一种基于负荷指纹分析的专用线路防窃用装置的制作方法

本实用新型涉及一种在线用电监测装置，尤其是一种基于负荷指纹分析的专用线路防窃用装置。

背景技术：

高校学生宿舍的用电管理问题，一直是摆在高校学生宿舍管理者面前的一道难题。宿舍私自使用电取暖等大负载，较长时间的过负载运行，若不及时发现和有效防范，威胁着低压配电网和电力设备的安全，对学生生命财产安全造成威胁，甚至直接引起重大事故发生。目前用电监测系统，基于配电线路和管理对象的考虑，监测点多为单独宿舍的用电线路总口处，监测数据对象多为电量，无法体现用电负荷性质。因此，这就为从某些专用负荷线路或者插座上私接或者改接其他负荷，提供了有利条件。例如，由于监测点并没有覆盖宿舍公用部分用电线路，导致在限电或停电条件下，出现从水房、过道、楼梯间公共的插座或照明上临时私接线路，由于是临时私接线路，安全隐患极大，部分负荷甚至超过了公共线路的负荷承载量，引起线路过热、起火，引发更大安全问题。

另外，部分条件较好的宿舍会为学生配置空调等大功率负荷，但该负荷为专用线路或插座供电，在熄灯和限电时段内，该专用线路或者插座通常不断电，用以保证空调持续运行制冷，因此会出现从该插座上私接违禁负荷情况，由于该线路或插座一般在宿舍内部，其私接违禁负荷行为更加隐蔽，依靠目前监测系统，乃至人为检查都很难发现该问题，其保护方式只能依靠普通空开通过过载保护进行，但若在空调专用线路下，私接电热类负荷，由于电热类负荷功率不会超过空调的功率，因此空开一般不会跳闸保护，直到引发较大安全事故造成损失之后，才能溯源到该行为，因此危害较大。

因此，亟需研制一种在线监测装置，不能简单以负荷功率作为告警和保护跳闸条件，而要从负荷特性入手，通过分辨接入到专用线路上的违禁负荷特性，进行线路盗接和违禁电器告警以及跳闸。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于弥补现有技术的不足之处，提供一种基于负荷指纹分析的专用线路防窃用装置，其通过负荷指纹识别技术，对专用线路进行负荷锁定，对异常盗接、私接其他负荷行为，进行智能识别分析、实时控制、远程推送告警，而且全部流程无人值守，省人省时、降低了监管和稽查成本、易于推广。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于负荷指纹分析的专用线路防窃用装置，包括信号放大模块、模数转换模块、指纹识别和分析模块、数据管理模块、存储模块、485模块和供电模块；所述信号放大模块的输入端通过外部接口与宿舍内空调专用支路连接，所述信号放大模块的输出端与所述模数转换模块的输入端连接；所述模数转换模块的输出端与所述指纹识别和分析模块的输入端连接；所述指纹识别和分析模块的输入端还与所述数据管理模块的输出端连接，所述指纹识别和分析模块的输出端分别与所述存储模块的输入端和所述数据管理模块的输入端连接；所述数据管理模块的输入端还与所述存储模块的输出端连接，所述数据管理模块的输出端还分别与所述存储模块的输入端和所述485模块的输入端连接；所述485模块的输出端与空调支路专用空开连接；所述供电模块用于为所述信号放大模块、所述模数转换模块、所述指纹识别和分析模块、所述数据管理模块、所述存储模块和所述485模块供电。

进一步地，还包括wifi模块，所述wifi模块的输入端分别与所述指纹识别和分析模块的输出端和所述数据管理模块的输出端连接，所述wifi模块的输出端分别与所述数据管理模块的输入端和宿管平台连接；所述wifi模块由所述供电模块供电。

进一步地，所述信号放大模块支持2通道信号同时放大，所述信号放大模块的型号为ad8052arz。

进一步地，所述模数转换模块的型号为max11200eee+。

进一步地，所述指纹识别和分析模块的型号为stm32f412rgt6，其主频为100mhz并采用32位arm处理器。

进一步地，所述数据管理模块的型号为atmega328p-au。

进一步地，所述485模块的型号为sp485en-l。

进一步地，所述存储模块的型号为s25fs128sagmfi100。

进一步地，所述供电模块型号为tps767d301pwp。

进一步地，所述wifi模块的型号为hf-lpt220。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本装置摒弃了传统的只简单依靠功率参数作为违禁电器接入线路的判据，主动引入了指纹识别和分析模块，该模块基于现有成熟的负荷指纹识别技术，采用了负荷指纹锁定与对标的方法，对接入专有线路负荷的整体工作循环的运行特性进行提取、辨识与分析，最终依靠负荷特性细节信息，精确的排查模板负荷与违禁负荷之间差异，尤其在功率较大的空调专用支路上，大幅度提高了捕捉专用线路盗接违禁电器行为的准确率和成功率。

2、本装置结合后台宿管系统一旦发现违规告警信息，可以通过装置本身驱动空开即刻关停盗用行为，同时自动完成监测、告警、处理和执行一系列闭环环节，为宿舍管理部门减少监测和管理成本提供有效手段。

附图说明

为了使本实用新型的优点更容易理解，将通过参考在附图中示出的具体实施方式更详细地描述上文简要描述的本实用新型。可以理解这些附图只描绘了本实用新型的典型实施方式，因此不应认为是对其保护范围的限制，通过附图以附加的特性和细节描述和解释本实用新型。

图1为本实用新型的方框原理图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本实用新型实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本实用新型实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

由于宿舍空调线路的功率较大，多为专用线路，因此可对每个宿舍的空调专用线路进行单独监测，以高监测和捕获的成功率。本实用新型的创新之处在于提供了一种基于负荷指纹分析的专用线路防窃用装置（以下简称“装置”），结合图1对装置作进一步详细的说明：装置主要包括信号放大模块、模数转换模块、指纹识别和分析模块、数据管理模块、wifi模块、存储模块、485模块和供电模块。装置通过外部接口采集宿舍内空调专用支路的电气特性，通过信号放大模块转换为装置内芯片可接受的信号等级，通过模数转换模块将采集的模拟信号转换为数字信号，通过指纹识别和分析模块进行负荷指纹特征的验证，对非空调特性的负荷信号进行告警，将告警信号经数据管理模块和wifi模块或是由wifi模块直接推送到宿管平台，提示空调专用线路被接入其他负荷，并通过485模块对空调支路专用空开进行控制，断开盗用线路负荷，供电模块则为上述其他模块进行不同电压等级的供电。

作为本实用新型进一步的方案：信号放大模块的输入端通过外部接口与宿舍内空调专用支路连接，信号放大模块的输出端通过模数转换模块与后续的模块连接。该信号放大模块用于将外部采集空调专用线路上的电气参数（电压、电流）转换为后续模块可接受的信号等级，该信号放大模块还支持2通道信号同时放大。优选地，信号放大模块的型号为ad8052arz。

作为本实用新型进一步的方案：模数转换模块的输入端与信号放大模块的输出端连接，模数转换模块的输出端与指纹识别和分析模块的输入端连接。该模数转换模块用于将经过放大的模拟信号转换为后续电路可接受的数字信号并输送给指纹识别和分析模块。优选地，模数转换模块的型号为max11200eee+。

作为本实用新型进一步的方案：指纹识别和分析模块的输入端分别与模数转换模块的输出端和数据管理模块的输出端连接，指纹识别和分析模块的输出端分别与wifi模块的输入端、存储模块的输入端和数据管理模块的输入端连接。该指纹识别和分析模块基于负荷指纹识别技术对采集信号进行分析处理，负荷指纹识别技术是现有的成熟技术，其在本方案中的具体应用为：采集到的电气参数经放大和转换后变成指纹识别和分析模块可接受的采集信号，将采集信号与内嵌空调负荷指纹特征库进行对比与分析，对不符合空调负荷特性的电气参数进行分析、排查、告警，同时将相关告警信息和关断控制信号发送到数据管理模块进行信息和信号的统一处理和分发，数据管理模块还会对指纹识别和分析模块给予反馈；对于不需要经过数据管理模块处理的数据，可由指纹识别和分析模块直接输出至wifi模块或直接存储至存储模块。优选地，指纹识别和分析模块的型号为stm32f412rgt6，其主频为100mhz且采用32位arm处理器。

作为本实用新型进一步的方案：数据管理模块分别与指纹识别和分析模块、wifi模块、存储模块彼此双向交互连接，并与485模块单向输出连接，即数据管理模块的输入端分别与指纹识别和分析模块的输出端、wifi模块的输出端和存储模块的输出端连接，数据管理模块的输出端分别与指纹识别和分析模块的输入端、wifi模块的输入端、存储模块的输入端和485模块的输入端连接。该数据管理模块用于将指纹识别和分析模块输出的告警信息和关断控制信号进行汇总，并将告警信息传输到wifi模块，将关断控制信号传输给485模块，同时将本次告警和控制信息转存到存储模块，用于后续历史信息统计查询；其中wifi模块和存储模块还会对数据管理模块给予反馈。优选地，数据管理模块的型号为atmega328p-au。

作为本实用新型进一步的方案：wifi模块的输入端分别与指纹识别和分析模块的输出端和数据管理模块的输出端连接，wifi模块的输出端分别与数据管理模块的输入端和宿管平台连接；该wifi模块通过物联网面向对象专有协议将接收到的异常负荷接入告警信息上传到宿管平台以提示管理人员。优选地，wifi模块的型号为hf-lpt220。

作为本实用新型进一步的方案：485模块的输入端与数据管理模块的输出端连接，485模块的输出端与空调支路专用空开连接。该485模块用于接收数据管理模块的关断控制信号，并驱动空调支路专用空开切断回路，禁止非空调负荷盗用该专用支路，实现闭环控制。优选地，485模块的型号为sp485en-l。

作为本实用新型进一步的方案：存储模块的输入端分别与指纹识别和分析模块的输出端和数据管理模块的输出端连接，存储模块的输出端与数据管理模块的输入端连接。该存储模块用于接收到数据管理模块的输出信息，存储历史告警和控制信息，便于后续数据查询统计。优选地，存储模块的型号为：s25fs128sagmfi100。

作为本实用新型进一步的方案：供电模块用于为整个装置提供动力，即为其他模块进行不同电压等级的供电，其中其他模块包括信号放大模块、模数转换模块、指纹识别和分析模块、数据管理模块、wifi模块、存储模块和485模块。优选地，供电模块的型号为：tps767d301pwp。

本实用新型的装置基于负荷指纹识别技术，对专用线路进行负荷锁定，对异常盗接、私接其他负荷行为，进行智能识别分析、实时控制、远程推送告警，而且全部流程无人值守，省人省时、降低了监管和稽查成本、易于推广。

综上所述，本实用新型的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本实用新型的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这些实施例都包括在本实用新型的范围之内。