一种用电安全监测预警系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用电安全监测预警系统，包括：数据检测电路，所述数据检测电路用于连接在家庭电源入户端，检测电路的电压、电流及电压电流相位差数据；安全监控设备，所述安全监控设备用于处理并解析所述电压、电流及电压电流相位差数据，并与阈值相比较，若在阈值范围外，则将监控结果反馈到所述数据检测电路；客户端设备，所述安全监控设备的数据解析结果在阈值范围内时，所述客户端设备用于显示所述安全监控设备反馈的监控结果。本实用新型专利技术提供的技术方案可有效防止因电器可靠性下降或操作不当造成严重事故的问题，有效减少了不及时断电等情况造成的电能浪费问题。

A power safety monitoring and early warning system

【技术实现步骤摘要】
一种用电安全监测预警系统
本技术涉及用电设备安全监测领域，更具体地说，涉及一种安全监测预警系统。
技术介绍
电能具有使用方便、传输简单、清洁安全等优点，在国民生产和生活能源中所占的比重也日益增大，我国一半以上的能源是以电能形式通过电能改进型输送和分配使用供能的。电力系统的发展已经是关乎国计民生的重要组成部分。据统计数字显示，我国的用电量随着经济的发展也在逐年增长。同时，随着科技的发展，传统电力工业向高度集约化、高度知识化、高度技术化方向转变，电网已经成为世界上最大最复杂的机器之一，用户对电力系统的可靠性、安全性、经济性和稳定性提出了更高的要求。伴随经济快速发展，家用电器已普及到千家万户，写字楼办公室需要二十四小时运转的用电设备越来越多。在每年公安部发布的报告中，电器设备损坏和老化等原因造成火灾比重较大，致使国家和人民遭受财产损失和人身伤害，而且因人走未及时断电造成严重的电力资源浪费。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种安全监测预警系统，以解决现有技术未及时断电造成的的电力资源浪费，以及电力设备或家用电器老化、故障不能及时检修或更换而造成威胁人身及财产安全的问题。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种用电安全监测预警系统，包括:数据检测电路，所述数据检测电路连接在家庭电源入户端，检测电路的电压、电流及电压电流相位差数据；安全监控设备，所述安全监控设备处理并解析所述电压、电流以及电压电流相位差数据，并与阈值相比较，若在阈值范围外，则将监控结果反馈到所述数据检测电路；客户端设备，在所述安全监控设备的数据解析结果在阈值范围内时，所述客户端设备用于显示所述安全监控设备反馈的监控结果。进一步的，所述数据检测电路包括数据采集单元、数据预处理模块和无线通信模块；所述数据采集单元包括信号采集模块、滤波模块和信号转换模块；所述信号采集模块连接在家庭电源入户端；所述滤波模块对所述信号采集模块的采集信号进行初次滤波，滤除所述采集信号中的干扰信号；所述信号转换模块将经过初次滤波后的模拟信号转换成数字信号；所述数据预处理模块包括DSP数字信号处理器，处理采集到的数字信号得到衍生计算参数，所述衍生计算参数包括有功功率、无功功率、视在功率、功率因素以及电压信号与电流信号各自对应的高次谐波参数。进一步的，所述数据采集单元包括电压采集电路、电流采集电路和相位差提取电路；所述电压采集电路一端连接家庭电源火线，另一端连接家庭电源零线；所述电流采集电路用连接环连接家庭电源火线；所述相位差提取电路连接所述电压采集电路和所述电流采集电路。进一步的，所述电流采集电路包括依次连接的电流互感器、第一采样电阻、第一放大器模块和第二A/D转换器；所述电流互感器将家庭电源中采集的大电流转换成小电流；所述采样电阻将所述小电流转换为信号电压；所述放大器模块将所述信号电压放大后输入第二A/D转换器的第一通道。进一步的，所述电压采集电路包括依次连接的电压互感器、第二采样电阻、第二放大器模块和第二A/D转换器；所述电压互感器将家庭电源中采集的交流电压转换为信号级交流电压，并抬高所述信号级交流电压的基准电压；所述第二放大器模块用于将抬高基准电压后的信号级交流电压放大，并输入第二A/D转换器的第二通道。进一步的，所述相位差提取电路包括过零比较器和双D触发器；所述过零比较器的一个输入端与所述电压采集电路中的第二放大器模块的输入端连接并连接第二采样电阻的同一端，另一个输入端与所述电流采集电路中的第一放大器模块的输入端连接并连接第一采样电阻的同一端；所述过零比较器输出电压方波信号的输出端连接所述双D触发器的一侧输入端，输出电流方波信号的输出端连接所述双D触发器的另一侧输入端；所述双D触发器输出的相位差方波信号输入。进一步的，所述第一放大器模块和所述第二放大器模块均包括LM358运算放大器。进一步的，所述过零比较器包括LM358运算放大器和型号为1N4148的二极管；所述双D触发器包括74LS74型号芯片。进一步的，所述无线通信模块包括WIFI通信模块及与所述WIFI通信模块连接的WIFI路由，所述无线通信模块将所述信号采集电路采集的电压、电流、相位差值以及所述数据预处理模块处理得到的衍生计算参数传输输出；所述安全监控设备包括上位机；所述上位机连接所述数据检测电路的无线通信模块中的WIFI路由；所述安全监控设备将所述数据检测电路输出的数据进行数据分类及负荷特征分解提取、建立负荷特征训练样本并输入BP神经网络算法进行模型训练，待神经网络模型达到分类要求后完成数据分析。进一步的，所述客户端设备包括可触摸显示屏幕；所述客户端设备接收所述安全监控设备发送的监测结果，且以断电、检测、维修和继续工作的形式生成监测报告，所述可触摸显示屏幕用于显示所述监测报告。与最接近的现有技术比，本技术提供的技术方案具有以下有益效果：本技术提供的技术方案包括数据检测电路：连接在家庭电源入户端，检测电路的电压、电流及电压电流相位差数据；安全监控设备：处理并解析所述电压、电流及电压电流相位差数据，并与阈值相比较，若在阈值范围外，则将监控结果反馈到所述数据检测电路；所述安全监控设备的数据解析结果在阈值范围内时，客户端设备用于显示所述安全监控设备反馈的监控结果。通过采集数据的数据检测电路、处理数据的安全监控设备以及显示报告的客户端设备的顺序配合工作，实现对家庭电网的实时监测工作；在安全监控设备完成数据分析后与设置阈值相比较，若在阈值范围外，说明电网中存在故障设备或长时间不使用电器设备，则命令数据检测单元对电网进行断电操作；若在阈值范围内，表示电网中的设备状态可控，则将控制命令反馈给所述客户端设备，给客户提供预警。该技术方案通过对电力输送端口处获得的电气参数分析及判断，实现对端口内部的电器状态、种类以及可靠性分析预测，可有效防止因电器可靠性下降或操作不当造成的严重事故，有效减少电能浪费。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术提供的安全监测预警系统结构示意图；图2为本技术提供的数据检测电路结构示意图；图3为本技术提供的数据采集单元电路示意图；图4为本技术提供的电流采集电路图；图5为本技术提供的电压采集电路图；图6为本技术提供的过零比较器电路图；图7为本技术提供的双D触发器电路图；其中，I1-电流互感器；I2-第一采样电阻；I3-第一放大器模块；V1-电压互感器；V2-第二采样电阻；V3-第二放大器模块。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用电安全监测预警系统，其特征在于，包括:依次连接的数据检测电路、安全监控设备和客户端设备；/n所述数据检测电路连接在家庭电源入户端，检测电路的电压、电流及电压电流相位差数据；/n所述安全监控设备处理并解析所述电压、电流以及电压电流相位差数据，并与阈值相比较，若在阈值范围外，则将监控结果反馈到所述数据检测电路；/n在所述安全监控设备的数据解析结果在阈值范围内时，所述客户端设备用于显示所述安全监控设备反馈的监控结果；/n所述数据检测电路包括数据采集单元、数据预处理模块和无线通信模块；所述数据采集单元包括信号采集模块、滤波模块和信号转换模块；所述信号采集模块连接在家庭电源入户端；/n所述滤波模块对所述信号采集模块的采集信号进行初次滤波，滤除所述采集信号中的干扰信号；/n所述信号转换模块将经过初次滤波后的模拟信号转换成数字信号；/n所述数据采集单元包括电压采集电路、电流采集电路和相位差提取电路；所述电压采集电路一端连接家庭电源火线，另一端连接家庭电源零线；所述电流采集电路用连接环连接家庭电源火线；所述相位差提取电路连接于所述电压采集电路和所述电流采集电路；/n所述电流采集电路包括依次连接的电流互感器、第一采样电阻、第一放大器模块和第二A/D转换器；所述电压采集电路包括依次连接的电压互感器、第二采样电阻、第二放大器模块和第二A/D转换器；所述相位差提取电路包括过零比较器和双D触发器；/n所述过零比较器的一个输入端与所述电压采集电路中的第二放大器模块的输入端连接并连接第二采样电阻的同一端，另一个输入端与所述电流采集电路中的第一放大器模块的输入端连接并连接第一采样电阻的同一端；所述过零比较器输出电压方波信号v...

【技术特征摘要】
1.一种用电安全监测预警系统，其特征在于，包括:依次连接的数据检测电路、安全监控设备和客户端设备；
所述数据检测电路连接在家庭电源入户端，检测电路的电压、电流及电压电流相位差数据；
所述安全监控设备处理并解析所述电压、电流以及电压电流相位差数据，并与阈值相比较，若在阈值范围外，则将监控结果反馈到所述数据检测电路；
在所述安全监控设备的数据解析结果在阈值范围内时，所述客户端设备用于显示所述安全监控设备反馈的监控结果；
所述数据检测电路包括数据采集单元、数据预处理模块和无线通信模块；所述数据采集单元包括信号采集模块、滤波模块和信号转换模块；所述信号采集模块连接在家庭电源入户端；
所述滤波模块对所述信号采集模块的采集信号进行初次滤波，滤除所述采集信号中的干扰信号；
所述信号转换模块将经过初次滤波后的模拟信号转换成数字信号；
所述数据采集单元包括电压采集电路、电流采集电路和相位差提取电路；所述电压采集电路一端连接家庭电源火线，另一端连接家庭电源零线；所述电流采集电路用连接环连接家庭电源火线；所述相位差提取电路连接于所述电压采集电路和所述电流采集电路；
所述电流采集电路包括依次连接的电流互感器、第一采样电阻、第一放大器模块和第二A/D转换器；所述电压采集电路包括依次连接的电压互感器、第二采样电阻、第二放大器模块和第二A/D转换器；所述相位差提取电路包括过零比较器和双D触发器；
所述过零比较器的一个输入端与所述电压采集电路中的第二放大器模块的输入端连接并连接第二采样电阻的同一端，另一个输入端与所述电流采集电路中的第一放大器模块的输入端连接并连接第一采样电阻的同一端；所述过零比较器输出电压方波信号vout的输出端连接所述双D触发器的一侧输入端，输出电流方波信号iout的输出端连接所述双D触发器的另一侧输入端；所述双D触发器输出的相位差方波信号输入数据预处理模块。


2.如权利要求1所述的用电安全监测预警系统，其特征在于，所述数据预处理模块包括DSP数字信号处理器，处理采集到的数字...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫琦，张林林，古栋笙，莫松颖，邓盛益，吕淑仪，
申请(专利权)人：广东石油化工学院，
类型：新型
国别省市：广东;44