專利名稱：分布式可視智能用電控制管理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是涉及單位樓宇、職工或學生公寓，以及住宅的安全用電、合理用電和用電狀況現(xiàn)場、遠程可視與可控的一種分布式智能用電檢測、控制和管理的工業(yè)自動化控制技術領域，具體地說是一種分布式可視智能用電控制管理系統(tǒng)或工業(yè)單片機應用技術。
二、技術背景現(xiàn)有技術的同類產(chǎn)品屬于機柜式集中管理方案，即所有控制器、檢測器、控制開關及IC卡付費電表等都裝在遠離使用者的一組機柜內實施集中檢測和集中控制和管理的方案。該方案在使用中所存在的不足主要存在四個方面一是配電箱占用空間大，且大量的多路電線像網(wǎng)線一樣由各用戶處向機柜處的配電箱集中布線，致使工程量大、施工難度大、造價高；二是用電狀況，如電壓、電流、功率、功率因數(shù)等現(xiàn)場遠程不可視和不可控，故不能實施有效的合理用電和安全用電的調配；三是開關組為機械式強電開關，安全性差，因此，不利于使用者和管理者的使用、管理和維護，特別是應急管理和遠程管理；四是出現(xiàn)故障需要檢修時，將大面積停電。
機柜式集中管理方案與分布式管理方案在布線系統(tǒng)上有很大的不同，后者不僅布線簡單，施工難度低，且所用銅線大大少于前者。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是根據(jù)市電是一種強電的特征，并隨著用電器的增加，用電容量增大和用電管理的難度和復雜性，所提供的一種設置在入戶供電線線路上的，能夠對用戶用電線路和用電狀況進行現(xiàn)場和遠程智能控制和管理的分布式可視智能用電控制管理的裝置。本裝置較好地解決了機柜式集中管理的不足，使分布檢測、分布控制與遠程綜合控制和管理成為可能。在實際應用中，除用電狀況可視外，還可方便地實施用電負荷配置、用電量的存儲計量和純阻性發(fā)熱電器的禁用設置，從而能夠實施自動控制。本裝置無需微機系統(tǒng)軟件的支持，即各分布式控制器均可獨立工作。本裝置的操作部分，即人所觸及的部分都是弱點的電子控制器部分，即通過弱點控制器去控制強電的執(zhí)行開關，故安全性較高。本裝置與目前的屋內小型配電箱結合，將組成一個可實施多路遠程控制的小型可視智能電子配電箱。本裝置將使樓宇電網(wǎng)布線簡單，造價低，使用維護方便，見分布式控制布線圖。
本發(fā)明的分布式可視智能用電控制管理系統(tǒng)是由硬件部分和軟件部分組成，硬件部分的可視智能用電控制器由單片機CPU、用電線路檢測器、計量器、多路開關執(zhí)行器、液晶顯示器、存儲器、網(wǎng)絡通信模塊、遙控發(fā)射接收模塊、IC卡讀寫模塊、IC卡開關器、按鍵電路等11部分組成，軟件部分由匯編語言、C語言和VB開發(fā)；網(wǎng)絡連接由RS485、CAN、LAN或電力通訊模塊等網(wǎng)絡技術及無線數(shù)字編碼載波技術實施連接。
主要用途主要用于單位樓宇、集體宿舍、學生公寓和市場攤位以及家庭的安全用電及合理用電的自動控制和用電管理。使用該發(fā)明后，可方便的對用電進行分配和設置，從而起到用電的自動控制，同時又可清楚的在現(xiàn)場或遠程了解各路用電狀況，并能夠實施人工遠程控制，達到放心用電和合理用電的目的。對于不同用戶可實施該發(fā)明裝置的不同組合，以實現(xiàn)最佳功能和性價比。
主要功能1、自動分布檢測、計量、監(jiān)控和管理各供電線路的用電狀況，如電壓、電流、功率、功率因數(shù)、用電量(電能)、線路溫度和是否正在供電等；2、用電狀況可視，即各供電線路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、用電量(電能)、線路溫度和是否正在供電等狀況可視，并能實施遠程開關；3、可通過程序或按鍵操作，對各路用電負荷量進行設置，即對各使用線路設定最大額定電流來智能控制各路用電負荷；4、對供電線路實施溫度檢測和控制，即通過對供電線路溫度最大值的設定來自動控制供電線路的關斷；5、可對“熱得快”和電爐等純阻性用電器實施自動監(jiān)控，即通過對其監(jiān)控參數(shù)的設定，可達到完全或部分禁用；6、具有后臺軟件系統(tǒng)支持，可實施聯(lián)網(wǎng)或上網(wǎng)(通過公共網(wǎng)絡，如因特網(wǎng)、電信網(wǎng)和有線電視網(wǎng))查詢或控制各路用電狀況，如遠程開關供電線路或所使用的電器；7、現(xiàn)場無線尋址遙控、查詢各路開關和用電狀況，如現(xiàn)場尋址遙控查看、開關供電線路；8、對異常供電或電器發(fā)生故障而造成線路電流增大時(安全范圍內)會自動報警或斷電；9、對超負荷使用線路或使用禁用電器時，會自動報警和斷電；10、上述原因斷電后延時一定時間會自動接通供電線路供電，供電后如不正常，仍會自動斷電；11、IC卡電量儲值，并刷卡轉存到分布式可視智能用電控制管理器中實施分路計量使用，電量用完后會自動斷電；四

附圖1為現(xiàn)有技術的機柜式集中管理方案布線圖附圖2為分布式可視智能用電控制管理系統(tǒng)在電網(wǎng)上的分布圖附圖3為分布式可視智能用電控制器的電路原理框圖附圖4為分布式可視智能用電控制管理系統(tǒng)中的手持可視無線控制器的電路原理框圖。
附圖5為分布式可視智能用電控制器的IC卡開關器的電路原理框圖。
五、實施方式參照說明書附圖對本發(fā)明的分布式可視智能用電控制管理系統(tǒng)作以下詳細地說明。
如附圖2-5所示，本發(fā)明的分布式可視智能用電控制管理系統(tǒng)，包括硬件部分和軟件部分，通過網(wǎng)絡連接，實現(xiàn)了分布檢測計量和綜合管理與監(jiān)控的設計要求，硬件部分包括分布式可視智能用電控制器、網(wǎng)絡管理器、手持可視無線控制器、IC卡讀寫器。
分布式可視智能用電控制器，以下簡稱控制器，是本發(fā)明主要部分，它是采用單片機CPU、電能計量器和檢測模塊、存儲器、電控開關模塊、液晶顯示屏、遠程通訊模塊、IC卡讀寫模塊和遙控發(fā)射接收模塊組成，它對用戶用電線路的電壓、電流、功率、功率因數(shù)、用電量及線路溫度實施分布檢測、計量和分路監(jiān)控(自動開關供電線路)與管理，即實施分布檢測和多路控制；軟件部分采用匯編語言、C語言和VB編程技術編寫，并在控制器和微機上運行，通過網(wǎng)絡管理器對分布在各處的可視智能用電控制器實施遠程管理和遠程監(jiān)控；網(wǎng)絡連接采用RS485、CAN、LAN或電力通訊模塊等網(wǎng)絡技術及無線數(shù)字編碼載波技術實施連接。其特征在于設置在用戶用電線路上的分布式可視智能用電控制器，通過一定的設置，就可自動地對用戶的用電信息進行智能檢測、計量、監(jiān)控、存儲和管理；并可根據(jù)檢測結果，實施自動開關控制；同時可通過顯示器顯示檢測結果和設置內容供用戶查詢?yōu)g覽；通過有線或無線網(wǎng)絡管理器，使管理者和使用者可方便地進行遠程綜合用電監(jiān)控和管理。
本發(fā)明的系統(tǒng)是通過分布式可視智能用電控制器實施自動控制，可方便地對控制器實施容量配置和禁用電器的管理設置，以達到對供電線路的自動控制作用，對分布式可視智能用電控制器進行分布安裝，并實施自動分布檢測、計量和自動控制，并與系統(tǒng)控制軟件結合，實施遠程綜合管理和人工控制，分布式可視智能用電控制器是由單片機CPU以及為其提供管理數(shù)據(jù)的IC卡開關器、IC卡讀寫模塊、液晶顯示器、存儲器、用電線路檢測模塊、開關執(zhí)行器、計量器、遙控發(fā)射接收模塊、遠程網(wǎng)絡通訊模塊和按鍵模塊組成，其中a、IC卡開關器是由單片機CPU、射頻IC卡讀寫模塊，磁飽和繼電器組成，具有自動識別功能，可對不同的IC卡實施身分識別后，打開或關斷其所對應的供電線路，供電線路為打開狀態(tài)時，刷卡將關斷供電線路，供電線路為關斷時，刷卡將打開供電線路，其原理如圖所示；b、IC卡讀寫模塊為單片機讀取并存儲用戶用電量及費用的使用數(shù)據(jù)；c、液晶顯示器和按鍵電路用于用電線路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、用電量(電能)、線路溫度、禁用負載及所對應的控制參數(shù)等用電狀況進行現(xiàn)場設置和查詢顯示；d、用電線路檢測器、開關執(zhí)行器、計量器分別用于用電線路實施檢測、開關報警控制和用電計量；e、遙控發(fā)射接收模塊、遠程網(wǎng)絡通訊模塊用于用戶的用電量、用電負荷、線路溫度、禁用負載及所對應的控制參數(shù)等用電狀況進行遠程設置、遠程查詢和遠程開關控制；f、單片機CPU對來自各方的數(shù)據(jù)進行處理、存儲和發(fā)出相應的執(zhí)行指令，如報警指令、開關指令等。
d、手持可視無線控制器是由單片機、存儲器、IC卡讀寫模塊、按鍵模塊和遙控發(fā)射接受模塊組成，管理人員通過IC卡讀寫模塊輸入管理和控制數(shù)據(jù)，經(jīng)過單片機處理由遙控接收模塊以無線信號與分布式可視智能用電控制器以無線數(shù)字編碼方式與各控制器實施網(wǎng)絡連接，采集數(shù)據(jù)并顯示到LCD顯示屏上，管理人員并根據(jù)需要方便的進行流動巡檢實施查詢和管理，并可通過按鍵操作去控制各個控制點上的控制器。
本發(fā)明的系統(tǒng)是通過“網(wǎng)絡管理器”實施連接的，網(wǎng)絡管理器是設在電管部門中的電網(wǎng)管理服務器，用于與分布在各個控制點上的可視用電控制器網(wǎng)絡連接，并將各個控制器中各項檢測數(shù)據(jù)傳回電管控制管理中心的計算機上，由電管人員通過計算機去控制各點上的控制器；網(wǎng)絡管理器由單片機技術開發(fā)，以RS485方式與各控制器連接，以USB方式或RS232方式與微機連接；IC卡讀寫器”由單片機技術開發(fā)，以USB方式或RS232方式與微機連接，用于發(fā)卡和儲值讀寫數(shù)據(jù)。
實施例在本發(fā)明的系統(tǒng)中，分布式可視智能用電控制器的使用與使用普通電表一樣簡單，將進線接在輸入端上，將出線接在輸出端上，無須再從每個用戶布幾十米甚至一、二百米的電線到配電房或配電箱，管理者或使用者只需通過系統(tǒng)軟件在微機上實施管理和控制。不僅使用維護方便，且集成化、智能化及電子化程度高，外觀小巧美觀，適合屋內的裝潢布局，且控制部分遠離強電，如電子微觸開關或IC卡刷卡開關代替了原機械開關，提高了用電的安全性。通過網(wǎng)絡管理器，又可實施遠程監(jiān)控和遠程開關，是實施智能化管理與控制的最佳方案。同時省去了因機柜式管理而所需的大量的銅電線，既為樓宇電網(wǎng)建設減少了施工難度和建設成本，也為國家節(jié)約了大量的銅資源。
本發(fā)明的分布式可視智能用電控制管理裝置中所使用IC卡讀寫模塊、遙控發(fā)射接收模塊、液晶顯示器、存儲器、用電線路檢測模塊、電控開關模塊、計量器、遠程網(wǎng)絡通訊模塊和按鍵模塊都是通用電子和計算機技術及電子產(chǎn)品和機電產(chǎn)品。
本發(fā)明制造簡單，安裝、使用、維護方便，對單位樓宇、公寓、宿舍、小區(qū)等用電場所的電網(wǎng)建設和供電線路的供電狀況，以及合理用電和安全用電等，都將起到很好的智能化管理與自動和遠程控制，具有良好的應用前景。
權利要求
1.分布式可視智能用電控制管理系統(tǒng)，包括硬件部分和軟件部分，通過網(wǎng)絡連接，實現(xiàn)了分布檢測計量和綜合管理與監(jiān)控的設計要求，硬件部分包括分布式可視智能用電控制器、網(wǎng)絡管理器、手持可視無線控制器、IC卡讀寫器，軟件部分采用匯編語言、C語言和VB編程技術編寫，并在控制器和微機上運行，通過網(wǎng)絡管理器對分布在各處的可視智能用電控制器實施遠程管理和遠程監(jiān)控；網(wǎng)絡連接采用RS485、CAN、LAN或電力通訊模塊等網(wǎng)絡技術及無線數(shù)字編碼載波技術實施連接；其特征在于通過分布式可視智能用電控制器進行分布安裝實施自動控制，可方便地通過控制器實施用電線路的容量配置和禁用電器的管理設置，以達到對供電線路的自動控制作用、實施自動分布檢測、計量和自動控制，并與系統(tǒng)控制軟件結合，實施遠程綜合智能和人工控制管理。
2.根據(jù)權利要求1所述的分布式可視智能用電控制管理系統(tǒng)，其特征在于分布式可視智能用電控制器，采用單片機通過數(shù)據(jù)線與電能計量器、線路檢測模塊、存儲器、電控開關模塊、液晶顯示器、遠程通訊模塊、IC卡讀寫模塊和遙控發(fā)射接收模塊連接，對用戶用電線路的電壓、電流、功率、功率因數(shù)、用電量及線路溫度實時分布檢測、計量和分路監(jiān)控與管理，也可通過手持可視無線控制器現(xiàn)場即時監(jiān)控和管理，其中a、IC卡開關器是由單片機CPU、射頻IC卡讀寫模塊，磁飽和繼電器組成，具有自動識別功能，可對不同的IC卡實施身分識別后，打開或關斷其所對應的供電線路，供電線路為打開狀態(tài)時，刷卡將關斷供電線路，供電線路為關斷時，刷卡將打開供電線路；b、IC卡讀寫模塊為單片機讀取并存儲用戶用電量及費用的使用數(shù)據(jù)；c、液晶顯示器和按鍵電路用于用電線路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、用電量、線路溫度、禁用負載及所對應的控制參數(shù)等用電狀況進行現(xiàn)場設置和查詢顯示；d、用電線路檢測器、開關執(zhí)行器、計量器分別用于用電線路實施檢測、開關報警控制和用電計量；e、遙控發(fā)射接收模塊、遠程網(wǎng)絡通訊模塊用于用戶的用電量、用電負荷、線路溫度、禁用負載及所對應的控制參數(shù)等用電狀況進行遠程設置、遠程查詢和遠程開關控制；f、單片機對來自各方的數(shù)據(jù)進行處理、存儲和發(fā)出相應的執(zhí)行指令，如報警指令、開關指令等。d、手持可視無線控制器是由單片機、存儲器、IC卡讀寫模塊和遙控發(fā)射接受模塊組成，管理人員通過IC卡讀寫模塊輸入管理和控制數(shù)據(jù)，經(jīng)過單片機處理由遙控接收模塊以無線信號與分布式可視智能用電控制器以無線數(shù)字編碼方式與各控制器實施網(wǎng)絡連接，采集數(shù)據(jù)并顯示到LCD顯示屏上，管理人員并根據(jù)需要方便的進行流動巡檢實施查詢和管理，并可通過按鍵操作去控制各個控制點上的控制器。
3.根據(jù)權利要求1所述的分布式可視智能用電控制管理系統(tǒng)，其特征在于網(wǎng)絡管理器是設在電管部門中的電網(wǎng)管理服務器，用于與分布在各個控制點上的可視用電控制器網(wǎng)絡連接，并將各個控制器中各項檢測數(shù)據(jù)傳回電管控制管理中心的計算機上，由電管人員通過計算機去控制各點上的控制器；網(wǎng)絡管理器由單片機技術開發(fā)，以RS485方式與各控制器連接，以USB方式或RS232方式與微機連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的分布式可視智能用電控制管理系統(tǒng)，其特征在于所使用的“IC卡讀寫器”由單片機技術開發(fā)，以USB方式或RS232方式與微機連接，用于發(fā)卡和儲值讀寫數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種分布式可視智能用電控制管理系統(tǒng)，是通過設置在用戶用電線路上的分布式可視智能用電控制器，自動對用戶的用電信息進行智能檢測、計量、監(jiān)控、存儲和管理；并可根據(jù)檢測結果，實施自動開關控制；同時可通過顯示器顯示檢測結果和設置內容供用戶查詢?yōu)g覽；通過有線或無線網(wǎng)絡管理器，使管理者和使用者可方便地進行遠程綜合用電監(jiān)控和管理。本發(fā)明的系統(tǒng)及設備具有制造簡單，安裝、使用、維護方便，對單位樓宇、公寓、宿舍、小區(qū)等用電場所的電網(wǎng)建設和供電線路的供電狀況，以及合理用電和安全用電等，都將起到很好的智能化管理與自動和遠程控制，具有良好的應用前景。
文檔編號H03K17/94GK1655415SQ20051004202
公開日2005年8月17日 申請日期2005年1月14日 優(yōu)先權日2005年1月14日
發(fā)明者柳軍, 卜衛(wèi)華 申請人:山東魯維電子技術有限公司