基于非侵入式负荷监测的智慧亮化装置的制作方法

本申请涉及负荷监控，具体涉及一种基于非侵入式负荷监测的智慧亮化装置。

背景技术：

1、请参阅图1，现有的智慧亮化开关，主要以继电器开关为主，继电器开关主要是通过对总回路的控制来实现对led灯的控制，并且继电器开关还具备对总回路电压电流功率等的监控功能。具体的，继电器开关主要用于控制总回路的分合，此外还可以对总回路的电气量进行测量和计量(例如：电压、电流、功率、功率因素、有功电度和无功电度等)。

2、虽然通过继电器开关能够实现对总负荷线路的控制和电气量的测量，但是这种方法无法实现对末端分支负荷线路的精细化测量和管理。请参阅图2，在用户系统中，为了能够达到对用户用电设备的电参量(例如：压、电流和功率等)的精细化管理，通常的做法是在用户侧的每个分支回路中增加电测量或者电控制设备的方法来达到目的。

3、尽管通过在用户侧的每个分支回路中增加电测量或者电控制设备的方法实现了用户侧多负荷的精细化测量，但是这种方法需要在用户负荷侧安装众多用于感应测量和数据传输的装置来对用户的所有电器设备进行在线监测，其需要高昂的经济投入和复杂的管理维护，而且这种“侵入式”的监测系统会在安装时带来短暂停电，会对用户的生产生活造成干扰，降低了用户对智能用电的服务满意度。

4、请参阅图3，非侵入式负荷监测(non-intrusive load monitoring，nilm)技术通过对用户总负荷数据的分解与识别，可以获得精细化的用户内部负荷类别与使用状态数据，是解决用电负荷监测难题的有效途径。

5、请参阅图4，现有的非侵入式负荷监测主要是通过功率或者电流变化特征来检测负荷特征，从而识别负荷并监测负荷运行状况，但是这种方法主要用于家居用电设备(家居配电线路短，阻抗小)中，并且没有充分考虑线路阻抗带来的功率损耗和电流损耗，因此其监测精度不高。

技术实现思路

1、为此，本申请提供一种基于非侵入式负荷监测的智慧亮化装置，以解决现有技术存在的照明负荷监测系统成本高、维护管理复杂、精度低的问题。

2、为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、一种基于非侵入式负荷监测的智慧亮化装置，包括mcu模块、电源模块、交流输入模块、继电器模块、开入模块、指示模块、通讯模块和存储模块；所述电源模块和所述交流输入模块的输入端与外界交流电电连接，所述电源模块的输出端与所述mcu模块和所述开入模块的输入端电连接，所述交流输入模块的输出端与所述mcu模块电连接，所述开入模块、所述指示模块、所述通讯模块和所述存储模块均与所述mcu模块电连接；所述交流输入模块用于将交流电转换为电流小信号和电压小信号；所述mcu模块根据电流小信号和电压小信号计算出交路信号的各个电气量。

4、进一步的，所述mcu模块采用ht5019系列芯片。

5、进一步的，所述mcu模块采用钜泉光电的32位计量芯片。

6、进一步的，所述交流输入模块包括电流互感器、差分模块和滤波模块，所述电流互感器的输入端与外界交流电电连接用于将外界交流电转换为小电流模拟信号，所述电流互感器的输出端与所述差分模块和所述滤波模块的输入端电连接，所述差分模块和所述滤波模块的输出端与所述mcu模块电连接，所述差分模块用于将小电流模拟信号进行分压；所述滤波模块用于将小电流模拟信号进行滤波。

7、进一步的，所述存储模块通过i2c协议通讯与所述mcu模块电连接。

8、进一步的，所述通讯模块通过uart与所述mcu模块电连接。

9、进一步的，所述开入模块为开关量检测模块，用于检测电接触器或者微断开关的实际分合位置以及用于信号反馈和故障判断。

10、进一步的，所述指示模块和所述开入模块通过gpio与所述mcu模块电连接。

11、进一步的，所述指示模块为按键指示模块，用于按键检测和告警指示灯输出。

12、进一步的，还包括放大模块，所述mcu模块通过所述放大模块与所述继电器模块电连接。

13、相比现有技术，本申请至少具有以下有益效果：

14、本申请提供了一种基于非侵入式负荷监测的智慧亮化装置，包括mcu模块、电源模块、交流输入模块、继电器模块、开入模块、指示模块、通讯模块和存储模块；电源模块和交流输入模块的输入端与外界交流电电连接，电源模块的输出端与mcu模块和开入模块的输入端电连接，交流输入模块的输出端与mcu模块电连接，开入模块、指示模块、通讯模块和存储模块均与mcu模块电连接；交流输入模块用于将交流电转换为电流小信号和电压小信号；mcu模块根据电流小信号和电压小信号计算出交路信号的各个电气量。本申请提供的基于非侵入式负荷监测的智慧亮化装置能够监测照明负荷的实时运行，并且可以对负荷进行精准识别，不需要在末端负荷添加多种监测设备就可以实现配电线路精细化管理，成本低且维护方便。

技术特征：

1.一种基于非侵入式负荷监测的智慧亮化装置，其特征在于，包括mcu模块、电源模块、交流输入模块、继电器模块、开入模块、指示模块、通讯模块和存储模块；所述电源模块和所述交流输入模块的输入端与外界交流电电连接，所述电源模块的输出端与所述mcu模块和所述开入模块的输入端电连接，所述交流输入模块的输出端与所述mcu模块电连接，所述开入模块、所述指示模块、所述通讯模块和所述存储模块均与所述mcu模块电连接；所述交流输入模块用于将交流电转换为电流小信号和电压小信号；所述mcu模块根据电流小信号和电压小信号计算出交路信号的各个电气量。

2.根据权利要求1所述的基于非侵入式负荷监测的智慧亮化装置，其特征在于，所述mcu模块采用ht5019系列芯片。

3.根据权利要求1所述的基于非侵入式负荷监测的智慧亮化装置，其特征在于，所述mcu模块采用钜泉光电的32位计量芯片。

4.根据权利要求1所述的基于非侵入式负荷监测的智慧亮化装置，其特征在于，所述交流输入模块包括电流互感器、差分模块和滤波模块，所述电流互感器的输入端与外界交流电电连接用于将外界交流电转换为小电流模拟信号，所述电流互感器的输出端与所述差分模块和所述滤波模块的输入端电连接，所述差分模块和所述滤波模块的输出端与所述mcu模块电连接，所述差分模块用于将小电流模拟信号进行分压；所述滤波模块用于将小电流模拟信号进行滤波。

5.根据权利要求1所述的基于非侵入式负荷监测的智慧亮化装置，其特征在于，所述存储模块通过i2c协议通讯与所述mcu模块电连接。

6.根据权利要求1所述的基于非侵入式负荷监测的智慧亮化装置，其特征在于，所述通讯模块通过uart与所述mcu模块电连接。

7.根据权利要求1所述的基于非侵入式负荷监测的智慧亮化装置，其特征在于，所述开入模块为开关量检测模块，用于检测电接触器或者微断开关的实际分合位置以及用于信号反馈和故障判断。

8.根据权利要求1所述的基于非侵入式负荷监测的智慧亮化装置，其特征在于，所述指示模块和所述开入模块通过gpio与所述mcu模块电连接。

9.根据权利要求1所述的基于非侵入式负荷监测的智慧亮化装置，其特征在于，所述指示模块为按键指示模块，用于按键检测和告警指示灯输出。

10.根据权利要求1所述的基于非侵入式负荷监测的智慧亮化装置，其特征在于，还包括放大模块，所述mcu模块通过所述放大模块与所述继电器模块电连接。

技术总结
本申请公开了一种基于非侵入式负荷监测的智慧亮化装置，电源模块和交流输入模块的输入端与外界交流电电连接，电源模块的输出端与MCU模块和开入模块的输入端电连接，交流输入模块的输出端与MCU模块电连接，开入模块、指示模块、通讯模块和存储模块均与MCU模块电连接；交流输入模块用于将交流电转换为电流小信号和电压小信号；MCU模块根据电流小信号和电压小信号计算出交路信号的各个电气量。本申请提供的基于非侵入式负荷监测的智慧亮化装置能够监测照明负荷的实时运行，并且可以对负荷进行精准识别，不需要在末端负荷添加多种监测设备就可以实现配电线路精细化管理，成本低且维护方便。

技术研发人员：周显俊
受保护的技术使用者：金茂云科技服务（北京）有限公司
技术研发日：20220922
技术公布日：2024/1/13