可远程监控的家用智能配电安全系统及其远程监控方法
【专利摘要】一种可远程监控的家用智能配电安全系统及其远程监控方法，将总控制电路串接在电源总回路中而分为总电源端和总负载端，总电源端的变压整流滤波电路输出电压作为过电压欠电压保护电路的采样电压，过电压欠电压保护电路输出连接控制总控制电路，总控制电路则控制总回路中总电源端和总负载端的通断；各个支路的过流短路保护电路和漏电保护电路的采样端分别连接在各个支路负载端的电流互感器和零序电流互感器上，各过流短路保护电路和漏电保护电路的输出连接控制各支路控制电路，各支路控制电路输出控制总负载端与各支路负载端的通断；各个支路控制电路还与WIFI通讯模块及服务器连接通信。本发明既可对家用智能配电箱进行现场操作控制、还能用智能手机或智能终端设备远程监控，保护功能全面，智能化程度高。
【专利说明】
可远程监控的家用智能配电安全系统及其远程监控方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种电气终端用户的智能配电设备及其远程监控方法，具体涉及一种可远程监控的家用智能配电安全系统及其远程监控方法。
【背景技术】
[0002]现有电气终端用户的配电箱大多都是用空气开关和漏电保护器拼装而成，不仅安装麻烦，而且保护功能单一，很容易引发电气安全事故和电气火灾。中国专利201420709331.8虽然对上述问题增加了智能保护功能，但没有智能控制功能，只能现场监控，不能远程监控，近年来虽然有远程监控的配电箱问世，但成本太高，使用太复杂，非专业人员不会操作使用，推广应用很困难。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是:解决上述现有技术存在的问题，而提供一种具有一路输入多路输出、总回路和各个支路的控制和保护都高度集成为一体、既可对家庭的用电情况进行现场监控、还能用智能手机或智能终端设备通过微信和网络对家庭的用电情况实时异地远程监控的家用智能配电安全系统及其远程监控方法，本发明安装使用简单，保护功能全面，智能化程度高，性价比好。
[0004]本发明采用的技术方案是:
一种可远程监控的家用智能配电安全系统，总回路因总控制电路串接在中间而分为总回路的总电源端和总负载端，每个支路的负载端都经各自的支路控制电路并接在总回路的总负载端上，变压整流滤波电路输入连接总电源端，过电压欠电压保护电路的采样端连接变压整流滤波电路的输出端，过电压欠电压保护电路的输出端连接总控制电路的输入端，总控制电路的输出连接控制总回路中总电源端与总负载端的通断;各个支路的过流短路保护电路和漏电保护电路的采样端都分别接在各个支路负载端的中流互感器上，而各个支路的过流短路保护电路和漏电保护电路的输出端则分别接至各个支路控制电路，各个支路控制电路输出控制总负载端与各个支路负载端的通断;在家用智能配电箱内安装有WIFI通讯模块，各个支路控制电路通过P1、P2接线端子连接WIFI通讯模块，并与WIFI通讯模块进行家用智能配电箱开关状态信号、告警状态信号和远程控制家用智能配电箱的控制信号的通信，WIFI通讯模块通过自身的WIFI收发器与服务器通信，服务器又与智能手机或智能终端设备通信，WIFI通讯模块输出的控制信号控制智能配电箱的各个支路控制电路，并进而控制家用智能配电箱内总负载端与各支路负载端的通断。
[0005]上述技术方案中，所述的过电压欠电压保护电路包括分压电路、电压检测电路、与非门电路和过电压欠电压故障指示电路，分压电路连接在变压整流滤波电路的输出端上，分别进行过电压和欠电压取样，过电压欠电压保护电路的两路输出分别连接总控制电路第一个三极管的基极和第二个三极管的基极，第一个三极管串接在报警闪光回路中，第二个三极管串接在第一继电器回路中，第一继电器控制第二继电继电器的通断，而第二继电器又控制总回路中总电源端和总负载端的通断。
[0006]上述技术方案中，所述的总控制电路包括电阻R9、Rn、R12、R14、Ri5、％gC3、C4、C5、: 极管D6、D7、闪光报警二极管^^^口^口^三极管乂^匕继电器^^报警蜂鸣器丫和电源按钮ANi，闪光报警二极管ro6经第十五电阻后和报警蜂鸣器Y并联，其下端并联三个二极管， 第五个二极管和第六二极管的负端分别接至各支路的控制电路输出端，同时还接至和 WIFI模块对接的第一个插座CPW7和CPws。第七个二极管负端接至第一个三极管的集电极， 第一个三极管的基极接至过电压欠电压保护电路的一个输出端，第二继电器的两组触点分别串接在总回路的火线中间和零线中间。
[0007]上述技术方案中，每一个支路都有一个控制电路，每个支路控制电路都完全相同， 第一支路控制电路包括电阻1 R1、电容1Q、1C2、二极管^:至1D6，可控硅1 h、1T2、1T3、按钮 lAN1、lAN2、继电器1J#P1J2，1J2的一组触头串接在第一支路火线的中间，控制第一支路负载端和总回路总负载端的通断，其它支路和第一支路的控制电路完全相同。
[0008]上述技术方案中，每个支路都有一个过流短路保护电路，每一个过流短路保护电路都完全相同，第一支路的过流短路保护电路包括电流互感器1CU、电阻1办、11?4、11、电容 1C5、1C6、二极管1D9和1D1Q，电流互感器安装在第一支路负载端的火线上，电流互感器次级经整流，滤波，分压后连接至第一支路控制电路的第三可控硅控制极，第三可控硅串接在第一支路控制电路的第一继电器ljl回路中，而第一继电器ljl又控制第二继电器1J2的工作状态，第二继电器1J2控制第一支路负载端与总回路中总负载端的通断，其它各支路和第一支路的过流短路保护电路完全相同。
[0009]上述技术分案中，每个支路都有一个漏电保护电路，每个漏电保护电路都完全相同，第一支路的漏电保护电路包括零序电流互感器1CL2、电阻1R2、电容1C3、1C4、二极管1D7和 IDs连接构成，第一支路负载端的火线和零线同时穿过1CL2初级，1CL2次级输出经整流后接至第一支路控制电路的第二可控硅控制极，而第二可控硅串接在第一支路控制电路的第一继电器回路中，第一继电器控制第二继电器的工作状态，第二继电器则控制第一支路负载端与总回路中总负载端的通断;其它各支路和第一支路的漏电保护电路结构完全相同。
[0010]上述技术方案中，所述的WIFI通讯模块通过输入、输出的接线端子Pi 12与各支路控制电路连接通信。
[0011]—种家用智能配电安全系统的远程监控方法，将总控制电路串接在电源总回路中而将电源总回路分为总电源端和总负载端，每个支路的负载端分别经由各自的控制电路控制连接在总回路中的总负载端上;变压整流滤波电路的输入端连接总回路中的总电源端， 变压整流滤波电路的输出电压除了作为整个电路的工作电源外，还作为过电压欠电压保护电路的采样电压，过电压欠电压保护电路输出连接控制总控制电路，总控制电路则控制总回路中总电源端和总负载端的通断；各个支路的控制电路、过流短路保护电路和漏洞保护电路的结构、连接关系完全相同，各个支路的过流短路保护电路和漏电保护电路的采样端都是分别连接在各个支路负载端上的电流互感器和零序电流互感器，各过流短路保护电路和漏电保护电路的输出连接各支路控制电路，各支路控制电路输出控制总负载端与各支路负载端的通断；各个支路控制电路的开关状态信号、告警状态信号与WIFI通讯模块连接通信，WIFI通信模块与服务器连接通信，智能手机或智能终端设备与服务器进行通信，使智能手机或智能终端设备通过服务器获得各支路控制电路的配电状态信息并进行监控，智能手机或智能终端设备的控制指令反过来又通过服务器与WIFI通讯模块进行通信，WIFI通讯模块输出控制信号控制各支路控制电路的配电状态。
[0012]上述技术方案中，所述的WIFI通讯模块，包括主控单片机、WIFI收发器、家用智能配电箱开关状态输入接口及处理电路、家用智能配电箱告警状态输入接口及处理电路、主控单片机输出控制接口及处理电路和WIFI通讯模块工作电源电路;WIFI收发器同时连接主控单片机和服务器，并且负责主控单片机与服务器之间的通信，WIFI收发器接收并解析服务器传过来的指令，发给主控单片机;主控单片机输出的控制信号通过主控单片机输出控制接口及处理电路连接控制家用智能配电箱的开关电路，而家用智能配电箱的开关状态信号和告警状态信号分别通过开关状态输入接口及处理电路和告警状态输入接口及处理电路连接至主控单片机，主控单片机再将这些采集的家用智能配电箱的开关状态信号和告警状态信号打包通过WIFI收发器上传给服务器。
[0013]上述技术方案中，所述的WIFI收发器通过自身的UART口与主控单片机的UART 口连接，进行数据通讯。
[0014]上述技术方案中，所述的主控单片机输出的控制信号共有12路，经主控单片机输出控制接口及处理电路、数据线和输出接线端子P2-1至P2-12连接至家用智能配电箱的各支路控制电路。
[0015]上述技术方案中，所述的主控单片机输出控制接口及处理电路包括集成电路74HC573和电阻、二极管00-011，其中，处理电路为两块集成电路74此573，
上述技术方案中，所述的家用智能配电箱的开关状态信号和告警状态信号首先连接至输入接线端子P1-3至P1-19，其中，开关状态信号12路，告警状态信号5路，输入接线端子Pl-3至P1-19的开关状态信号和告警状态信号分别经各自的排阻、三极管连接至主控单片机的输入端，使主控单片机获得家用智能配电箱的开关状态信号和告警状态信号，主控单片机再将这些采集的家用智能配电箱开关状态信号和告警状态信号打包通过WIFI收发器上传给服务器。
[0016]优点及效果:
本发明对总回路发生的过电压故障，欠电压故障进行自恢复式断路保护，对各个支路发生的过流，短路故障，漏电故障，分别进行断路保护，在总回路和各个支路发生故障时不仅能现场报警，告知故障内容，还能通过WIFI通讯模块给对应的服务器通信，服务器又与智能手机或智能终端设备通信，并在智能手机或智能终端设备上显示故障内容，本发明不仅能现场操作控制总回路和各个支路的通断，还能使用对应的智能手机或智能终端设备异地准确控制各个支路的通断，本发明智能化程度高，保护功能全面，安装简单，性价比高，值得大力推广应用。
【附图说明】
[0017]图1为本发明电原理框图；
图2为本发明箱体盖板装配图；
图3为本发明底座装配图；
图4为本发明智能配电箱实施例电路图；
图5为WIFI通讯模块结构原理图；图6为WIFI通讯模块主控单片机和WIFI收发器实施电路图；图7为主控单片机输出控制接口及处理电路图；图8为开关状态、告警状态输入接口及处理电路图。[〇〇18]图中所用集成电路的型号为:IC1、IC2: HT7033A-1; IC3: CD4011; IC4: LM2576 ; IC5、IC6: 74HC573; IC7: STC15W404S; IC8: ESP-12E。【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明的具体实施作进一步说明:参见图1，一种可远程监控的家用智能配电箱，总回路因总控制电路串接在中间而分为总回路的总电源端和总负载端，每个支路的负载端都经各自的支路控制电路并接在总回路的总负载端上，变压整流滤波电路输入连接总电源端，过电压欠电压保护电路的采样端连接变压整流滤波电路的输出端，过电压欠电压保护电路的输出端连接总控制电路的输入端，总控制电路的输出连接控制总回路中总电源端与总负载端的通断；各个支路的过流短路保护电路和漏电保护电路的采样端都分别接在各个支路负载端的中流互感器上，而各个支路的过流短路保护电路和漏电保护电路的输出端则分别接至各个支路控制电路，各个支路控制电路输出控制总负载端与各个支路负载端的通断;在家用智能配电箱内安装有WIFI 通讯模块，各个支路控制电路通过P1、P2接线端子连接WIFI通讯模块，并与WIFI通讯模块进行家用智能配电箱开关状态信号、告警状态信号和远程控制家用智能配电箱的控制信号的通信，WIFI通讯模块通过自身的WIFI收发器与服务器通信，服务器又与智能手机或智能终端设备通信，WIFI通讯模块输出的控制信号控制智能配电箱的各个支路控制电路，并进而控制家用智能配电箱内总负载端与各支路负载端的通断。
[0020]参见图2、图3,本发明是一种具有过电压、欠压保护，过流、短路保护、漏电保护、故障声光报警，既能现场监控家庭的用电情况，还能远程监控家庭的用电情况等功能的家用智能配电箱。它主要由箱体，箱体上的总电源控制开关、各支路电源控制开关、WIFI初始化按钮、复位按钮、电压表、指示灯、蜂鸣器、电流互感器、零序电流互感器、磁保持继电器、进出接线端子、智能电控板和WIFI通讯模块电联接构成。它的特点是:箱体盖1上设有电压表 2、电源指示灯3、报警闪光灯4、欠压故障指示灯5、过压故障指示灯6、漏电故障指示灯7、过流、短路故障指示灯8、WIFI信号指示灯9、WIFI初始绑定按钮10、复位按钮11、各支路接通电源的轻触开关12、各支路断开电源的轻触开关13、总电源控制开关14、箱体底座15内设有电源进线端子16、各支路电流互感器18、各支路磁保持继电器19、各支路零序电流互感器20、 各支路出线端子21、蜂鸣器22、总回路磁保持继电器23和智能电控板17、智能电控板17上设有变压整流滤波电路，过电压、欠电压保护电路，总控制电路，各支路控制电路，各支路过流、短路保护电路，各支路漏电保护电路，WIFI通讯模块。
[0021]参见图4,本发明实施例的电路组成是:过电压欠电压保护电路由电阻心至!^，电容&至&，发光二极管FD2、FD3,电压检测器1&、1(:2和与非门电路IC3构成，过、欠电压保护电路的采样端接至变压整流滤波电路的输出端，总控制电路由电阻Rn、R12、R14、R15、igC3、 C4、C5,二极管D7,发光二极管FD4、ro5、R光二极管FD6、蜂鸣器Y、三极管VU2,继电器J1、J2构成，J2的两组触点J2-jPJ2-2分别串接在总回路的火线中间和零线中间；第一支路的控制电路由电阻lR1、电容ICh 1C2，二极管^工至^^可控硅IT1UT2UT3,继电器IJh IJ2,轻触开关1ΑΛ、IAN2构成，其它各支路和第一支路的控制电路相同。第一支路的过流、短路保护电路由电阻1R3、1R4，可调电阻1W、电容1C5、1C6，二极管1D9、1D1Q，电流互感器ICL1构成，其它各支路和第一支路的过流短路保护电路相同。交流电压表U并联在总电源端，电源变压器B的初级经总电源控制开关K接至总电源端，次级接至整流滤波电路，电源指示灯TO1经限流电阻仏后跨接在变压整流滤波电路的输出端。
[0022]当合上总电源控制开关K后，变压器B通电工作，B次级输出的交流低电压经二极管D1-D4整流，电容C6滤波后给本发明提供直流工作电源，在总回路总电源端无过、欠电压故障的情况下，用于欠电压保护的电压检测器1&第1输入脚电压高于IC1的转换电压，1&第2输出脚为高电平，与非门IC3b第6脚也为高电平，用于过电压保护的电压检测器IC2第I输入脚电压低于IC2的转换电压，IC2第2输出脚为低电压，与非门IC3a第8、第9输入脚为低电平，第10输出脚为高电平，IC3b第5输入脚也为高电平，第4输出脚为低电平，与非门IC3c第1、第2输入脚都为低电平，第3输出脚为高电平，此高电平经电阻Riq对电容C3充电，再经电阻Rn对电容C4充电，随着C3、C4上端电压的上升，三极管V2延时导通，继电器上通电吸合，上的两组触点Jl-l和Jl-2转换，Jl-l的常开触点闭合，电容C3经电阻Rl2快速放电，为下一次充电使三极管V2延时导通做好准备，Jp2的常开触点闭合，第二继电器J2因加上正脉充电压而转换为闭合状态，J2的两组触点J2-dP J2-2由断开状态转换为闭合状态，在J2没有加负脉冲电压之前将一直保持这一闭合状态，总回路的总电源端和总负载端接通，与非门IC3c第3输出为高电压时，IC3d第11输出脚为低电平，三极管V1处于截止状态。当合上总电源控制开关K后，第一支在没有轻触IAN1触发可控哇11^导通之前，继电器IJ1没有导通吸合，其常闭触IJh使磁保持继电器IJ2加上正脉冲电压，IJ2的常开触点IJh闭合，将第一支路负载端和总负载端接通，在总负载端和总电源端接通后，第一支路负载开始通电运行，其它各个支路和第一支路的工作原理相同。
[0023]具体的电路工作原理如下:
过电压欠电压自恢复式保护:合上总电源控制开关K时，如总回路存在过，欠电压故障，本发明将拒绝给总负载端合闸送电，在总负端接通总电源端运行后，总回路发生过，欠电压故障，本发明将立即切断总负载端的电源，以保证总负载端的用电设备不因电压过低或过高而损坏，从而避负因过，欠电压故障造成的电气安全事故和电气火灾事故，当总回路电压恢复正常后，本发明将在15S内自动将总负载端和总电源端接通，以确保正常用电，其工作原理是:当总电源端电压过低时，变压器B次级电压也随之过低，经D1-D4.C6整流滤波后的电压也跟着过低，电压检测器1(^第1输入脚的电压同样跟着过低，当1(^第1输入脚电压低于1(^的转换电压时，1&第2输出脚由高电平变为低电平，欠压故障指示灯Π)2通电变亮，与非门IC3b第4输出脚由低电平变为高电平，IC3c第3输出脚由高电平变为低电平，IC3d第11输出脚由低电平变为高电平，第一个三极管乂!导通，报警闪光二极管FD6通电闪光报警，蜂鸣器Y也通电发出报警声，在IC3c第3输出脚变为低电平之前，如果第二个三极管V2还未导通，总负载端也未接通总电源端，则使V2继续保持在截上状态，如果V2已处于导通状态，总负载端已接通总电源端，则使V2由导通状态变为截上状态，第一继电器J1断电释放，上的两组触点J1-1和J1-2转换，Jh常闭触点闭合，将延时电容C3通过电阻Rn接入V2的基报，Ju的常闭触点闭合，电容C5给第二继电器J2放电，J2因加上负脉冲电压而转换状态，J2的两组触点Jh和J2-2由闭合状态转换为断开状态，本发明将总电源端和总负载端切断，根据实际需要确定欠电压动作设定值，再根据欠电压动作设定值合理选择电阻R2、R4的阻值和电压检测器1&的转换电压值，当总电源端电压上升到恢复值时，变压整流滤波电路的输出值也随之上升，当电压检测器IC1第1输入脚的电压上升到IC1的转换电压值时，1(^第2输出脚由低电平变为高电平，欠电压故障指示灯FD2熄灭，与非门IC3b第4输出脚由高电平变为低电平，IC3c第3 输出脚由低电平变为高电平，IC3d第11输出脚由高电平变为低电平，第一个三极管乂:由导通变为截上，闪光报警二极管FD6断电熄灭，蜂鸣器Y断电停止报警，IC3c第3输出脚由低电平变为高电平后，第二个三极管％延时导通，第一个继电器心通电吸合，Ji的两组触点Jh 和J1-2转换，Jk的常开触点闭合，使电容C3经电阻R12放电，Jh的常开触点闭合，使第二继电器J2加上正脉冲电压而转换状态，J2的两组触点J2-^J2-2由断开状态转换为闭合状态，将总负载端和总电源端接通，当总电源端电压过高时，变压器B次极电压也随之过高，经二极管口^口^电容C6整流滤波后的电压也跟着高，用于过电压检测的电压检测器IC2第1输入脚的电压也同样跟着过高，当IC2第一脚电压高于IC2的转换电压值时，IC2第2输出脚由低电平变为高电平，与非门IC3a第10输出脚由高电平变为低电平，过电压故障指示灯FD3通电变亮。IC3b第4输出脚由低电平变为高电平，IC3c第3输出脚高电平变为低电平，IC3d第11输出脚由低电平变为高电平，第一个三极管VI导通，闪光报警二极管FD6通电闪光，蜂鸣器Y通电发出报警声，在IC3c第3输出脚由高变为低电平之前，如果第二个三极管V2还未导通，总负载端也未接通总电源端，则使V2继续保持在截止状态，如果％已处于导通状态，总负载端已接通电源端，则使V2由导通状态变为截止状态，第一继电器Ji断电释放，Ji的两组触点Jh 和J1-2转换，Jh的常闭触点闭合，将延时电容C3通过电阻Rn接入V2的基极，Jh的常闭触点闭合，第二继电器J2因加上负脉冲电压而转换状态，J2的两组触点J2-dPJ2-2由闭合状态转换为断开状态，本发明将总电源端和总负载端切断。根据实际需要确定过电压动作设定值， 再根据过压动作设定值合理选择电阻R1、R3的电阻值和电压检测器IC2的转换电压值。当总电源端电压下降到恢复值时，电压检测器IC2第1输入脚电压低于IC2的转换电压值，IC2第2 输出脚由高电平变为低电平，与非门IC3a第10输出脚由低电平变为高电平，过电压故障指示灯FD3断电熄灭，IC3b第4输出脚由高电平变为低电平，IC3c第3输出脚由低电平变为高电平，第一个三极管VI由导通变为截止，闪光报警二极管FD6断电熄灭，蜂鸣器Y断电停止报警。第二个三极管V2延时导通，第一继电器J1通电吸合，第二继电器J2因上正脉冲电压转换状态，J2的两组触点J2-1和J2-2由断开状态转换为闭合状态，将总负载端和总电源端接通。
[0024]过流短路保护:以第一支路为例，在第一支路通电运行中，如出现过电流、短路故障，第一支路的电流互感器1CL1产生的感应电流就会增大到动作值，此电流经二极管1D9、 1D1()、电阻1R3、1R4、可调电阻1W、电容1C5、1C6触发第一支路控制电路中第三可控硅1T3导通，过流短路故障指示灯H)5通电发光，蜂鸣器Y通电发出报警声，同时第一继电器1J1通电吸合，1J1的两组触点1J1-1和1J1-2转换，IJh的常开触点闭合，电容1C2对第二继电器1J2 放电，1J2因加上负脉冲电压而改变状态，1J2的触点1J2-1由闭合状态变为断开状态，将第一支路负载端和总负载端切断，1J1-2的常开触点闭合，将第一支路负载端已关断的信号送到链接WIFI通讯模块的插座CP^，改变可调电阻1W的阻值。就可调整第一支路负载端过电流动作设定值。其它各支路和第一支路的过流、短路保护电路的工作原理完全一样。
[0025]漏电保护:以第一支路为例，当第一支路通电运行中发生漏电故障时，第一支路零序电流互感器ICL2产生的感应电流就会增大到动作值，此电流经二极管1D7、1D8、电容1C3、IC4、电阻IR2触发可控硅IT2通导，漏电故障指示灯FD4通电变亮，蜂鸣器Y通电发出报警声，并将漏电故障信号送到连接器WIFI模块的插座CP1-18，同时第一继电器IJl通电吸合，IJl的两组触点IJ1-1和IJ1-2转换，I Jk的常开触点闭合，IJ2因加上负脉冲电压而改变状态，1J2的触点1J2-1由闭合状态变为断开状态，将第一支路负载端和总负载端切断，1J1-2的常开触点闭合，将第一支路负载端已关断的信号送到链接WIFI模块的插座CP1-3，合理选择电阻IR的阻值，就可确定第一支路负载端漏电动作值设定值。其它各支路和第一支路漏电保护电路的工作原理完全一样。
[0026]各支路的控制电路:以第一支路为例，在第一支路负载端接通总负载端运行后，当需要关断第一支路负载端电源时，轻触一下轻触开关IAN1，可控硅IT1导通，继电器IJ1通电吸合，I Jl的两组触点I J1-1和I Jl-2转换，I Jl-2的常开触点闭合，IJ2因加上负脉冲电压而改变状态，将第一支路负载端和总负载端断开，IJh的常开触点闭合，将第一支路负载端已关断的信号送到连接WIFI的插座CPH，当需要接通第一支路负载端电源时，轻触一下轻触开关IAN2,可控硅IT1由导通状态变为关断状态，继电器IJl断电释放，IJ1的两组触点IJp1和I Jp2转换，IJ2因加上正脉冲电压而改变状态，IJ2的触点IJh由断开状态变为闭合状态，将第一支路负载端和总负载端接通，1J1-2的常闭触点闭合，将第一支路负载端已接通总负载端的信号送到连接WIFI的插座CPn;其它各支路和第一支路的控制电路的工作原理完全相同。
[0027]参见图5、图6、图7、图8，本发明的WIFI通讯模块，包括主控单片机、WIFI收发器、家用智能配电箱开关状态输入接口及处理电路、家用智能配电箱告警状态输入接口及处理电路、主控单片机输出控制接口及处理电路和WIFI通讯模块工作电源电路;WIFI收发器同时连接主控单片机和服务器，并且负责主控单片机与服务器之间的通信，WIFI收发器接收并解析服务器传过来的指令，并发给主控单片机;主控单片机输出的控制信号通过主控单片机输出控制接口及处理电路连接控制家用智能配电箱的开关电路，而家用智能配电箱的开关状态信号和告警状态信号分别通过开关状态输入接口及处理电路和告警状态输入接口及处理电路连接至主控单片机，主控单片机再将这些采集的家用智能配电箱的开关状态信号和告警状态信号打包通过WIFI收发器上传给服务器。所述的WIFI收发器通过自身的UART口与主控单片机的UART 口连接，进行数据通讯，所述的主控单片机输出的控制信号共有12路，经主控单片机输出控制接口及处理电路、数据线和输出接线端子P2-1至P2-12连接至家用智能配电箱的主控制电路和各支路控制电路，所述的主控单片机输出控制接口及处理电路包括集成电路74HC573和电阻、二极管00-011，其中，处理电路为两块集成电路74此573，所述的家用智能配电箱的开关状态信号和告警状态信号首先连接至输入接线端子P1-3至P1-19，其中，开关状态信号12路，告警状态信号5路，输入接线端子P1-3至P1-19的开关状态信号和告警状态信号分别经各自的排阻、三极管连接至主控单片机的输入端，使主控单片机获得家用智能配电箱的开关状态信号和告警状态信号，主控单片机再将这些采集的家用智能配电箱开关状态信号和告警状态信号打包通过WIFI收发器上传给服务器，所述的服务器与智能手机或智能终端设备通信。
[0028]下面结合附图6、7、8，对本发明的WIFI通讯模块作进一步具体说明:
WIFI通讯模块的指令执行和数据采集都由单片机U2(STC15W404S)完成，WIFI收发器U6(ESP — 12E)负责与服务器之间的通信，解析服务器传过来的指令并送给U2执行和打包采集到的数据并上传到服务器。U6通过UART口(Pin7、Pinl6)与U2的UART口(Pin24、Pin25)进行数据通讯。[〇〇29] WIFI通讯模块的输出控制共有12路，U6接收指令后传送给U2,经电路传输，最后由端子P2 — 1至P2 —12输出。其信号传输过程以第一路为例，U2解析指令后，发现要断开第一路开关，则U2的Pin40输出高电平，U4的Pin9输入高电平，U2的Pin 6输出低电平，U4的Pinl2 由高阻态变为高电平，再经过电阻R29,输出到高电平到输出端子P2的Pinl，第一路开关断开，然后U2的Pin6输出高电平，U4的Pinl2恢复高阻态，第一路开关断开操作完成。若U2解析指令后，发现要闭合第一路开关，则U2的Pin40输出低电平，U4的Pin9输入低电平，U2的Pin 6输出低电平，U4的Pinl2由高阻态变为低电平，通过二极管D18拉低输出端子P2的Pinl为低电平，第一路开关闭合，然后U2的Pin6输出高电平，U4的Pinl2恢复高阻态，第一路开闭合操作完成。其它的11路输出控制参照第一路。
[0030] WIFI通讯模块的开关状态输入共有12路，由模块的输入端子P1的Pin3 — Pinl4输入，最后由U2打包传给U6,再发送至服务器。输入信号传输过程以第一路为例，当P1的Pin3 为高电平时，通过排阻R18,使三极管Q6导通，Q6极电极为低电平，U2的Pin4为低电平，U2得到第一路开关状态为断开；同理当P1的Pin3为低电平时，可使得U2的Pin4为高电平，U2可得到第一路开关状态为闭合。其它11路开关状态输入参照第一路。[〇〇31] WIFI通讯模块的告警状态输入共有5路，由模块的输入端子P1的Pinl2 — Pinl6输入，最后由U2打包传给U6,再发送至服务器。告警输入信号传输过程以第一路为例，当P1的 Pinl2为高电平时，通过二极管D4、排阻R4,使三极管Q1导通，Q1极电极为低电平，U2的Pin34 为低电平，U2得到第一路告警状态为正常；同理当P1的Pinl2为低电平时，可使得U2的Pin34 为高电平，U2可得到第一路告警状态为出现故障。其它4路告警状态输入参照第一路。
【主权项】
1.一种可远程监控的家用智能配电安全系统，其特征在于:总回路因总控制电路串接在中间而分为总回路的总电源端和总负载端，每个支路的负载端都经各自的支路控制电路并接在总回路的总负载端上，变压整流滤波电路输入连接总电源端，过电压欠电压保护电路的采样端连接变压整流滤波电路的输出端，过电压欠电压保护电路的输出端连接总控制电路的输入端，总控制电路的输出连接控制总回路中总电源端与总负载端的通断；各个支路的过流短路保护电路和漏电保护电路的采样端都分别接在各个支路负载端的中流互感器上，而各个支路的过流短路保护电路和漏电保护电路的输出端则分别接至各个支路控制电路，各个支路控制电路输出控制总负载端与各个支路负载端的通断;在家用智能配电箱内安装有WIFI通讯模块，各个支路控制电路通过PhP2接线端子连接WIFI通讯模块，并与WIFI通讯模块进行家用智能配电箱的开关状态信号、告警状态信号和远程控制家用智能配电箱控制信号的通信，WIFI通讯模块通过自身的WIFI收发器与服务器通信，服务器又与智能手机或智能终端设备通信，WIFI通讯模块输出的控制信号控制智能配电箱的各个支路控制电路，并进而控制家用智能配电箱内总负载端与各支路负载端的通断。2.根据权利要求1所述的可远程监控的家用智能配电安全系统，其特征在于:所述的过电压欠电压保护电路包括分压电路、电压检测电路、与非门电路和过电压欠电压故障指示电路，分压电路连接在变压整流滤波电路的输出端上，分别进行过电压和欠电压取样，过电压欠电压保护电路的两路输出分别连接总控制电路第一个三极管的基极和第二个三极管的基极，第一个三极管串接在报警闪光回路中，第二个三极管串接在第一继电器回路中，第一继电器控制第二继电继电器的通断，而第二继电器又控制总回路中总电源端和总负载端的通断。3.根据权利要求1所述的可远程监控的家用智能配电安全系统，其特征在于:所述的总控制电路包括电阻1?9、1?11、1?12、1?14、1?15、电容(:3、04、(:5、二极管06、07、闪光报警二极管^)4、^)5、FD6、三极管V1、V2、继电器U、报警蜂鸣器Y和电源按钮ANUXI光报警二极管FD6经第十五电阻后和报警蜂鸣器Y并联，其下端并联三个二极管，第五个二极管和第六二极管的负端分别接至各支路的控制电路输出端，同时还接至和WIFI模块对接的第一个插座CP1-U和CPn8;第七个二极管负端接至第一个三极管的集电极，第一个三极管的基极接至过电压欠电压保护电路的一个输出端，第二继电器的两组触点分别串接在总回路的火线中间和零线中间。4.根据权利要求1所述的可远程监控的家用智能配电安全系统，其特征在于:每一个支路都有一个控制电路，每个支路控制电路都完全相同，第一支路控制电路包括电阻IR1、电容1&、1C2、二极管顶至^。可控硅IT!、1T2、1T3、按钮lAN1、lAN2、继电器IJjPlJ2, IJ2的一组触头串接在第一支路火线的中间，控制第一支路负载端和总回路总负载端的通断，其它支路和第一支路的控制电路完全相同。5.根据权利要求1所述的可远程监控的家用智能配电安全系统，其特征在于:每个支路都有一个过流短路保护电路，每一个过流短路保护电路都完全相同，第一支路的过流短路保护电路包括电流互感器1CU、电阻1R3、1R4、1W、电容1C5、1C6、二极管ID9和1D1Q，电流互感器安装在第一支路负载端的火线上，电流互感器次级经整流，滤波，分压后连接至第一支路控制电路的第三可控硅控制极，第三可控硅串接在第一支路控制电路的第一继电器1上回路中，而第一继电器I Ji又控制第二继电器IJ2的工作状态，第二继电器IJ2控制第一支路负载端与总回路中总负载端的通断，其它各支路和第一支路的过流短路保护电路完全相同。6.根据权利要求1所述的可远程监控的家用智能配电安全系统，其特征在于:每个支路 都有一个漏电保护电路，每个漏电保护电路都完全相同，第一支路的漏电保护电路包括零 序电流互感器1CL2、电阻1R2、电容1C3、1C4、二极管1D7和IDs连接构成，第一支路负载端的火 线和零线同时穿过1CL2初级，1CL2次级输出经整流后接至第一支路控制电路的第二可控硅 控制极，而第二可控硅串接在第一支路控制电路的第一继电器回路中，第一继电器控制第 二继电器的工作状态，第二继电器则控制第一支路负载端与总回路中总负载端的通断；其 它各支路和第一支路的漏电保护电路结构完全相同。7.根据权利要求1所述的可远程监控的家用智能配电安全系统，其特征在于:所述的 WIFI通讯模块包括主控单片机、WIFI收发器、家用智能配电箱开关状态输入接口及处理电 路、家用智能配电箱告警状态输入接口及处理电路、主控单片机输出控制接口及处理电路 和WIFI通讯模块工作电源电路;WIFI收发器同时连接主控单片机和服务器，并且负责主控 单片机与服务器之间的通信，WIFI收发器接收并解析服务器传过来的指令，发给主控单片 机;主控单片机输出的控制信号通过主控单片机输出控制接口及处理电路连接控制家用智 能配电箱的开关电路，而家用智能配电箱的开关状态信号和告警状态信号分别通过开关状 态输入接口及处理电路和告警状态输入接口及处理电路连接至主控单片机，主控单片机再 将这些采集的家用智能配电箱的开关状态信号和告警状态信号打包通过WIFI收发器上传 给服务器。8.—种家用智能配电箱远程监控方法，其特征在于:将总控制电路串接在电源总回路 中而将电源总回路分为总电源端和总负载端，每个支路的负载端分别经由各自的控制电路 控制连接在总回路中的总负载端上；变压整流滤波电路的输入端连接总回路中的总电源 端，变压整流滤波电路的输出电压除了作为整个电路的工作电源外，还作为过电压欠电压 保护电路的采样电压，过电压欠电压保护电路输出连接控制总控制电路，总控制电路则控 制总回路中总电源端和总负载端的通断；各个支路的控制电路、过流短路保护电路和漏洞 保护电路的结构、连接关系完全相同，各个支路的过流短路保护电路和漏电保护电路的采 样端都是分别连接在各个支路负载端上的电流互感器和零序电流互感器，各过流短路保护 电路和漏电保护电路的输出连接控制各支路控制电路，各支路控制电路输出控制总负载端 与各支路负载端的通断；各个支路控制电路的开关状态信号、告警状态信号与WIFI通讯模 块连接通信，WIFI通信模块与服务器连接通信，智能手机或智能终端设备与服务器进行通 信，使智能手机或智能终端设备通过服务器获得各支路控制电路的配电状态信息并进行监 控，智能手机或智能终端设备的控制指令反过来又通过服务器与WIFI通讯模块进行通信， WIFI通讯模块输出控制信号控制各支路控制电路的配电状态。9.根据权利要求8所述的家用智能配电箱远程监控方法，其特征在于:所述的WIFI通讯 模块包括主控单片机、WIFI收发器、家用智能配电箱开关状态输入接口及处理电路、家用智 能配电箱告警状态输入接口及处理电路、主控单片机输出控制接口及处理电路和WIFI通讯 模块工作电源电路;WIFI收发器同时连接主控单片机和服务器，并且负责主控单片机与服 务器之间的通信，WIFI收发器接收并解析服务器传过来的指令，发给主控单片机;主控单片 机输出的控制信号通过主控单片机输出控制接口及处理电路连接控制家用智能配电箱的 开关电路，而家用智能配电箱的开关状态信号和告警状态信号分别通过开关状态输入接口及处理电路和告警状态输入接口及处理电路连接至主控单片机，主控单片机再将这些采集 的家用智能配电箱的开关状态信号和告警状态信号打包通过WIFI收发器上传给服务器。10.根据权利要求9所述的家用智能配电箱远程监控方法，其特征在于:所述的WIFI收 发器通过自身的UART 口与主控单片机的UART 口连接，进行数据通讯;所述的主控单片机输 出的控制信号共有12路，经主控单片机输出控制接口及处理电路、数据线和输出接线端子 P2-1至P2-12连接至家用智能配电箱的各支路控制电路;所述的主控单片机输出控制接口 及处理电路包括集成电路74HC573和电阻、二极管Q0-Q11，其中，处理电路为两块集成电路 74HC573;所述的家用智能配电箱的开关状态信号和告警状态信号首先连接至输入接线端 子P1-3至P1-19,其中，开关状态信号12路，告警状态信号5路，输入接线端子P1-3至P1-19的 开关状态信号和告警状态信号分别经各自的排阻、三极管连接至主控单片机的输入端，使 主控单片机获得家用智能配电箱的开关状态信号和告警状态信号，主控单片机再将这些采 集的家用智能配电箱开关状态信号和告警状态信号打包通过WIFI收发器上传给服务器。
【文档编号】H02H3/26GK105978148SQ201610421731
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】张斌, 李振兴, 欧阳成绩
【申请人】湖南星球智能电气科技开发有限公司