一种基于dsp的家庭智能用电控制终端的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种智能电网，特别是涉及一种基于DSP的家庭智能用电控制终端，属于电能监测及分布式能源设备控制领域。
【背景技术】
[0002]智能电网的指导思想就是强调与用户信息和电能的双向互动;鼓励用户改变传统的用电方式，积极参与电网运行，根据实时电价调整用电模式。智能用电是智能电网建设的重要环节，电网公司在掌握了用户的用电规律后，可以在影响用户生活质量的前提下指导用户科学合理地高效用电，减少家庭能耗，从而提高居民用电效率。
[0003]现在除少数家电具有远程控制功能之外，大部分的家电设备依然是不可控的；此夕卜，即便是可远程控制的家电，若是每天需要用户关注电网发布的互动策略进行人工调节，这显然增加用户的负担，从而难以推广用户参与电网运行根据实时电价调整用电模式的理念。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种基于DSP的家庭智能用电控制终端，支持常用家电设备的即插即用，通过精准的用户用电监测，利用云端服务器分析用户用行为模式并制定合理的智能用电策略自动控制各个家电的启动时间及工作时长，实现电网与用户的能量-信息双向互动，从而达到优化用户用电效率，减少家庭能耗的效果。
[0005]本发明目的通过如下技术方案实现:
[0006]一种基于DSP的家庭智能用电控制终端，其特征在于:包括中央处理单元、信息单元、能量单元、测量单元和接口单元；中央处理单元分别与信息单元、能量单元和测量单元连接;接口单元分别与能量单元和测量单元连接；
[0007]所述中央处理单元是以DSP为核心的控制器；
[0008]所述接口单元包括插头和插座;插头和插座通过火线、地线和零线三线连接;插头还与接线板连接;插座还与家电设备连接；
[0009]所述信息单元包括wifi通信模块和Flash存储模块;Wifi通信模块通过家庭路由器分别与云端服务器和用户移动终端APP连接;Flash存储模块与中央处理单元连接；
[0010]所述能量单元包括开关模块和电源转换模块;开关模块主要由继电器构成，并与接口单元的火线串接；电源转换模块并联在接口单元的火线和零线上，电源转换模块包括自恢复保险丝、压敏电阻、交流-直流转换模块和LC滤波电路;交流-直流转换模块的两个接线口分别与接口单元的火线和零线连接，交流-直流转换模块与零线连接的线路上串接自恢复保险丝，火线和零线之间并接压敏电阻，压敏电阻位于自恢复保险丝与流-直流转换模块之间；交流-直流转换模块的两个出口与LC滤波电路并接;LC滤波电路包括第一滤波电容，第二滤波电容、第三滤波电容和滤波电感;第一滤波电容，第二滤波电容、第三滤波电容并接，并联的负端接地，并联的正端输出+5V电压，在第一滤波电容和第二滤波电容的正端之间串接滤波电感；
[0011 ]所述测量单元包括信号调理模块和模数转换模块;信号调理模块由电压信号调理电路和电流信号调理电路构成;模数转换模块连接在信号调理模块和中央处理单元之间；电压信号调理电路包括第一电阻分压电阻、第二分压电阻、第一差分放大器、第一比例电阻、第一滤波电阻、第一滤波电容、第一旁路滤波电容和第三旁路滤波电容;第一比例电阻的两端分别与第一差分放大器的两个引脚连接;第一分压电阻和第二分压电阻的一端分别火线和零线连接，另一端并联连接到第一差分放大器，第一分压电阻和第二分压电阻的输出接入到差分放大器;第一旁路滤波电容和第三旁路滤波电容分别并联接到到第一差分放大器的负、正电源端;第一滤波电阻的一端与第一差分放大器连接，另一端与第一滤波电容并接，并联端接电压信号调理电路的输出，输出直接与模数转换模块连接；
[0012]所述电流信号调理电路包括检流电阻、第二差分放大器、第二比例电阻、第二滤波电阻、第二滤波电容、第二旁路滤波电容和第四旁路滤波电容;检流电阻串接在零线上，检流电阻两端分别通过接线与第二差分放大器两个接线端连接，第二比例电阻的两端分别与第二差分放大器的两个引脚连接;第二旁路滤波电容和第四旁路滤波电容分别并联到第二差分放大器的负、正电源端;第二滤波电阻的一端与第二差分放大器连接，另一端与第二滤波电容并接，并联端与压信号调理电路的输出连接，输出与模数转换模块连接。
[0013]为进一步实现本发明目的，优选地，所述中央处理单元是以DSP为核心的控制器，选用C2000系统数字信号处理器TMS320F28035芯片或TMS320F28027芯片。
[0014]优选地，所述Wifi通信模块选用基于工业级无线通信芯片CC3200的集成通信模块。
[0015]优选地，所述Flash存储模块主要由AT25FS040芯片构成，Flash存储模块与中央处理单元连接，采用3线串口通信方式连接，具有4M的存储空间。
[0016]优选地，所述开关模块选择具有16A开断能力的HFE20-1-5-1HST-L1继电器。
[0017]优选地，所述模数转换模块主要由集成模数转换芯片MAX1321构成。
[0018]优选地，所述第一差分放大器和第二差分放大器采用INAl 28高精度仪表放大器。
[0019]本发明中央处理单元用于响应信息、能量、测量、优化单元等服务请求以及数据处理;信息单元用于存储本地用户账号信息和用电数据，并与上层云端服务器进行通信，实现本地数据的上传以及接受电网发布的实时电价、用电政策等信息，同时还能够实现与安装在用户移动终端的APP进行信息交互；能量单元用于实现对各类家用电器的能量管理，包括:用电的通断控制、过载保护操作、限电控制等;测量单元用于对接入的零线、火线、地线的电压、电流信号进行实时监测，实现基本的用电数据采集。
[0020]正常工作时，所述接口单元用于构建家庭墙壁插座或接线板与家电设备的连接；所述中央处理单元用于响应信息、能量、测量、优化单元等服务请求以及数据处理;所述信息单元用于存储本地用户账号信息和用电数据，并通过家庭路由器与上层云端服务器进行通信实现本地数据的上传以及接收电网发布的电价信息和优化政策，同时还可以实现与安装在用户移动终端的APP进行信息交互;所述能量单元用于实现对各类家用电器的能量管理，包括:用电的通断控制、过载保护操作、限电控制等;所述测量单元用于对接入的电压、电流信号进行实时监测，实现基本的用电数据采集。
[0021]相对于现有技术，本发明具有如下优点:
[0022]I)本发明的基于DSP的家庭智能用电控制终端具有测量、开关控制、无线通信等功能，能准确地采集到家电设电气参数以及用户用电情况等信息，借助云端服务器分析用户用电行为模式并结合电网发布的电价信息及优惠政策制定合理的智能用电策略，实现家电启动时间以及工作时长的自动控制，从而解决了用户需要人工控制家电的问题，极大方便了用户参与电网需求侧响应的政策，进而可以有效提高用户用电效率，减少家庭能耗，实现经济用电的目的。
[0023]2)本发明的基于DSP的家庭智能用电控制终端内置集成式电源转换模块，可以直接从220V市电中获取电能供给到整个终端。该集成式电源转换模块具有体积小、成本低的特点，并且采用开关式交流-直流转换模式，可以在较低的功耗下把220V市电转换成5V直流电。同时电源转换模块采用压敏电阻以及热敏电阻同时实现了过压和过流保护，进而保证整个基于DSP的家庭智能用电控制终端的使用安全性。