一種基于物聯網的智能型戶用斷路器及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及了一種基于物聯網的智能型戶用斷路器及其使用方法，屬于智能控制領域。
【背景技術】
[0002]目前無論是家庭用電還是廠礦、企業的辦公室以及學校的實驗室內用電均在室內裝有斷路器等保護開關。在非故障狀態下切斷電源的時候必須通過人工操作斷路器才能切斷電源，為了保證用電安全，現在很多用電單位規定離開辦公室的時候必須切斷電源，如果沒有人為操作斷路器，在辦公室內的所有電器設備依然處于通電狀態，帶來了安全隱患。
[0003]為了解決上述問題，目前已設計出多種智能家庭斷路器，可以實現短路、漏電保護以及電能計量，雖然具有通信模塊，依然不能實現遠程遙控操作斷路器。
[0004]同時對于家庭用戶來說，他不僅希望掌握自己家庭的用電情況，還希望能夠實時了解自己家庭的電器設備的能耗狀態，以便及時更換高能耗電器，達到節約用電的目的。

【發明內容】

[0005]本發明目的是提供一種基于物聯網的智能型戶用斷路器。本發明可廣泛應用在家庭、學校和企業的配電系統中，實現供電保護、用電量實時查詢、在用電器設備能耗觀測等多種功能。支持手機的遠程遙控，通過手機的控制界面可以對斷路器的分閘和合閘進行控制，可以設置斷路器定時合閘和分閘。通過手機可以查詢每臺電器設備的用電量變化曲線，每臺電器設備的電流變化曲線，服務器上的用電管理系統會將電流值和額定值比較，對于長期高于額定值運行的電器設備視為高能耗設備，并給用戶處置建議。
[0006]本發明的特征在于所述的智能型戶用斷路器具有三相和單相兩種，每種類型都包括:分合閘模塊(I)、微處理器模塊(2)、參數采集模塊(3)、WIFI通信模塊(4)、CAN通信模塊(5)、電源變換模塊(6)、用電管理系統(7)、移動終端(8);其中，所述的分合閘模塊(I)用于接通和斷開供電線路；所述的參數采集模塊(3)用于采集流過分合閘模塊的線路中的電壓、電流和絕緣電阻；所述的WIFI通信模塊(4)通過無線網絡與所述的用電管理系統
[7]連接；所述的用電管理系統(7)為安裝在服務器上的管理軟件；所述的移動終端⑶為安裝在智能手機上的應用軟件，并通過無線網絡與所述的用電管理系統(7)連接，通過移動終端的控制界面可以對斷路器遠程遙控分合閘；所述的電源變換模塊(6)為分合閘模塊
(I)、微處理器模塊(2)、參數采集模塊(3)、WIFI通信模塊(4)和CAN通信模塊(5)提供電源；所述的微處理器模塊(2)對采集到的電壓、電流和絕緣電阻值進行運算以及比較，判斷屬于過流、短路、漏電故障的時候，傳遞指令給分合閘模塊控制其分閘，同時通過WIFI通信模塊⑷將數據上傳到用電管理系統(7);所述的CAN通信模塊(5)用于多個斷路器共同使用時互相交換信息和數據。
[0007]本發明的特征在于所述的智能型斷路器在多個斷路器同時使用的情況下，通過CAN通信模塊(5)組成主從式網絡，其中總控的斷路器作為主機，其余斷路器作為從機，從斷路器采集得到的電壓、電流和絕緣電阻值通過CAN通信模塊(5)傳遞給主斷路器，主斷路器通過CAN通信模塊(5)向從斷路器傳遞分合閘指令。
[0008]本發明的特征在于所述的分合閘模塊⑴包括:鐵芯、線圈和觸頭組成，分合閘模塊(I)串接在供電線路中，可以通過手動合閘和分閘，也可以通過移動終端設置定時合閘和分閘，還可以通過移動終端控制合閘和分閘。
[0009]本發明的特征在于所述的參數采集模塊(3)包括:電壓互感器、電流互感器、調理電路、絕緣電阻檢測電路、AD轉換器，其主要功能是采集流過斷路器的的電壓、電流和絕緣電阻。
[0010]本發明的特征在于所述的微處理器模塊(2)中的微處理器采用STM32F407芯片，主要完成電量計算、保護功能的實現和數據的傳送。
[0011]本發明的特征在于所述的電源變換模塊(6)將供電線路上的交流電壓轉換為智能型戶用斷路器內部電路需要的直流電源，為斷路器中的分合閘模塊(I)、微處理器模塊
(2)、參數采集模塊(3)、WIFI通信模塊(4)和CAN通信模塊(5)提供1A，+5V、_5V和+3.3V電源。
[0012]本發明的特征在于所述的智能型戶用斷路器的使用方法包括以下步驟:
[0013]S1、啟動智能斷路器，給智能型戶用斷路器編號并上傳到用電管理系統(7);
[0014]S2、啟動手機移動終端(8)，并連接用電管理系統(7)，通過手機控制界面，輸入斷路器串接供電線路中的每臺電器設備的類型、初始使用時間、額定工作電流，保存并上傳到用電管理系統(7);
[0015]S3、在首次使用斷路器時以及串接的供電線路上增加電器設備的時候，對斷路器進行學習，通過學習，斷路器可以根據流過自身的電流以及電器設備的用電量等數據自動識別所串接線路中的每一臺電器設備；
[0016]S4、智能斷路器的參數采集模塊(3)采集流過斷路器線路上的電壓、電流和絕緣電阻，并與微處理器中的給定值進行比較，判斷是否存在過流、漏電和短路故障，如果存在這些故障，則發出跳閘指令，分合閘模塊(I)切斷供電線路；
[0017]S5、微處理器模塊(2)將采集得到的電壓、電流和絕緣電阻數據通過WIFI通信模塊(4)傳遞給服務器上的用電管理系統(7);用戶通過移動終端(8)查詢每臺電器設備的用電量變化曲線，每臺電器設備的電流變化曲線，用電管理系統(7)會將電流值和額定值比較，對于長期高于額定值運行的電器設備視為高能耗設備，并給用戶處置建議。對于需要遠程控制斷路器的用戶，在手機的控制界面上找到相應的斷路器的編號，對其進行相應的操作，操作命令通過無線網絡傳遞給斷路器。
[0018]與現有的技術相比，本發明的優點在于:
[0019]首先，在面對傳統斷路器的操作上面，除了配電系統出現故障后可以自動跳閘，其余時間需要分閘和合閘必須通過人為手動操作，不僅在過程上繁瑣，而且存在安全隱患。相比之下，本發明就可以避免這些問題的存在，它可以不需要人們親自去手動操作斷路器，可以通過無線網絡，利用手機來操作，一方面省去了以往的操作繁瑣問題，另一方面大大降低了因直接操作斷路器而帶來的危險系數。
[0020]其次，通過無線網絡，利用手機就可以實時了解智能型戶用斷路器所接配電線路上的電器設備的用電量。與以往的只可以知道每月的總用電量相比存在很大的優勢，用戶通過手機了解了電器設備的用電量情況，根據電流變化曲線，判斷哪些屬于高耗能設備，從而可以考慮合理的利用電能，節約用戶每月的用電消費。
【附圖說明】
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[0021]圖1是本發明的總體功能結構框圖；
[0022]圖2是本發明的使用方法流程圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細描述:
[0024]圖1示出了本發明智能型戶用斷路器的整體結構圖。從圖1中可以看出，智能型戶用斷路器包括分合閘模塊(I)、微處理器模塊(2)、參數采集模塊(3)、WIFI通信模塊(4)、CAN通信模塊(5)、電源變換模塊(6)、用電管理系統(7)、移動終端⑶；使用的時候，智能型戶用斷路器通過分合閘模塊串接在供電線路上，對于廠礦企業生產車間的三相供電系統，選用三相智能型戶用斷路器，對于家庭和辦公場所的供電系統選用單相智能型戶用斷路器，對于多個斷路器同時使用的情況下，為了便于數據管理，通過CAN通信模塊(5)組成一個主從式的網絡，總控斷路器作為主機，其余的斷路器作為從機。從斷路器采集得到的電壓、電流和絕緣電阻的數據通過CAN通信模塊(5)傳遞給主斷路器，主斷路器通過CAN通信模塊(5)向從斷路器傳遞分合閘指令。
[0025]分合閘模塊⑴串接在供電線路中，由鐵芯、線圈和觸頭組成，可以手動分閘和合閘，如果無人在斷路器的現場，可以利用安裝在手機上的移動終端(8)的控制界面，找到對應的斷路器的編號，對其設置定時合閘或分閘，或者立即合閘或分閘，然后通過無線網絡，向斷路器下發控制命令，斷路器的微處理器模塊(2)通過WIFI通信模塊(4)收到命令后進行解析，如果是立即合閘或分閘命令，則微處理器模塊(2)控制分合閘模塊(I)立即執行相應動作，如果是定時合閘或分閘命令，則微處理器模塊(2)開始計時，計時時間到達后，則控制分合閘模塊(I)執行相應的動作。
[0026]電源變換模塊(6)將線路中的交流電源轉換為智能型戶用斷路器需要的直流電源，為斷路器中的分合閘模塊(I)、微處理器模塊(2)、參數采集模塊(3)、WIFI通信模塊(4)和CAN通信模塊(5)提供1A，+5V、-5V和+3.3V電源。
[0027]參數采集模塊(3)負責采集流過斷路器的供電線路上的電壓、電流和絕緣電阻，并轉換為數字量傳送給微處理器模塊(2)。微處理器模塊(2) —方面將參數采集模塊(3)轉送過來的電壓、電流和絕緣電阻的數據和存儲在微處理器里的給定值進行比較，如果采集得到的數值大于給定值，延時5S后，再次把新采集得