一種基于dsp的家庭智能用電控制終端的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能電網(wǎng)，特別是涉及一種基于DSP的家庭智能用電控制終端，屬于電能監(jiān)測(cè)及分布式能源設(shè)備控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]智能電網(wǎng)的指導(dǎo)思想就是強(qiáng)調(diào)與用戶信息和電能的雙向互動(dòng);鼓勵(lì)用戶改變傳統(tǒng)的用電方式，積極參與電網(wǎng)運(yùn)行，根據(jù)實(shí)時(shí)電價(jià)調(diào)整用電模式。智能用電是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，電網(wǎng)公司在掌握了用戶的用電規(guī)律后，可以在影響用戶生活質(zhì)量的前提下指導(dǎo)用戶科學(xué)合理地高效用電，減少家庭能耗，從而提高居民用電效率。
[0003]現(xiàn)在除少數(shù)家電具有遠(yuǎn)程控制功能之外，大部分的家電設(shè)備依然是不可控的；此夕卜，即便是可遠(yuǎn)程控制的家電，若是每天需要用戶關(guān)注電網(wǎng)發(fā)布的互動(dòng)策略進(jìn)行人工調(diào)節(jié)，這顯然增加用戶的負(fù)擔(dān)，從而難以推廣用戶參與電網(wǎng)運(yùn)行根據(jù)實(shí)時(shí)電價(jià)調(diào)整用電模式的理念。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于DSP的家庭智能用電控制終端，支持常用家電設(shè)備的即插即用，通過(guò)精準(zhǔn)的用戶用電監(jiān)測(cè)，利用云端服務(wù)器分析用戶用行為模式并制定合理的智能用電策略自動(dòng)控制各個(gè)家電的啟動(dòng)時(shí)間及工作時(shí)長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的能量-信息雙向互動(dòng)，從而達(dá)到優(yōu)化用戶用電效率，減少家庭能耗的效果。
[0005]本發(fā)明目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]一種基于DSP的家庭智能用電控制終端，其特征在于:包括中央處理單元、信息單元、能量單元、測(cè)量單元和接口單元；中央處理單元分別與信息單元、能量單元和測(cè)量單元連接;接口單元分別與能量單元和測(cè)量單元連接；
[0007]所述中央處理單元是以DSP為核心的控制器；
[0008]所述接口單元包括插頭和插座;插頭和插座通過(guò)火線、地線和零線三線連接;插頭還與接線板連接;插座還與家電設(shè)備連接；
[0009]所述信息單元包括wifi通信模塊和Flash存儲(chǔ)模塊;Wifi通信模塊通過(guò)家庭路由器分別與云端服務(wù)器和用戶移動(dòng)終端APP連接;Flash存儲(chǔ)模塊與中央處理單元連接；
[0010]所述能量單元包括開(kāi)關(guān)模塊和電源轉(zhuǎn)換模塊;開(kāi)關(guān)模塊主要由繼電器構(gòu)成，并與接口單元的火線串接；電源轉(zhuǎn)換模塊并聯(lián)在接口單元的火線和零線上，電源轉(zhuǎn)換模塊包括自恢復(fù)保險(xiǎn)絲、壓敏電阻、交流-直流轉(zhuǎn)換模塊和LC濾波電路;交流-直流轉(zhuǎn)換模塊的兩個(gè)接線口分別與接口單元的火線和零線連接，交流-直流轉(zhuǎn)換模塊與零線連接的線路上串接自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，火線和零線之間并接壓敏電阻，壓敏電阻位于自恢復(fù)保險(xiǎn)絲與流-直流轉(zhuǎn)換模塊之間；交流-直流轉(zhuǎn)換模塊的兩個(gè)出口與LC濾波電路并接;LC濾波電路包括第一濾波電容，第二濾波電容、第三濾波電容和濾波電感;第一濾波電容，第二濾波電容、第三濾波電容并接，并聯(lián)的負(fù)端接地，并聯(lián)的正端輸出+5V電壓，在第一濾波電容和第二濾波電容的正端之間串接濾波電感；
[0011 ]所述測(cè)量單元包括信號(hào)調(diào)理模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊;信號(hào)調(diào)理模塊由電壓信號(hào)調(diào)理電路和電流信號(hào)調(diào)理電路構(gòu)成;模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接在信號(hào)調(diào)理模塊和中央處理單元之間；電壓信號(hào)調(diào)理電路包括第一電阻分壓電阻、第二分壓電阻、第一差分放大器、第一比例電阻、第一濾波電阻、第一濾波電容、第一旁路濾波電容和第三旁路濾波電容;第一比例電阻的兩端分別與第一差分放大器的兩個(gè)引腳連接;第一分壓電阻和第二分壓電阻的一端分別火線和零線連接，另一端并聯(lián)連接到第一差分放大器，第一分壓電阻和第二分壓電阻的輸出接入到差分放大器;第一旁路濾波電容和第三旁路濾波電容分別并聯(lián)接到到第一差分放大器的負(fù)、正電源端;第一濾波電阻的一端與第一差分放大器連接，另一端與第一濾波電容并接，并聯(lián)端接電壓信號(hào)調(diào)理電路的輸出，輸出直接與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接；
[0012]所述電流信號(hào)調(diào)理電路包括檢流電阻、第二差分放大器、第二比例電阻、第二濾波電阻、第二濾波電容、第二旁路濾波電容和第四旁路濾波電容;檢流電阻串接在零線上，檢流電阻兩端分別通過(guò)接線與第二差分放大器兩個(gè)接線端連接，第二比例電阻的兩端分別與第二差分放大器的兩個(gè)引腳連接;第二旁路濾波電容和第四旁路濾波電容分別并聯(lián)到第二差分放大器的負(fù)、正電源端;第二濾波電阻的一端與第二差分放大器連接，另一端與第二濾波電容并接，并聯(lián)端與壓信號(hào)調(diào)理電路的輸出連接，輸出與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接。
[0013]為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，優(yōu)選地，所述中央處理單元是以DSP為核心的控制器，選用C2000系統(tǒng)數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28035芯片或TMS320F28027芯片。
[0014]優(yōu)選地，所述Wifi通信模塊選用基于工業(yè)級(jí)無(wú)線通信芯片CC3200的集成通信模塊。
[0015]優(yōu)選地，所述Flash存儲(chǔ)模塊主要由AT25FS040芯片構(gòu)成，F(xiàn)lash存儲(chǔ)模塊與中央處理單元連接，采用3線串口通信方式連接，具有4M的存儲(chǔ)空間。
[0016]優(yōu)選地，所述開(kāi)關(guān)模塊選擇具有16A開(kāi)斷能力的HFE20-1-5-1HST-L1繼電器。
[0017]優(yōu)選地，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊主要由集成模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片MAX1321構(gòu)成。
[0018]優(yōu)選地，所述第一差分放大器和第二差分放大器采用INAl 28高精度儀表放大器。
[0019]本發(fā)明中央處理單元用于響應(yīng)信息、能量、測(cè)量、優(yōu)化單元等服務(wù)請(qǐng)求以及數(shù)據(jù)處理;信息單元用于存儲(chǔ)本地用戶賬號(hào)信息和用電數(shù)據(jù)，并與上層云端服務(wù)器進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)據(jù)的上傳以及接受電網(wǎng)發(fā)布的實(shí)時(shí)電價(jià)、用電政策等信息，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)與安裝在用戶移動(dòng)終端的APP進(jìn)行信息交互；能量單元用于實(shí)現(xiàn)對(duì)各類家用電器的能量管理，包括:用電的通斷控制、過(guò)載保護(hù)操作、限電控制等;測(cè)量單元用于對(duì)接入的零線、火線、地線的電壓、電流信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)基本的用電數(shù)據(jù)采集。
[0020]正常工作時(shí)，所述接口單元用于構(gòu)建家庭墻壁插座或接線板與家電設(shè)備的連接；所述中央處理單元用于響應(yīng)信息、能量、測(cè)量、優(yōu)化單元等服務(wù)請(qǐng)求以及數(shù)據(jù)處理;所述信息單元用于存儲(chǔ)本地用戶賬號(hào)信息和用電數(shù)據(jù)，并通過(guò)家庭路由器與上層云端服務(wù)器進(jìn)行通信實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)據(jù)的上傳以及接收電網(wǎng)發(fā)布的電價(jià)信息和優(yōu)化政策，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)與安裝在用戶移動(dòng)終端的APP進(jìn)行信息交互;所述能量單元用于實(shí)現(xiàn)對(duì)各類家用電器的能量管理，包括:用電的通斷控制、過(guò)載保護(hù)操作、限電控制等;所述測(cè)量單元用于對(duì)接入的電壓、電流信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)基本的用電數(shù)據(jù)采集。
[0021]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0022]I)本發(fā)明的基于DSP的家庭智能用電控制終端具有測(cè)量、開(kāi)關(guān)控制、無(wú)線通信等功能，能準(zhǔn)確地采集到家電設(shè)電氣參數(shù)以及用戶用電情況等信息，借助云端服務(wù)器分析用戶用電行為模式并結(jié)合電網(wǎng)發(fā)布的電價(jià)信息及優(yōu)惠政策制定合理的智能用電策略，實(shí)現(xiàn)家電啟動(dòng)時(shí)間以及工作時(shí)長(zhǎng)的自動(dòng)控制，從而解決了用戶需要人工控制家電的問(wèn)題，極大方便了用戶參與電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)的政策，進(jìn)而可以有效提高用戶用電效率，減少家庭能耗，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)用電的目的。
[0023]2)本發(fā)明的基于DSP的家庭智能用電控制終端內(nèi)置集成式電源轉(zhuǎn)換模塊，可以直接從220V市電中獲取電能供給到整個(gè)終端。該集成式電源轉(zhuǎn)換模塊具有體積小、成本低的特點(diǎn)，并且采用開(kāi)關(guān)式交流-直流轉(zhuǎn)換模式，可以在較低的功耗下把220V市電轉(zhuǎn)換成5V直流電。同時(shí)電源轉(zhuǎn)換模塊采用壓敏電阻以及熱敏電阻同時(shí)實(shí)現(xiàn)了過(guò)壓和過(guò)流保護(hù)，進(jìn)而保證整個(gè)基于DSP的家庭智能用電控制終端的使用安全性。