一种基于物联网的电气负载参数测量装置的制作方法

本实用新型涉及电器参数的监测装置，尤其是涉及一种基于物联网的电气负载参数测量装置。

背景技术：

目前世界各国都在对传统的电力工业生产方式和管理模式进行改革。各种类型的新型仪表曾出不穷，功能也在不断的更新和完善，而且成立许多专门的机构来定制各种电能检测计量的规范。在国内，随着电力电子检测技术的不断发展，电能检测计量技术也经历了几个时期。现在，检测仪表都是基于交流采样，先将电压、电流信号经高精度的电压、电流互感器变成数字系统可测量的交流小信号，然后再送入数字信号处理器进行计算。交流采样是对被测信号的瞬时值进行采样，然后对采样值进行分析计算获取被测量信号的，对采样的速率要求高，程序计算量相对较大，但它的采样值中所含信息量大，可通过不同的算法获取所关心的多种信息如有效值、相位、谐波分量等，实时性好，精度高。随着微机技术的不断发展以及电力参数实时测量要求的提高，交流采样技术己经逐步取代了传统的直流采样方法。随着无线通讯网络的覆盖与普及，利用通讯网络监测电器负载的使用状况和数量己经成为趋势。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种操作方便、能够提高电能使用效率和电器负载状况检测的基于物联网的电气负载参数测量装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于物联网的电气负载参数测量装置，包括电能检测传感器、电量采集模块、单片机、WIFI模块、云端服务器和客户端，所述的电能检测传感器一端与待测电气负载连接，所述的电能检测传感器另一端通过电量采集模块与单片机连接，所述的单片机通过WIFI模块与云端服务器连接，所述的云端服务器与客户端连接。

优选地，所述的电能检测传感器包括降压电路和电参量转换电路，所述的电气负载、降压电路与电参量转换电路依次串联，所述的电参量转换电路与电量采集模块连接。

优选地，所述的电能检测传感器包括电流传感器、电压传感器、功率传感器和多次谐波分量传感器。

优选地，所述的电参量转换电路和部件包括依次连接的放大器和分压电路。

优选地，所述的电量采集模块为计量芯片，并通过SPI协议与单片机连接。

优选地，所述的计量芯片为90E36A计量芯片，设有用于把采集的电气参数包括电压、电流、功率因数角转换为数字量的模数转换电路，所述的模数转换电路通过SPI接口传送至单片机。

优选地，所述的单片机为STM32F407单片机。

优选地，所述的WIFI模块为ESP8266-WIFI模块，并通过TCP/IP协议与云端服务器连接。

优选地，所述的装置还包括分别与单片机连接的串口调试模块、SD卡、按键和电源模块。

优选地，所述的云端服务器为公共类服务器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1)本实用新型基于物联网的负载电器参数监测装置，通过降压电路降低待测电压至计量芯片的可测范围，使用计量芯片监测负载的参数，如电压、电流、有功功率、无功功率、多次谐波分量，通过SPI协议传输到单片机，由单片机STM32F407处理数据，再由单片机的外接WIFI模块(芯片为ESP8266)将处理后的数据发送给云端服务器，当用户使用PC或手机客户端向服务器请求数据，服务器会将数据发给用户，让用户直观的观察到这些参数，达到负载电器使用状况和数量远程监测的目的。

2)在监测到这些负载电器参数后用户可以根据所监测到的实时参数对家用电器的使用情况进行调整，能够提高电能的使用效率，也可以让用户在用电高峰期降低跳闸的风险。

3)同时这个装置也可以运用在企业里，因为企业的耗电一般较大，实时监测电器负载参数，在监测这些电器负载的参数后进行合理的负载电器调整，能够一定程度的减少能耗，降低成本，增加企业的市场竞争力。

4)这个设备对电器负载的数字化改造有着重要的现实意义,使得家用负载参数监测和企业负载参数检测计量水平与国际接轨。能够减少了电能污染,改善电网的电能质量。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的本地端结构示意图。

1-电气负载，2-电能检测传感器，3-电量采集模块，4-电源模块，5-LED触摸屏，6-WIFI模块，7-串口调试模块，8-SD卡，9-按键，10-单片机，11-服务器，12-客户端。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，一种基于物联网的电气负载参数测量装置，包括电能检测传感器2、电量采集模块3、单片机10、WIFI模块6、云端服务器11和客户端12，所述的电能检测传感器2一端与待测电气负载1连接，所述的电能检测传感器2另一端通过电量采集模块3与单片机10连接，所述的单片机10通过WIFI模块6与云端服务器11连接，所述的云端服务器11与客户端12连接。

所述的电能参数检测模块2包括降压电路和电参量转换电路和部件，所述的电气负载1、降压电路与电参量转换电路依次串联，所述的电参量转换电路与电量采集模块连接。所述的电能检测传感器包括电流传感器、电压传感器、功率传感器和多次谐波分量传感器。所述的电参量转换电路和部件包括放大器和分压电路，满足与单片机输入接口的信号值相匹配。所述降压模块的使用，使得电能分析模块可以监测家庭电路或者高压电路的电气参数。

通过供电线路的检测来分析得到用户使用电器的类型和数量，供电线路的检测参数有电压、电流、有功功率、无功功率、多次谐波分量，对检测到的电量参数作分析，来识别是什么类型的负载，如：电视机、冰箱、手机适配器等，对于负载或新负载的识别能力是采用现有的自学习方法来修正和认识，尤其是不同类型的同功率负载识别采用了多次谐波的展开分析来得到特征。

所述的电量采集模块3为计量芯片，并通过SPI协议与单片机连接。所述的计量芯片为90E36A计量芯片。所述90E36A计量芯片的应用，测量负载的电流、电压、功率因素等信息，转化为数字量并通过SPI协议与微型处理器进行通信将采集到的数据传输给微型处理器。

所述的单片机为STM32F407单片机。所述的单片机对采集到电气参数作出分析和判断，得出母线或进户线上用电负载的种类、使用状况和数量的鉴别，经WIFI模块上传至云端服务器。所述单片机将WIFI模块与SPI通信协议兼容使用。所述的WIFI模块为ESP8266-WIFI模块，并通过TCP/IP协议与云端服务器连接。

所述的云端服务器为腾讯云系统的服务器。在数据上传后等待客户端请求数据并将数据发送给用户，在post请求头时使用OTP技术进行鉴权，数据通过SSL链接以达到数据安全的目的。所述服务器对用户可以实现一对多的需求，可以用多个客户端向服务器请求数据，服务器都会将数据发给用户。

所述的装置还包括分别与单片机连接的串口调试模块7、SD卡8和按键9。所述的装置还包括与单片机连接的电源模块4。

所述的装置可以通过测量到的电压、电流、功率因素角等参数对所在电路的用电器接入情况进行分析，并准确得出接入电网的用电器类型及数量，可以应用在单个家庭电路中，也可以在大范围的电网中应用，分析一片区域的用电器使用情况，在分析后对用电器的使用进行调控，可以提高电能利用率。可以与其他智能家电设备兼容使用，在监测到数据异常时远程调控用电器的使用情况，实现远程智能调控。

本实用新型将电能检测传感器、电量采集模块串联在负载上，把电量采集模块监测的数据通过SPI协议传输到单片机，由单片机STM32F407分析和处理数据，再由单片机的外接WIFI模块(芯片为ESP8266)将处理后的数据发送给云端服务器，当用户使用PC或手机客户端向服务器请求数据，服务器会将数据发给用户，让用户直观的观察到这些参数，达到负载电器使用状况和数量远程监测的目的。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。