一种可对用电负荷进行远程或本地分项控制的智能终端的制作方法

本实用新型涉及一种可对用电负荷进行远程或本地分项控制的智能终端，属电力计量技术领域。

背景技术：

目前的电力用户，无论是在一栋办公楼还是一户居民用户，其用电配置都是一块进户的电能表，电表后供电电源线连接一个多路空气开关，通过空气开关的多路出线连接输送到各用电负荷。这种安装配置方式电能表只能计量出该用户的总用电量，即整个办公楼或住户所有电器的用电量总和，但无法分项统计出各用电设备单独的用电情况，也无法统计各设备的用电时间和用电时段，更是无法分别对各用电设备的供电电源进行远程通电或停电控制，因而无法实现对设备的用电进行经济合理的控制和管理，具体如下：

（1）无法实现户内各用电设备供电电源按照设置的通断电时间表进行自动分项通电、断电控制。每户电能表后接有各种用电设备，像空调、照明灯、电脑、饮水机等，但这些用电设备的用电时间不一致，照明灯只需晚上才点亮，电脑只需上班时间才开机，网站服务器要24小时在线运行等等，因此需要对各路用电设备供电电源进行分项自动通断控制。不然就会造成部分无需通电运行的设备在非工作期间供电电源仍长期满负荷运行，造成巨大的能源浪费。如果配置了智能终端，就可根据各设备的作息时间在智能终端上设置好每台用电设备供电电源的通断时间，在非工作时间智能终端将自动切断不在工作期间设备的供电电源，工作期间自动恢复该设备的供电电源供应。但目前每户电能表只有单路输出，因此无法对电能表后所接的各种电器设备，像空调、照明灯、电脑、饮水机等设备供电电源进行分项自动控制。

（2）无法对户内各用电设备的用电时段和用电时间进行分项统计。为节能减排，很多单位安排专人检查下班后哪些办公室没有关灯、没有关空调、没关电脑等设备，并进行统计考核。但这种统计考核方法存在很大的不足，首选考核需要人工值班，浪费了人力和时间。同时该考核方法也不完整，检查下班后照明灯是否关闭，只能通过查看办公室窗户上的灯光进行判断，白天还难以判断；但空调、电脑等设备就难以判断了。如果配置了智能终端，企业相关管理人员就可实时在线监测到每个用电设备的用电情况，包括每台设备的用电时段和用电量，也可统计出每个员工的用电情况，包括用电时间段，并将节能指标纳入企业的考核系统。

（3）不具备通过手机随时查看家中或单位各用电电器的用电情况，目前的电能表不能与业主的手机通讯，无法通过APP查看家中或单位的用电情况，更无法了解各用电设备、用电电器的用电情况。如果配置了智能终端，就可以通过手机了解家中各用电电气的用电情况，包括当前的用电电流、功率。

（4）不具备远程开通或关断各用电设备供电电源的功能。比如某住宅区的业主出在门后才想起家里忘了关灯、关空调，这时他只能2种选择，要么回家关灯关空调耽误其他事，要么让家中的电能白白地浪费，一直等到他回到家里。如果配置了智能终端，就可以通过手机遥控家中各用电电气的开启或关停。

因此迫切需要一种可对用电负荷进行远程或本地分项控制的智能终端，对一家企业或一户住宅的用电情况进行监测和管理。

技术实现要素：

本实用新型的目的是，为了优化用电管理的性能，可统计汇总户内各用电设备的用电时段和用电时间，监测和控制节能装置对用电设备用电情况进行监测，公开一种可对用电负荷进行远程或本地分项控制的智能终端。

本实用新型的技术方案如下：

一种可对用电负荷进行远程或本地分项控制的智能终端，包括手机和手机无线公网信道，其特征在于，所述智能终端还包括终端本体，所述终端本体由采样及控制执行电路、多路转换开关、计算分析控制电路和远程无线通讯电路组成；采样及控制执行电路输入端连接电源，输出端连接多路转换开关；多路转换开关通过模数转换连接计算分析控制电路；计算分析控制电路连接远程无线通讯电路，通过无线发射模块远程发送用电信息和接收手机客户端的命令。

所述终端本体安装在单相或三相供电电源线进户的位置，用以取代原来的电能表；供电电源线输入终端本体后接入采样及控制执行电路。

所述计算分析控制模块通过远程无线通讯电路接收手机客户端的命令，再对各分项负荷的供电开关继电器进行通电、断电控制，同时也根据各负荷线路的用电情况进行通断或保护，比如过流或过压情况下自动断电。

所述采样及控制执行电路将输入的电源进户线分成m路输出，可分别接m个用电设备；采样及控制执行电路的每一路回路中都串接1个锰铜取样电阻，取锰铜电阻两端的电压值作为该路的电流采样值；锰铜电阻后串联一个受计算分析控制电路控制的跳合闸继电器，作为控制用电设备供电电源通断的执行机构；进户线对地通过大电阻分压取样获得电压采样值，所有支路的电压计量共用该值。

所述采样及控制执行电路采用多路输入模拟量共用一个A/D，中间必须经过多路转换开关切换，即模拟量多路转换开关(MPX)。

所述计算分析控制电路包括微处理器RDC R8822、Flash 芯片、SRAM 芯片和时钟芯片；微处理器RDC R8822分别与存储器Flash 芯片、SRAM 芯片互联；微处理器RDC R8822与时钟芯片；微处理器RDC R8822输出还分别连接显示器、多功能输出端口和报警输出。

本实用新型与现有技术比较的有益效果是，本实用新型一种可对用电负荷进行远程或本地分项控制的智能终端，可根据各用电设备的日常用电时段，通过本实用新型智能终端对户内各用电设备供电电源分别设置开通和断开时间，可避免用电设备比如空调、长明灯、电脑、饮水机等设备在休业无人期间仍长期满负荷运行，造成巨大的能源浪费。本实用新型可实现对企事业单位、厂矿、机关的各个用电设备用电情况进行监测，企业相关管理人员就可统计出每个员工办公工位的用电情况，并将节能指标纳入企业的考核系统，强化员工责任心和主人翁意识。三是可实时掌握各个用电设备的当前各设备的用电状态，当某用电设备负荷电流、电压出现异常或超过阀值时，终端自动切断该电器工作电源，报警并通知运维人员手机。四是对企事业单位、厂矿、机关以及居家住宅的各个用电设备的用电管理。对于个别遗忘关闭的用电设备可通过手机APP远程控制关闭，当然也可通过手机远程提前开启想要打开的用电设备。

本实用新型可广泛用于办公室、厂矿企业、机关学校等电力用户的用电管理。

附图说明

图1采样及控制执行电路示意图；

图2智能终端工作原理示意图；

图中，1是进户线分成15路；2是多路转换开关；3是用电负荷；4进户线；5是锰铜采样电阻；6是跳合闸继电器。

具体实施方式

本实用新型一种可对用电负荷进行远程或本地分项控制智能终端由终端本体、手机和手机无线公网信道组成。终端本体由采样及控制执行电路、多路转换开关、计算分析控制电路和远程无线通讯电路组成。终端本体安装在单相或三相供电电源线进户的位置，用以取代原来的电能表。供电电源线输入终端本体后接入采样及控制执行电路。

如图1所示，采样及控制执行电路可将输入的电源进户线4分成m路(默认15路）输出，可分别接m个用电负荷3。采样及控制执行电路的每一路回路中都串接1个锰铜采样电阻5，取锰铜采样电阻5两端的电压值作为该路的电流采样值；锰铜采样电阻后串联一个受计算分析控制电路控制的跳合闸继电器6，作为控制用电设备供电电源通断的执行机构；进户线4对地通过大电阻分压取样获得电压采样值，所有支路的电压计量共用该值。各采样及控制执行电路采样得到的是各路电流所对应的小电压模拟值，需进行模数转换变成数值信号才适合电参数、功率和电量的计算。但如果每一路采样及控制执行电路都配接一套A/D模数转换器，既浪费成本，又大大地增加了终端本体的体积，因此所有的采样及控制执行电路需共用一套A/D转换及其它电路。

A/D模数转换器需处理15路采样及控制执行电路的电流采样信号，再加上1路公共的电压采样信号共计16路模拟量采样信号，现有的A/D模数转换电路及芯片无法同时接入16路或更多路的信号输入，由于模数转换器(A/D转换器)的价格较贵，因此不可能每个模拟量输入通道设置一个A/D，而是多路输入模拟量共用一个A/D，中间经过多路转换开关切换，即模拟量多路转换开关(MPX)，因此要同时接入16路或更多路的信号输入必须在采样及控制执行电路与A/D转换电路之间配置一个多路转换开关。DG4067是一种16通道数字控制模拟开关，有4个二进制输入端A0-A3和控制端C，模拟量多路转换开关(MPX)中最重要的部分是电子开关，它是用数字电子逻辑控制模拟信号通、断的一种电路。当C=0时， A0-A3输入任意一个组合都可选择一路开关导通，当C=1时，所有通道全部关闭。

每一路的电流采样值和电压采样值都输送到多路开关进行轮流循环切换再输出到A/D转换为数字信号输出到计量芯片，获得用电量、电流、电压、有功功率的信息。

如图2所示，计算分析控制电路主要包括微处理器RDC R8822, Flash 芯片(1024K字节),SRAM 芯片(1M×16位),时钟芯片DS1820等，如前所述的户内各用电电器的供电电源通断时间表存储在Flash 芯片上，微处理器定时读取时间表中各用电电器的电源线通断任务信息，当某个任务信息中的动作时间与时钟芯片DS1820提供的时间一致时，即按任务要求，将接通：“0”，断开，“1”的指令发送到采样及执行电路中的执行继电器，控制继电器接通或断开该用电电器的供电电源。

计算分析控制模块通过远程无线通讯电路接收手机客户端的命令，再对各分项负荷的供电开关继电器进行通电、断电控制，同时也根据各负荷线路的用电情况进行通断或保护，比如过流或过压情况下自动断电。

远程无线通讯电路，终端本体通过远程无线通讯电路与管理电脑或手机APP进行通讯。主要采用GPRS或CDMA无线公网信道，以GPRS为例，模块包括1个SIM 卡槽、1个直流电源接口、1个天线接口。负责通过无线公网与手机客户端通讯和信息交互。在SIM 卡槽内插入1张SIM卡，比如该卡号码为136YYYY6789,则该号码为该智能交互终端的上行通讯地址。

手机客户端：本实用新型通过手机客户端，业主或管理人员还可以查询用电场所每一个用电设备或工作工位的用电情况，也可通过手机APP开通或断开每一个用电设备或工作工位的供电电源。终端本体通过远程无线通讯电路将信息传送到管理电脑或手机。

可按照上下班、节假日作息时间设置好各用电设备供电电源的启停时间，比如下班前提前5分钟关闭空调，非办公时间统一切断用电设备（空调、长明灯、电脑、饮水机、照明等），这样即可大幅降低电量损耗。使用具有用电负荷分项计量与远程控制智能终端，企业相关管理人员就可监测到每个用电设备的用电情况，即可统计出每个员工的用电情况，并将节能指标纳入企业的考核系统。严格的用电监管机制将会杜绝用电浪费，强化员工责任心和主人翁意识。对于居家用电管理，比如冬天业主出门前已将家里的电热水器、空调都关了。他想回到家一进家门家里就能感受到温暖，并在马上可以洗一个热水澡。就可以通过手机遥控家里空调开关打开空调、打开热水器等电气设备。

本实用新型能广泛用于办公室、厂矿企业、机关学校等电力用户的用电管理。