一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能型戶用斷路器及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能型戶用斷路器及其使用方法，屬于智能控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前無(wú)論是家庭用電還是廠礦、企業(yè)的辦公室以及學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用電均在室內(nèi)裝有斷路器等保護(hù)開(kāi)關(guān)。在非故障狀態(tài)下切斷電源的時(shí)候必須通過(guò)人工操作斷路器才能切斷電源，為了保證用電安全，現(xiàn)在很多用電單位規(guī)定離開(kāi)辦公室的時(shí)候必須切斷電源，如果沒(méi)有人為操作斷路器，在辦公室內(nèi)的所有電器設(shè)備依然處于通電狀態(tài)，帶來(lái)了安全隱患。
[0003]為了解決上述問(wèn)題，目前已設(shè)計(jì)出多種智能家庭斷路器，可以實(shí)現(xiàn)短路、漏電保護(hù)以及電能計(jì)量，雖然具有通信模塊，依然不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控操作斷路器。
[0004]同時(shí)對(duì)于家庭用戶來(lái)說(shuō)，他不僅希望掌握自己家庭的用電情況，還希望能夠?qū)崟r(shí)了解自己家庭的電器設(shè)備的能耗狀態(tài)，以便及時(shí)更換高能耗電器，達(dá)到節(jié)約用電的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的是提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能型戶用斷路器。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用在家庭、學(xué)校和企業(yè)的配電系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)供電保護(hù)、用電量實(shí)時(shí)查詢、在用電器設(shè)備能耗觀測(cè)等多種功能。支持手機(jī)的遠(yuǎn)程遙控，通過(guò)手機(jī)的控制界面可以對(duì)斷路器的分閘和合閘進(jìn)行控制，可以設(shè)置斷路器定時(shí)合閘和分閘。通過(guò)手機(jī)可以查詢每臺(tái)電器設(shè)備的用電量變化曲線，每臺(tái)電器設(shè)備的電流變化曲線，服務(wù)器上的用電管理系統(tǒng)會(huì)將電流值和額定值比較，對(duì)于長(zhǎng)期高于額定值運(yùn)行的電器設(shè)備視為高能耗設(shè)備，并給用戶處置建議。
[0006]本發(fā)明的特征在于所述的智能型戶用斷路器具有三相和單相兩種，每種類型都包括:分合閘模塊(I)、微處理器模塊(2)、參數(shù)采集模塊(3)、WIFI通信模塊(4)、CAN通信模塊(5)、電源變換模塊(6)、用電管理系統(tǒng)(7)、移動(dòng)終端(8);其中，所述的分合閘模塊(I)用于接通和斷開(kāi)供電線路；所述的參數(shù)采集模塊(3)用于采集流過(guò)分合閘模塊的線路中的電壓、電流和絕緣電阻；所述的WIFI通信模塊(4)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與所述的用電管理系統(tǒng)
[7]連接；所述的用電管理系統(tǒng)(7)為安裝在服務(wù)器上的管理軟件；所述的移動(dòng)終端⑶為安裝在智能手機(jī)上的應(yīng)用軟件，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與所述的用電管理系統(tǒng)(7)連接，通過(guò)移動(dòng)終端的控制界面可以對(duì)斷路器遠(yuǎn)程遙控分合閘；所述的電源變換模塊(6)為分合閘模塊
(I)、微處理器模塊(2)、參數(shù)采集模塊(3)、WIFI通信模塊(4)和CAN通信模塊(5)提供電源；所述的微處理器模塊(2)對(duì)采集到的電壓、電流和絕緣電阻值進(jìn)行運(yùn)算以及比較，判斷屬于過(guò)流、短路、漏電故障的時(shí)候，傳遞指令給分合閘模塊控制其分閘，同時(shí)通過(guò)WIFI通信模塊⑷將數(shù)據(jù)上傳到用電管理系統(tǒng)(7);所述的CAN通信模塊(5)用于多個(gè)斷路器共同使用時(shí)互相交換信息和數(shù)據(jù)。
[0007]本發(fā)明的特征在于所述的智能型斷路器在多個(gè)斷路器同時(shí)使用的情況下，通過(guò)CAN通信模塊(5)組成主從式網(wǎng)絡(luò)，其中總控的斷路器作為主機(jī)，其余斷路器作為從機(jī)，從斷路器采集得到的電壓、電流和絕緣電阻值通過(guò)CAN通信模塊(5)傳遞給主斷路器，主斷路器通過(guò)CAN通信模塊(5)向從斷路器傳遞分合閘指令。
[0008]本發(fā)明的特征在于所述的分合閘模塊⑴包括:鐵芯、線圈和觸頭組成，分合閘模塊(I)串接在供電線路中，可以通過(guò)手動(dòng)合閘和分閘，也可以通過(guò)移動(dòng)終端設(shè)置定時(shí)合閘和分閘，還可以通過(guò)移動(dòng)終端控制合閘和分閘。
[0009]本發(fā)明的特征在于所述的參數(shù)采集模塊(3)包括:電壓互感器、電流互感器、調(diào)理電路、絕緣電阻檢測(cè)電路、AD轉(zhuǎn)換器，其主要功能是采集流過(guò)斷路器的的電壓、電流和絕緣電阻。
[0010]本發(fā)明的特征在于所述的微處理器模塊(2)中的微處理器采用STM32F407芯片，主要完成電量計(jì)算、保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)和數(shù)據(jù)的傳送。
[0011]本發(fā)明的特征在于所述的電源變換模塊(6)將供電線路上的交流電壓轉(zhuǎn)換為智能型戶用斷路器內(nèi)部電路需要的直流電源，為斷路器中的分合閘模塊(I)、微處理器模塊
(2)、參數(shù)采集模塊(3)、WIFI通信模塊(4)和CAN通信模塊(5)提供1A，+5V、_5V和+3.3V電源。
[0012]本發(fā)明的特征在于所述的智能型戶用斷路器的使用方法包括以下步驟:
[0013]S1、啟動(dòng)智能斷路器，給智能型戶用斷路器編號(hào)并上傳到用電管理系統(tǒng)(7);
[0014]S2、啟動(dòng)手機(jī)移動(dòng)終端(8)，并連接用電管理系統(tǒng)(7)，通過(guò)手機(jī)控制界面，輸入斷路器串接供電線路中的每臺(tái)電器設(shè)備的類型、初始使用時(shí)間、額定工作電流，保存并上傳到用電管理系統(tǒng)(7);
[0015]S3、在首次使用斷路器時(shí)以及串接的供電線路上增加電器設(shè)備的時(shí)候，對(duì)斷路器進(jìn)行學(xué)習(xí)，通過(guò)學(xué)習(xí)，斷路器可以根據(jù)流過(guò)自身的電流以及電器設(shè)備的用電量等數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)別所串接線路中的每一臺(tái)電器設(shè)備；
[0016]S4、智能斷路器的參數(shù)采集模塊(3)采集流過(guò)斷路器線路上的電壓、電流和絕緣電阻，并與微處理器中的給定值進(jìn)行比較，判斷是否存在過(guò)流、漏電和短路故障，如果存在這些故障，則發(fā)出跳閘指令，分合閘模塊(I)切斷供電線路；
[0017]S5、微處理器模塊(2)將采集得到的電壓、電流和絕緣電阻數(shù)據(jù)通過(guò)WIFI通信模塊(4)傳遞給服務(wù)器上的用電管理系統(tǒng)(7);用戶通過(guò)移動(dòng)終端(8)查詢每臺(tái)電器設(shè)備的用電量變化曲線，每臺(tái)電器設(shè)備的電流變化曲線，用電管理系統(tǒng)(7)會(huì)將電流值和額定值比較，對(duì)于長(zhǎng)期高于額定值運(yùn)行的電器設(shè)備視為高能耗設(shè)備，并給用戶處置建議。對(duì)于需要遠(yuǎn)程控制斷路器的用戶，在手機(jī)的控制界面上找到相應(yīng)的斷路器的編號(hào)，對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的操作，操作命令通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳遞給斷路器。
[0018]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0019]首先，在面對(duì)傳統(tǒng)斷路器的操作上面，除了配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障后可以自動(dòng)跳閘，其余時(shí)間需要分閘和合閘必須通過(guò)人為手動(dòng)操作，不僅在過(guò)程上繁瑣，而且存在安全隱患。相比之下，本發(fā)明就可以避免這些問(wèn)題的存在，它可以不需要人們親自去手動(dòng)操作斷路器，可以通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，利用手機(jī)來(lái)操作，一方面省去了以往的操作繁瑣問(wèn)題，另一方面大大降低了因直接操作斷路器而帶來(lái)的危險(xiǎn)系數(shù)。
[0020]其次，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，利用手機(jī)就可以實(shí)時(shí)了解智能型戶用斷路器所接配電線路上的電器設(shè)備的用電量。與以往的只可以知道每月的總用電量相比存在很大的優(yōu)勢(shì)，用戶通過(guò)手機(jī)了解了電器設(shè)備的用電量情況，根據(jù)電流變化曲線，判斷哪些屬于高耗能設(shè)備，從而可以考慮合理的利用電能，節(jié)約用戶每月的用電消費(fèi)。
【附圖說(shuō)明】
:
[0021]圖1是本發(fā)明的總體功能結(jié)構(gòu)框圖；
[0022]圖2是本發(fā)明的使用方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0024]圖1示出了本發(fā)明智能型戶用斷路器的整體結(jié)構(gòu)圖。從圖1中可以看出，智能型戶用斷路器包括分合閘模塊(I)、微處理器模塊(2)、參數(shù)采集模塊(3)、WIFI通信模塊(4)、CAN通信模塊(5)、電源變換模塊(6)、用電管理系統(tǒng)(7)、移動(dòng)終端⑶；使用的時(shí)候，智能型戶用斷路器通過(guò)分合閘模塊串接在供電線路上，對(duì)于廠礦企業(yè)生產(chǎn)車間的三相供電系統(tǒng)，選用三相智能型戶用斷路器，對(duì)于家庭和辦公場(chǎng)所的供電系統(tǒng)選用單相智能型戶用斷路器，對(duì)于多個(gè)斷路器同時(shí)使用的情況下，為了便于數(shù)據(jù)管理，通過(guò)CAN通信模塊(5)組成一個(gè)主從式的網(wǎng)絡(luò)，總控?cái)嗦菲髯鳛橹鳈C(jī)，其余的斷路器作為從機(jī)。從斷路器采集得到的電壓、電流和絕緣電阻的數(shù)據(jù)通過(guò)CAN通信模塊(5)傳遞給主斷路器，主斷路器通過(guò)CAN通信模塊(5)向從斷路器傳遞分合閘指令。
[0025]分合閘模塊⑴串接在供電線路中，由鐵芯、線圈和觸頭組成，可以手動(dòng)分閘和合閘，如果無(wú)人在斷路器的現(xiàn)場(chǎng)，可以利用安裝在手機(jī)上的移動(dòng)終端(8)的控制界面，找到對(duì)應(yīng)的斷路器的編號(hào)，對(duì)其設(shè)置定時(shí)合閘或分閘，或者立即合閘或分閘，然后通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，向斷路器下發(fā)控制命令，斷路器的微處理器模塊(2)通過(guò)WIFI通信模塊(4)收到命令后進(jìn)行解析，如果是立即合閘或分閘命令，則微處理器模塊(2)控制分合閘模塊(I)立即執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，如果是定時(shí)合閘或分閘命令，則微處理器模塊(2)開(kāi)始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)時(shí)間到達(dá)后，則控制分合閘模塊(I)執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。
[0026]電源變換模塊(6)將線路中的交流電源轉(zhuǎn)換為智能型戶用斷路器需要的直流電源，為斷路器中的分合閘模塊(I)、微處理器模塊(2)、參數(shù)采集模塊(3)、WIFI通信模塊(4)和CAN通信模塊(5)提供1A，+5V、-5V和+3.3V電源。
[0027]參數(shù)采集模塊(3)負(fù)責(zé)采集流過(guò)斷路器的供電線路上的電壓、電流和絕緣電阻，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字量傳送給微處理器模塊(2)。微處理器模塊(2) —方面將參數(shù)采集模塊(3)轉(zhuǎn)送過(guò)來(lái)的電壓、電流和絕緣電阻的數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)在微處理器里的給定值進(jìn)行比較，如果采集得到的數(shù)值大于給定值，延時(shí)5S后，再次把新采集得