一种非侵入式负荷监测装置及终端的制作方法

本申请涉及电力系统负荷监测领域，具体而言，涉及一种非侵入式负荷监测装置及终端。

背景技术：

目前，国内外的用户用电负荷监测技术主要可分为侵入式和非侵入式两种，非侵入式负荷监测装置凭借便于安装，易于维护等优势，受到了国内外企业和高校研究机构的青睐，但现有的非侵入式负荷监测装置在数据采集监测过程中遇到装置突然断电时会存在设备采集的数据容易丢失的问题。

技术实现要素：

本申请实施例的目的在于提供一种非侵入式负荷监测装置及终端，用以解决现有的非侵入式负荷监测装置在突然断电时存在的采集数据容易丢失的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案如下：

第一方面：本申请提供一种非侵入式负荷监测装置，用于采集被测线路的电压信号及电流信号并转换为对应的数字信号的adc采集模块；用于存储所述数字信号的本地存储器；用于供电的电源模块；用于监测所述电源模块、并在所述电源模块中断时发出中断信号的电源监测模块；用于根据所述中断信号将所述数字信号发送至所述本地存储器存储的微处理器；用于传输所述数字信号的通信模块；所述adc采集模块的输入端与被测线路连接，所述adc采集模块的输出端连接所述微处理器；所述电源模块的输入端与所述被测线路连接，所述电源模块的输出端通过所述电源监测模块连接所述微处理器；所述微处理器还分别连接通信模块和本地存储器。

上述设计的非侵入式负荷监测装置，通过电源监测模块监测电源模块的供电情况，并在断电时产生中断信号发送给微处理器，微处理器将采集的数字信号保存在本地存储器中，使得该装置能够在断电时及时进行数据备份，不会造成数据遗失，并且可在装置供电恢复后重新读取传输，提高了数据传输的可靠性。

在第一方面的可选实施方式中，所述电源监测模块包括电压监测芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、电容以及备用电源；所述电压监测芯片的型号为mic2778；所述电压监测芯片的lth引脚通过所述第一电阻连接所述电源模块的输出端，还依次通过所述第二电阻和第三电阻接地；所述电压监测芯片的hth引脚通过所述第三电阻接地；所述电压监测芯片的vdd引脚连接所述备用电源，还通过所述电容接地；所述电压监测芯片的rst引脚连接所述微处理器，还通过所述第四电阻连接所述备用电源；所述电压监测芯片的gnd引脚接地。

在上述实施方式中，当电源模块提供的电压消失时，电压监测芯片的rst引脚产生下降沿信号并将其传输给微处理器，该微处理器通过该下降沿信号触发数字信号存储操作，使得在断电后微处理器能够及时进行数字信号存储操作，保证了数据的可靠性。

在第一方面的可选实施方式中，所述通信模块包括wifi通信模块和zigbee通信模块，所述wifi通信模块和zigbee通信模块分别与所述微处理器连接。

在第一方面的可选实施方式中，所述zigbee通信模块包括zigbee芯片，所述zigbee芯片型号为zm516x，所述微处理器型号为am335x，所述微处理器包括uart接口，所述uart接口的txd引脚连接所述zigbee芯片的rxd引脚，所述uart接口的rxd引脚连接所述zigbee芯片的txd引脚。

在上述实施方式中，通过zigbee模块融入智能家居的通信网络，实现监测装置与智能家居的通信，使监测装置实现更大的功效。

在第一方面的可选实施方式中，所述本地存储器包括闪存芯片，所述微处理器型号为am335x，所述闪存芯片的i/o0引脚连接所述微处理器的d0引脚，所述闪存芯片的i/o1引脚连接所述微处理器的d1引脚，所述闪存芯片的i/o2引脚连接所述微处理器的d2引脚，所述闪存芯片的i/o3引脚连接所述微处理器的d3引脚，所述闪存芯片的i/o4引脚连接所述微处理器的d4引脚，所述闪存芯片的i/o5引脚连接所述微处理器的d5引脚，所述闪存芯片的i/o6引脚连接所述微处理器的d6引脚，所述闪存芯片的i/o7引脚连接所述微处理器的d7引脚。

在上述实施方式中，通过微处理器的数据接口与闪存芯片之间的数据传输，使得断电后微处理器处理的数字信号能够快速的保存在闪存芯片中。

在第一方面的可选实施方式中，所述adc采集模块包括型号为max11040的adc采样芯片。

在上述实施方式中，该max11040的芯片最高采样频率高达64ksps，支持4个通道同步采样，因此，能够满足单相电路和多相电路的采集需求，适应性更强。

在第一方面的可选实施方式中，所述电源模块包括整流模块和降压模块，所述整流模块的输入端与所述被测线路连接，所述整流模块通过所述降压模块与所述电源监测模块连接。

上述实施方式中，电源模块直接与被测电路连接，从而以被测电路作为电源，减少了负荷监测装置的结构，保证监测装置安装的便利。

在第一方面的可选实施方式中，所述装置还包括用于指示所述装置运行状况的指示灯，所述指示灯与所述微处理器连接。

在上述实施方式中，通过指示灯来直观的指示监测装置的运行状态，为监测装置的调试和维护工作带来很大便利。

在第一方面的可选实施方式中，所述被测线路为220v家庭电路。

第二方面：本申请提供一种非侵入式负荷监测终端，所述终端包括如第一方面中任一可选实施方式中的非侵入式负荷监测装置。

上述设计的非侵入式负荷监测终端，通过电源监测模块监测电源模块的供电情况，并在断电时产生中断信号发送给微处理器，微处理器将采集的数字信号保存在本地存储器中，使得该装置能够在断电时及时进行数据备份，不会造成数据遗失，并且可在装置供电恢复后重新读取传输，提高了数据传输的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请第一实施例提供的非侵入式负荷监测装置第一示意图；

图2为本申请第一实施例提供的电源监测模块结构框图；

图3为本申请第一实施例提供的非侵入式负荷监测装置第二示意图；

图4为本申请第一实施例提供的本地存储器与微处理器连接图；

图5为本申请第一实施例提供的非侵入式负荷监测装置第三示意图。

图标：100-adc采集模块；102-本地存储器；1021-闪存芯片；104-电源模块；1041-整流模块；1042-降压模块；106-电源监测模块；1061-电压监测芯片；1062-第一电阻；1063-第二电阻；1064-第三电阻；1065-第四电阻；1066-电容；1067-备用电源；108-微处理器；110-通信模块；1101-wifi通信模块；1102-zigbee通信模块；112-指示灯。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

第一实施例

如图1所示，本实施例提供一种非侵入式负荷监测装置，该装置包括用于采集被测线路的电压信号及电流信号并转换为对应的数字信号的adc采集模块100；用于存储该数字信号的本地存储器102；用于供电的电源模块104；用于监测电源模块104、并在电源模块104中断时发出中断信号的电源监测模块106；用于根据中断信号将数字信号发送至本地存储器102存储的微处理器108；用于传输数字信号的通信模块110；

adc采集模块100的输入端与被测线路连接，adc采集模块100的输出端连接微处理器108；电源模块104的输入端与被测线路连接，电源模块104的输出端通过电源监测模块106连接微处理器108；微处理器108还分别连接通信模块110和本地存储器102。

上述设计的装置正常工作时，adc采集模块100用于采集被测线路的负荷信号，该负荷信号包括电压信号及电流信号，并将该负荷信号转换成的数字信号传输给微处理器108，微处理器108进而对该采集的数字信号进行处理，并将其发送给相关的设备进行处理。譬如微处理器108对该采集的数字信号进行滤波、启停事件检测等处理，当检测到被测线路上有电器启停事件发生时，则计算得到负荷特征向量，并通过通信模块110将其发送给互联网云平台，互联网云平台则调用负荷识别算法来辨别电器的种类和状态。在此过程中，电源模块104通过转换被测线路上的电压来为整个系统元件进行供电，电源监测模块106监测电源模块104实时的供电情况。

上述装置在工作过程中如果出现突然断电时，例如，电源模块104连接的被测线路上停电，会出现断电的情况。此时，电源监测模块106监测到电源模块104突然断电，会产生一个中断信号，并将其传输给微处理器108，微处理器108接收到该中断信号之后，会将采集的并且没有发送给互联网云平台的数字信号传输给本地存储器102进行本地存储，延后到装置恢复供电时再通过通信模块110进行传输。

上述设计的装置，通过电源监测模块监测电源模块的供电情况，并在断电时产生中断信号发送给微处理器，微处理器将采集的数字信号保存在本地存储器中，使得该装置能够在断电时及时进行数据备份，不会造成数据遗失，并且可在装置供电恢复后重新读取传输，提高了数据传输的可靠性。

在本实施例的可选实施方式中，如图2所示，该电源监测模块106包括电压监测芯片1061、第一电阻1062、第二电阻1063、第三电阻1064、第四电阻1065、电容1066以及备用电源1067；该电压监测芯片1061的型号为mic2778，除了型号为mic2778，还可以为该一系列的其他型号芯片；电压监测芯片1061的lth引脚通过第一电阻1062连接电源模块104的输出端，还依次通过第二电阻1063和第三电阻1064接地；电压监测芯片1061的hth引脚通过第三电阻1064接地；电压监测芯片1061的vdd引脚连接备用电源1067，还通过电容1066接地；电压监测芯片1061的rst引脚连接微处理器108，还通过第四电阻1065连接备用电源1067；电压监测芯片1061的gnd引脚接地。

上述设计的实施方式，在装置断电时，第一电阻1062与电源模块104连接处的电压消失，此时，会使该电压监测芯片1061在rst引脚产生一个下降沿信号，该下降沿信号就是前述所说的中断信号，该下降沿信号通过rst引脚传输给微处理器108，微处理器接收到该下降沿信号后即进行数字信号的本地存储操作；微处理器108的型号为am335x时，电压监测芯片1061的rst引脚与该微处理器108的vbat_int引脚连接。另外，在断电之后，由于电源监测芯片的vdd引脚和rst引脚都与备用电源1067连接，所以断电后备用电源1067可为该装置内各个模块进行短暂的供电，以使微处理器108完成数字信号的存储操作。

上述实施方式中，当电源模块104提供的电压消失时，电压监测芯片1061的rst引脚产生下降沿信号并将其传输给微处理器，该微处理器通过该下降沿信号触发数字信号存储操作，使得在断电后微处理器能够及时进行数字信号存储操作，保证了数据的可靠性。

在本实施例的可选实施方式中，如图3所示，通信模块110包括wifi通信模块1101和zigbee通信模块1102，wifi通信模块1101和zigbee通信模块1102都与微处理器108连接。

wifi通信模块1101用于将该微处理器108采集处理后的数据发送给互联网云平台，具体的，该wifi通信模块1101的芯片型号可为wm6201eu，该wifi通信模块1101能够支持sta和ap两种工作模式，在采集终端进行初始化的阶段，wifi模块工作于ap模式时，可以接收来自互联网云平台的一些初始化配置参数；而在监测装置进入常规工作阶段时，wifi模块工作于sta模式，负责向互联网云平台传输数据。wifi模块的通信协议底层基于tcp/ip协议栈，上层基于http通信协议，保障了wifi模块数据通信的稳定性、安全性与可靠性。

zigbee通信模块1102的主要作用是将该监测装置融入智能家居的通信网络，实现与智能家居进行通信的功能。其中，zigbee通信模块1102包括zigbee芯片，zigbee芯片型号为zm516x，微处理器108型号为am335x，微处理器108包括uart接口，uart接口的txd引脚与zigbee芯片的rxd引脚连接，uart接口的rxd引脚与zigbee芯片的txd引脚连接。

另外，zigbee芯片除了型号为zm516x，还可以为该一系列的其他型号芯片。上述实施方式，通过zigbee模块融入智能家居的通信网络，实现监测装置与智能家居的通信，使监测装置实现更大的功效。

在本实施例的可选实施方式中，如图4所示，本地存储器102包括闪存芯片1021，微处理器108的型号为am335x，闪存芯片1021的i/o0引脚连接微处理器108的d0引脚，闪存芯片1021的i/o1引脚连接微处理器108的d1引脚，闪存芯片1021的i/o2引脚连接微处理器108的d2引脚，闪存芯片1021的i/o3引脚连接微处理器108的d3引脚，闪存芯片1021的i/o4引脚连接微处理器108的d4引脚，闪存芯片1021的i/o5引脚连接微处理器108的d5引脚，闪存芯片1021的i/o6引脚连接微处理器108的d6引脚，闪存芯片1021的i/o7引脚连接微处理器108的d7引脚。

上述实施方式中，微处理器108的d0～d7引脚为8-bit宽的数据接口，闪存芯片1021可为容量大小为128mb的nandflash，在断电时，该微处理器108通过d0～d7引脚的数据传输接口将采集处理后的数据传输到该闪存芯片1021中，等到装置供电恢复正常后，可再通过d0～d7引脚数据接口将断电前保存的数据读取出，再将其通过通信模块110发送给互联网云平台。

前述描述为闪存芯片1021与微处理器108数据传输的连接，除了数据传输的连接，还包括控制部分的连接，具体为：

该闪存芯片1021的cle引脚连接微处理器108的ebl_a22引脚；该闪存芯片1021的ale引脚连接微处理器108的ebl_a21引脚；该闪存芯片1021的re引脚连接微处理器108的nandoe引脚；该闪存芯片1021的we引脚连接微处理器108的nandwe引脚。

上述实施方式中，通过微处理器的数据接口与闪存芯片之间的数据传输，使得断电后微处理器处理的数字信号能够快速的保存在闪存芯片中。

在本实施例的可选实施方式中，adc采集模块100可为型号为max11040的芯片。该max11040的芯片最高采样频率高达64ksps，支持4个通道同步采样，因此，能够满足单相电路和多相电路的采集需求，适应性更强。使用此类型芯片的负荷监测装置能够使采集到的数据尽可能高度地还原电力总线上的电压信号和电流信号的原始波形，捕获暂态阶段的高次谐波，便于后续步骤获取更加精确的负荷特征向量，抓住电器负荷特征中的细微差别，从而提高整个系统的负荷识别成功率。

在本实施例的可选实施方式中，如图5所示，该电源模块104包括整流模块1041和降压模块1042，整流模块1041的输入端与被测线路连接，整流模块1041的输出端通过降压模块1042连接电源监测模块106。

电源模块104连接被测线路，将被测电路的电压进行转化直接为装置内的各个模块进行供电，而装置内的各个模块的工作电压一般为1.8v、3.3v、5v等电压等级，工作电流一般为直流，被测电路一般为ac220v的家用电。所以，该电源模块可设置整流模块1041和降压模块1042，该整流模块1041与被测线路连接，用于将该被测电路的交变电流转换成直流，再将转换的直流传输给降压模块1042，该整流模块1041可为常规的整流器或整流电路。该降压模块1042再将接收的直流进行降压，把电压降至适当的等级给该装置供电，该降压模块可为常规的降压电路。

上述实施方式中，电源模块直接与被测电路连接，从而以被测电路作为电源，减少了负荷监测装置的结构，保证监测装置安装的便利。

在本实施例的可选实施方式中，如图5所示，该装置还包括指示灯112，该指示灯112与微处理器108连接，用于指示该装置的运行状况，当断电之后，如果该指示灯112还处于亮着的状态，那么说明此时的微处理器108在断电之后正在进行断电后的数据存储，如果断电之后，该指示灯112直接熄灭，则说明该微处理器108没有进行数据存储，可能存在备用电源损坏等问题；当断电之后，该指示灯112亮一段时间后熄灭，则说明书该微处理器108已经将数据存储完成。另外，还可以设置多个指示灯，多个指示灯分别与装置中的各个模块连接，用于指示各个模块的运行状况。

上述实施方式中，通过指示灯来直观的指示监测装置的运行状态，为监测装置的调试和维护工作带来很大便利。

在本实施例的可选实施方式中，微处理器108可为cortex-a8系列、最高主频达1ghz的32bitarm处理器am335x，该处理器具有处理速度快，功能多的优点。

第二实施例

本申请提供一种非侵入式负荷监测终端，该终端包括如第一实施例中任一实施方式找那个的非侵入式负荷监测装置。由于实施过程与第一实施例中的实施过程类似，在这里不再进行赘述。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。