基于物联网的断路器和用电控制系统的制作方法

1.本实用新型属于电气开关设备技术领域，尤其涉及一种基于物联网的断路器和用电控制系统。


背景技术：

2.断路器是电力系统中最重要的开关电器设备之一，主要用于线路的接通、分断和对系统中各种故障进行保护，在供电和配电系统中起着开断和闭合正常线路或故障线路的要求也越来越高，传统断路器对电路的检测度不够、智能化程度不高，不具有网络化功能、无法进行远程监控与控制等问题愈发凸显，为适应各种用户需求，具有不同功能的断路器被设计出来，例如，具有短路保护、热保护、漏电保护等功能的断路器，随着电子技术的发展，已经可以做到模块化的断路器，能够及时获取电路中的参数，再经过处理，实现合理的控制，就是现在流行的物联网断路器。
3.现有的物联网断路器在使用时存在一定的弊端，首先断路器作为一种保障用电安全的电气设备，应当定期检查其有效性和可靠性，然而，忙乱的生活节奏以及人们的认知能力有限，常常导致断路器不能及时进行检查，在出现安全事故后造成难以挽回的损失。


技术实现要素：

4.本实用新型实施方式提供了一种基于物联网的断路器和用电控制系统，以解决现有技术中断路器未能定期进行检查导致安全事故的问题。
5.本实用新型实施方式的第一方面提供了一种基于物联网的断路器，包括：断路器本体以及漏电检测回路，所述漏电检测回路设有试验开关，还包括：物联网单元，所述物联网单元包括：控制模块、通信模块以及第一继电器；
6.所述第一继电器的线圈以及所述通信模块分别与所述控制模块电连接，所述第一继电器常开触点与所述试验开关并联连接；
7.所述控制模块设有定时器，所述控制模块用于第一定时周期结束后通过所述通信模块向外部终端发送提醒漏电试验消息，所述控制模块还用于第二定时周期结束后通过控制所述第一继电器线圈得电实现漏电试验并发送漏电试验消息。
8.在一个实施方式中，所述断路器本体设有标识码，所述物联网单元还包括：存储器，所述存储器用于储存所述标识码，所述控制模块还用于发送提醒漏电试验消息的同时或漏电试验消息的同时发送所述标识码；
9.所述存储器与所述控制模块电连接。
10.在一个实施方式中，所述物联网单元还包括：指示灯，所述控制模块还用于所述第一定时周期结束后控制所述指示灯亮起，所述指示灯与所述控制模块电连接。
11.在一个实施方式中，还包括：计量模块，所述计量模块用于计量接入所述断路器用电设备电能消耗数据，所述控制模块还用于将所述电能消耗数据通过所述通信模块发送到外部服务器；
12.所述计量模块与所述控制模块电连接。
13.在一个实施方式中，所述控制模块还接收外部终端的控制命令控制所述第一继电器线圈得电实现所述断路器分断。
14.在一个实施方式中，所述通信模块为wifi通信模块或gprs通信模块。
15.在一个实施方式中，所述控制模块为单片机。
16.在一个实施方式中，所述指示灯为led。
17.本实用新型实施方式的第二方面提供了一种基于物联网的用电控制系统，包括前述方案中所述基于物联网的断路器以及终端；
18.所述终端用于接收并显示所述提醒漏电试验消息以及所述漏电试验消息；
19.所述终端还用于向所述断路器发送控制命令，所述断路器接收控制命令控制所述第一继电器线圈得电实现断路器分断；
20.所述断路器与所述终端通信连接。
21.在一个实施方式中，还包括：服务器，所述服务器用于接收并存储所述断路器发送的用电设备电能消耗数据；
22.所述终端还用于向所述服务器发送电能消耗数据查询请求；
23.所述终端还用于接收并显示所述服务器发送的电能消耗数据；
24.所述终端以及所述断路器分别与所述服务器通信连接。
25.本实用新型实施方式与现有技术相比存在的有益效果是：
26.本实用新型基于物联网的断路器实施方式中，其设有第一继电器，第一继电器常开触点与漏电检测回路的试验开关并联连接，控制模块内的定时器设有两个定时周期，第一定时周期结束时，通过互联网向终端发送提醒漏电试验的消息，提醒终端持有人应当及时进行漏电试验，避免错过进行漏电试验；第二定时周期结束时，通过互联网向终端发送漏电试验消息，同时进行漏电试验，漏电试验自动进行，无需人员干预，保证了断路器的可靠性。
27.本实用新型基于物联网的断路器的一种实施方式中存储器以及断路器本体上均记录有标识码，控制模块向终端发送消息的同时发送标识码，终端持有人可以通过接收的标识码以及断路器本体的标识码快速找到需要进行漏电试验的断路器，提高了查找断路器的效率。
28.本实用新型基于物联网断路器实施方式中，其设有计量模块，计量数据通过通信模块发送到外部服务器，用户通过向服务器发送查询请求实现对用电数据的查阅，断路器一物多用，电路更紧凑。
29.本实用新型基于物联网断路器实施方式中，控制模块接收外部终端的命令，按接收的命令控制继电器线圈得电，进一步实现断路器分断，在通过服务器查询到电能消耗数据分析各用电器处于待机状态时，远程控制断路器分断，有利于提高用电安全性，降低不必要的电能消耗。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型实施方式中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实
用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1是本实用新型实施方式所提供的基于物联网的用电控制系统功能框图；
32.图2是本实用新型实施方式所提供的漏电检测回路原理图。
33.图中：
34.11计量模块；
35.12终端；
36.13通信模块；
37.14控制模块；
38.15服务器；
39.16指示灯；
40.17第一继电器；
41.18漏电检测回路。
具体实施方式
42.为了使本技术领域的人员更好地理解本方案，下面将结合本方案实施方式中的附图，对本方案实施方式中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施方式是本方案一部分的实施方式，而不是全部的实施方式。基于本方案中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都应当属于本方案保护的范围。
43.本方案的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含，并不仅限于文中列举的示例。此外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。
44.以下结合具体附图对本实用新型的实现进行详细的描述：
45.图1
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图2示出了本实用新型实施方式所提供的一种基于物联网的断路器和用电控制系统的结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施方式相关的部分，详述如下：
46.如图1所示，本实用新型实施方式所提供的一种基于物联网的断路器，包括：断路器本体以及漏电检测回路18，所述漏电检测回路18设有试验开关，上述断路器还包括：物联网单元，所述物联网单元包括：控制模块14、通信模块13以及第一继电器17。
47.所述第一继电器17的线圈以及所述通信模块13分别与所述控制模块14 电连接，所述第一继电器17常开触点与所述试验开关并联连接。
48.所述控制模块14设有定时器，所述控制模块14用于第一定时周期结束后通过所述通信模块13向外部终端12发送提醒漏电试验消息，所述控制模块14 还用于第二定时周期结束后通过控制所述第一继电器17线圈得电实现漏电试验并发送漏电试验消息。
49.在一个实施方式中，所述通信模块13为wifi通信模块13或gprs通信模块13。
50.在一个实施方式中，所述控制模块14为单片机。
51.示例性地，断路器包括断路器本体，其本体实现对与之连接用电器的分断动作，其结构中包括触头系统、灭弧系统、操作机构、脱扣器、外壳等构成。
52.一种应用场景中，当短路时，大电流产生的磁场克服反力弹簧，脱扣器拉动操作机
构动作，开关瞬时跳闸。当过载时，电流变大，发热量加剧，双金属片变形到一定程度推动机构动作(电流越大，动作时间越短)。
53.除此以外，还有一部分是带有漏电保护功能的断路器，其工作原理为在设备发生漏电故障时以及对有致命危险的人身触电保护，具有过载和短路保护功能。
54.带有漏电保护功能的断路器，其实现的核心为漏电检测回路18，如图2所示，图中l为电磁铁线圈，漏电时可驱动闸刀开关k1断开，每个桥臂用两只 1n4007串联可提高耐压。r3、r4阻值很大，所以k1合上时，流经l的电流很小，不足以造成k1断开。r3、r4为可控硅t1、t2的均压电阻，可以降低对可控硅的耐压要求。k2为试验开关，起模拟漏电的作用。按压试验开关k2， k2接通，相当于外线火线对地有漏电，这样，穿过磁环的三相电源线和零线的电流的矢量和不为零，磁环上的检测线圈的a、b两端就有感应电压输出，此电压立即触发t2导通。由于c2预先有一定电压，t2导通后，c2便经r6、r5、 t2放电，使r5上产生电压触发t1导通。t1、t2导通后，流经l的电流增大，使电磁铁动作，驱动开关k1断开，试验按钮的作用是随时可检查本装置功能是否完好。r1为压敏电阻，起过压保护作用。
55.本实用新型基于物联网的断路器，其物联网单元设有第一继电器17，第一继电器17的常开触点与试验开关k2并联，试验开关k2闭合或继电器常开触点闭合均能够实现对漏电检测回路18进行试验的作用。
56.一种实施方式中，控制模块14为单片机，一种应用场景中采用的是pic16f877a型号的单片机，该单片机内部集成有定时器，该定时器定时时长可调。一种应用中在该定时器内设有两个定时周期，第一个定时周期结束后，通过通信模块13向终端12发送提醒漏电试验消息，第二个定时周期长于第一个定时周期。当第二个定时周期结束后，控制模块14通过通信模块13向终端 12发送漏电试验消息，然后控制第一继电器17线圈得电，第一继电器17常开触点闭合，完成对漏电检测回路18的试验。
57.通信模块13在实施方式中有多种，如采用wifi通信模块13或gprs通信模块13，物联网单元通过wifi通信模块13或者gprs通信模块13接入互联网，通过互联网发送消息。
58.外部终端12有多种形式，如笔记本电脑、平板电脑或者手机，终端12接入互联网，通过互联网接收来自物联网单元的消息。
59.本实用新型基于物联网的断路器实施方式中，其设有第一继电器17，第一继电器17常开触点与漏电检测回路18的试验开关并联连接，控制模块14内的定时器设有两个定时周期，第一定时周期结束时，通过互联网向终端12发送提醒漏电试验的消息，提醒终端12持有人应当及时进行漏电试验，避免错过进行漏电试验；第二定时周期结束时，通过互联网向终端12发送漏电试验消息，同时进行漏电试验，漏电试验自动进行，无需人员干预，保证了断路器的可靠性。
60.在一个实施方式中，所述断路器本体设有标识码，所述物联网单元还包括：存储器，所述存储器用于储存所述标识码，所述控制模块14还用于发送提醒漏电试验消息的同时或漏电试验消息的同时发送所述标识码。所述存储器与所述控制模块14电连接。
61.示例性地，本实用新型基于物联网的断路器的一种实施方式中存储器以及断路器本体上均记录有标识码，控制模块14向终端12发送消息的同时发送标识码，终端12持有人可以通过接收的标识码以及断路器本体的标识码快速找到需要进行漏电试验的断路器，提高了查找断路器的效率。
62.在一个实施方式中，所述物联网单元还包括：指示灯16，所述控制模块14 还用于所述第一定时周期结束后控制所述指示灯16亮起，所述指示灯16与所述控制模块14电连接。
63.在一个实施方式中，所述指示灯16为led(light
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emitting diode，发光二极管)。
64.示例性地，本实用新型基于物联网的断路器的一种实施方式中当第一定时周期结束后，指示灯16点亮，起到醒目的作用，指示灯16为led，led指示灯16省电，寿命长，保障了系统整体的可靠性。
65.在一个实施方式中，上述断路器还包括：计量模块11，所述计量模块11 用于计量接入所述断路器用电设备电能消耗数据，所述控制模块14还用于将所述电能消耗数据通过所述通信模块13发送到外部服务器15。所述计量模块与所述控制模块14电连接。
66.示例性地，计量模块11用于计量接入断路器用电设备的电能消耗数据，一种计量模块11实施方式为以hlw8032芯片为核心的电路，该电路获取接入断路器的用电设备的电能消耗，该数据被控制模块14通过通信模块13发送到外部的服务器15。
67.本实用新型基于物联网的断路器实施方式中，其设有计量模块11，计量数据通过通信模块13发送到外部服务器15，用户通过向服务器15发送查询请求实现对用电数据的查阅，断路器一物多用，电路更紧凑。
68.在一个实施方式中，所述控制模块14还接收外部终端12的控制命令控制所述第一继电器17线圈得电实现所述断路器分断。
69.示例性地，本实用新型基于物联网的断路器实施方式中，控制模块14接收外部终端12的命令，按接收的命令控制继电器线圈得电，进一步实现断路器分断，在通过服务器15查询到电能消耗数据分析各用电器处于待机状态时，远程控制断路器分断，有利于提高用电安全性，降低不必要的电能消耗。
70.本实用新型实施方式的第二方面提供了一种基于物联网的用电控制系统，包括前述方案中所述基于物联网的断路器以及终端12。
71.所述终端12用于接收并显示所述提醒漏电试验消息以及所述漏电试验消息。所述终端12还用于向所述断路器发送控制命令，所述断路器接收控制命令控制所述第一继电器17线圈得电实现断路器分断。所述断路器与所述终端12 通信连接。
72.在一个实施方式中，上述用电控制系统还包括：服务器15，所述服务器15 用于接收并存储所述断路器发送的用电设备电能消耗数据。所述终端12还用于向所述服务器15发送电能消耗数据查询请求；所述终端12还用于接收并显示所述服务器15发送的电能消耗数据；所述终端12以及所述断路器分别与所述服务器15通信连接。
73.以上所述，以上实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施方式技术方案的精神和范围。