一种基于光耦隔离电路的非侵入式负荷监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于光耦隔离电路的非侵入式负荷监测系统，属于互联网云平台监控领域，包含分布式硬件节点、路由器、云服务器和智能终端，所述分布式硬件节点包含电力供给路口模块、负荷模块、功率计量电路、光耦隔离模块、CPLD及MCU处理单元、WiFi模块、继电器模块、电源管理电路模块；本实用新型专利技术设计了电源管理电路、功率计量电路等，通过Wi‑Fi向云服务器上传负荷的实时功率信息，云服务器可以根据预先训练好的分类器识别当前负荷种类，实现负荷的分类计量；以非侵入方式采集负荷功率信息，减少安装和维护的工作量；借助云服务器识别负荷、分析运行状态，可以远程控制负荷开关，从而指导用户合理规划用电，实现节能减排。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光耦隔离电路的非侵入式负荷监测系统
本技术涉及互联网云平台监控领域，尤其涉及一种基于光耦隔离电路的非侵入式负荷监测系统。
技术介绍
目前，电能是现代生产生活中应用最广泛、最重要的能源之一。在电能计量方面，传统的“一户一表”方式是由电力部门抄取电能表并给出当月耗电度数，其弊端在于用户无法获知具体某用电器在某时间段内的耗电情况。可以说，用户对负荷集的动态实时运行信息的掌握还相当匮乏。为解决此问题，传统的侵入式监测方式在每个待测负荷上加装功率测量硬件，“一对一”地监测负荷运行信息，缺点是需要破坏负荷原有的供电电路，在安装、维护上将耗费大量的人力物力。非侵入式负荷监测系统(Non-intrusiveLoadMonitoringSystem，NILMS)是在电力供给入口处安装功率测量硬件，无需破坏负荷硬件结构，可以“一对多”地监控负荷运转状态。但由于缺乏当前所接入负荷的种类先验信息，故随之而来的是负荷种类识别的问题。对于目前电力电子行业，传统开关电源不仅成本高昂，并且电源的体积和灵活性难以得到保证，尤其针对于新能源行业的储能系统，其主电路由多种拓扑电路组合而成，系统内部分布着很多个IGBT，需要多路隔离电源作为IGBT的驱动电源。在这种复杂的电力电子系统中，要实现可靠、稳定，分布式的多路隔离电源一直是一大难题。面对这些问题，以前采用集中式的多路隔离电源，而在许多电力电子系统中，需要隔离电源的点不仅多、而且分布广，如何将这些隔离电源集中控制是一大难题。以往通常采用的集中式多路隔离电源存在电源距离用电负荷太远，多路隔离电源之间的电压太高，电磁干扰严重，不利于系统走线。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
的不足提供一种基于光耦隔离电路的非侵入式负荷监测系统，包含了电源管理电路、功率计量电路等，通过Wi-Fi向云服务器上传负荷的实时功率信息，云服务器可以根据预先训练好的分类器识别当前负荷种类，实现负荷的分类计量。本技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种基于光耦隔离电路的非侵入式负荷监测系统，包含分布式硬件节点、路由器、云服务器和智能终端，所述分布式硬件节点通过路由器连接云服务器，所述云服务器与智能终端连接；所述分布式硬件节点包含电力供给路口模块、负荷模块、功率计量电路、光耦隔离模块、CPLD及MCU处理单元、第一WiFi模块、继电器模块、电源管理电路模块；所述电力供给路口模块的输出端分别连接负荷模块的输入端、电源管理电路模块的输入端，所述负荷模块的输出端连接功率计量电路的输入端，所述功率计量电路的输出端连接光耦隔离模块的输入端，所述光耦隔离模块的输出端连接CPLD及MCU处理单元的输入端，所述CPLD及MCU处理单元的输出端分别连接第一WiFi模块和继电器模块的输入端，所述继电器模块的输出端连接电源管理电路模块的输入端；所述光耦隔离模块包含光耦U1、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和三极管V1，光耦U1的IN1输入端上通过第一电阻连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接光耦U1的+12V电压端，光耦U1的正极输出端通过第三电阻连接三极管V1的集电极，光耦U1的负极输出端连接第四电阻的一端和第五电阻的一端，第四电阻的另一端连接三极管V1的基极，第五电阻的另一端连接三极管V1的发射极。作为本技术一种基于光耦隔离电路的非侵入式负荷监测系统的进一步优选方案，所述电源管理电路模块采用自激隔离式开关电源。作为本技术一种基于光耦隔离电路的非侵入式负荷监测系统的进一步优选方案，所述功率计量电路的芯片型号为HLW8012。作为本技术一种基于光耦隔离电路的非侵入式负荷监测系统的进一步优选方案，所述智能终端包含手机、电脑和平板。本技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、本技术设计了电源管理电路、功率计量电路等，通过Wi-Fi向云服务器上传负荷的实时功率信息，云服务器可以根据预先训练好的分类器识别当前负荷种类，实现负荷的分类计量；2、本技术能够以非侵入方式采集负荷功率信息，减少安装和维护的工作量；借助云服务器识别负荷、分析运行状态，可以远程控制负荷开关，从而指导用户合理规划用电，实现节能减排；及时排除故障，保障人身安全，减少财产损失，是智能电网发展的必然趋势；3、本技术设计并研制出非侵入式负荷功率采集装置，全天候地向云服务器上传负荷功率信息，并对强电区域和弱电区域进行电气隔离，增加硬件节点的可靠性；借助云服务器平台实现负荷种类识别功能，预先通过PCA对常用负荷的功率值序列进行训练，达到特征提取与降维的目的，再利用kNN对待识别样本进行归类，经多次实验，显示负荷识别率可以达到98%以上。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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术整体系统结构原理图；图2是本技术分布式硬件节点的结构原理图；图3是本技术路由器的结构原理图；图4是本技术光耦隔离模块的电路图。具体实施方式下面结合附图对本技术的技术方案做进一步的详细说明：下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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例，都属于本技术保护的范围。一种基于光耦隔离电路的非侵入式负荷监测系统，如图1所示，包含分布式硬件节点、路由器、云服务器和智能终端，所述分布式硬件节点通过路由器连接云服务器，所述云服务器与智能终端连接；其中，分布式硬件节点布设在各电力供给入口处采集负荷的功率信息，每个节点上都带有Wi-Fi芯片用于连接路由器；路由器将各节点的功率信息通过因特网转发至云服务器；云服务器上保存有各个节点上不同负荷的历史耗电记录，并根据训练好的分类器识别当前运转的负载，同时向用户提供访问接口；用户可以通过智能终端联网查看各电力供给入口的负荷运行状态，发送电路控制指令。如图2所示，所述分布式硬件节点包含电力供给路口模块、负荷模块、功率计量电路、光耦隔离模块、CPLD及MCU处理单元、第一WiFi模块、继电器模块、电源管理电路模块；所述电力供给路口模块的输出端分别连接负荷模块的输入端、电源管理电路模块的输入端，所述负荷模块的输出端连接功率计量电路的输入端，所述功率计量电路的输出端连接光耦隔离模块的输入端，所述光耦隔离模块的输出端连接CPLD及MCU处理单元的输入端，所述CPLD及MCU处理单元的输出端分别连接第一WiFi模块和继电器模块的输入端，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光耦隔离电路的非侵入式负荷监测系统，其特征在于：包含分布式硬件节点、路由器、云服务器和智能终端，所述分布式硬件节点通过路由器连接云服务器，所述云服务器与智能终端连接；所述分布式硬件节点包含电力供给路口模块、负荷模块、功率计量电路、光耦隔离模块、CPLD及MCU处理单元、第一WiFi模块、继电器模块、电源管理电路模块；/n所述电力供给路口模块的输出端分别连接负荷模块的输入端、电源管理电路模块的输入端，所述负荷模块的输出端连接功率计量电路的输入端，所述功率计量电路的输出端连接光耦隔离模块的输入端，所述光耦隔离模块的输出端连接CPLD及MCU处理单元的输入端，所述CPLD及MCU处理单元的输出端分别连接第一WiFi模块和继电器模块的输入端，所述继电器模块的输出端连接电源管理电路模块的输入端；/n所述光耦隔离单元包含光耦U1、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻/n和三极管V1，光耦U1的IN1输入端上通过第一电阻连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接光耦U1的+12V电压端，光耦U1的正极输出端通过第三电阻连接三极管V1的集电极，光耦U1的负极输出端连接第四电阻的一端和第五电阻的一端，第四电阻的另一端连接三极管V1的基极，第五电阻的另一端连接三极管V1的发射极。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于光耦隔离电路的非侵入式负荷监测系统，其特征在于：包含分布式硬件节点、路由器、云服务器和智能终端，所述分布式硬件节点通过路由器连接云服务器，所述云服务器与智能终端连接；所述分布式硬件节点包含电力供给路口模块、负荷模块、功率计量电路、光耦隔离模块、CPLD及MCU处理单元、第一WiFi模块、继电器模块、电源管理电路模块；
所述电力供给路口模块的输出端分别连接负荷模块的输入端、电源管理电路模块的输入端，所述负荷模块的输出端连接功率计量电路的输入端，所述功率计量电路的输出端连接光耦隔离模块的输入端，所述光耦隔离模块的输出端连接CPLD及MCU处理单元的输入端，所述CPLD及MCU处理单元的输出端分别连接第一WiFi模块和继电器模块的输入端，所述继电器模块的输出端连接电源管理电路模块的输入端；
所述光耦隔离单元包含光耦U1、第一电阻、第二电阻、第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈焕秋，
申请(专利权)人：陈焕秋，
类型：新型
国别省市：广东;44