基于物联网的负载电流异常预警装置、系统及方法与流程

本发明涉及物联网监控领域，尤其涉及一种基于物联网的负载电流异常预警装置、系统及方法。

背景技术：

随着我国经济的快速发展，电气设备在各行各业的运用也越来越多，随之带来的电气火灾隐患也越来越。特别是一些古镇、庙宇、博物馆等文物古建筑，由于保持文物古建筑的原貌，使建筑防火等级、防火间距等均不能满足建筑防火规范要求，这使得文物古建筑的用电安全矛盾日趋突出，文物古建筑电气火灾时有发生，因此如何加强对文物古建筑用电负载的异常监控，减少电气火灾的发生是文物行业主管部门急待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于物联网的负载电流异常预警装置、系统及方法，能够准确对作为负载的用电设备的电流信息进行监测并作出准确的预警，从而确保古镇、博物馆等特殊场合下的用电安全。

本发明提供的一种基于物联网的负载电流异常预警装置，包括：监测单元、主控单元和传输单元；

所述监测单元，用于监测供电线路中各相电压、电流以及用电设备的电气线路的漏电电流；

主控单元，用于接收监测单元输出的监测信息，并根据监测信息进行预警判断，当实时监测信息达到预警阈值，则输出告警信息；

物联网传输单元，用于接收主控单元输出的告警信息以及实时监测信息并上传，且还用于接收外部控制命令并传输至主控单元。

进一步，所述监测单元包括采集模块、电流互感器和电压互感器，所述电流互感器至少为两组，其中一组用于监测供电线路中的各相电流，另外一组用于监测用电设备的电气线路的漏电电流，所述电流互感器和电压互感器的输出端与采集模块的输入端连接，所述采集模块的输出端与主控单元连接，所述采集模块用于对电流互感器和电压互感器输出的模拟采样信号进行采集，并向主控单元输出数字采样信号。

进一步，所述主控单元包括中央控制器、预警输出模块和flash存储器；

所述中央控制器的信号输入端与监测单元的输出端连接，所述中央控制器的输出端与预警输出模块连接，所述中央控制器与flash存储器连接，所述中央控制器与物联网传输单元通信连接。

进一步，所述中央控制器根据如下方法输出告警信息：

s1.中央控制器获取各用电设备的额定功率wi，根据各用电设备的额定功率求得各用电设备的额定电流ii，由各用电设备的额定电流组成额定电流集合i,其中，i＝[i1i2…in],i＝1,2,…,n,n表示用电设备的个数；

s2.构建子集：

在额定电流集合i中，计算第一个元素i1与其他元素的电流和，并将电流和与第一个元素i1组成子集z1：

z1＝[i1,i1+i2,i1+i2+i3,…,i1+i2+i3+…+in]；

构建子集b:除去第一元素i1，计算第二个元素i2与其他元素的电流和，必将第二个元素i2与第二个元素与其他元素的电流和组成子集z2:

z2＝[i2,i2+i3,i2+i2+i4,…,i2+i3+i4+…+in]；

依次类推，直至构建子集zn：zn＝[in]；

s3.将子集z1、z2，…，zn进行并运算组成集合z；

s4.读取集合z中的各元素的值，将确定各元素的电流阈值范围为：

[zj-zj×θ％,zj+zj×θ％]，其中，zj为集合z中的第j个元素，j＝1,2，…，m，m为集合z中元素的个数，θ为根据实际工况设定的电流浮动值；

s5.中央控制器将步骤s4中获取的电流阈值范围存储至flash存储器中；

s6.中央控制器从监测单元获取检测的电流值，当获取的实测电流值处于任一电流阈值范围内，则判断当前用电负载正常，否则为异常，此时，中央控制器输出告警信息。

相应地，本发明还提供了一种基于物联网的负载电流异常预警系统，包括预警装置和监控单元；

所述预警装置与监控单元通信连接，其中，所述预警装置上述的预警装置。

本发明还提供了一种负载电流异常预警方法，包括如下步骤：

s1.获取各用电设备的额定功率wi，根据各用电设备的额定功率求得各用电设备的额定电流ii，由各用电设备的额定电流组成额定电流集合i,其中，i＝[i1i2…in],i＝1,2,…,n,n表示用电设备的个数；

s2.构建子集：

在额定电流集合i中，计算第一个元素i1与其他元素的电流和，并将电流和与第一个元素i1组成子集z1：

z1＝[i1,i1+i2,i1+i2+i3,…,i1+i2+i3+…+in]；

构建子集b:除去第一元素i1，计算第二个元素i2与其他元素的电流和，必将第二个元素i2与第二个元素与其他元素的电流和组成子集z2:

z2＝[i2,i2+i3,i2+i2+i4,…,i2+i3+i4+…+in]；

依次类推，直至构建子集zn：zn＝[in]；

s3.将子集z1、z2，…，zn进行并运算组成集合z；

s4.读取集合z中的各元素的值，将确定各元素的电流阈值范围为：

[zj-zj×θ％,zj+zj×θ％]，其中，zj为集合z中的第j个元素，j＝1,2，…，m，m为集合z中元素的个数，θ为根据实际工况设定的电流浮动值；

s5.采集用电设备的供电线路的各相电压以及用电设备的电气线路的漏电流，当获取的实测电流值处于任一电流阈值范围内，则判断当前用电负载正常，否则为异常，并输出告警信息。

本发明的有益效果：通过本发明，能够准确对作为负载的用电设备的电流信息进行监测并作出准确的预警，从而确保古镇、博物馆等特殊场合下的用电安全，有效降低因为用电设备引起的电气火灾发生的可能性，确保古镇、博物馆等特殊场合的生命财产安全。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的具体实施例结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明，如图所示：

本发明提供的一种基于物联网的负载电流异常预警装置，包括：监测单元、主控单元和传输单元；

所述监测单元，用于监测供电线路中各相电压、电流以及用电设备的电气线路的漏电电流；

主控单元，用于接收监测单元输出的监测信息，并根据监测信息进行预警判断，当实时监测信息达到预警阈值，则输出告警信息；

物联网传输单元，用于接收主控单元输出的告警信息以及实时监测信息并上传，且还用于接收外部控制命令并传输至主控单元，其中，物联网传输单元采用现有的物联网模块，比如zigbee模块、蓝牙模块、uwb传输模块等，通过上述结构，能够准确对作为负载的用电设备的电流信息进行监测并作出准确的预警，从而确保古镇、博物馆等特殊场合下的用电安全，有效降低因为用电设备引起的电气火灾发生的可能性，确保古镇、博物馆等特殊场合的生命财产安全。

本实施例中，所述监测单元包括采集模块、电流互感器和电压互感器，所述电流互感器至少为两组，其中一组用于监测供电线路中的各相电流，另外一组用于监测用电设备的电气线路的漏电电流，所述电流互感器和电压互感器的输出端与采集模块的输入端连接，所述采集模块的输出端与主控单元连接，所述采集模块用于对电流互感器和电压互感器输出的模拟采样信号进行采集，并向主控单元输出数字采样信号，所述采集模块采用现有的数字采样电路，将电流互感器和电压互感器输出的模拟信号转换为数字信号并输出至中央控制器中。

本实施例中，所述主控单元包括中央控制器、预警输出模块和flash存储器；

所述中央控制器的信号输入端与监测单元的输出端连接，所述中央控制器的输出端与预警输出模块连接，所述中央控制器与flash存储器连接，所述中央控制器与物联网传输单元通信连接，其中，中央控制器采用现有的单片机，flash存储器用于存储中央控制器运行的必要程序以及参数，其中，程序为现有程序，预警输出模块采用现有的声光报警器和/或语音提示器，并且还可以设置显示器进行相应的显示。

本实施例中，所述中央控制器根据如下方法输出告警信息：

s1.中央控制器获取各用电设备的额定功率wi，根据各用电设备的额定功率求得各用电设备的额定电流ii，由各用电设备的额定电流组成额定电流集合i,其中，i＝[i1i2…in],i＝1,2,…,n,n表示用电设备的个数；

s2.构建子集：

在额定电流集合i中，计算第一个元素i1与其他元素的电流和，并将电流和与第一个元素i1组成子集z1：

z1＝[i1,i1+i2,i1+i2+i3,…,i1+i2+i3+…+in]；

构建子集b:除去第一元素i1，计算第二个元素i2与其他元素的电流和，必将第二个元素i2与第二个元素与其他元素的电流和组成子集z2:

z2＝[i2,i2+i3,i2+i2+i4,…,i2+i3+i4+…+in]；

依次类推，直至构建子集zn：zn＝[in]；

s3.将子集z1、z2，…，zn进行并运算组成集合z；

s4.读取集合z中的各元素的值，将确定各元素的电流阈值范围为：

[zj-zj×θ％,zj+zj×θ％]，其中，zj为集合z中的第j个元素，j＝1,2，…，m，m为集合z中元素的个数，θ为根据实际工况设定的电流浮动值；

s5.中央控制器将步骤s4中获取的电流阈值范围存储至flash存储器中；

s6.中央控制器从监测单元获取检测的电流值，当获取的实测电流值处于任一电流阈值范围内，则判断当前用电负载正常，否则为异常，此时，中央控制器输出告警信息。

相应地，本发明还提供了一种基于物联网的负载电流异常预警系统，包括预警装置和监控单元；

所述预警装置与监控单元通信连接，其中，所述预警装置上述的预警装置，其中，监控单元可以包括如下结构：监控服务器、存储服务器以及web服务器，监控服务器用于接收实时监测数据以及告警信息，并根据告警信息进行告警，存储服务器与监控服务器通信连接，用于存储告警信息以及实时监测数据，web服务器与存储服务器通信连接，用于用户登录查询相应的信息。

本发明还提供了一种负载电流异常预警方法，包括如下步骤：

s1.获取各用电设备的额定功率wi，根据各用电设备的额定功率求得各用电设备的额定电流ii，由各用电设备的额定电流组成额定电流集合i,其中，i＝[i1i2…in],i＝1,2,…,n,n表示用电设备的个数；

s2.构建子集：

在额定电流集合i中，计算第一个元素i1与其他元素的电流和，并将电流和与第一个元素i1组成子集z1：

z1＝[i1,i1+i2,i1+i2+i3,…,i1+i2+i3+…+in]；

构建子集b:除去第一元素i1，计算第二个元素i2与其他元素的电流和，必将第二个元素i2与第二个元素与其他元素的电流和组成子集z2:

z2＝[i2,i2+i3,i2+i2+i4,…,i2+i3+i4+…+in]；

依次类推，直至构建子集zn：zn＝[in]；

s3.将子集z1、z2，…，zn进行并运算组成集合z；

s4.读取集合z中的各元素的值，将确定各元素的电流阈值范围为：

[zj-zj×θ％,zj+zj×θ％]，其中，zj为集合z中的第j个元素，j＝1,2，…，m，m为集合z中元素的个数，θ为根据实际工况设定的电流浮动值；

s5.采集用电设备的供电线路的各相电压以及用电设备的电气线路的漏电流，当获取的实测电流值处于任一电流阈值范围内，则判断当前用电负载正常，否则为异常，并输出告警信息，通过上述方法，能够准确地对用电设备的电流异常情况进行预警。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。