一種智能安全插線板及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種安全插線板裝置及其方法，尤其涉及一種具有電器身份識(shí)別功能的智能安全插線板及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的智能安全插線板或插座主要有電路保護(hù)型，遙控型和計(jì)量型這三種技術(shù)。這些技術(shù)都只是對(duì)所有用電設(shè)備提供無區(qū)別對(duì)待的保護(hù)、監(jiān)測(cè)或控制功能，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)用電設(shè)備量身定做的保護(hù)、監(jiān)測(cè)或控制方案，因而還無法完全達(dá)到智能家居系統(tǒng)的應(yīng)用要求。實(shí)現(xiàn)對(duì)用電設(shè)備量身定做保護(hù)、監(jiān)測(cè)或控制方案的前提是要實(shí)現(xiàn)電器身份識(shí)別。
[0003]電器身份識(shí)別有很廣泛的用途，也已有人設(shè)計(jì)出各種電器身份識(shí)別方法。但大部分的識(shí)別方法都是基于在給電器正常供電以后的電氣特征進(jìn)行識(shí)別。如201110101398.4號(hào)發(fā)明公布的一種電器身份識(shí)別方法。該方法的核心處在于從家庭住宅電線進(jìn)戶端的電流提取當(dāng)前電流特征參數(shù)值，依據(jù)電流特征參數(shù)值的匹配結(jié)果進(jìn)行電器身份識(shí)別。由于該發(fā)明是被動(dòng)提取電器的工作電流特征進(jìn)行識(shí)別，因而只能識(shí)別出正在使用的電器。
[0004]又如201310033928.5號(hào)發(fā)明公布的一種身份識(shí)別方法。該方法首先需要偵測(cè)是否發(fā)生至少一電力特征事件。當(dāng)發(fā)生電力特征事件時(shí)，計(jì)算電力特征事件的系統(tǒng)阻抗;之后，根據(jù)系統(tǒng)阻抗，電力特征數(shù)據(jù)庫以及線路電阻數(shù)據(jù)庫識(shí)別導(dǎo)致電力特征事件的未知電器裝置。
[0005]再如201410252610.0號(hào)發(fā)明公布的一種身份識(shí)別方法。該方法通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電器的耗電情況形成耗電曲線，并對(duì)比電器功耗曲線庫中的耗電曲線，從而判斷該電器的種類。以上這些方法都只能識(shí)別出正在使用的電器，而不能在給電器正常供電之前對(duì)電器身份進(jìn)行識(shí)別。
[0006]有些識(shí)別方法能在給電器正常供電之前進(jìn)行電器身份識(shí)別，但都需要對(duì)電器和/或電器插頭進(jìn)行特殊改造，屬于侵入式的電器識(shí)別方法。
[0007]如201120185856.2號(hào)實(shí)用新型專利公布的一種電器身份識(shí)別方法，這種方法要求在每一電器設(shè)備上設(shè)有一專屬的ID識(shí)別發(fā)射電路，在每一電源插線板上設(shè)有一 ID識(shí)別接收器用來接收電器設(shè)備的ID識(shí)別發(fā)射信號(hào)，取得ID識(shí)別碼。
[0008]又如201210220904.6號(hào)發(fā)明公布的一種可識(shí)別電器類型的電源插座裝置，該裝置要求在與電器連接的插頭金屬插片上設(shè)置至少一個(gè)開孔，在插座上設(shè)置有用于檢測(cè)金屬插片上是否具有開孔的檢測(cè)裝置。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)的上述解決方案都無法實(shí)現(xiàn)不對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行改造情況下的電器身份識(shí)別，因此，實(shí)現(xiàn)方案較為復(fù)雜，且很難實(shí)際應(yīng)用，由此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]基于以上問題，本發(fā)明專利目的在于設(shè)計(jì)一種具有非侵入式電器身份識(shí)別功能的智能安全插線板系統(tǒng)及其控制方法，可以在給電器正常供電之前對(duì)電器身份進(jìn)行識(shí)別而無需對(duì)現(xiàn)有電器設(shè)備進(jìn)行任何改造，能智能判斷是否應(yīng)該給所接電器正常供電，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)不同用電設(shè)備可以設(shè)置不同的保護(hù)、監(jiān)測(cè)和控制方案。
[0011]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題:
[0012]—種智能安全插線板，設(shè)置有至少一個(gè)插座，其中:所述插線板上還設(shè)置有內(nèi)核芯片、電器身份識(shí)別模塊、電器工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊、供電執(zhí)行模塊和通訊模塊;所述電器身份識(shí)別模塊用于在給用電設(shè)備正常供電之前對(duì)電器身份進(jìn)行識(shí)別;所述電器身份識(shí)別模塊用于產(chǎn)生至少一個(gè)低于供電電壓的電壓波形，并依據(jù)電器在所述電壓波形下的響應(yīng)電流特征進(jìn)行電器身份識(shí)別，所述電流特征為響應(yīng)電流的時(shí)域特征和/或頻域特征;所述通訊模塊用于與上位機(jī)進(jìn)行通訊，所述上位機(jī)用于計(jì)算處理;所述供電執(zhí)行模塊與外部電源電連接，所述通訊模塊與上位機(jī)通訊連接，所述插座用于與用電設(shè)備電連接;所述內(nèi)核芯片用于控制所述供電執(zhí)行模塊、電器身份識(shí)別模塊、電器工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊以及通訊模塊。
[0013]所述的智能安全插線板，其中:所述電器工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊用于監(jiān)測(cè)用電設(shè)備用電量，所述上位機(jī)和/或所述內(nèi)核芯片用于對(duì)連接到所述插線板的任何一個(gè)插座之用電設(shè)備用電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
[0014]—種所述智能安全插線板的控制方法，其中，包括以下步驟:
[0015]所述電器身份識(shí)別模塊在用電設(shè)備正常供電之前對(duì)電器身份進(jìn)行識(shí)別:所述電器身份識(shí)別模塊產(chǎn)生至少一個(gè)低于供電電壓的電壓波形，并依據(jù)電器在所述電壓波形下的響應(yīng)電流特征進(jìn)行電器身份識(shí)別，所述電流特征為響應(yīng)電流的時(shí)域特征和/或頻域特征。
[0016]所述的控制方法，其中，所述電器工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊還對(duì)用電設(shè)備的用電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
[0017]所述的控制方法，其中，所述電器工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊還監(jiān)測(cè)用電設(shè)備工作時(shí)的電流特征，用戶通過上位機(jī)可設(shè)定電器處于待機(jī)狀態(tài)或異常狀態(tài)的電流特征閾值，所述電器工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊根據(jù)電流特征判斷電器是否處于正常工作狀態(tài)或待機(jī)狀態(tài)或異常狀態(tài)。
[0018]任一所述的控制方法，其中:在所述內(nèi)核芯片或上位機(jī)中設(shè)置有允許電器列表和/或禁止電器列表；當(dāng)所述電器身份識(shí)別模塊判斷所連接的電器在允許電器列表時(shí)，所述供電執(zhí)行模塊給用電設(shè)備供電；當(dāng)電器身份識(shí)別模塊判斷所連接的電器不在允許電器列表或在禁止電器列表中時(shí)，所述供電執(zhí)行模塊不給電器供電。
[0019]本發(fā)明所提供的一種智能安全插線板及其控制方法，由于采用了電器身份識(shí)別模塊的識(shí)別和判斷，在無需對(duì)現(xiàn)有電器設(shè)備進(jìn)行任何改造的條件下實(shí)現(xiàn)給電器正常供電之前對(duì)電器身份進(jìn)行識(shí)別，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)不同用電設(shè)備可以設(shè)置不同的保護(hù)、監(jiān)測(cè)和控制方案，并且無需對(duì)用電設(shè)備做技術(shù)改動(dòng)，實(shí)現(xiàn)起來方便簡(jiǎn)單。
【附圖說明】
[0020]以下參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說明，其中:
[0021]圖1是本發(fā)明較佳實(shí)施例中帶有一個(gè)插座的具有電器身份識(shí)別功能的智能安全插線板實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖2是本發(fā)明較佳實(shí)施例中帶有兩個(gè)插座的具有電器身份識(shí)別功能的智能安全插線板實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖3是本發(fā)明中電器身份識(shí)別模塊實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖4是本發(fā)明中電器身份識(shí)別模塊和供電執(zhí)行模塊合二為一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖5是本發(fā)明中電器工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖6為本發(fā)明電器工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)結(jié)果示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0028]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案以及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下將通過具體實(shí)施例和相關(guān)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0029]本發(fā)明的智能安全插線板，如圖1所示，其包括內(nèi)核芯片110，電器身份識(shí)別模塊120，電器工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊130，供電執(zhí)行模塊140，通訊模塊150和至少一個(gè)插座160。在現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)中，內(nèi)核芯片和通訊模塊為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知，電器身份識(shí)別模塊、電器工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊和供電執(zhí)行模塊的實(shí)現(xiàn)在本發(fā)明說明書中明確了其實(shí)現(xiàn)功能。
[0030]如圖1所示，所述供電執(zhí)行模塊140與外部電源210電連接，所述通訊模塊150與上位機(jī)220通訊連接，所述插座160用于通過供電連接與用電設(shè)備230電連接。所述內(nèi)核芯片110控制所述供電執(zhí)行模塊140、電器身份識(shí)別模塊120、電器監(jiān)測(cè)模塊130以及通訊模塊150 O在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，所述供電執(zhí)行模塊140為固態(tài)繼電器。
[0031]所述電器身份識(shí)別模塊120的特點(diǎn)在于，在給電器正式供電之前能對(duì)電器身份進(jìn)行識(shí)別:所述電器身份識(shí)別模塊120能產(chǎn)生至少一個(gè)低電壓波形并輸出到插座160，并最終經(jīng)用電設(shè)備后反饋電流信號(hào)。所述電器身份識(shí)別模塊120檢測(cè)所述電壓波形激勵(lì)下的響應(yīng)電流的特征，與已知電器的特征列表進(jìn)行匹配對(duì)比從而進(jìn)行電器身份識(shí)別。電器身份的識(shí)別結(jié)果通過通訊模塊報(bào)告給上位機(jī)。
[0032]在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，所述電器身份識(shí)別模塊120先產(chǎn)生一個(gè)幅值為I伏頻率為50Hz的正弦電壓波形并檢測(cè)響應(yīng)電流的特征，所述響應(yīng)電流的特征為響應(yīng)電流的幅值和相位;本發(fā)明較佳實(shí)施例中，該響應(yīng)電流先以幅值小于0.1安發(fā)出以確保沒有短路發(fā)生，所述電器身份識(shí)別模塊120再產(chǎn)生三個(gè)幅值均為24伏頻率分別為50Hz，IkHz和1kHz的正弦電壓波形，每個(gè)波形的持續(xù)時(shí)間為0.2秒，并檢測(cè)相應(yīng)的響應(yīng)電流特征，與已知電器的特征列表進(jìn)行匹配；當(dāng)全部響應(yīng)電流的特征與某一已知電器的全部特征完全匹配時(shí)，通訊模塊報(bào)告電器的身份給上位機(jī);否則通訊模塊報(bào)告上位機(jī)有未知電器連接，并由所述內(nèi)核芯片記錄下該電器全部響應(yīng)電流的特征。
[0033]用于對(duì)電器工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的電器監(jiān)測(cè)模塊130用來監(jiān)測(cè)對(duì)應(yīng)本插座用電電器的用電量。所述上位機(jī)220和/或內(nèi)核芯片110能對(duì)先后連接到插線板的任何一個(gè)插座之各個(gè)用電電器即用電設(shè)備230的用電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
[0034]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述內(nèi)核芯片110可通過通訊模塊150把所識(shí)別的電器身份和該電器即用電設(shè)備230的當(dāng)前用電量傳輸給上位機(jī)，由上位機(jī)統(tǒng)計(jì)。所述上位機(jī)可以為計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)或者平板電腦，由于上位機(jī)具有比內(nèi)核芯片更強(qiáng)的處理能力，因此，可以進(jìn)行更多更為復(fù)雜的處理功能。在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，上位機(jī)根據(jù)用電設(shè)備的身份統(tǒng)計(jì)不同用電設(shè)備的每小時(shí)用電量，每日用電量，每周用電量和每月用電量，并以曲線圖的方式顯示給用戶，其中曲線圖的橫軸為時(shí)間，縱軸為用電量。用戶可選擇橫軸的單位為小時(shí)或日或周或月，用戶可指定橫軸的最大值和最小值。在同一個(gè)曲線圖中，用戶可選擇同時(shí)顯示多個(gè)用電設(shè)備的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，不同用電設(shè)備的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示為不同顏色的曲線，圖6所示。
[0035]本發(fā)明