专利名称：一种智能用电监控电源线的制作方法
技术领域：
—种智能用电监控电源线技术领域[0001]本实用新型涉及新能源与高效节能技术领域，更具体地说，是一种用于家用电器能耗监测与节能控制的智能用电监控电源线。
背景技术：
[0002]进入21世纪以来，世界能源问题和资源问题日益突出，“节能减排、低碳经济”的概念逐渐成为普通居民的共识。近年来，全国电力供求持续偏紧，用电形势十分严峻，作为数量最多的家用电器，其调节空间很大。[0003]针对各种家用电器的能效监测，已经进行了一些研究和改进。为让用户知道家用电器的能耗情况，开发出了具有计量和显示功能的智能插座，可以实时显示经过插座的电压、电流、功率和一定时间的电能累计数据等信息；还有一些学者研究非侵入式家电识别算法，通过在家庭用电总进线处测量电压、电流的稳态和暂态过程，同时测量有功和无功功率，将这些数据与各种典型家电的用电特性曲线去合成匹配，识别出运行家电的种类，同时计算出运行家电的功率情况。为同时达到能耗监测和节能控制的效果，部分家电厂商专门定做了侵入式监控系统。通过在家电内部安装计量和控制装置，来实现家电的能效监控。[0004]上述方法中，智能插座需要更换用户现有的插座，同时成本较高，不容易推广；非侵入式家电识别算法基本不需要增加硬件成本，但是识别运算比较复杂；而侵入式监控系统，需要专门定做家电或改造现有家电，实现起来难度更大。发明内容[0005]本实用新型针对现有家电能效监测方法存在的缺点，提供一种智能用电监控电源线，只需将该电源线连接在电源插座与家用电器之间，即可实现对家电用电情况的实时监测与控制。[0006]本实用新型是这样实现的:提供一种智能用电监控电源线，包括电源接头、监控器、开放的控制与电源统一接口端子，其中:[0007]电源接头，连接电网与监控器，同时起到为家用电器提供工作电压与为监控器提供电网实时数据的作用；[0008]监控器，通过电源接头获得电网数据，并通过专用的集成芯片对以上数据进行处理、存储与显示，并可根据电网负载情况对家用电器进行功率调节操作；[0009]开放的控制与电源统一接口端子，连接监控器与家电内部控制器，实现对家用电器的直接控制。[0010]所述的监控器包括带有MCU的电能计量集成芯片、电源产生单元、IXD显示屏。其中带有MCU的电能计量集成芯片集成了 MCU、电能计量单元、EEPROM存储单元、LCD驱动单元、通讯接口、开放控制接口。[0011]所述的电能计量单元，能够有效测量视在功率、有功功率、功率因数、电流电压有效值、电网频率，并通过SPI接口与MCU之间进行计量参数和初始化参数的传递。[0012]所述的LCD驱动单元内置于电能计量集成芯片中，可驱动外接LCD液晶显示实时电网数据与家用电器用电数据。[0013]所述通讯接口可定制为射频收发模块、485通讯接口多种接口，通过与智能家居控制器或上位机相连，完成智能用电监控电源线与上位机用电监控系统数据的交互。[0014]所述开放控制接口包括时钟线与数据线，并预留至少两根控制线，可定制为I2C接口，以满足不同协议与多种家电内部控制器相连，实现与家电的信息交互并完成控制指令的收发。[0015]所述IXD显示屏采用专用于电表显示的IXD显示屏，并与集成有IXD驱动单元的电能计量集成芯片直接相连。[0016]所述电源产生单元可为带有MCU的电能计量集成芯片提供工作电压，也可为IXD显示屏提供工作电压。[0017]本实用新型的控制模式包括:自动调节与人工调节两种方式。在自动调节模式下，当电网频率发生变化时，监控器根据频率变化情况向家用电器发出控制指令，调整家用电器的运转状态；人工调节模式下，可通过智能家居控制器对家用电器的参数或状态进行在线远程控制。[0018]本实用新型由于采用以上技术方案，其一至多个实施例可以具有以下优点:[0019]1.该智能用电监控电源线可以实现对电网的实时监测，且稳定性强、精度高，能有效跟踪电网频率波动情况，为家用电器功率调节提供及时可靠的依据。[0020]2.该智能用电监控电源线采用集成度高的芯片级解决方案，系统集成度高、体积小、重量轻、功耗低、成本低、轻巧便于更换、利于普及和推广应用。[0021]3.该智能用电监控电源线可定制多种通讯接口，用于与智能家居控制器、上位机用电监控系统或以太网络相连，完成数据交互及指令收发。[0022]4.该智能用电监控电源线提供开放控制接口，可根据不同家电内部的控制器的引脚进行定制，实现对家电的直接控制。[0023]5.该智能用电监控电源线可同时主动调节与人工调节两种控制方式，能够满足不同用户的各种需求。[0024]6.该智能用电监控电源线采用电表专用LCD显示累计能量、当前功率、电网频率等数据，直观明了，方便用户查看家用电器工作情况。[0025]该智能用电监控电源线不仅可以克服现有能效监控低效的缺陷，还可以有效降低家用电器的电能消耗和运行成本；降低电费开支，满足了广大用户的需求；同时缓解了我国能源紧张的问题，推进了节约型社会的发展。[0026]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
:[0027]图1为本实用新型结构示意图；[0028]图2为本实用新型实施例安装示意图。
具体实施方式
:[0029]本实用新型基于家用电器(尤指储热设备)能效监测与节能控制的考虑，充分利用带有MCU的电能计量集成芯片中的电能计量功能获得实时的电网数据，并利用MCU协调各功能子单元工作，这一芯片级的解决方案，是一种成本低、体积小、效率高的用电监控电源线。[0030]如图1所示，本实用新型设计的智能用电监控电源线，其带有MCU的电能计量集成芯片A由CPU单元1，电能计量单元2，EEPROM存储单元3，IXD驱动单元4，通讯接口 5和开放控制接口 6组成；经外扩电源产生单元7、IXD显示屏8组成监控器B。其中CPU单元I为监控器的控制核心，负责协调其它功能子模块的工作；电能计量单元2为单片机提供电网实时电压、电流、频率数据；通讯接口 5与开放控制接口 6可根据不同需求进行定制。在监控器B的基础上，外扩电源插头9、开放控制接口与电源统一接口端子10即可形成一个完整的用电监控电源线C。[0031]以上设计满足高实时性、高精度、高动态、精确控制、实用性强，适用性广等多种要求。[0032]如图2所示，本实用新型设计的智能用电监控电源线2安装在电源插座I与家用电器3之间。通过电源插座I获取电网实时数据，并为家用电器提供电压。智能用电监控电源线2的监控器对电网实时数据进行监控与处理，当电网频率发生变化时，监控器根据频率变化情况向家用电器3发出控制指令，调整家用电器的运转状态。另外，还可通过智能家居控制器对家用电器3的参数或状态进行在线远程控制，从而达到对家用电器用电情况实时监控的目的。[0033]以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，凡在本实用新型的精神和原则内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种智能用电监控电源线，其特征在于:电源接头，连接电网与监控器，同时起到为家用电器提供工作电压与为监控器提供电网实时数据的作用；监控器，通过电源接头获得电网数据，并通过专用的集成芯片对以上数据进行处理、存储与显示，并可根据电网负载情况对家用电器进行功率调节操作；开放的控制与电源统一接口端子，连接监控器与家电内部控制器，实现对家用电器的直接控制。
2.根据权利要求1所述的智能用电监控电源线，其特征在于:所述的监控器包括带有MCU的电能计量集成芯片、电源产生单元、IXD显示屏。
3.根据权利要求2所述的智能用电监控电源线，其特征在于:所述的带有MCU的电能计量集成芯片集成了 MCU、电能计量单元、EEPROM存储单元、IXD驱动单元、通讯接口、开放控制接口。
4.根据权利要求3所述的智能用电监控电源线，其特征在于:所述的电能计量单元，能够有效测量视在功率、有功功率、功率因数、电流电压有效值、电网频率，并通过SPI接口与MCU之间进行计量参数和初始化参数的传递。
5.根据权利要求3所述的智能用电监控电源线，其特征在于:所述的LCD驱动单元内置于电能计量集成芯片中，可驱动外接IXD液晶显示实时电网数据与家用电器用电数据。
6.根据权利要求3所述的智能用电监控电源线，其特征在于:所述通讯接口可定制为射频收发模块、485通讯接口多种接口，通过与智能家居控制器或上位机相连，完成智能用电监控电源线与上位机用电监控系统数据的交互。
7.根据权利要求3所述的智能用电监控电源线，其特征在于:所述开放控制接口包括时钟线与数据线，并预留至少两根控制线，可定制为I2C接口，以满足不同协议与多种家电内部控制器相连，实现与家电的信息交互并完成控制指令的收发。
8.根据权利要求2所述的智能用电监控电源线，其特征在于:所述LCD显示屏采用专用于电表显示的LCD显示屏，并与集成有LCD驱动单元的电能计量集成芯片直接相连。
9.根据权利要求2所述的智能用电监控电源线，其特征在于:所述电源产生单元可为带有MCU的电能计量集成芯片提供工作电压，也可为LCD显示屏提供工作电压。
专利摘要本实用新型公开了一种智能用电监控电源线。该电源线主要由电源接头、监控器、开放的控制与电源统一接口端子组成。其中，电源接头与监控器相连，监控器通过开放的控制与电源统一接口端子和家用电器相连。该电源线内部的监控器主要由高度集成的专用芯片实现，内部集成了CPU1、电能计量单元2、EEPROM存储单元3、LCD驱动单元4，在该专用芯片的外部辅助配置了通讯接口5、开放控制接口6和电源电路7。该监控器可以实现对电源线所连接电器用电情况的实时监测与控制，并可以通过外接LCD液晶屏对各种数据进行实时显示。本实用新型具有能耗监测精确、集成度高、体积小、成本低、实用性强等多种优点，为用电器能效的监测与控制提供了一个很好的解决方案。
文档编号G05B19/04GK203069998SQ201220543118
公开日2013年7月17日 申请日期2012年10月23日 优先权日2012年10月23日
发明者不公告发明人 申请人:北京天中磊智能科技有限公司