总测量装置1通信连接第一服务器5，具体的，所述总测量装置1通过所述第一通信接口18连接交换机4，或者所述总测量装置1通过第一无线通信单元17中的wifi无线通信模块连接所述交换机4，所述总测量装置1通过所述交换机4连接网络，并连接到所述第一服务器5；所述总测量装置1将所述第一电能计量单元12测量的总耗电数据和所述子测量装置3传送的耗电数据上传至所述第一服务器5；所述第一服务器5通过通信网络连接智能终端6；所述智能终端6从所述第一服务器5获取耗电数据。用户通过所述耗电数据可以获知家庭负载电器的基本情况。用户通过所述智能终端6以报文的形式发送控制指令给所述第一服务器5；所述第一服务器5将所述控制指令发送给所述总测量装置1，所述总测量装置1进而将所述控制指令转发给所述子测量装置3，所述子测量装置3执行所述控制指令实现对所述继电开关38的控制。

所述总测量装置1通信连接第二服务器7。所述第一控制单元11通过第一通信接口18连接所述交换机4进而通过网络连接所述第二服务器7；另一种可行的连接方式为第一无线通信单元17通信连接中继，所述中继网络通信连接所述第二服务器7。所述总测量装置1向所述第二服务器7上传总耗电数据，并计算电费，所述智能终端6通过所述第二服务器7获取电费信息。

另一方面，本申请提供一种家庭用电监控方法，包括：

总测量装置定期向第二服务器上传总耗电数据；所述第二服务器根据送耗电数据计算用户的费用；所述第二服务器将费用信息发送给智能终端；

子测量装置向所述总测量装置发送子耗电数据；所述总测量装置将子耗电数据和总耗电数据通过显示单元显示；

所述总测量装置向第一服务器上传总耗电数据和子耗电数据，所述第一服务器接收所述智能终端请求发送所述总耗电数据和子耗电数据的统计数据；用户通过所述总耗电数据和子耗电数据获知家庭负载运行情况。

用户通过所述智能终端向所述第一服务器发送控制指令，所述第一服务器向所述总测量装置发送所述控制指令，所述总测量装置将所述控制指令转发给相应的所述子测量装置执行。所述子测量装置执行所述控制指令实现对继电开关的控制。

需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种家庭用电监控***，其特征在于，包括总测量装置(1)，其中，

所述总测量装置(1)设置于家庭供电的总输入端；

所述总测量装置(1)电性连接若干子测量装置(3)，所述子测量装置(3)设置于家庭用电的供电支路；

所述总测量装置(1)通信连接第一服务器(5)，所述第一服务器(5)通信连接智能终端(6)；

所述总测量装置(1)通信连接第二服务器(7)。

2.根据权利要求1所述家庭用电监控***，其特征在于，所述总测量装置(1)包括第一控制单元(11)，所述第一控制单元(11)电性连接第一存储单元(13)，所述第一控制单元(11)电性连接计量电能的第一电能计量单元(12)；所述第一控制单元(11)电性连接显示单元(16)和输入单元(14)，所述第一控制单元(11)电性连接第一无线通信单元(17)和第一通信接口(18)；所述总测量装置(1)还包括第一供电单元(15)，所述第一供电单元(15)对所述总测量装置(1)供电。

3.根据权利要求2所述家庭用电监控***，其特征在于，所述第一电能计量单元(12)包括第一电能计量模块，所述第一电能计量模块电性连接所述第一控制单元(11)，所述第一电能计量模块电性连接第一电流采样模块和第一电压采样模块。

4.根据权利要求2所述家庭用电监控***，其特征在于，所述第一供电单元(15)包括第一适配电路，所述第一适配电路电性连接第一可充电电池，所述第一供电单元(15)包括第一整流电路，所述第一整流电路和所述第一可充电电池电性连接若干第一电源转换模块。

5.根据权利要求2所述家庭用电监控***，其特征在于，所述第一控制单元(11)通过第一通信接口(18)或者第一无线通信单元(17)通信连接交换机(4)，所述交换机(4)通过网络连接所述第一服务器(5)；所述第一控制单元(11)通过第一通信接口(18)或者第一无线通信单元(17)通信连接中继，所述中继网络通信连接所述第二服务器(7)。

6.根据权利要求2所述家庭用电监控***，其特征在于，所述第一控制单元(11)通过第一通信接口(18)或者第一无线通信单元(17)通信连接所述子测量装置(3)。

7.根据权利要求1所述家庭用电监控***，其特征在于，所述子测量装置(3)包括第二控制单元(31)，所述第二控制单元(31)电性连接第二存储单元(33)，所述第二控制单元(31)电性连接计量支路电能的第二电能计量单元(32)，所述第二控制单元(31)电性连接第二无线通信单元(34)和第二通信接口(35)；所述第二控制单元(31)电性连接第一继电器驱动(37)，所述第一继电器驱动电性连接继电开关(38)；所述子测量装置(3)还包括供电的第二供电单元(36)。

8.根据权利要求7所述家庭用电监控***，其特征在于，所述第二电能计量单元(32)包括第二电能计量模块，所述第二电能计量模块电性连接所述第二控制单元(31)，所述第二电能计量模块电性连接第二电流采样模块和第二电压采样模块。

9.根据权利要求7所述家庭用电监控***，其特征在于，所述第二供电单元(36)包括第二适配电路，所述第二适配电路电性连接第二可充电电池，所述第二供电单元(36)包括第二整流电路，所述第二整流电路和所述第二可充电电池电性连接若干第二电源转换模块。

10.一种家庭用电监控方法，其特征在于，

总测量装置向第二服务器上传总耗电数据；

子测量装置向总测量装置发送子耗电数据；

所述总测量装置向第一服务器上传总耗电数据和子耗电数据，所述第一服务器接收智能终端请求发送所述总耗电数据和子耗电数据的统计数据；

所述智能终端向所述第一服务器发送控制指令，所述第一服务器向所述总测量装置发送所述控制指令，所述总测量装置将所述控制指令转发给相应的所述子测量装置执行。

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