一种基于功率的负载开关检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于功率的负载开关检测装置，包括：电流传感器，用于对家庭用电中的电流模拟信号进行检测，并将电流模拟信号传输至A/D转换模块；电压传感器，用于对家庭用电中的电压信号进行检测，并将电压信号传输至A/D转换模块；A/D转换模块，用于将所述电流模拟信号和电压模拟信号分别转换为电流数字信号和电压数字信号，并将所述信号传输至ARM嵌入式核心处理模块；ARM嵌入式核心处理模块，用于对所述电流数字信号和电压数字信号进行处理，得到相邻两个周期的功率强度的变化值并和预设阈值进行比较，判断负载的开关事件；提取所述电流数字信号和电压数字信号的信号特征数据；以及存储模块，用于存储所述电流数字信号、电压数字信号和信号特征数据。

Power based load switch detecting device and method

The present invention relates to a load switch detection device, power which is based on a current sensor for the detection of the current household electricity in the analog signal, and the current analog signal to A/D conversion module; the voltage sensor for the detection of the household electricity voltage signal, and the voltage signal to A/D conversion module; A/D conversion module for the current analog signal and analog signals are converted to voltage current and voltage digital signal digital signal, and the signal is transmitted to the embedded ARM core processing module; embedded ARM core processing module is used for processing the current digital signal and digital signal voltage, power change the strength of two adjacent cycle values and compared with the preset threshold, switching events determine the load; extracting the current digital Signal characteristic data of signal and voltage digital signal, and storage module for storing current digital signal, voltage digital signal and signal characteristic data.

【技术实现步骤摘要】
一种基于功率的负载开关检测装置及方法
本专利技术涉及电量计量领域，并且更具体地，涉及一种基于功率的负载开关检测装置。
技术介绍
能源需求是人类社会生存和发展的基础，是经济发展的命脉，是影响国家制定策略的重要因素，因此我们必须通过发展一些技术手段来节约和充分利用能源。在日常的能源消耗上，电能是主要的消耗形式，与此同时，电能的消耗比例也在逐年提升，接近一半的能源消耗都是来源于电能的消耗。为了不断满足人类对电能的消耗，使能源得到高效合理化的利用,那么家用电器的管理便变得及其重要。目前，我们住宅内的用户智能用电网络还没有形成，电表仅是得到用户端总的干线电流、电压信息。为了了解家用电器的详细的电量使用情况，需要对电器设备进行负载检测。对于电力负载的开关检测的方法有很多，主要有波形匹配、电流强度法、功率法、GOF算法等。各种方法均能够在一定程度上实现用电负载事件的识别，但由于特征性质单一，识别手段单一，普遍存在泛化能力不够及不能完全准确识别的问题，使我们无法准确的捕捉到负载开关事件的发生时刻点。具体存在的缺陷通常来说表现在以下两个方面:(1)现有的电力信号的干扰严重，噪声多，导致难以精确检测出用电信号的变化，从而不能准确判断出负载开关事件的发生点；(2)负载检测会常常出现多次检测开关及漏检的情况，甚至是检测不到开关事件的情况，导致检测准确率不高。
技术实现思路
本专利技术的技术方案提供了一种基于功率的负载开关检测装置及方法，以解决无法准确检测负载开关情况的问题。为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于功率的负载开关检测装置，所述装置包括：电流传感器、电压传感器、A/D转换模块、ARM嵌入式核心处理模块和存储模块，所述电流传感器，用于对家庭用电中的电流模拟信号进行检测，并将所述电流模拟信号传输至A/D转换模块；所述电压传感器，用于对家庭用电中的电压信号进行检测，并将所述电压信号传输至A/D转换模块；所述A/D转换模块，用于将所述电流模拟信号和电压模拟信号分别转换为电流数字信号和电压数字信号，并将所述电流数字信号和电压数字信号传输至ARM嵌入式核心处理模块；所述ARM嵌入式核心处理模块，用于对所述电流数字信号和电压数字信号进行处理，得到相邻两个周期的功率强度的变化值，并将所述功率强度的变化值和预设阈值进行比较，判断负载的开关事件；提取所述电流数字信号和电压数字信号的信号特征数据；以及所述存储模块，用于存储所述电流数字信号、电压数字信号和信号特征数据。优选地，其中所述电流传感器串联在用户家庭用电的火线上。优选地，其中所述电压传感器并联在用户家庭用电的总线上。优选地，其中所述ARM嵌入式核心处理模块，对所述电流数字信号和电压数字信号进行处理，得到相邻两个周期的功率强度的变化值，并将所述功率强度的变化值和预设阈值进行比较，判断负载的开关事件包括：根据所述电流数字信号和电压数字信号计算得到每个采集点的功率值；将所述采集点分为至少两个周期，分别将每个周期的采集点的功率值与所对应周期的平均功率值相减并取绝对值后求和，再除以每个周期总的采集点个数，得到每个周期的功率强度值；分别计算每个周期的功率强度值与前一个周期的功率强度值的差值，得到相邻周期功率强度的变化值；以及将所述相邻周期功率强度的变化值分别与预设阈值进行比较，判断负载的开关事件，其中所述预设阈值包括：预设开启阈值和预设关闭阈值，当所述相邻周期功率强度的变化值大于预设开启阈值时，表示存在负载的开启事件，当所述相邻周期功率强度的变化值小于预设开启阈值时，表示存在负载的关闭事件。优选地，其中所述装置还包括：低通滤波器、WIFI通信模块和服务器，所述低通滤波器，用于在将所述电流模拟信号和电压模拟信号传输至A/D转换模块前，对所述电流模拟信号和电压模拟信号进行低通滤波处理；所述WIFI通信模块，用于ARM嵌入式核心处理模块和服务器的数据与指令的传输；以及所述服务器，用于接收所述信号特征数据，并根据所述信号特征数据对负载类别进行识别。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种基于功率的负载开关检测方法，所述方法包括：采集家庭用电中的电流模拟信号和电压模拟信号；将所述电流模拟信号和电压模拟信号分别转换为电流数字信号和电压数字信号；以及对所述电流数字信号和电压数字信号进行处理，得到相邻两个周期的功率强度的变化值，并将所述功率强度的变化值和预设阈值进行比较，判断负载的开关事件。优选地，其中在所述将所述电流模拟信号和电压模拟信号分别转换为电流数字信号和电压数字信号前，对所述电流模拟信号和电压模拟信号进行低通滤波处理。优选地，其中所述对所述电流数字信号和电压数字信号进行处理，得到相邻两个周期的功率强度的变化值，并将所述功率强度的变化值和预设阈值进行比较，判断负载的开关事件的方法包括：根据所述电流数字信号和电压数字信号计算得到每个采集点的功率值；将所述采集点分为至少两个周期，分别将每个周期的采集点的功率值与所对应周期的平均功率值相减并取绝对值后求和，再除以每个周期总的采集点个数，得到每个周期的功率强度值；分别计算每个周期的功率强度值与前一个周期的功率强度值的差值，得到相邻周期功率强度的变化值；以及将所述相邻周期功率强度的变化值分别与预设阈值进行比较，判断负载的开关事件，其中所述预设阈值包括：预设开启阈值和预设关闭阈值，当所述相邻周期功率强度的变化值大于预设开启阈值时，表示存在负载的开启事件，当所述相邻周期功率强度的变化值小于预设开启阈值时，表示存在负载的关闭事件。优选地，其中所述方法还包括：提取所述电流数字信号和电压数字信号的信号特征数据；将所述电流数字信号、电压数字信号和信号特征数据进行存储；以及根据所述信号特征数据对负载类别进行识别。本专利技术的有益效果在于：本专利技术设计的负载开关事件检测装置，包含了电流传感器、电压传感器、A/D转换模块、ARM嵌入式核心处理模块和存储模块，实现用电负载开关事件的有效检测，通过得到精确的电流和电压信号，保证其波形完整性，为负载开关事件检测的准确性提供了保障。同时，本专利技术对负载开关事件的监测方法进行了优化，使用功率的强度的变化值与预设阈值作比较，有效解决了普遍出现的小功耗事件的少判、漏判等问题，提高了对负载开关事件判断的准确率。附图说明通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本专利技术的示例性实施方式：图1为根据本专利技术实施方式的开关检测装置100的结构示意图；图2为根据本专利技术实施方式的开关检测方法200的流程图；以及图3为根据本专利技术实施方式的判断负载开关事件的方法300的流程图。具体实施方式现在参考附图介绍本专利技术的示例性实施方式，然而，本专利技术可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本专利技术，并且向所属
的技术人员充分传达本专利技术的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本专利技术的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属
的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。图1为根据本专利技术实施方式的开关检测装置100的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于功率的负载开关检测装置，其特征在于，所述装置包括：电流传感器、电压传感器、A/D转换模块、ARM嵌入式核心处理模块和存储模块，所述电流传感器，用于对家庭用电中的电流模拟信号进行检测，并将所述电流模拟信号传输至A/D转换模块；所述电压传感器，用于对家庭用电中的电压信号进行检测，并将所述电压信号传输至A/D转换模块；所述A/D转换模块，用于将所述电流模拟信号和电压模拟信号分别转换为电流数字信号和电压数字信号，并将所述电流数字信号和电压数字信号传输至ARM嵌入式核心处理模块；所述ARM嵌入式核心处理模块，用于对所述电流数字信号和电压数字信号进行处理，得到相邻两个周期的功率强度的变化值，并将所述功率强度的变化值和预设阈值进行比较，判断负载的开关事件；提取所述电流数字信号和电压数字信号的信号特征数据；以及所述存储模块，用于存储所述电流数字信号、电压数字信号和信号特征数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于功率的负载开关检测装置，其特征在于，所述装置包括：电流传感器、电压传感器、A/D转换模块、ARM嵌入式核心处理模块和存储模块，所述电流传感器，用于对家庭用电中的电流模拟信号进行检测，并将所述电流模拟信号传输至A/D转换模块；所述电压传感器，用于对家庭用电中的电压信号进行检测，并将所述电压信号传输至A/D转换模块；所述A/D转换模块，用于将所述电流模拟信号和电压模拟信号分别转换为电流数字信号和电压数字信号，并将所述电流数字信号和电压数字信号传输至ARM嵌入式核心处理模块；所述ARM嵌入式核心处理模块，用于对所述电流数字信号和电压数字信号进行处理，得到相邻两个周期的功率强度的变化值，并将所述功率强度的变化值和预设阈值进行比较，判断负载的开关事件；提取所述电流数字信号和电压数字信号的信号特征数据；以及所述存储模块，用于存储所述电流数字信号、电压数字信号和信号特征数据。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电流传感器串联在用户家庭用电的火线上。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压传感器并联在用户家庭用电的总线上。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述ARM嵌入式核心处理模块，对所述电流数字信号和电压数字信号进行处理，得到相邻两个周期的功率强度的变化值，并将所述功率强度的变化值和预设阈值进行比较，判断负载的开关事件包括：根据所述电流数字信号和电压数字信号计算得到每个采集点的功率值；将所述采集点分为至少两个周期，分别将每个周期的采集点的功率值与所对应周期的平均功率值相减并取绝对值后求和，再除以每个周期总的采集点个数，得到每个周期的功率强度值；分别计算每个周期的功率强度值与前一个周期的功率强度值的差值，得到相邻周期功率强度的变化值；以及将所述相邻周期功率强度的变化值分别与预设阈值进行比较，判断负载的开关事件，其中所述预设阈值包括：预设开启阈值和预设关闭阈值，当所述相邻周期功率强度的变化值大于预设开启阈值时，表示存在负载的开启事件，当所述相邻周期功率强度的变化值小于预设开启阈值时，表示存在负载的关闭事件。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏志强，殷波，王修伟，丛艳平，朱治丞，黄贤青，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37