專利名稱：一種智能用電監(jiān)控電源線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種智能用電監(jiān)控電源線技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及新能源與高效節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，是一種用于家用電器能耗監(jiān)測與節(jié)能控制的智能用電監(jiān)控電源線。
背景技術(shù)：
[0002]進(jìn)入21世紀(jì)以來，世界能源問題和資源問題日益突出，“節(jié)能減排、低碳經(jīng)濟(jì)”的概念逐漸成為普通居民的共識。近年來，全國電力供求持續(xù)偏緊，用電形勢十分嚴(yán)峻，作為數(shù)量最多的家用電器，其調(diào)節(jié)空間很大。[0003]針對各種家用電器的能效監(jiān)測，已經(jīng)進(jìn)行了一些研究和改進(jìn)。為讓用戶知道家用電器的能耗情況，開發(fā)出了具有計(jì)量和顯示功能的智能插座，可以實(shí)時(shí)顯示經(jīng)過插座的電壓、電流、功率和一定時(shí)間的電能累計(jì)數(shù)據(jù)等信息；還有一些學(xué)者研究非侵入式家電識別算法，通過在家庭用電總進(jìn)線處測量電壓、電流的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)過程，同時(shí)測量有功和無功功率，將這些數(shù)據(jù)與各種典型家電的用電特性曲線去合成匹配，識別出運(yùn)行家電的種類，同時(shí)計(jì)算出運(yùn)行家電的功率情況。為同時(shí)達(dá)到能耗監(jiān)測和節(jié)能控制的效果，部分家電廠商專門定做了侵入式監(jiān)控系統(tǒng)。通過在家電內(nèi)部安裝計(jì)量和控制裝置，來實(shí)現(xiàn)家電的能效監(jiān)控。[0004]上述方法中，智能插座需要更換用戶現(xiàn)有的插座，同時(shí)成本較高，不容易推廣；非侵入式家電識別算法基本不需要增加硬件成本，但是識別運(yùn)算比較復(fù)雜；而侵入式監(jiān)控系統(tǒng)，需要專門定做家電或改造現(xiàn)有家電，實(shí)現(xiàn)起來難度更大。發(fā)明內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型針對現(xiàn)有家電能效監(jiān)測方法存在的缺點(diǎn)，提供一種智能用電監(jiān)控電源線，只需將該電源線連接在電源插座與家用電器之間，即可實(shí)現(xiàn)對家電用電情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制。[0006]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:提供一種智能用電監(jiān)控電源線，包括電源接頭、監(jiān)控器、開放的控制與電源統(tǒng)一接口端子，其中:[0007]電源接頭，連接電網(wǎng)與監(jiān)控器，同時(shí)起到為家用電器提供工作電壓與為監(jiān)控器提供電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的作用；[0008]監(jiān)控器，通過電源接頭獲得電網(wǎng)數(shù)據(jù)，并通過專用的集成芯片對以上數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲與顯示，并可根據(jù)電網(wǎng)負(fù)載情況對家用電器進(jìn)行功率調(diào)節(jié)操作；[0009]開放的控制與電源統(tǒng)一接口端子，連接監(jiān)控器與家電內(nèi)部控制器，實(shí)現(xiàn)對家用電器的直接控制。[0010]所述的監(jiān)控器包括帶有MCU的電能計(jì)量集成芯片、電源產(chǎn)生單元、IXD顯示屏。其中帶有MCU的電能計(jì)量集成芯片集成了 MCU、電能計(jì)量單元、EEPROM存儲單元、LCD驅(qū)動單元、通訊接口、開放控制接口。[0011]所述的電能計(jì)量單元，能夠有效測量視在功率、有功功率、功率因數(shù)、電流電壓有效值、電網(wǎng)頻率，并通過SPI接口與MCU之間進(jìn)行計(jì)量參數(shù)和初始化參數(shù)的傳遞。[0012]所述的LCD驅(qū)動單元內(nèi)置于電能計(jì)量集成芯片中，可驅(qū)動外接LCD液晶顯示實(shí)時(shí)電網(wǎng)數(shù)據(jù)與家用電器用電數(shù)據(jù)。[0013]所述通訊接口可定制為射頻收發(fā)模塊、485通訊接口多種接口，通過與智能家居控制器或上位機(jī)相連，完成智能用電監(jiān)控電源線與上位機(jī)用電監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的交互。[0014]所述開放控制接口包括時(shí)鐘線與數(shù)據(jù)線，并預(yù)留至少兩根控制線，可定制為I2C接口，以滿足不同協(xié)議與多種家電內(nèi)部控制器相連，實(shí)現(xiàn)與家電的信息交互并完成控制指令的收發(fā)。[0015]所述IXD顯示屏采用專用于電表顯示的IXD顯示屏，并與集成有IXD驅(qū)動單元的電能計(jì)量集成芯片直接相連。[0016]所述電源產(chǎn)生單元可為帶有MCU的電能計(jì)量集成芯片提供工作電壓，也可為IXD顯示屏提供工作電壓。[0017]本實(shí)用新型的控制模式包括:自動調(diào)節(jié)與人工調(diào)節(jié)兩種方式。在自動調(diào)節(jié)模式下，當(dāng)電網(wǎng)頻率發(fā)生變化時(shí)，監(jiān)控器根據(jù)頻率變化情況向家用電器發(fā)出控制指令，調(diào)整家用電器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)；人工調(diào)節(jié)模式下，可通過智能家居控制器對家用電器的參數(shù)或狀態(tài)進(jìn)行在線遠(yuǎn)程控制。[0018]本實(shí)用新型由于采用以上技術(shù)方案，其一至多個(gè)實(shí)施例可以具有以下優(yōu)點(diǎn):[0019]1.該智能用電監(jiān)控電源線可以實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，且穩(wěn)定性強(qiáng)、精度高，能有效跟蹤電網(wǎng)頻率波動情況，為家用電器功率調(diào)節(jié)提供及時(shí)可靠的依據(jù)。[0020]2.該智能用電監(jiān)控電源線采用集成度高的芯片級解決方案，系統(tǒng)集成度高、體積小、重量輕、功耗低、成本低、輕巧便于更換、利于普及和推廣應(yīng)用。[0021]3.該智能用電監(jiān)控電源線可定制多種通訊接口，用于與智能家居控制器、上位機(jī)用電監(jiān)控系統(tǒng)或以太網(wǎng)絡(luò)相連，完成數(shù)據(jù)交互及指令收發(fā)。[0022]4.該智能用電監(jiān)控電源線提供開放控制接口，可根據(jù)不同家電內(nèi)部的控制器的引腳進(jìn)行定制，實(shí)現(xiàn)對家電的直接控制。[0023]5.該智能用電監(jiān)控電源線可同時(shí)主動調(diào)節(jié)與人工調(diào)節(jié)兩種控制方式，能夠滿足不同用戶的各種需求。[0024]6.該智能用電監(jiān)控電源線采用電表專用LCD顯示累計(jì)能量、當(dāng)前功率、電網(wǎng)頻率等數(shù)據(jù)，直觀明了，方便用戶查看家用電器工作情況。[0025]該智能用電監(jiān)控電源線不僅可以克服現(xiàn)有能效監(jiān)控低效的缺陷，還可以有效降低家用電器的電能消耗和運(yùn)行成本；降低電費(fèi)開支，滿足了廣大用戶的需求；同時(shí)緩解了我國能源緊張的問題，推進(jìn)了節(jié)約型社會的發(fā)展。[0026]下面通過附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


:[0027]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；[0028]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例安裝示意圖。
具體實(shí)施方式
:[0029]本實(shí)用新型基于家用電器(尤指儲熱設(shè)備)能效監(jiān)測與節(jié)能控制的考慮，充分利用帶有MCU的電能計(jì)量集成芯片中的電能計(jì)量功能獲得實(shí)時(shí)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)，并利用MCU協(xié)調(diào)各功能子單元工作，這一芯片級的解決方案，是一種成本低、體積小、效率高的用電監(jiān)控電源線。[0030]如圖1所示，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的智能用電監(jiān)控電源線，其帶有MCU的電能計(jì)量集成芯片A由CPU單元1，電能計(jì)量單元2，EEPROM存儲單元3，IXD驅(qū)動單元4，通訊接口 5和開放控制接口 6組成；經(jīng)外擴(kuò)電源產(chǎn)生單元7、IXD顯示屏8組成監(jiān)控器B。其中CPU單元I為監(jiān)控器的控制核心，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)其它功能子模塊的工作；電能計(jì)量單元2為單片機(jī)提供電網(wǎng)實(shí)時(shí)電壓、電流、頻率數(shù)據(jù)；通訊接口 5與開放控制接口 6可根據(jù)不同需求進(jìn)行定制。在監(jiān)控器B的基礎(chǔ)上，外擴(kuò)電源插頭9、開放控制接口與電源統(tǒng)一接口端子10即可形成一個(gè)完整的用電監(jiān)控電源線C。[0031]以上設(shè)計(jì)滿足高實(shí)時(shí)性、高精度、高動態(tài)、精確控制、實(shí)用性強(qiáng)，適用性廣等多種要求。[0032]如圖2所示，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的智能用電監(jiān)控電源線2安裝在電源插座I與家用電器3之間。通過電源插座I獲取電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并為家用電器提供電壓。智能用電監(jiān)控電源線2的監(jiān)控器對電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控與處理，當(dāng)電網(wǎng)頻率發(fā)生變化時(shí)，監(jiān)控器根據(jù)頻率變化情況向家用電器3發(fā)出控制指令，調(diào)整家用電器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。另外，還可通過智能家居控制器對家用電器3的參數(shù)或狀態(tài)進(jìn)行在線遠(yuǎn)程控制，從而達(dá)到對家用電器用電情況實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。[0033]以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，凡在本實(shí)用新型的精神和原則內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種智能用電監(jiān)控電源線，其特征在于:電源接頭，連接電網(wǎng)與監(jiān)控器，同時(shí)起到為家用電器提供工作電壓與為監(jiān)控器提供電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的作用；監(jiān)控器，通過電源接頭獲得電網(wǎng)數(shù)據(jù)，并通過專用的集成芯片對以上數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲與顯示，并可根據(jù)電網(wǎng)負(fù)載情況對家用電器進(jìn)行功率調(diào)節(jié)操作；開放的控制與電源統(tǒng)一接口端子，連接監(jiān)控器與家電內(nèi)部控制器，實(shí)現(xiàn)對家用電器的直接控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能用電監(jiān)控電源線，其特征在于:所述的監(jiān)控器包括帶有MCU的電能計(jì)量集成芯片、電源產(chǎn)生單元、IXD顯示屏。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能用電監(jiān)控電源線，其特征在于:所述的帶有MCU的電能計(jì)量集成芯片集成了 MCU、電能計(jì)量單元、EEPROM存儲單元、IXD驅(qū)動單元、通訊接口、開放控制接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能用電監(jiān)控電源線，其特征在于:所述的電能計(jì)量單元，能夠有效測量視在功率、有功功率、功率因數(shù)、電流電壓有效值、電網(wǎng)頻率，并通過SPI接口與MCU之間進(jìn)行計(jì)量參數(shù)和初始化參數(shù)的傳遞。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能用電監(jiān)控電源線，其特征在于:所述的LCD驅(qū)動單元內(nèi)置于電能計(jì)量集成芯片中，可驅(qū)動外接IXD液晶顯示實(shí)時(shí)電網(wǎng)數(shù)據(jù)與家用電器用電數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能用電監(jiān)控電源線，其特征在于:所述通訊接口可定制為射頻收發(fā)模塊、485通訊接口多種接口，通過與智能家居控制器或上位機(jī)相連，完成智能用電監(jiān)控電源線與上位機(jī)用電監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的交互。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能用電監(jiān)控電源線，其特征在于:所述開放控制接口包括時(shí)鐘線與數(shù)據(jù)線，并預(yù)留至少兩根控制線，可定制為I2C接口，以滿足不同協(xié)議與多種家電內(nèi)部控制器相連，實(shí)現(xiàn)與家電的信息交互并完成控制指令的收發(fā)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能用電監(jiān)控電源線，其特征在于:所述LCD顯示屏采用專用于電表顯示的LCD顯示屏，并與集成有LCD驅(qū)動單元的電能計(jì)量集成芯片直接相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能用電監(jiān)控電源線，其特征在于:所述電源產(chǎn)生單元可為帶有MCU的電能計(jì)量集成芯片提供工作電壓，也可為LCD顯示屏提供工作電壓。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種智能用電監(jiān)控電源線。該電源線主要由電源接頭、監(jiān)控器、開放的控制與電源統(tǒng)一接口端子組成。其中，電源接頭與監(jiān)控器相連，監(jiān)控器通過開放的控制與電源統(tǒng)一接口端子和家用電器相連。該電源線內(nèi)部的監(jiān)控器主要由高度集成的專用芯片實(shí)現(xiàn)，內(nèi)部集成了CPU1、電能計(jì)量單元2、EEPROM存儲單元3、LCD驅(qū)動單元4，在該專用芯片的外部輔助配置了通訊接口5、開放控制接口6和電源電路7。該監(jiān)控器可以實(shí)現(xiàn)對電源線所連接電器用電情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制，并可以通過外接LCD液晶屏對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。本實(shí)用新型具有能耗監(jiān)測精確、集成度高、體積小、成本低、實(shí)用性強(qiáng)等多種優(yōu)點(diǎn)，為用電器能效的監(jiān)測與控制提供了一個(gè)很好的解決方案。
文檔編號G05B19/04GK203069998SQ201220543118
公開日2013年7月17日 申請日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
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