一种用电监控系统的制作方法

1.本实用新型涉及电量监控技术领域，特别是涉及一种用于监控家庭及公司用电情况的用电监控系统。


背景技术：

2.电网监控主要是指电力调度自动化系统，根据电网的规模不同，可以分为不同级别的电力调度自动化系统；如地区电力调度自动化系统、县市级电力调度自动化系统。根据电网性质不同，还有电力综合自动化系统、配网调度自动化系统；通过计算机对电网运行情况进行远程测量和控制；电网监控主要是监测电网运行数据，如负荷、电压、开关信号，还包括现场视频、语音、故障告警信号等等。控制包括开关的分合闸、电压的调整、备用电源的投切等。
3.由于目前国家对用电安全，绿色用电越来越重视，而且现在无论家庭或工业用电，电负荷越来越大，由于用电不当引起的火灾也层出不穷。随着科技发展，电网监控越来越智能化。目前，现有的监控系统无法随时随地远程监控家庭用电和公司用电情况，无法随时通过手机端查看监控结果，且存在系统电路复杂的缺点。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种用电监控系统，该系统可随时随地远程监控家庭用电和公司用电情况，实现绿色用电，降低因用电不当引起的危害。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供一种用电监控系统，包括被监控电网、无线电网控制盒、云服务器以及移动端；所述被监控电网与无线电网控制盒连接，所述无线电网控制盒与云服务器连接，所述云服务器开放端口与移动端连接；
6.所述无线电网控制盒包括ad转换电路、电源稳压电路、电网数据采集电路、光耦隔离器以及mcu数据处理电路；其中，所述电源稳压电路包括数字处理电路电源轨和模拟采样电路电源轨，其中，数字处理电路电源轨、模拟采样电路电源轨配置为与被监控电网的火线、零线连接，所述模拟采样电路电源轨输出5v电压至电网数据采集电路，为电网数据采集电路供电；所述数字处理电路电源轨配置为向mcu数据处理电路供电；所述电网数据采集电路通过采样电阻与被监控电网的火线连接；所述电网数据采集电路通过光耦隔离器与mcu数据处理电路连接，所述mcu数据处理电路与云服务器形成连接。
7.以上的，所述模拟采样电路电源轨包括三端稳压集成芯片u1，电解电容e1、 e2，电容c1、c2、c4，稳压二极管z1，二极管d1、d2，电阻r1、r2、r3；
8.所述三端稳压集成芯片u1包括三个端口，分别为vin、vout、vss；所述三端稳压集成芯片u1的vss端口接地，vin端口与电容c4一端连接，电容c4另一端接地；电容c4两端还并联有电解电容e1；所述稳压二极管z1并联在电解电容e1两端；所述二极管d1、d2串联后并联在稳压二极管z1两端，其中，二极管d1负极与稳压二极管z1负极相连接，二极管d2正极与稳压二极管z1正极相接；所述电阻r2、r3串联后与电容c1并联，并联后的电路一端作为用于与
接线座连接的端口，另一端与电阻r1连接；所述电阻r1另一端接在二极管d1与 d2之间的线路上；所述三端稳压集成芯片u1的vout端口接电解电容e2，所述电容c2并联在电解电容e2两端，且所述电容c2与模拟采样电路电源轨的5v 输出端连接。
9.具体的，因为电路需要数字芯片处理来采集相关数据，故需要设置ac转换电路将电流转换为直流低电压，其中5v输出端的电源轨供给电网监控芯片 (hlw8012)，12v输出端的电源轨供电给电源开关的继电器，3.3v输出端的电源轨供给mcu数据处理电路和wifi模块。
10.优选的，所述三端稳压集成芯片u1的型号为lm7805。
11.优选的，所述稳压二极管z1的型号为1n4738。
12.优选的，所述电解电容e1、e2的型号为vej101m1etr-0607，所述二极管d1、 d2的型号为rl201。
13.优选的，所述数字处理电路电源轨还包括12v输出端以及3.3v输出端；其中，12v输出端用于与电网数据采集电路的继电器连接，为其供电；3.3v输出端用于与mcu数据处理电路连接，为其供电。
14.以上的，所述电网数据采集电路包括电网监控芯片u3，继电器rl1，三极管q1，电容c5、c6、c7、c8，二极管d3，以及多个电阻；所述电网监控芯片u3 包括八个端口，分别为vdd、v1p、vin、v2p、gnd、cf、cf1、sel端口；所述电网监控芯片u3的vdd端口接模拟采样电路电源轨的5v输出端，以使所述电源稳压电路为电网监控芯片u3提供5v电压；vdd端口还与电容c5相连接；所述电网监控芯片u3的v1p、vin端口分别与电容c6、c7连接，且所述电容c5、c6、 c7的另一端均接地；vin端口还与被监控电网的零线连接；所述电网监控芯片 u3的v2p端口与电容c8连接，电容c8另一端接地，所述电容c8两端还并联有电阻r15；电阻r9～12串联后，一端与v2p端口连接，另一端接被监控电网的火线；所述继电器rl1具有四个接线端，其中两个接线端分别与被监控电网的火线、及所接负载的火线输入端连接,所述负载的另一端连接到电网的零线上，余下两个接线端分别与二极管d3的正负极连接；所述二极管d3的负极还与数字处理电路电源轨的12v输出端连接；二极管d3的正极还与三极管q1的集电极连接，三极管q1的基极与电阻r16连接，三极管q1的发射极接电阻r17，电阻r17另一端接电阻r16；所述电网监控芯片u3的gnd、cf、cf1、sel端口与mcu数据处理电路连接。
15.具体的，电网监控芯片u3可以通过采样电阻r7(高精度康铜电阻)的电压计算出负载的电流，且可以通过芯片v2p端口采样被监控电网火线l_line的电压。采样到电流和电压之后，hlw8012就可以计算出功率，功率通过cf1端口输出，电压和电流通过cf端口输出。
16.优选的，所述电网监控芯片u3的型号hlw8012。
17.优选的，所述继电器rl1的型号为srd-12vdc-sl-a；所述二极管d3的型号为rl201；所述三极管q1的型号为s8050。
18.以上的，所述mcu数据处理电路至少包括处理芯片ic1，其中，所述处理芯片ic1与电网监控芯片u3的通信接口通过光耦隔离器形成连接；所述处理芯片 ic1的型号为n76e003aq20。
19.具体的，处理芯片ic1的型号为n76e003aq20，该芯片为工业级芯片，具备抗干扰强，使用电压宽等特点。
20.优选的，所述mcu数据处理电路通过wifi模块与云服务器形成连接；所述 wifi模
块的型号为esp-01。
21.优选的，所述移动端包括手机端和电脑端。
22.具体的，上述技术方案的原理为：交流电通过漏电开关之后，经过ac转换电路，输出电源供wifi模块、mcu数据处理电路和电网数据采集电路使用。电网数据采集电路通过取样火线的电流和电压，经过运算处理，输出功率，电压和电流给mcu数据处理电路，mcu数据处理电路处理采集到的数据，之后通过wifi 模块把相关信息传送到云服务器上存储。用户在电脑端或手机端，通过分析云服务器获取到的电网信息，如需要控制负载电网的开关或设定最大供给功率或其他控制功能，可通过云服务器发送指令到wifi接收端，经过mcu数据处理电路处理后控制交流电通断或其他功能，得到想要的结果。
23.本实用新型的有益效果：
24.本实用新型提供了一种用电监控系统，该系统主要包括被监控电网、无线电网控制盒、云服务器以及移动端；该系统可随时随地远程监控家庭用电和公司用电情况，实现绿色用电，降低因用电不当引起的危害；其具有电路结构简单，使用便捷的优点。
附图说明
25.图1为本实用新型提供的用电监控系统的框架图；
26.图2为本实用新型提供的用电监控系统的电源稳压电路图；
27.图3为本实用新型提供的用电监控系统的电网数据采集电路的电路图；
28.图4为本实用新型提供的用电监控系统的mcu数据处理电路图。
具体实施方式
29.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。
30.如图1～4所示，本实施例提供一种用电监控系统，包括被监控电网、无线电网控制盒、云服务器以及移动端；所述被监控电网与无线电网控制盒连接，所述无线电网控制盒与云服务器连接，所述云服务器(真地云)开放端口与移动端连接；
31.所述无线电网控制盒包括ad转换电路、电源稳压电路、电网数据采集电路、光耦隔离器以及mcu数据处理电路；其中，所述电源稳压电路包括数字处理电路电源轨和模拟采样电路电源轨，其中，数字处理电路电源轨、模拟采样电路电源轨配置为与被监控电网的火线、零线连接，所述模拟采样电路电源轨输出5v电压至电网数据采集电路，为电网数据采集电路供电；所述数字处理电路电源轨配置为向mcu数据处理电路供电；所述电网数据采集电路通过采样电阻与被监控电网的火线连接；所述电网数据采集电路通过光耦隔离器与mcu数据处理电路连接，所述mcu数据处理电路与云服务器形成连接。
32.以上的，所述模拟采样电路电源轨包括三端稳压集成芯片u1，电解电容e1、 e2，电容c1、c2、c4，稳压二极管z1，二极管d1、d2，电阻r1、r2、r3；
33.所述三端稳压集成芯片u1包括三个端口，分别为vin、vout、vss；所述三端稳压集成芯片u1的vss端口接地，vin端口与电容c4一端连接，电容c4另一端接地；电容c4两端还并联有电解电容e1；所述稳压二极管z1并联在电解电容e1两端；所述二极管d1、d2串联后并联在稳压二极管z1两端，其中，二极管d1负极与稳压二极管z1负极相连接，二极管d2正极与稳压二极管z1正极相接；所述电阻r2、r3串联后与电容c1并联，并联后的电路一端作为用于与
接线座连接的端口，另一端与电阻r1连接；所述电阻r1另一端接在二极管d1与 d2之间的线路上；所述三端稳压集成芯片u1的vout端口接电解电容e2，所述电容c2并联在电解电容e2两端，且所述电容c2与模拟采样电路电源轨的5v 输出端连接。
34.具体的，因为电路需要数字芯片处理来采集相关数据，故需要设置ac转换电路将电流转换为直流低电压，其中5v输出端的电源轨供给电网监控芯片 (hlw8012)，12v输出端的电源轨供电给电源开关的继电器，3.3v输出端的电源轨供给mcu数据处理电路和wifi模块。
35.在本实施例中，所述三端稳压集成芯片u1的型号为lm7805。
36.在本实施例中，所述稳压二极管z1的型号为1n4738。
37.在本实施例中，所述电解电容e1、e2的型号为vej101m1etr-0607，所述二极管d1、d2的型号为rl201。
38.在本实施例中，所述数字处理电路电源轨还包括12v输出端以及3.3v输出端；其中，12v输出端用于与电网数据采集电路的继电器连接，为其供电；3.3v 输出端用于与mcu数据处理电路连接，为其供电。
39.以上的，所述电网数据采集电路包括电网监控芯片u3，继电器rl1，三极管 q1，电容c5、c6、c7、c8，二极管d3，以及多个电阻；所述电网监控芯片u3 包括八个端口，分别为vdd、v1p、vin、v2p、gnd、cf、cf1、sel端口；所述电网监控芯片u3的vdd端口接模拟采样电路电源轨的5v输出端，以使所电源稳压电路为电网监控芯片u3提供5v电压；vdd端口还与电容c5相连接；所述电网监控芯片u3的v1p、vin端口分别与电容c6、c7连接，且所述电容c5、c6、c7 的另一端均接地；vin端口还与被监控电网的零线连接；所述电网监控芯片u3 的v2p端口与电容c8连接，电容c8另一端接地，所述电容c8两端还并联有电阻r15；电阻r9～12串联后，一端与v2p端口连接，另一端接被监控电网的火线；所述继电器rl1具有四个接线端，其中两个接线端分别与被监控电网的火线、及所接负载的火线输入端连接,所述负载的另一端连接到电网的零线上，余下两个接线端分别与二极管d3的正负极连接；所述二极管d3的负极还与数字处理电路电源轨的12v输出端连接；二极管d3的正极还与三极管q1的集电极连接，三极管q1的基极与电阻r16连接，三极管q1的发射极接电阻r17，电阻r17另一端接电阻r16；所述电网监控芯片u3的gnd、cf、cf1、sel端口与mcu数据处理电路连接。
40.具体的，电网监控芯片u3可以通过采样电阻r7(高精度康铜电阻)的电压计算出负载的电流，且可以通过芯片v2p端口采样被监控电网火线l_line的电压。采样到电流和电压之后，hlw8012就可以计算出功率，功率通过cf1端口输出，电压和电流通过cf端口输出。
41.在本实施例中，所述电网监控芯片u3的型号hlw8012。
42.在本实施例中，所述继电器rl1的型号为srd-12vdc-sl-a；所述二极管d3 的型号为rl201；所述三极管q1的型号为s8050。
43.以上的，所述mcu数据处理电路至少包括处理芯片ic1，其中，所述处理芯片ic1与电网监控芯片u3的通信接口通过光耦隔离器形成连接；所述处理芯片 ic1的型号为n76e003aq20。
44.具体的，处理芯片ic1的型号为n76e003aq20，该芯片为工业级芯片，具备抗干扰强，使用电压宽等特点。
45.在本实施例中，所述mcu数据处理电路通过wifi模块与云服务器形成连接；所述
wifi模块的型号为esp-01。
46.在本实施例中，所述移动端包括手机端和电脑端。
47.具体的，上述技术方案的原理为：交流电通过漏电开关之后，经过ac转换电路，输出电源供wifi模块、mcu数据处理电路和电网数据采集电路使用。电网数据采集电路通过取样火线的电流和电压，经过运算处理，输出功率，电压和电流给mcu数据处理电路，mcu数据处理电路处理采集到的数据，之后通过wifi 模块把相关信息传送到云服务器上存储。用户在电脑端或手机端，通过分析云服务器获取到的电网信息，如需要控制负载电网的开关或设定最大供给功率或其他控制功能，可通过云服务器发送指令到wifi接收端，经过mcu数据处理电路处理后控制交流电通断或其他功能，得到想要的结果。
48.根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。