專利名稱：一種智能用電監控電源線的制作方法
技術領域：
—種智能用電監控電源線技術領域[0001]本實用新型涉及新能源與高效節能技術領域，更具體地說，是一種用于家用電器能耗監測與節能控制的智能用電監控電源線。
背景技術：
[0002]進入21世紀以來，世界能源問題和資源問題日益突出，“節能減排、低碳經濟”的概念逐漸成為普通居民的共識。近年來，全國電力供求持續偏緊，用電形勢十分嚴峻，作為數量最多的家用電器，其調節空間很大。[0003]針對各種家用電器的能效監測，已經進行了一些研究和改進。為讓用戶知道家用電器的能耗情況，開發出了具有計量和顯示功能的智能插座，可以實時顯示經過插座的電壓、電流、功率和一定時間的電能累計數據等信息；還有一些學者研究非侵入式家電識別算法，通過在家庭用電總進線處測量電壓、電流的穩態和暫態過程，同時測量有功和無功功率，將這些數據與各種典型家電的用電特性曲線去合成匹配，識別出運行家電的種類，同時計算出運行家電的功率情況。為同時達到能耗監測和節能控制的效果，部分家電廠商專門定做了侵入式監控系統。通過在家電內部安裝計量和控制裝置，來實現家電的能效監控。[0004]上述方法中，智能插座需要更換用戶現有的插座，同時成本較高，不容易推廣；非侵入式家電識別算法基本不需要增加硬件成本，但是識別運算比較復雜；而侵入式監控系統，需要專門定做家電或改造現有家電，實現起來難度更大。發明內容[0005]本實用新型針對現有家電能效監測方法存在的缺點，提供一種智能用電監控電源線，只需將該電源線連接在電源插座與家用電器之間，即可實現對家電用電情況的實時監測與控制。[0006]本實用新型是這樣實現的:提供一種智能用電監控電源線，包括電源接頭、監控器、開放的控制與電源統一接口端子，其中:[0007]電源接頭，連接電網與監控器，同時起到為家用電器提供工作電壓與為監控器提供電網實時數據的作用；[0008]監控器，通過電源接頭獲得電網數據，并通過專用的集成芯片對以上數據進行處理、存儲與顯示，并可根據電網負載情況對家用電器進行功率調節操作；[0009]開放的控制與電源統一接口端子，連接監控器與家電內部控制器，實現對家用電器的直接控制。[0010]所述的監控器包括帶有MCU的電能計量集成芯片、電源產生單元、IXD顯示屏。其中帶有MCU的電能計量集成芯片集成了 MCU、電能計量單元、EEPROM存儲單元、LCD驅動單元、通訊接口、開放控制接口。[0011]所述的電能計量單元，能夠有效測量視在功率、有功功率、功率因數、電流電壓有效值、電網頻率，并通過SPI接口與MCU之間進行計量參數和初始化參數的傳遞。[0012]所述的LCD驅動單元內置于電能計量集成芯片中，可驅動外接LCD液晶顯示實時電網數據與家用電器用電數據。[0013]所述通訊接口可定制為射頻收發模塊、485通訊接口多種接口，通過與智能家居控制器或上位機相連，完成智能用電監控電源線與上位機用電監控系統數據的交互。[0014]所述開放控制接口包括時鐘線與數據線，并預留至少兩根控制線，可定制為I2C接口，以滿足不同協議與多種家電內部控制器相連，實現與家電的信息交互并完成控制指令的收發。[0015]所述IXD顯示屏采用專用于電表顯示的IXD顯示屏，并與集成有IXD驅動單元的電能計量集成芯片直接相連。[0016]所述電源產生單元可為帶有MCU的電能計量集成芯片提供工作電壓，也可為IXD顯示屏提供工作電壓。[0017]本實用新型的控制模式包括:自動調節與人工調節兩種方式。在自動調節模式下，當電網頻率發生變化時，監控器根據頻率變化情況向家用電器發出控制指令，調整家用電器的運轉狀態；人工調節模式下，可通過智能家居控制器對家用電器的參數或狀態進行在線遠程控制。[0018]本實用新型由于采用以上技術方案，其一至多個實施例可以具有以下優點:[0019]1.該智能用電監控電源線可以實現對電網的實時監測，且穩定性強、精度高，能有效跟蹤電網頻率波動情況，為家用電器功率調節提供及時可靠的依據。[0020]2.該智能用電監控電源線采用集成度高的芯片級解決方案，系統集成度高、體積小、重量輕、功耗低、成本低、輕巧便于更換、利于普及和推廣應用。[0021]3.該智能用電監控電源線可定制多種通訊接口，用于與智能家居控制器、上位機用電監控系統或以太網絡相連，完成數據交互及指令收發。[0022]4.該智能用電監控電源線提供開放控制接口，可根據不同家電內部的控制器的引腳進行定制，實現對家電的直接控制。[0023]5.該智能用電監控電源線可同時主動調節與人工調節兩種控制方式，能夠滿足不同用戶的各種需求。[0024]6.該智能用電監控電源線采用電表專用LCD顯示累計能量、當前功率、電網頻率等數據，直觀明了，方便用戶查看家用電器工作情況。[0025]該智能用電監控電源線不僅可以克服現有能效監控低效的缺陷，還可以有效降低家用電器的電能消耗和運行成本；降低電費開支，滿足了廣大用戶的需求；同時緩解了我國能源緊張的問題，推進了節約型社會的發展。[0026]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
:[0027]圖1為本實用新型結構示意圖；[0028]圖2為本實用新型實施例安裝示意圖。
具體實施方式
:[0029]本實用新型基于家用電器(尤指儲熱設備)能效監測與節能控制的考慮，充分利用帶有MCU的電能計量集成芯片中的電能計量功能獲得實時的電網數據，并利用MCU協調各功能子單元工作，這一芯片級的解決方案，是一種成本低、體積小、效率高的用電監控電源線。[0030]如圖1所示，本實用新型設計的智能用電監控電源線，其帶有MCU的電能計量集成芯片A由CPU單元1，電能計量單元2，EEPROM存儲單元3，IXD驅動單元4，通訊接口 5和開放控制接口 6組成；經外擴電源產生單元7、IXD顯示屏8組成監控器B。其中CPU單元I為監控器的控制核心，負責協調其它功能子模塊的工作；電能計量單元2為單片機提供電網實時電壓、電流、頻率數據；通訊接口 5與開放控制接口 6可根據不同需求進行定制。在監控器B的基礎上，外擴電源插頭9、開放控制接口與電源統一接口端子10即可形成一個完整的用電監控電源線C。[0031]以上設計滿足高實時性、高精度、高動態、精確控制、實用性強，適用性廣等多種要求。[0032]如圖2所示，本實用新型設計的智能用電監控電源線2安裝在電源插座I與家用電器3之間。通過電源插座I獲取電網實時數據，并為家用電器提供電壓。智能用電監控電源線2的監控器對電網實時數據進行監控與處理，當電網頻率發生變化時，監控器根據頻率變化情況向家用電器3發出控制指令，調整家用電器的運轉狀態。另外，還可通過智能家居控制器對家用電器3的參數或狀態進行在線遠程控制，從而達到對家用電器用電情況實時監控的目的。[0033]以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，凡在本實用新型的精神和原則內所作的任何修改、等同替換或改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍內。
權利要求1.一種智能用電監控電源線，其特征在于:電源接頭，連接電網與監控器，同時起到為家用電器提供工作電壓與為監控器提供電網實時數據的作用；監控器，通過電源接頭獲得電網數據，并通過專用的集成芯片對以上數據進行處理、存儲與顯示，并可根據電網負載情況對家用電器進行功率調節操作；開放的控制與電源統一接口端子，連接監控器與家電內部控制器，實現對家用電器的直接控制。
2.根據權利要求1所述的智能用電監控電源線，其特征在于:所述的監控器包括帶有MCU的電能計量集成芯片、電源產生單元、IXD顯示屏。
3.根據權利要求2所述的智能用電監控電源線，其特征在于:所述的帶有MCU的電能計量集成芯片集成了 MCU、電能計量單元、EEPROM存儲單元、IXD驅動單元、通訊接口、開放控制接口。
4.根據權利要求3所述的智能用電監控電源線，其特征在于:所述的電能計量單元，能夠有效測量視在功率、有功功率、功率因數、電流電壓有效值、電網頻率，并通過SPI接口與MCU之間進行計量參數和初始化參數的傳遞。
5.根據權利要求3所述的智能用電監控電源線，其特征在于:所述的LCD驅動單元內置于電能計量集成芯片中，可驅動外接IXD液晶顯示實時電網數據與家用電器用電數據。
6.根據權利要求3所述的智能用電監控電源線，其特征在于:所述通訊接口可定制為射頻收發模塊、485通訊接口多種接口，通過與智能家居控制器或上位機相連，完成智能用電監控電源線與上位機用電監控系統數據的交互。
7.根據權利要求3所述的智能用電監控電源線，其特征在于:所述開放控制接口包括時鐘線與數據線，并預留至少兩根控制線，可定制為I2C接口，以滿足不同協議與多種家電內部控制器相連，實現與家電的信息交互并完成控制指令的收發。
8.根據權利要求2所述的智能用電監控電源線，其特征在于:所述LCD顯示屏采用專用于電表顯示的LCD顯示屏，并與集成有LCD驅動單元的電能計量集成芯片直接相連。
9.根據權利要求2所述的智能用電監控電源線，其特征在于:所述電源產生單元可為帶有MCU的電能計量集成芯片提供工作電壓，也可為LCD顯示屏提供工作電壓。
專利摘要本實用新型公開了一種智能用電監控電源線。該電源線主要由電源接頭、監控器、開放的控制與電源統一接口端子組成。其中，電源接頭與監控器相連，監控器通過開放的控制與電源統一接口端子和家用電器相連。該電源線內部的監控器主要由高度集成的專用芯片實現，內部集成了CPU1、電能計量單元2、EEPROM存儲單元3、LCD驅動單元4，在該專用芯片的外部輔助配置了通訊接口5、開放控制接口6和電源電路7。該監控器可以實現對電源線所連接電器用電情況的實時監測與控制，并可以通過外接LCD液晶屏對各種數據進行實時顯示。本實用新型具有能耗監測精確、集成度高、體積小、成本低、實用性強等多種優點，為用電器能效的監測與控制提供了一個很好的解決方案。
文檔編號G05B19/04GK203069998SQ201220543118
公開日2013年7月17日 申請日期2012年10月23日 優先權日2012年10月23日
發明者不公告發明人 申請人:北京天中磊智能科技有限公司