一种智慧安全用电管理系统的制作方法

1.本发明涉及安全供电设备技术领域，特别是一种智慧安全用电管理系统。


背景技术：

2.在供电领域中，为了防止特定区域(比如学生及职工宿舍)超过安全用电范围，相关管理人员会在用电高峰时间段人为方式对相关区域进行巡查，在发现违规用电方式时，提示相关人员减少用电负荷，尽可能防止了因为用电超负荷带来的导线过热燃烧等问题。
3.虽然通过人工方式一定程度上满足了安全用电管理需要，但是缺点也是显而易见的。首先，人工方式巡查没有时效性，也就是说有可能巡查的时候用电区域人员会降低用电负荷，但是没有巡查人员的时候提高用电负荷，因此，还是存在安全隐患。再者，人工巡查方式，还存在给相关人员带来不便，且增加了管理成本的缺点。综上，现有安全用电管理模式还存在较大的技术问题，提供一种不需要人为巡查，能实现安全用电管理的系统显得尤为必要。


技术实现要素：

4.为了克服现有安全用电管理由于是人为方式巡查，由此带来如背景所述弊端，本发明提供了一种在相关机构及电路共同作用下，不需要相关人员人为巡查，能实时将用电区域数据经无线方式传递到远端，且在用电超过安全负荷时能自动切断用电区域的电源，相关人员由于能实时了解相应管理区域的用电情况，能根据需要对用电人员进行安全用电警示，由此保证了安全供电效果的一种智慧安全用电管理系统。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.一种智慧安全用电管理系统，包括电源模块、蓄电池、电流互感器、断路器；其特征在于，还具有电流检测电路、数据发送电路、数据接收单元、数据分析单元、提示单元、无线遥控电路、无线接收电路、分合闸机构、控制电路；所述数据接收单元、数据分析单元、提示单元是安装在互联网设备内的应用软件，数据接收单元、数据分析单元、提示单元能对管辖范围内所有用电用户进行管理；所述分合闸机构包括电动推杆和卡座，卡座下端安装在电动推杆的活动柱上，电动推杆安装在断路器前端且断路器的手柄位于卡座的卡口内；所述蓄电池、电流互感器、断路器、电流检测电路、数据发送电路、无线接收电路、控制电路、分合闸机构安装在元件盒内；所述断路器的相线电源输出端从电流互感器的中心孔穿过，电流互感器的信号输出端和电流检测电路的信号输入端电性连接；所述电流检测电路的信号输出端和控制电路、数据发送电路的信号输入端分别电性连接，控制电路的两个控制端和断路器的实验按钮下两个触点分别电性连接；所述无线接收电路的电源输出端和电动伸缩杆的电源输入端电性连接；所述数据接收单元能接收若干用电用户数据发送电路发送的现场用电电流数据、并将数据初步处理后输出到数据分析单元，数据分析单元调阅相应用电户的最大允许用电电流数据，在该用户用电数据超过阈值时，经提示单元提示管理人员相应位置处相应用户用电超过允许范围，管理人员到现场进行处理。
7.进一步地，所述电流检测电路包括电性连接的整流桥堆、电容、可调电阻，整流桥堆正极电源输出端和电容正极、可调电阻一端连接，可调电阻另一端和电阻一端连接，电容负极和电阻另一端、整流桥堆的负极电源输出端连接。
8.进一步地，所述数据发送电路包括电性连接的单片机模块和gprs模块，单片机模块和gprs模块的电源输入两端分别连接，单片机模块的信号输出端和gprs模块的信号输入端连接。
9.进一步地，所述数据分析单元内存有管辖范围内所有用电户的分别允许用电电流最大数据，管理人员能经数据分析单元调阅任何用电户的实时用电电流数据，提示单元提示管理人员的方式包括语音和文字提示。
10.进一步地，所述无线接收电路包括电性连接的无线接收电路模块和继电器，无线接收电路模块的正极电源输入端和两只继电器正极控制电源输入端连接，无线接收电路模块的负极电源输入端和两只继电器负极电源输入端及负极控制电源输入端连接，无线接收电路模块的电源输出端和两只继电器正极电源输入端分别连接。
11.进一步地，所述控制电路包括电性连接的电阻、可调电阻、继电器和npn三极管，可调电阻一端和继电器正极电源输入端连接，可调电阻另一端和第一只电阻一端、第二只电阻一端连接，第二只电阻另一端和npn三极管基极连接，npn三极管集电极和继电器负极电源输入端连接，第一只电阻另一端和npn三极管发射极连接。
12.本发明有益效果是：本发明不需要相关人员人为巡查，电流互感器及电流检测电路、数据发送电路能实时将用电区域数据经无线方式传递到远端，管理人员能在任何时间段及位置接收到相关用户的用电数据，且在相应用户、用电超过允许值时，能主动提示管理人员到现场进行查看，能根据需要对用电人员进行安全用电警示，并在用电超过安全负荷时能经控制电路、分合闸机构等自动切断断路器输出的电源，相关人员由于能实时了解相应管理区域的用电情况，由此有效保证了安全供电效果。基于上述，本发明具有好的应用前景。
附图说明
13.以下结合附图和实施例将本发明做进一步说明。
14.图1是本发明整体结构示意图。
15.图2是本发明电路图。
具体实施方式
16.图1、2中所示，一种智慧安全用电管理系统，包括电源模块a、蓄电池g1、电流互感器h、断路器dl，还具有电流检测电路1、数据发送电路2、数据接收单元、数据分析单元、提示单元、无线遥控电路a5、无线接收电路3、分合闸机构、控制电路4；所述数据接收单元、数据分析单元、提示单元是安装在用电安全管理人员互联网设备(智能手机或者pc机)内的应用软件，数据接收单元、数据分析单元、提示单元能对管辖范围内所有用电用户进行管理；所述分合闸机构包括电动推杆m和“]”型卡座6，卡座6下端中部焊接在电动推杆m的活动柱上，电动推杆m垂直分别安装在断路器dl前外下端且断路器的手柄7位于卡座6的卡口内；所述蓄电池g1、电流互感器h、断路器dl、电流检测电路1、数据发送电路2、无线接收电路3、控制
电路4、分合闸机构密封安装在元件盒8内，元件盒8安装在用电区域的高处；所述无线遥控电路a5管理人员随身携带。断路器dl的相线电源输出端从电流互感器h的中心孔穿过。
17.图1、2所示，电源模块a是交流220v转直流12v开关电源模块成品，蓄电池g1是型号12v/10ah的锂蓄电池；电流检测电路包括经电路板布线连接的整流桥堆a1、电容c1、可调电阻rp、电阻r2，整流桥堆a1正极电源输出端3脚和电容c1正极、可调电阻rp一端连接，可调电阻rp另一端和电阻r2一端连接，电容c1负极和电阻r2另一端、电源模块a的负极电源输出端4脚、整流桥堆a1负极电源输出端4脚连接。数据发送电路包括经电路板布线连接的单片机模块a2和gprs模块a3，单片机模块a2和gprs模块a3的电源输入两端1及2脚分别连接，单片机模块a2的信号输出端和gprs模块a3的信号输入端连接。数据分析单元内存有管辖范围内所有用电户的分别允许用电电流最大数据，管理人员能经数据分析单元调阅任何用电户的实时用电电流数据，提示单元提示管理人员的方式包括语音和文字提示；无线遥控电路a5是无线遥控板成品。无线接收电路包括经电路板布线连接的无线接收电路模块a4和继电器k1及k2，无线接收电路模块a4的正极电源输入端1脚和两只继电器k1及k2正极控制电源输入端连接，无线接收电路模块a4的负极电源输入端2脚和两只继电器k1及k2负极电源输入端及负极控制电源输入端连接，无线接收电路模块a4的电源输出端3、4脚和两只继电器k1、k2正极电源输入端分别连接。控制电路包括经电路板布线连接的电阻r1及r3、可调电阻rp1、继电器k3和npn三极管q1，可调电阻rp1一端和继电器k3正极电源输入端连接，可调电阻rp1另一端和第一只电阻r3一端、第二只电阻r1一端连接，第二只电阻r1另一端和npn三极管q1基极连接，npn三极管q1集电极和继电器k3负极电源输入端连接，第一只电阻r3另一端和npn三极管q1发射极连接。
18.图1、2所示，断路器dl的电源输入端和交流220v电源两极分别经导线连接，断路器dl的电源输出端和电源模块a的电源输入端1、2脚及用电区域的总电源输入端经导线连接。电流互感器h的信号输出端二次侧两个接线端(其中一个接线端接地)和电流检测电路的信号输入端整流桥堆a1的1及2脚分别经导线连接，电源模块a的电源输出端3及3脚和蓄电池g1两极、数据发送电路的电源输入端单片机模块a2的1及2脚、无线接收电路的电源输入端无线接收电路模块a4的1及2脚、控制电路的电源输入端继电器k3正极电源输入端及npn三极管q1发射极分别经导线连接。电流检测电路的信号输出端电阻r2一端和控制电路的信号输入端可调电阻rp1另一端、数据发送电路的信号输入端单片机模块a2的3脚分别经导线连接。控制电路的两个控制端继电器k3控制触点端及常开触点端和断路器的实验按钮d1下两个触点分别经导线连接。无线接收电路的两路电源输出端继电器k1、k2两个常开触点端和电动伸缩杆m(往复式电动伸缩杆成品)的正负及负正两极电源输入端分别经导线连接。
19.图1、2所示，220v交流电源进入断路器dl的电源输入端，断路器dl打开后用电区域正常用电，电源模块a得电工作后3及4脚输出稳定的直流12v电源进入蓄电池g1两极、数据发送电路、无线接收电路、控制电路的电源输入端，上述电路及蓄电池g1得电工作，蓄电池g1平时浮动充电，保证了断路器dl分闸后相关电路还能正常得电工作。本发明主要用于职工以及学生宿舍等区域限电管理使用，每个用电户室内安装一套本发明硬件，相关管理人员的手机内数据接收单元、数据分析单元、提示单元应用软件，能对相关区域的所有用电户进行管理。用电负荷得电后，电流会流经电流互感器h，用电负荷越大时、电流互感器h的二次侧输出的电压信号相对高、反之相对低，该电压信号经整流桥堆a1整流，电容c1滤波，可
调电阻rp及电阻r2分压后进入单片机模块a2的信号输入端3脚以及可调电阻rp1的另一端。单片机模块a2将动态输入的模拟量电压信号转换为数字信号后输出到gprs模块a3的信号输入端，gprs模块a3将动态变化的数字信号经无线移动网络远传，远端相关管理人员的智能手机或者pc机安装的数据接收单元、接收到若干用电用户数据发送电路发送的现场用电电流数据后，将数据初步处理后输出到数据分析单元，数据分析单元调阅相应用电户的最大允许用电电流(也就是功率)数据，在该用户用电数据超过阈值时，经提示单元自动提示管理人员相应位置处、相应用户用电超过允许范围，管理人员可到现场进行处理。当相关区域用电量低于阈值，电流互感器h输出的电源经可调电阻rp1、电阻r3分压，电阻r1降压限流后进入npn三极管q1基极低于0.7v，npn三极管q1不会导通，那么，继电器k3不会得电吸合、断路器dl不会分闸，现场正常用电。当相关区域用电量高于阈值，电流互感器h输出的电源经可调电阻rp1、电阻r3分压，电阻r1降压限流后进入npn三极管q1基极高于0.7v，npn三极管q1导通集电极输出低电平进入继电器k3负极电源输入端，那么，继电器k3会得电吸合其控制触点端和常开触点端闭合，进而断路器dl的实验按钮d1下两个触点会闭合，断路器dl跳闸，现场不能再正常用电，防止了现场用电电流过大造成导线过热燃烧等事故。
20.图1、2所示，现场用电电流过大，断路器dl跳闸且相关人员掌握到具体情况赶到现场，对用户进行了安全用电教育、且用户停止了大功率设备后，相关工作人员按下随身携带的无线遥控板a5的第一只发射按键s1，于是，无线遥控板a5发射出第一路无线闭合信号(一般按下按键s1计8、9秒钟；手指离开s1后，无线发射模块a5不再发射无线信号)，室内10米左右范围内(不会造成其他用户的无线接收电路模块接收到信号)，无线接收电路模块a4接收到后其3脚输出高电平进入继电器k1正极电源输入端，继电器k1得电吸合其控制电源输入端和常开触点端闭合，进而，电动伸缩杆m正负两极得电其活动柱推动卡座6上行，卡座6(卡口和断路器的手柄上下端有活动余量)把断路器dl的手柄上顶，电动伸缩杆m的活动柱上行到止点时，于是，断路器dl合闸，相关区域能再次正常用电。本发明通过管理人员无线方式控制断路器dl合闸，主要是防止用户在用电功率过大、断路器dl跳闸后，用户私自合闸再次违规用电。实际情况下，当断路器dl合闸后，相关工作人员还需要用手指按下无线遥控板a5的第二只发射按键s2一段时间(一般3、4秒钟；手指离开s2后，无线发射模块a5不再发射无线信号)，于是，无线遥控板a5发射出第二路无线闭合信号，无线接收电路模块a4接收到后其4脚输出高电平进入继电器k2正极电源输入端，继电器k2得电吸合其控制电源输入端和常开触点端闭合，进而，电动伸缩杆负m正两极得电其活动柱推动卡座6下行一定距离停止运动，卡座6的卡口和断路器的手柄上下端间隔距离，保证了断路器dl下次分闸时手柄向下运动的活动余量。
21.图1、2所示，通过上述，本发明不需要相关人员人为巡查，能实时将用电区域数据经无线方式传递到远端，管理人员能在任何时间及位置接收到相关用户的用电数据，且在相应用户用电超过允许值时，能主动提示管理人员到现场进行查看，能根据需要对用电人员进行安全用电警示，并在用电超过安全负荷时能自动切断断路器输出的电源，相关人员由于能实时了解相应管理区域的用电情况，由此有效保证了安全供电效果。电阻r1、r2、r3阻值分别是4.7k、10k、27k；npn三极管q1型号是9013；继电器k1、k2、k3是dc12v继电器；可调电阻rp1规格是470k(本实施例调节到10.12k；初次使用时技术人员将可调电阻rp1的电阻值调节得越大其分压越大、那么现场用电负荷相对大时，继电器k2才会得电，也就是本发明
电流探测阈值变大；可调电阻rp1的电阻值调节得越小其分压越小、那么现场用电负荷相对小时，继电器k2就会得电，也就是本发明电流探测阈值变小；可调电阻rp阻值是200k(本实施例调节到15k)。电容c1是型号470μf/25v的电解电容；gprs模块a3型号是zlan8100，gprs模块成品上有rs485数据输入端口(两个电源输入端、一路信号输入端)；单片机模块a2的主控芯片型号是stc12c5a60s2，单片机模块成品a2上有多个模拟信号接入端(两个电源输入端)，单片机模块成品a2上有一个rs485数据输出端口；无线遥控板a5及无线接收电路模块a4是型号sf50的无线收发模块组件成品；整流桥堆a1型号是kbp301；电流互感器h是单相电流互感器成品。
22.应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式，本技术的保护范围由权利要求书限定。

技术特征：
1.一种智慧安全用电管理系统，包括电源模块、蓄电池、电流互感器、断路器；其特征在于，还具有电流检测电路、数据发送电路、数据接收单元、数据分析单元、提示单元、无线遥控电路、无线接收电路、分合闸机构、控制电路；所述数据接收单元、数据分析单元、提示单元是安装在互联网设备内的应用软件，数据接收单元、数据分析单元、提示单元能对管辖范围内所有用电用户进行管理；所述分合闸机构包括电动推杆和卡座，卡座下端安装在电动推杆的活动柱上，电动推杆安装在断路器前端且断路器的手柄位于卡座的卡口内；所述蓄电池、电流互感器、断路器、电流检测电路、数据发送电路、无线接收电路、控制电路、分合闸机构安装在元件盒内；所述断路器的相线电源输出端从电流互感器的中心孔穿过，电流互感器的信号输出端和电流检测电路的信号输入端电性连接；所述电流检测电路的信号输出端和控制电路、数据发送电路的信号输入端分别电性连接，控制电路的两个控制端和断路器的实验按钮下两个触点分别电性连接；所述无线接收电路的电源输出端和电动伸缩杆的电源输入端电性连接；所述数据接收单元能接收若干用电用户数据发送电路发送的现场用电电流数据、并将数据初步处理后输出到数据分析单元，数据分析单元调阅相应用电户的最大允许用电电流数据，在该用户用电数据超过阈值时，经提示单元提示管理人员相应位置处相应用户用电超过允许范围，管理人员到现场进行处理。2.根据权利要求1所述的一种智慧安全用电管理系统，其特征在于，电流检测电路包括电性连接的整流桥堆、电容、可调电阻，整流桥堆正极电源输出端和电容正极、可调电阻一端连接，可调电阻另一端和电阻一端连接，电容负极和电阻另一端、整流桥堆的负极电源输出端连接。3.根据权利要求1所述的一种智慧安全用电管理系统，其特征在于，数据发送电路包括电性连接的单片机模块和gprs模块，单片机模块和gprs模块的电源输入两端分别连接，单片机模块的信号输出端和gprs模块的信号输入端连接。4.根据权利要求1所述的一种智慧安全用电管理系统，其特征在于，数据分析单元内存有管辖范围内所有用电户的分别允许用电电流最大数据，管理人员能经数据分析单元调阅任何用电户的实时用电电流数据，提示单元提示管理人员的方式包括语音和文字提示。5.根据权利要求1所述的一种智慧安全用电管理系统，其特征在于，无线接收电路包括电性连接的无线接收电路模块和继电器，无线接收电路模块的正极电源输入端和两只继电器正极控制电源输入端连接，无线接收电路模块的负极电源输入端和两只继电器负极电源输入端及负极控制电源输入端连接，无线接收电路模块的电源输出端和两只继电器正极电源输入端分别连接。6.根据权利要求1所述的一种智慧安全用电管理系统，其特征在于，控制电路包括电性连接的电阻、可调电阻、继电器和npn三极管，可调电阻一端和继电器正极电源输入端连接，可调电阻另一端和第一只电阻一端、第二只电阻一端连接，第二只电阻另一端和npn三极管基极连接，npn三极管集电极和继电器负极电源输入端连接，第一只电阻另一端和npn三极管发射极连接。

技术总结
一种智慧安全用电管理系统，包括电源模块、蓄电池、电流互感器、断路器；还具有电流检测电路、数据发送电路、数据接收单元、数据分析单元、提示单元、无线遥控电路、无线接收电路、分合闸机构、控制电路；数据接收单元、数据分析单元、提示单元是安装应用软件，分合闸机构包括电动推杆和卡座，卡座下端安装在电动推杆上，电动推杆安装在断路器前端且断路器手柄位于卡座的卡口内；蓄电池、电流互感器、断路器、电流检测电路、数据发送电路、无线接收电路、控制电路、分合闸机构安装在元件盒内并电性连接。本发明在用户用电超过允许值时，能提示管理人员到现场进行查看，并在用电超过安全负荷时能切断断路器输出电源，有效保证了安全供电效果。效果。效果。


技术研发人员：王锦友 戢卫平
受保护的技术使用者：昂顿科技（上海）有限公司
技术研发日：2023.05.13
技术公布日：2023/8/9