CN116125171B - 一种针对家用电器的安全用电模拟测试*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种针对家用电器的安全用电模拟测试***，包括：数据采集模块，用于采集家用电器的工作数据；模型构建模块，与所述数据采集模块连接，用于基于所述工作数据构建家用电器运行模型；决策模块，与所述模型构建模块连接，用于判断是否存在用电隐患。本***可以通过家用电器和供电线路数据进行用电模拟，通过模拟数据判断出当前家用电器全部运行时，家用电器和供电线路能否正常运行，并预测出安全用电时常，避免家用电器和供电线路发生火灾。
Description
技术领域
本发明属于电器安全技术领域，特别是涉及一种针对家用电器的安全用电模拟测试***。
背景技术
电气火灾是指由于电气线路、用电设备、器具以及供配设备出现故障性释放的热能；如高温、电弧、电火花以及非障碍性释放的能量；如电热器具的炽热表面，在具备燃烧条件下引燃本体或其他可燃物而造成的火灾，也包括由雷电和静电引起的火灾。家庭电气火灾其成因主要表现在：一是电气线路上；二是用电设备和器具上。
随着城市化进程的加快，人们的居住问题成为首要任务，为解决住房问题楼房的建设大幅度怎加，而楼房中的电器用电设计是其中的安全保障。
传统电气火灾监控设备具有体积大、成本高昂、操作复杂的特点，在安装部署时需要组网布线，安装周期长，安装成本高，容易受现场安装条件限制：而传统的总线组网方式，技术一般，当线路上某一监控点出现问题，容易影响其他点。
发明内容
为了克服现有电气火灾监控设备体积大、成本高昂、操作复杂，只能监控不能避免的问题，本发明提出一种针对家用电器的安全用电模拟测试***，该安全用电模拟测试***通过电器的工作数据，计算判断是否存在用电隐患，本发明适用于房屋装修时的电器设计。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种针对家用电器的安全用电模拟测试***，包括：
数据采集模块，用于采集家用电器的工作数据；
模型构建模块，与所述数据采集模块连接，用于基于所述工作数据构建家用电器运行模型；
决策模块，与所述模型构建模块连接，用于判断是否存在用电隐患。
优选地，所述工作数据包括电器数据、供电线路数据和环境数据；
所述电器数据包括家用电器的额定电流、输入功率、型号、使用位置和家用电器产生的热量；
所述供电线路数据包括电线的额定功率、电线的铺设路径和电线产生的热量；
所述环境数据包括环境温度。
优选地，所述数据采集模块包括输入单元、检索单元和测量单元；
所述输入单元用于输入家用电器的型号、使用位置和电线的铺设路径；
所述检索单元用于输入家用电器和电线型号时，从网上自动获取额定电流、输入功率和额定功率；
所述测量单元用于测量家用电器、电线和运行环境的温度。
优选地，所述模型构建模块包括预处理单元、电路构建单元和数据填充单元；
所述预处理单元用于对所述工作数据进行预处理；
所述电路构建单元用于通过家用电器类型和使用位置构建家用电器的运行电路模型；
所述数据填充单元用于将预处理后的工作数据填充到所述运行电路模型中，获得所述家用电器运行模型。
优选地，所述预处理单元包括数据筛选单元和数据集构建单元；
所述数据筛选单元用于筛选从网上获取的输入功率和额定功率，获取准确的输入功率和额定功率；
所述数据集构建单元用于根据家用电器类型构建数据集。
优选地，所述电路构建单元包括第一构建单元和第二构建单元；
所述第一构建单元用于根据电线的铺设路径构建电路模型；
所述第二构建单元用于根据家用电器的使用位置和类型在电路模型对应位置生成家用电器模型，最终获得运行电路模型。
优选地，所述决策模块包括数据处理单元、协调单元和判断单元；
所述数据处理单元用于对家用电器运行模型的运行数据进行计算；
所述协调单元用于根据计算结果调整环境温度，并根据调整后的环境温度进行计算；
判断单元用于根据计算结果判断家用电器用电是否存在用电隐患。
优选地，所述数据处理单元包括计算单元和预测单元；
所述计算单元用于计算家用电器的输入功率之和是否大于电线的额定功率，若大于则判定存在安全隐患；
所述预测单元用于根据家用电器运行时家用电器和电线产生的热量，预测家用电器安全运行时长。
本发明公开了以下技术效果：
本发明提供的一种针对家用电器的安全用电模拟测试***，相比于现有的监测***，本***可以通过家用电器和供电线路数据进行用电模拟，通过模拟数据判断出当前家用电器全部运行时，家用电器和供电线路能否正常运行，并预测出安全用电时常，避免家用电器和供电线路发生火灾。
附图说明
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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的安全用电模拟测试***的***结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供了一种针对家用电器的安全用电模拟测试***，包括：
数据采集模块，用于采集家用电器的工作数据；
模型构建模块，与数据采集模块连接，用于基于工作数据构建家用电器运行模型；
决策模块，与模型构建模块连接，用于判断是否存在用电隐患。
进一步地优化方案，工作数据包括电器数据、供电线路数据和环境数据，由于电气火灾的产生原因主要是由于家用电器需要的输入功率大于电线的额定功率和家用电器使用时间过长热量累积导致的，所以电器数据包括家用电器的额定电流、输入功率、型号、使用位置和家用电器产生的热量，供电线路数据包括电线的额定功率、电线的铺设路径和电线产生的热量，环境数据包括环境温度，通过温度的变化预测家用电器的安全工作时长。
进一步地优化方案，数据采集模块包括输入单元、检索单元和测量单元；
输入单元用于输入家用电器的型号、使用位置和电线的铺设路径；
检索单元用于输入家用电器和电线型号时，从网上自动获取额定电流、输入功率和额定功率；
测量单元用于测量家用电器、电线和运行环境的温度。
进一步地优化方案，检索单元采用搜索剪枝法进行搜索，比如在搜索格力空调KFR型号时，首先会搜索到空调这一大类，剪除其他的家用电器，然后搜索格力这一品牌剪除其他品牌，最后搜索KFR型号，找到要检索的家用电器，然后通过检索到的家用电器获取家用电器数据，在测量家用电器、电线和运行环境温度时，采用温度传感器进行测量。
进一步地优化方案，模型构建模块包括预处理单元、电路构建单元和数据填充单元；
预处理单元用于对工作数据进行预处理；
电路构建单元用于通过家用电器类型和使用位置构建家用电器的运行电路模型；
数据填充单元用于将预处理后的工作数据填充到运行电路模型中，获得家用电器运行模型。
进一步地优化方案，预处理单元包括数据筛选单元和数据集构建单元；
数据筛选单元用于筛选从网上获取的输入功率和额定功率，获取准确的输入功率和额定功率；
数据集构建单元用于根据家用电器类型构建数据集。
进一步地优化方案，当在网上搜索到这一型号的时候会出现很多关于这一家用电器型号的数据，采用聚类法将数据分为家用电器的额定电流、输入功率和额定功率信息，再通过贪心法找出其中出现最多的数据，确定为正确数据，再去除小部分错误数据，最后得到正确的家用电器的额定电流、输入功率和额定功率。电线的数据获取与家用电器的数据获取方法相同。
进一步地优化方案，电路构建单元包括第一构建单元和第二构建单元；
第一构建单元用于根据电线的铺设路径构建电路模型；
第二构建单元用于根据家用电器的使用位置和类型在电路模型对应位置生成家用电器模型，最终获得运行电路模型。
在进行设计时将电线的铺设路径构建电路模型时分为主干路和支路，家用电器模型都处于支路上，避免主干路家用电器损坏时，影响整个线路供电。
进一步地优化方案，不同的家用电器采用不同的形状进行表示，例如冰箱用矩形表示，点使用方形表示，空调用菱形表示。当代表家用电器的形状添加到电路中后，在电路模型中添加箭头代表电流的流动方向，组成完整的回路，最后将代表家用电器的形状与家用电器数据进行匹配，将工作数据填充到家用电器对应的形状中，得到最终的电器运行模型。
进一步地优化方案，决策模块包括数据处理单元、协调单元和判断单元；
数据处理单元用于对家用电器运行模型的运行数据进行计算；
协调单元用于根据计算结果调整环境温度，并根据调整后的环境温度进行计算；
进一步地优化方案，在协调单元进行温度调整时，其温度应当设置在室温范围之内，举例说明：室温在有人居住时不可能达到零下温度也不会太高，如果设置的温度太高或太低是在浪费计算资源，并不能达到更好的效果。
判断单元用于根据计算结果判断家用电器用电是否存在用电隐患。
进一步地优化方案，数据处理单元包括计算单元和预测单元；
计算单元用于计算家用电器的输入功率之和是否大于电线的额定功率，若大于则判定存在安全隐患；
预测单元用于根据家用电器运行时家用电器和电线产生的热量，预测家用电器安全运行时长。
进一步地优化方案，为避免计算家用电器安全运行时长的时间过长，所以需要进行预测，在预测安全运行时长时，采用卡尔曼滤波预测模型进行预测，具体为，根据t时刻的温度预测t+1时刻的温度，再通过t+1时刻的真实温度与预测温度进行比较，根据卡尔曼增益确定预测值的权重，根据权重进行调整，进行新一轮的预测，当权重大于设定结束阈值时，停止循环进行最终预测。
进一步地优化方案，判断单元进行判断时首先计算一个支路上的所有家用电器与支路的电线能否匹配，再计算所有支路上的家用电器与主线路的电线能否匹配，当家用电器与支路和主线路都能够匹配时，再通过产生的热量判断使用时长。为保证安全，最后判断的使用时长应小于预测时长。
综上可见，本发明与现有技术相比的显著优势概括如下：
1)本发明安全用电模拟测试***，结构简单，操作方便，实用性强。
2)本发明通过家用电器和供电线路数据进行用电模拟，通过模拟数据判断出当前家用电器全部运行时，家用电器和供电线路能否正常运行。
3)本发明能够预测出安全用电时常，避免家用电器和供电线路因工作时间过长发生火灾。
4)本发明在模拟时还会调整环境温度，通过模拟计算计算出该环境温度下的最佳运行时长。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种针对家用电器的安全用电模拟测试***，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于采集家用电器的工作数据；
所述数据采集模块包括输入单元、检索单元和测量单元；
检索单元采用搜索剪枝法进行搜索，首先搜索大类，剪除其他大类，然后搜索品牌剪除其他品牌，最后搜索型号，找到要检索的家用电器，通过检索到的家用电器获取家用电器数据；
所述输入单元用于输入家用电器的型号、使用位置和电线的铺设路径；
所述检索单元用于输入家用电器和电线型号时，从网上自动获取额定电流、输入功率和额定功率；
所述测量单元用于测量家用电器、电线和运行环境的温度；
模型构建模块，与所述数据采集模块连接，用于基于所述工作数据构建家用电器运行模型；
决策模块，与所述模型构建模块连接，用于判断是否存在用电隐患；
所述决策模块包括数据处理单元、协调单元和判断单元；
所述数据处理单元用于对家用电器运行模型的运行数据进行计算；
所述数据处理单元包括计算单元和预测单元；
所述计算单元用于计算家用电器的输入功率之和是否大于电线的额定功率，若大于则判定存在安全隐患；
所述预测单元用于根据家用电器运行时家用电器和电线产生的热量，预测家用电器安全运行时长；
当在网上搜索到同一家用电器型号的时候，采用聚类法将数据分为家用电器的额定电流、输入功率和额定功率信息，再通过贪心法找出其中出现最多的数据，确定为正确数据，再去除小部分错误数据，最后得到正确家用电器的额定电流、输入功率和额定功率；
预测安全运行时长时，采用卡尔曼滤波预测模型进行预测；
所述协调单元用于根据计算结果调整环境温度，并根据调整后的环境温度进行计算；
判断单元用于根据计算结果判断家用电器用电是否存在用电隐患。
2.根据权利要求1所述的针对家用电器的安全用电模拟测试***，其特征在于，
所述工作数据包括电器数据、供电线路数据和环境数据；
所述电器数据包括家用电器的额定电流、输入功率、型号、使用位置和家用电器产生的热量；
所述供电线路数据包括电线的额定功率、电线的铺设路径和电线产生的热量；
所述环境数据包括环境温度。
3.根据权利要求1所述的针对家用电器的安全用电模拟测试***，其特征在于，
所述模型构建模块包括预处理单元、电路构建单元和数据填充单元；
所述预处理单元用于对所述工作数据进行预处理；
所述电路构建单元用于通过家用电器类型和使用位置构建家用电器的运行电路模型；
所述数据填充单元用于将预处理后的工作数据填充到所述运行电路模型中，获得所述家用电器运行模型。
4.根据权利要求3所述的针对家用电器的安全用电模拟测试***，其特征在于，
所述预处理单元包括数据筛选单元和数据集构建单元；
所述数据筛选单元用于筛选从网上获取的输入功率和额定功率，获取准确的输入功率和额定功率；
所述数据集构建单元用于根据家用电器类型构建数据集。
5.根据权利要求3所述的针对家用电器的安全用电模拟测试***，其特征在于，
所述电路构建单元包括第一构建单元和第二构建单元；
所述第一构建单元用于根据电线的铺设路径构建电路模型；
所述第二构建单元用于根据家用电器的使用位置和类型在电路模型对应位置生成家用电器模型，最终获得运行电路模型。
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