一种智能安全插线板及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种安全插线板装置及其方法，尤其涉及一种具有电器身份识别功能的智能安全插线板及其控制方法。
【背景技术】
[0002]目前的智能安全插线板或插座主要有电路保护型，遥控型和计量型这三种技术。这些技术都只是对所有用电设备提供无区别对待的保护、监测或控制功能，很难实现对用电设备量身定做的保护、监测或控制方案，因而还无法完全达到智能家居系统的应用要求。实现对用电设备量身定做保护、监测或控制方案的前提是要实现电器身份识别。
[0003]电器身份识别有很广泛的用途，也已有人设计出各种电器身份识别方法。但大部分的识别方法都是基于在给电器正常供电以后的电气特征进行识别。如201110101398.4号发明公布的一种电器身份识别方法。该方法的核心处在于从家庭住宅电线进户端的电流提取当前电流特征参数值，依据电流特征参数值的匹配结果进行电器身份识别。由于该发明是被动提取电器的工作电流特征进行识别，因而只能识别出正在使用的电器。
[0004]又如201310033928.5号发明公布的一种身份识别方法。该方法首先需要侦测是否发生至少一电力特征事件。当发生电力特征事件时，计算电力特征事件的系统阻抗;之后，根据系统阻抗，电力特征数据库以及线路电阻数据库识别导致电力特征事件的未知电器装置。
[0005]再如201410252610.0号发明公布的一种身份识别方法。该方法通过实时监测电器的耗电情况形成耗电曲线，并对比电器功耗曲线库中的耗电曲线，从而判断该电器的种类。以上这些方法都只能识别出正在使用的电器，而不能在给电器正常供电之前对电器身份进行识别。
[0006]有些识别方法能在给电器正常供电之前进行电器身份识别，但都需要对电器和/或电器插头进行特殊改造，属于侵入式的电器识别方法。
[0007]如201120185856.2号实用新型专利公布的一种电器身份识别方法，这种方法要求在每一电器设备上设有一专属的ID识别发射电路，在每一电源插线板上设有一 ID识别接收器用来接收电器设备的ID识别发射信号，取得ID识别码。
[0008]又如201210220904.6号发明公布的一种可识别电器类型的电源插座装置，该装置要求在与电器连接的插头金属插片上设置至少一个开孔，在插座上设置有用于检测金属插片上是否具有开孔的检测装置。
[0009]现有技术的上述解决方案都无法实现不对用电设备进行改造情况下的电器身份识别，因此，实现方案较为复杂，且很难实际应用，由此，现有技术还有待于改进。
【发明内容】
[0010]基于以上问题，本发明专利目的在于设计一种具有非侵入式电器身份识别功能的智能安全插线板系统及其控制方法，可以在给电器正常供电之前对电器身份进行识别而无需对现有电器设备进行任何改造，能智能判断是否应该给所接电器正常供电，以及实现对不同用电设备可以设置不同的保护、监测和控制方案。
[0011]本发明通过下述技术方案解决上述技术问题:
[0012]—种智能安全插线板，设置有至少一个插座，其中:所述插线板上还设置有内核芯片、电器身份识别模块、电器工作状态监测模块、供电执行模块和通讯模块;所述电器身份识别模块用于在给用电设备正常供电之前对电器身份进行识别;所述电器身份识别模块用于产生至少一个低于供电电压的电压波形，并依据电器在所述电压波形下的响应电流特征进行电器身份识别，所述电流特征为响应电流的时域特征和/或频域特征;所述通讯模块用于与上位机进行通讯，所述上位机用于计算处理;所述供电执行模块与外部电源电连接，所述通讯模块与上位机通讯连接，所述插座用于与用电设备电连接;所述内核芯片用于控制所述供电执行模块、电器身份识别模块、电器工作状态监测模块以及通讯模块。
[0013]所述的智能安全插线板，其中:所述电器工作状态监测模块用于监测用电设备用电量，所述上位机和/或所述内核芯片用于对连接到所述插线板的任何一个插座之用电设备用电量进行统计。
[0014]—种所述智能安全插线板的控制方法，其中，包括以下步骤:
[0015]所述电器身份识别模块在用电设备正常供电之前对电器身份进行识别:所述电器身份识别模块产生至少一个低于供电电压的电压波形，并依据电器在所述电压波形下的响应电流特征进行电器身份识别，所述电流特征为响应电流的时域特征和/或频域特征。
[0016]所述的控制方法，其中，所述电器工作状态监测模块还对用电设备的用电量进行统计。
[0017]所述的控制方法，其中，所述电器工作状态监测模块还监测用电设备工作时的电流特征，用户通过上位机可设定电器处于待机状态或异常状态的电流特征阈值，所述电器工作状态监测模块根据电流特征判断电器是否处于正常工作状态或待机状态或异常状态。
[0018]任一所述的控制方法，其中:在所述内核芯片或上位机中设置有允许电器列表和/或禁止电器列表；当所述电器身份识别模块判断所连接的电器在允许电器列表时，所述供电执行模块给用电设备供电；当电器身份识别模块判断所连接的电器不在允许电器列表或在禁止电器列表中时，所述供电执行模块不给电器供电。
[0019]本发明所提供的一种智能安全插线板及其控制方法，由于采用了电器身份识别模块的识别和判断，在无需对现有电器设备进行任何改造的条件下实现给电器正常供电之前对电器身份进行识别，以及实现对不同用电设备可以设置不同的保护、监测和控制方案，并且无需对用电设备做技术改动，实现起来方便简单。
【附图说明】
[0020]以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中:
[0021]图1是本发明较佳实施例中带有一个插座的具有电器身份识别功能的智能安全插线板实施例的结构图。
[0022]图2是本发明较佳实施例中带有两个插座的具有电器身份识别功能的智能安全插线板实施例的结构图。
[0023]图3是本发明中电器身份识别模块实施例的结构示意图。
[0024]图4是本发明中电器身份识别模块和供电执行模块合二为一实施例的结构示意图。
[0025]图5是本发明中电器工作状态监测模块实施例的结构示意图。
[0026]图6为本发明电器工作状态监测模块监测结果示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0028]为使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图对本发明作进一步详细说明。
[0029]本发明的智能安全插线板，如图1所示，其包括内核芯片110，电器身份识别模块120，电器工作状态监测模块130，供电执行模块140，通讯模块150和至少一个插座160。在现有技术实现中，内核芯片和通讯模块为本领域普通技术人员所熟知，电器身份识别模块、电器工作状态监测模块和供电执行模块的实现在本发明说明书中明确了其实现功能。
[0030]如图1所示，所述供电执行模块140与外部电源210电连接，所述通讯模块150与上位机220通讯连接，所述插座160用于通过供电连接与用电设备230电连接。所述内核芯片110控制所述供电执行模块140、电器身份识别模块120、电器监测模块130以及通讯模块150 O在本发明较佳实施例中，所述供电执行模块140为固态继电器。
[0031]所述电器身份识别模块120的特点在于，在给电器正式供电之前能对电器身份进行识别:所述电器身份识别模块120能产生至少一个低电压波形并输出到插座160，并最终经用电设备后反馈电流信号。所述电器身份识别模块120检测所述电压波形激励下的响应电流的特征，与已知电器的特征列表进行匹配对比从而进行电器身份识别。电器身份的识别结果通过通讯模块报告给上位机。
[0032]在本发明较佳实施例中，所述电器身份识别模块120先产生一个幅值为I伏频率为50Hz的正弦电压波形并检测响应电流的特征，所述响应电流的特征为响应电流的幅值和相位;本发明较佳实施例中，该响应电流先以幅值小于0.1安发出以确保没有短路发生，所述电器身份识别模块120再产生三个幅值均为24伏频率分别为50Hz，IkHz和1kHz的正弦电压波形，每个波形的持续时间为0.2秒，并检测相应的响应电流特征，与已知电器的特征列表进行匹配；当全部响应电流的特征与某一已知电器的全部特征完全匹配时，通讯模块报告电器的身份给上位机;否则通讯模块报告上位机有未知电器连接，并由所述内核芯片记录下该电器全部响应电流的特征。
[0033]用于对电器工作状态进行监测的电器监测模块130用来监测对应本插座用电电器的用电量。所述上位机220和/或内核芯片110能对先后连接到插线板的任何一个插座之各个用电电器即用电设备230的用电量进行统计。
[0034]在本发明的另一实施例中，所述内核芯片110可通过通讯模块150把所识别的电器身份和该电器即用电设备230的当前用电量传输给上位机，由上位机统计。所述上位机可以为计算机、智能手机或者平板电脑，由于上位机具有比内核芯片更强的处理能力，因此，可以进行更多更为复杂的处理功能。在本发明较佳实施例中，上位机根据用电设备的身份统计不同用电设备的每小时用电量，每日用电量，每周用电量和每月用电量，并以曲线图的方式显示给用户，其中曲线图的横轴为时间，纵轴为用电量。用户可选择横轴的单位为小时或日或周或月，用户可指定横轴的最大值和最小值。在同一个曲线图中，用户可选择同时显示多个用电设备的统计结果，不同用电设备的统计结果显示为不同颜色的曲线，图6所示。
[0035]本发明