CN113036928B - 一种基于nbiot通讯的智慧用电在线监测装置 - Google Patents

一种基于nbiot通讯的智慧用电在线监测装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用电监测技术领域，具体涉及一种基于NBIOT通讯的智慧用电在线监测装置，包括通信模块、监测终端和控制器；由于电网对电能在发电侧与用电侧间是采取即发即用的方式，通过实时进行功率平衡来满足用电侧的需求，而新能源汽车在快速充电过程中，发电侧电能供给的功率调节具有滞后性，削弱了汽车的充电体验且不便于电网的平稳运行；故此，本发明通过设置在监测终端中的卡夹直接安装在用电终端的供电线路上，对其用电过程中的电参数进行监测，并利用安装在通信模块中的转换器，将监测到的电参数以卡槽中的识别卡进行标记并经天线传输到构建的NBIOT中，达到对充电桩用电状态的实时掌握，从而提升了智慧用电在线监测装置的使用效果。

Description

一种基于NBIOT通讯的智慧用电在线监测装置
技术领域
本发明涉及用电监测技术领域，具体涉及一种基于NBIOT通讯的智慧用电在线监测装置。
背景技术
NBIOT(Narrow Band Internet of Things)指的是窄带物联网，其构建于蜂窝网络，并与现有网络共存，能够直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，NBIOT具有比GPRS更强的覆盖能力，其超低功耗基于设备自身的电池，使用寿命超10年，并在一个扇区内支持数万个连接，将其应用于电能的在线监测领域，能够有效降低监测装置的部署成本、实现平滑升级。
电网对电能在发电侧与用电侧间是采取即发即用的方式，通过实时进行功率平衡来满足用电侧的需求，而新能源汽车在快速充电过程中，对电网负载造成的影响较为明显，使电网在汽车快充时难以提供充足的电能供应，同时在汽车快速充电的状态结束后，发电侧电能供给的功率调节具有滞后性，削弱了汽车的充电体验且不便于电网的平稳运行。
现有技术中也出现了一些基于NBIOT通讯的智慧用电在线监测的技术方案，如申请号为CN201811615069.X的一项中国专利公开了一种基于NBIoT物联网的充电桩***，包括智能充电桩、物联网连接平台，充电桩用户平台及充电桩管理平台；智能充电桩用于接收来自用户手机终端、IC储值卡或投币三种途径的充电请求，并对电动车提供充电服务；智能充电桩包括主控制器、充电电源***、读卡器、投币器、NBIoT无线通信模块等；物联网连接平台通过NBIoT无线通信模块与主控制器进行MQTT长连接实现实时双向通信；充电桩用户平台用于接收用户的充电请求，并通过物联网连接平台下发至主控制器；充电桩管理平台用于接收管理员对主控制器的运行参数配置命令，由物联网连接平台转发至主控制器；该技术方案为用户提供更为便捷的充电服务，实现了充电桩的联网管理，增加了安全性及高效性；但是该技术方案中未解决充电桩在使用过程中对电网中电能消耗量的冲击性问题，使得充电桩的快速充电功率被电网的输出功率所限制，降低了用电设备充电桩的使用效果。
鉴于此，本发明提出了一种基于NBIOT通讯的智慧用电在线监测装置，解决了上述技术问题。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种基于NBIOT通讯的智慧用电在线监测装置，通过设置在监测终端中的卡夹直接安装在用电终端的供电线路上，对其用电过程中的电参数进行监测，并利用安装在通信模块中的转换器，将监测到的电参数以卡槽中的识别卡进行标记并经天线传输到构建的NBIOT中，达到对充电桩用电状态的实时掌握，从而提升了智慧用电在线监测装置的使用效果。
本发明所述的一种基于NBIOT通讯的智慧用电在线监测装置，包括通信模块、监测终端和控制器；所述通信模块用于将监测终端数据发送至电网的变电站节点中，并对监测终端所属的电网负载线路进行调节；所述监测终端还包括感应回路和卡夹；所述感应回路的末端设有卡夹，感应回路通过卡夹电性连接到负载终端的供电线路上；所述卡夹为笼式结构，卡夹中还设有变径卷簧，变径卷簧的小径端固定在卡夹上；所述通信模块包括卡槽、天线和转换器；所述卡槽内预设有识别卡，卡槽上还安装有天线，卡槽与感应回路间还设有电性连接的转换器；所述转换器将感应回路中监测的电信号参数传递至卡槽中，并通过卡槽内安装的识别卡对其电信号参数对应的终端进行标记；最终经天线构建的NBIOT网络进行数据交互；所述控制器用于调节监测装置的运行；
现有技术中，电网对电能在发电侧与用电侧间是采取即发即用的方式，通过实时进行功率平衡来满足用电侧的需求，而新能源汽车在快速充电过程中，对电网负载造成的影响较为明显，使电网在汽车快充时难以提供充足的电能供应，同时在汽车快速充电的状态结束后，发电侧电能供给的功率调节具有滞后性，削弱了汽车的充电体验且不便于电网的平稳运行；
因此，本发明通过设置的在线监测装置对充电桩的用电状态进行在线监测，通过将监测终端中卡夹上安装到充电桩的供电线路上，使其中的变径卷簧在转动卡夹的过程中夹紧在供电线路的表面，使得感应回路监测到充电桩在快速充电过程中的电参数变化，然后通过转换器对单位时间内消耗的电参数进行数据化处理，在其达到控制器中设定的波动阈值后，再通过转换器将其瞬时的电参数经NBIOT传输至变电站节点中，以对充电桩终端的负载进行实时调节；本发明利用了设置在监测终端中的卡夹直接安装在用电终端的供电线路上，对其用电过程中的电参数进行监测，并利用安装在通信模块中的转换器，将监测到的电参数以卡槽中的识别卡进行标记并经天线传输到构建的NBIOT中，达到对充电桩用电状态的实时掌握，从而提升了智慧用电在线监测装置的使用效果。
优选的，所述感应回路上还设置有屏蔽回路，屏蔽回路包裹在卡夹的外侧；所述屏蔽回路沿着感应回路的轨迹连接到卡槽上，屏蔽回路还与卡槽中的天线电性连接；工作时，快速充电桩在用电过程中的电流处于较大的变化范围，使其供电线路与充电线缆间形成了变化的电磁场；通过设置在感应回路上的屏蔽回路，维持其对供电线路中电参数变化的感应精度，并减少了受车辆内部运行状态电机产生的电磁干扰，且将屏蔽回路与天线间进行电性连接，还增强了其天线对NBIOT信号的交互范围，从而提升了智慧用电在线监测装置的使用效果。
优选的，所述感应回路上还设有成对的半套环，感应回路通过半套环固定在供电线路上；所述半套环的表面还设置有鳍状的凸片，凸片环绕在半套环的周向上，凸片间的空隙中安装有感应回路；工作时，由于快速充电桩中较大的电流变化，使感应回路与供电线路间的接触面间会产生积热状况；通过设置的半套环将感应回路与供电线路间连接起来，利用半套环的内壁与供电线路的表面相接触，且半套环上设置的凸片还增加了其散热性，确保供电线路与半套环间接触状态的稳定，同时将感应回路安装在半套环表面的凸片间，增强了感应回路与半套环间的接触面积，进而确保了感应回路上的卡夹对供电线路的监测状态，从而提升了智慧用电在线监测装置的使用效果。
优选的，所述半套环的轴向边缘还设置有交错的啮齿，啮齿分别位于半套环上相贴合的表面；所述凸片的底部还设置有筋环，凸片通过筋环上的卡箍锁紧在半套环的表面；工作时，不同用电功率设备中的供电线路具有不同的线径；通过设置在半套环上的啮齿，配合其凸片底部的筋环，便于通过卡箍将成对的半套环固定在供电线路上，且相互交错的啮齿确保了半套环在供电线路表面的固定位置，凸片底部的筋环也增加了成对的半套环结构的稳定，维持了半套环在供电线路与感应回路间的作用，从而提升了智慧用电在线监测装置的使用效果。
优选的，所述变径卷簧的端部还设置有绝缘的凹环，凹环的直径大于变径卷簧的簧体直径；工作时，变径卷簧由于其金属材质与供电线路间处于滑动接触的状态，且卡夹用于感应回路与供电线路间的电性连接；通过设置在变径卷簧上绝缘的凹环，使其与滑动接触的供电线路间未产生电性连接，保持卡夹上感应回路的监测作用，并使凹环的直径大于变径卷簧的簧体，增加了变径卷簧端部与供电线路表面的摩擦力，维持其在供电线路表面的位置状态，从而提升了智慧用电在线监测装置的使用效果。
优选的，所述凹环上还设置有棘齿槽，棘齿槽位于凹环朝供电线路的表面；所述棘齿槽的齿面朝向与变径卷簧的旋向相同；工作时，当变径卷簧旋转夹紧在供电线路的表面后，由于变径卷簧自身的弹性力作用，会使其自身沿供电线路的表面脱离下来；通过设置在凹环上的棘齿槽，并使其齿面的朝向等同于变径卷簧的旋向，在变径卷簧夹紧在供电线路表面后，棘齿槽的反向转动需要更大的作用力，继而维持了变径卷簧夹紧在供电线路上的姿态，进而确保了卡夹与感应线路在供电线路上的固定状态，从而提升了智慧用电在线监测装置的使用效果。
本发明的有益效果如下：
1.本发明通过设置的监测终端中的卡夹直接安装在用电终端的供电线路上，对其用电过程中的电参数进行监测，并利用安装在通信模块中的转换器，将监测到的电参数以卡槽中的识别卡进行标记并经天线传输到构建的NBIOT中，达到对充电桩用电状态的实时掌握。
2.本发明通过设置在感应回路上的屏蔽回路，减少受车辆内部运行状态电机产生的电磁干扰，且将屏蔽回路与天线间进行电性连接，还增强了其天线对NBIOT信号的交互范围；设置的半套环将感应回路与供电线路间连接起来，利用半套环的内壁与供电线路的表面相接触，确保供电线路与半套环间接触状态的稳定；设置在半套环上的啮齿，配合其凸片底部的筋环，便于通过卡箍将成对的半套环固定在供电线路上。
3.本发明通过设置在变径卷簧上绝缘的凹环，增加了变径卷簧端部与供电线路表面的摩擦力；设置在凹环上的棘齿槽，并使其齿面的朝向等同于变径卷簧的旋向，使得棘齿槽的反向转动需要更大的作用力，维持了变径卷簧夹紧在供电线路上的姿态。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
图1是本发明中用电在线监测装置的立体图；
图2是本发明中用电在线监测装置去除了屏蔽回路的立体图；
图3是图2中A处的局部放大图；
图4是图2中B处的局部放大图；
图中：感应回路1、屏蔽回路11、半套环12、凸片13、啮齿14、筋环15、卡夹2、变径卷簧3、凹环31、棘齿槽32、卡槽4、天线5、转换器6。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图4所示，本发明所述的一种基于NBIOT通讯的智慧用电在线监测装置，包括通信模块、监测终端和控制器；所述通信模块用于将监测终端数据发送至电网的变电站节点中，并对监测终端所属的电网负载线路进行调节；所述监测终端还包括感应回路1和卡夹2；所述感应回路1的末端设有卡夹2，感应回路1通过卡夹2电性连接到负载终端的供电线路上；所述卡夹2为笼式结构，卡夹2中还设有变径卷簧3，变径卷簧3的小径端固定在卡夹2上；所述通信模块包括卡槽4、天线5和转换器6；所述卡槽4内预设有识别卡，卡槽4上还安装有天线5，卡槽4与感应回路1间还设有电性连接的转换器6；所述转换器6将感应回路1中监测的电信号参数传递至卡槽4中，并通过卡槽4内安装的识别卡对其电信号参数对应的终端进行标记；最终经天线5构建的NBIOT网络进行数据交互；所述控制器用于调节监测装置的运行；
现有技术中，电网对电能在发电侧与用电侧间是采取即发即用的方式，通过实时进行功率平衡来满足用电侧的需求，而新能源汽车在快速充电过程中，对电网负载造成的影响较为明显，使电网在汽车快充时难以提供充足的电能供应，同时在汽车快速充电的状态结束后，发电侧电能供给的功率调节具有滞后性，削弱了汽车的充电体验且不便于电网的平稳运行；
因此，本发明通过设置的在线监测装置对充电桩的用电状态进行在线监测，通过将监测终端中卡夹2上安装到充电桩的供电线路上，使其中的变径卷簧3在转动卡夹2的过程中夹紧在供电线路的表面，使得感应回路1监测到充电桩在快速充电过程中的电参数变化，然后通过转换器6对单位时间内消耗的电参数进行数据化处理，在其达到控制器中设定的波动阈值后，再通过转换器6将其瞬时的电参数经NBIOT传输至变电站节点中，以对充电桩终端的负载进行实时调节；本发明利用了设置在监测终端中的卡夹2直接安装在用电终端的供电线路上，对其用电过程中的电参数进行监测，并利用安装在通信模块中的转换器6，将监测到的电参数以卡槽4中的识别卡进行标记并经天线5传输到构建的NBIOT中，达到对充电桩用电状态的实时掌握，从而提升了智慧用电在线监测装置的使用效果。
作为本发明的一种实施方式，所述感应回路1上还设置有屏蔽回路11，屏蔽回路11包裹在卡夹2的外侧；所述屏蔽回路11沿着感应回路1的轨迹连接到卡槽4上，屏蔽回路11还与卡槽4中的天线5电性连接；工作时，快速充电桩在用电过程中的电流处于较大的变化范围，使其供电线路与充电线缆间形成了变化的电磁场；通过设置在感应回路1上的屏蔽回路11，维持其对供电线路中电参数变化的感应精度，并减少了受车辆内部运行状态电机产生的电磁干扰，且将屏蔽回路11与天线5间进行电性连接，还增强了其天线5对NBIOT信号的交互范围，从而提升了智慧用电在线监测装置的使用效果。
作为本发明的一种实施方式，所述感应回路1上还设有成对的半套环12，感应回路1通过半套环12固定在供电线路上；所述半套环12的表面还设置有鳍状的凸片13，凸片13环绕在半套环12的周向上，凸片13间的空隙中安装有感应回路1；工作时，由于快速充电桩中较大的电流变化，使感应回路1与供电线路间的接触面间会产生积热状况；通过设置的半套环12将感应回路1与供电线路间连接起来，利用半套环12的内壁与供电线路的表面相接触，且半套环12上设置的凸片13还增加了其散热性，确保供电线路与半套环12间接触状态的稳定，同时将感应回路1安装在半套环12表面的凸片13间，增强了感应回路1与半套环12间的接触面积，进而确保了感应回路1上的卡夹2对供电线路的监测状态，从而提升了智慧用电在线监测装置的使用效果。
作为本发明的一种实施方式，所述半套环12的轴向边缘还设置有交错的啮齿14，啮齿14分别位于半套环12上相贴合的表面；所述凸片13的底部还设置有筋环15，凸片13通过筋环15上的卡箍锁紧在半套环12的表面；工作时，不同用电功率设备中的供电线路具有不同的线径；通过设置在半套环12上的啮齿14，配合其凸片13底部的筋环15，便于通过卡箍将成对的半套环12固定在供电线路上，且相互交错的啮齿14确保了半套环12在供电线路表面的固定位置，凸片13底部的筋环15也增加了成对的半套环12结构的稳定，维持了半套环12在供电线路与感应回路1间的作用，从而提升了智慧用电在线监测装置的使用效果。
作为本发明的一种实施方式，所述变径卷簧3的端部还设置有绝缘的凹环31，凹环31的直径大于变径卷簧3的簧体直径；工作时，变径卷簧3由于其金属材质与供电线路间处于滑动接触的状态，且卡夹2用于感应回路1与供电线路间的电性连接；通过设置在变径卷簧3上绝缘的凹环31，使其与滑动接触的供电线路间未产生电性连接，保持卡夹2上感应回路1的监测作用，并使凹环31的直径大于变径卷簧3的簧体，增加了变径卷簧3端部与供电线路表面的摩擦力，维持其在供电线路表面的位置状态，从而提升了智慧用电在线监测装置的使用效果。
作为本发明的一种实施方式，所述凹环31上还设置有棘齿槽32，棘齿槽32位于凹环31朝供电线路的表面；所述棘齿槽32的齿面朝向与变径卷簧3的旋向相同；工作时，当变径卷簧3旋转夹紧在供电线路的表面后，由于变径卷簧3自身的弹性力作用，会使其自身沿供电线路的表面脱离下来；通过设置在凹环31上的棘齿槽32，并使其齿面的朝向等同于变径卷簧3的旋向，在变径卷簧3夹紧在供电线路表面后，棘齿槽32的反向转动需要更大的作用力，继而维持了变径卷簧3夹紧在供电线路上的姿态，进而确保了卡夹2与感应线路在供电线路上的固定状态，从而提升了智慧用电在线监测装置的使用效果。
工作时，通过设置的在线监测装置对充电桩的用电状态进行在线监测，通过将监测终端中卡夹2上安装到充电桩的供电线路上，使其中的变径卷簧3在转动卡夹2的过程中夹紧在供电线路的表面，使得感应回路1监测到充电桩在快速充电过程中的电参数变化，然后通过转换器6对单位时间内消耗的电参数进行数据化处理，在其达到控制器中设定的波动阈值后，再通过转换器6将其瞬时的电参数经NBIOT传输至变电站节点中，以对充电桩终端的负载进行实时调节；设置在感应回路1上的屏蔽回路11，维持其对供电线路中电参数变化的感应精度，并减少了受车辆内部运行状态电机产生的电磁干扰，且将屏蔽回路11与天线5间进行电性连接，还增强了其天线5对NBIOT信号的交互范围；设置的半套环12将感应回路1与供电线路间连接起来，利用半套环12的内壁与供电线路的表面相接触，且半套环12上设置的凸片13还增加了其散热性，确保供电线路与半套环12间接触状态的稳定，同时将感应回路1安装在半套环12表面的凸片13间，增强了感应回路1与半套环12间的接触面积，进而确保了感应回路1上的卡夹2对供电线路的监测状态；设置在半套环12上的啮齿14，配合其凸片13底部的筋环15，便于通过卡箍将成对的半套环12固定在供电线路上，且相互交错的啮齿14确保了半套环12在供电线路表面的固定位置，凸片13底部的筋环15也增加了成对的半套环12结构的稳定，维持了半套环12在供电线路与感应回路1间的作用；设置在变径卷簧3上绝缘的凹环31，使其与滑动接触的供电线路间未产生电性连接，保持卡夹2上感应回路1的监测作用，并使凹环31的直径大于变径卷簧3的簧体，增加了变径卷簧3端部与供电线路表面的摩擦力，维持其在供电线路表面的位置状态；设置在凹环31上的棘齿槽32，并使其齿面的朝向等同于变径卷簧3的旋向，在变径卷簧3夹紧在供电线路表面后，棘齿槽32的反向转动需要更大的作用力，继而维持了变径卷簧3夹紧在供电线路上的姿态，进而确保了卡夹2与感应线路在供电线路上的固定状态。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种基于NBIOT通讯的智慧用电在线监测装置，包括通信模块、监测终端和控制器；所述通信模块用于将监测终端数据发送至电网的变电站节点中，并对监测终端所属的电网负载线路进行调节；其特征在于；所述监测终端还包括感应回路(1)和卡夹(2)；所述感应回路(1)的末端设有卡夹(2)，感应回路(1)通过卡夹(2)电性连接到负载终端的供电线路上；所述卡夹(2)为笼式结构，卡夹(2)中还设有变径卷簧(3)，变径卷簧(3)的小径端固定在卡夹(2)上；所述通信模块包括卡槽(4)、天线(5)和转换器(6)；所述卡槽(4)内预设有识别卡，卡槽(4)上还安装有天线(5)，卡槽(4)与感应回路(1)间还设有电性连接的转换器(6)；所述转换器(6)将感应回路(1)中监测的电信号参数传递至卡槽(4)中，并通过卡槽(4)内安装的识别卡对其电信号参数对应的终端进行标记；最终经天线(5)构建的NBIOT网络进行数据交互；所述控制器用于调节监测装置的运行；
所述感应回路(1)上还设置有屏蔽回路(11)，屏蔽回路(11)包裹在卡夹(2)的外侧；所述屏蔽回路(11)沿着感应回路(1)的轨迹连接到卡槽(4)上，屏蔽回路(11)还与卡槽(4)中的天线(5)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于NBIOT通讯的智慧用电在线监测装置，其特征在于：所述感应回路(1)上还设有成对的半套环(12)，感应回路(1)通过半套环(12)固定在供电线路上；所述半套环(12)的表面还设置有鳍状的凸片(13)，凸片(13)环绕在半套环(12)的周向上，凸片(13)间的空隙中安装有感应回路(1)。
3.根据权利要求2所述的一种基于NBIOT通讯的智慧用电在线监测装置，其特征在于：所述半套环(12)的轴向边缘还设置有交错的啮齿(14)，啮齿(14)分别位于半套环(12)上相贴合的表面；所述凸片(13)的底部还设置有筋环(15)，凸片(13)通过筋环(15)上的卡箍锁紧在半套环(12)的表面。
4.根据权利要求1所述的一种基于NBIOT通讯的智慧用电在线监测装置，其特征在于：所述变径卷簧(3)的端部还设置有绝缘的凹环(31)，凹环(31)的直径大于变径卷簧(3)的簧体直径。
5.根据权利要求4所述的一种基于NBIOT通讯的智慧用电在线监测装置，其特征在于：所述凹环(31)上还设置有棘齿槽(32)，棘齿槽(32)位于凹环(31)朝供电线路的表面；所述棘齿槽(32)的齿面朝向与变径卷簧(3)的旋向相同。
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