基于物联网的安全用电在线监测系统

技术领域

本发明涉及安全用电监测技术领域，具体是涉及了基于物联网的安全用电在线监测系统。

背景技术

在工业生产上，自动化设备、半自动化设备等越来越多，代替了传统的手工制作，为了提高生产效率，往往多个设备会同时不间断的使用，使供电线路处于长期高负荷状态，容易使线路老化，造成安全隐患，供电线路的老化还会使电压、电流不稳，对设备造成损坏，当供电线路出现故障时，无法精确的找到故障，无法迅速的排除故障，严重影响了工业生产的效率。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供了一种基于物联网的安全用电在线监测系统，针对0.4kV以下的TT、TN系统设计的智能电力装置，具有单、三相交流电测量、四象限电能计量、开关量输入、开关量输出功能，以及RS485通讯和GPRS无线通讯功能，通过对配电回路的漏电、导线温度等参数实施监控和管理。

本发明采用的技术方案是，提供了一种基于物联网的安全用电在线监测系统，包括监测终端和后台服务端，所述的监测终端包括电源单元、处理器、第一存储单元、第一通信单元、报警单元、电流监测单元、电压监测单元和温度监测单元，所述电源单元、第一存储单元、第一通信单元、报警单元、电流监测单元、电压监测单元和温度监测单元分别与处理器连接，

所述处理器用于对电流监测单元、电压监测单元、温度监测单元和漏电监测单元监测到的电流、电压和温度数据进行处理，出现异常数据时，根据异常程度向报警单元、后台服务端发送不用程度的报警指令，

所述第一存储单元用于存储电流监测单元、电压监测单元、温度监测单元和漏电监测单元监测到的电流、电压和温度的数据，

所述第一通信单元用于将电流、电压和温度的数据传输至后台服务端，

所述报警单元通过声音、灯光闪烁的方式进行报警提醒，

所述电流监测单元用于电流、剩余电流进行实时监测，

所述电压监测单元用于电压进行实时监测，

所述温度监测单元用于对线路温度进行行实时监测，

所述后台服务端包括第二存储单元和第二通信单元，第二存储单元用于将监测终端传输过来的电压、电流和温度数据按照日期、时间、监测终端编号和监测终端位置进行存储，第二通信单元用于将电压、电流和温度数据发送至使用者监测软件上，

所述第一通信单元和第二通信单元均包括RS485通信和GPRS无线通信。

所述的监测终端包括外壳和电路板，所述外壳包括上壳体和下壳体，上壳体和下壳体相互扣合形成监测终端的外壳，所述外壳内设置有监测模块，所述上壳体包括由上至下依次设置的上层壳、中层壳和下层壳且均呈矩形桶状结构，所述上层壳、中层壳和下层壳宽度相同，上层壳长度小于中层壳长度且上层壳设置于中层壳中部，中层壳长度小于下层壳长度且中层壳设置于下层壳中部，上层壳、中层壳和下层壳的内腔相互连通。

所述下层壳两侧的下端均设置有U形的插接槽，所述下壳体呈矩形桶状结构且下壳体两侧的上端均设置有与插接槽相适配的插接柱，所述下壳体下端面设置有燕尾槽，所述燕尾槽的槽底上设置有锁孔。

所述电路板呈四层结构，包括由上至下依次设置的液晶板、网络通信板、CPU板和电源板，所述液晶板、CPU板和电源板均呈矩形结构且宽度均相同，所述CPU板的长度小于电源板的长度，所述液晶板的长度小于CPU板的长度，所述网络通信板的长度和宽度均小于CPU板，所述液晶板的三个边角借助尼龙柱与CPU板固定、另一个边角借助双排针与CPU板电连接，所述网络通信板设置在CPU板上端且位于液晶板下端，所述网络通信板与CPU板电连接，所述CPU板一侧借助两个尼龙柱固定于电源板上、另一侧借助双排针与电源板电连接。

所述液晶板上端面设置有液晶屏、功能按键和指示灯，所述网络通信板一侧设置有通信插口，所述CPU板一端设置有电能脉冲输出接口、485通讯接口、温度输入接口和漏电输入接口，所述电源板一端设置有辅助电源输入接口和电压检测输入接口、另一端设置有电流检测输入接口、继电器输出接口和开关量输入接口。

本发明的有益效果是，提供了一种基于物联网的安全用电在线监测系统，通过对电压、电流和线路温度的实时监控，有效预防用电安全隐患，通过后台服务端对多个监测终端的数据进行整理和储存，当发生隐患后，能够通过数据中所包含的日期、时间、监测终端编号和监测终端位置迅速找到隐患位置，及时处理，监测终端还会通过声音和灯光发出报警提供位置指引，使用人员可通过在手机、计算机上安装相应软件，随时随地的对监测到的数据进行观看，使用非常方便，有效解决了用电安全问题及能够迅速定位发生隐患的位置。

附图说明

图1是外壳俯视结构示意图；

图2是外壳左视结构示意图；

图3是外壳右视结构示意图；

图4是电路板立体结构示意图。

附图中，1、下壳体，2、上层壳，3、中层壳，4、下层壳，5、插接柱，6、燕尾槽，7、液晶板，8、网络通信板，9、CPU板，10、电源板，11、尼龙柱，12、双排针，13、液晶屏，14、功能按键，15、指示灯。

具体实施方式

如图1-4所示，本发明提供了一种基于物联网的安全用电在线监测系统，包括监测终端和后台服务端，所述的监测终端包括电源单元、处理器、第一存储单元、第一通信单元、报警单元、电流监测单元、电压监测单元和温度监测单元，所述电源单元、第一存储单元、第一通信单元、报警单元、电流监测单元、电压监测单元和温度监测单元分别与处理器连接，所述处理器用于对电流监测单元、电压监测单元、温度监测单元和漏电监测单元监测到的电流、电压和温度数据进行处理，出现异常数据时，根据异常程度向报警单元、后台服务端发送不用程度的报警指令，所述第一存储单元用于存储电流监测单元、电压监测单元、温度监测单元和漏电监测单元监测到的电流、电压和温度的数据，所述第一通信单元用于将电流、电压和温度的数据传输至后台服务端，所述报警单元通过声音、灯光闪烁的方式进行报警提醒，所述电流监测单元用于电流、剩余电流进行实时监测，所述电压监测单元用于电压进行实时监测，所述温度监测单元用于对线路温度进行行实时监测，所述后台服务端包括第二存储单元和第二通信单元，第二存储单元用于将监测终端传输过来的电压、电流和温度数据按照日期、时间、监测终端编号和监测终端位置进行存储，第二通信单元用于将电压、电流和温度数据发送至使用者监测软件上，所述第一通信单元和第二通信单元均包括RS通信和GPRS无线通信。

在使用时，监测终端借助电流监测单元、电压监测单元和温度监测单元对电流、电压和线路温度进行监测，监测到的数据输送至第一存储单元单元进行存储，第一存储单元单元将存储的数据借助第一通信单元传输至后台服务端，后台服务端对数据进行分类存储，以方便使用者通过软件进行查看，当处理器在发现异常数据时，对异常数据的波动范围进行分级，并向报警单元发送报警信号，报警单元根据异常级别通过声音和闪灯的方式发出报警，同时，借助第一通信单元向后台服务端发出报警信息，后台服务端通过报警级别向使用者的软件上发生报警信息，使用者收到报警信息后，通过报警信息中所包含的日期、时间、监测终端编号和监测终端位置来确定故障位置，进行及时的抢修，使用者可随时随地观看监测数据，使用方便。

如图1-3所示，所述的监测终端包括外壳和电路板，所述外壳包括上壳体和下壳体1，上壳体和下壳体1相互扣合形成监测终端的外壳，所述外壳内设置有监测模块，所述上壳体包括由上至下依次设置的上层壳2、中层壳3和下层壳4且均呈矩形桶状结构，所述上层壳2、中层壳3和下层壳4宽度相同，上层壳2长度小于中层壳3长度且上层壳2设置于中层壳3中部，中层壳3长度小于下层壳4长度且中层壳3设置于下层壳4中部，上层壳2、中层壳3和下层壳4的内腔相互连通。

外壳采用阶梯式结构，将多种功能集成为一体，减少占地面积和繁琐的接线步骤，上层壳2、中层壳3、下层壳4和下壳体1形成四层结构，每层结构内设置有相对应的电路板及接口，每层电路板之间电连接，整体结构紧凑，更加集成化，体积更小，功能更加完善。

如图1-3所示，所述下层壳4两侧的下端均设置有U形的插接槽，所述下壳体1呈矩形桶状结构且下壳体1两侧的上端均设置有与插接槽相适配的插接柱5，所述下壳体1下端面设置有燕尾槽6，所述燕尾槽6的槽底上设置有锁孔。

插接槽和插接柱5相互配合，使上壳体和下壳体1能够精准的扣合到一起，使用方便，拆装方便，起到了定位的作用，扣合后上壳体和下壳体1不会因碰撞等发生偏移、滑动，起到了限位的作用，通过下壳体1上的燕尾槽6固定于墙壁、墙板、房顶等位置上，首先将适配的滑片通过螺栓或铆钉固定于墙上，借助下壳体1上的燕尾槽6滑动设置于滑片上，并通过锁孔用螺栓锁紧，固定方式简单，方便进行小范围的位移，使用灵活。

如图4所示，所述电路板呈四层结构，包括由上至下依次设置的液晶板7、网络通信板8、CPU板9和电源板10，所述液晶板7、CPU板9和电源板10均呈矩形结构且宽度均相同，所述CPU板9的长度小于电源板10的长度，所述液晶板7的长度小于CPU板9的长度，所述网络通信板8的长度和宽度均小于CPU板9，所述液晶板7的三个边角借助尼龙柱11与CPU板9固定、另一个边角借助双排针12与CPU板9电连接，所述网络通信板8设置在CPU板9上端且位于液晶板7下端，所述网络通信板8与CPU板9电连接，所述CPU板9一侧借助两个尼龙柱11固定于电源板10上、另一侧借助双排针12与电源板10电连接。

将电源、CPU、网络通信和显示分别设置于不用的电路板上，借助尼龙柱11进行固定，借助双排针12进行电连接，整体结构呈四层，减少电路板本身的电磁串扰，减小电路板的占用空间，显著缩小了电路板的尺寸，结构更加紧凑，不同的电路板上均设置有相应的接口，互不干扰，方便接线。

如图4所示，所述液晶板7上端面设置有液晶屏13、功能按键14和指示灯15，所述网络通信板8一侧设置有通信插口，所述CPU板9一端设置有电能脉冲输出接口、通讯接口、温度输入接口和漏电输入接口，所述电源板10一端设置有辅助电源输入接口和电压检测输入接口、另一端设置有电流检测输入接口、继电器输出接口和开关量输入接口。

液晶板7上的液晶屏13、功能按键14和指示灯15方便使用者进行观看和操作，网络通信板8上的通信网卡插口方便插入通信网卡进行联网，通过互联网进行数据的实时传输和监测，CPU板9和电源板10上的具有各种功能性接口，接口之间不拥挤，方便接线，外壳上设置有与电路板上各个接口所对应的开口。

基于物联网的安全用电在线监测系统的监测方法，包括以下步骤，

S1，通过监测终端实时对用电数据进行采集，采集的用电数据按照当前时间点进行本地分类存储，用电数据包括电流数据、电压数据和温度数据，当用电数据波动达到预警范围时，按照超过预警范围的数值大小进行分级，监测终端通过声音、闪灯的方式发出不同级别报警；

S2，将多个监测终端所采集的用电数据传输至后台服务端，后台服务端对每个监测终端进行编号，将每个监测终端所传输的用电数据按照日期、时间、监测终端编号和监测终端位置进行分类存储；

S3，用户通过在手机或电脑上安装相应的监测软件，通过软件实时接收并查看后台服务端所传输的用电数据及报警信息，监测软件通过控制手机响铃、震动的方式对用户进行报警，或监测软通过计算机红色滚动信息进行报警，或监测软件通过自动网络电话进行报警，报警信息包括发出报警的日期、时间、监测终端编号、监测终端位置和用电数据。

S4，用户接收到报警信息后，通过查看报警信息所包含的数据快速查找到出现故障的监测终端的位置，通过监测终端的位置对相应的设备作出相应的维护或抢修或断电的操作。

通过本发明的监测方法，用户随时随地的对查看用电数据，当用电数据波动达到预警范围时，监测终端本身通过声音、闪灯的方式发出报警，以便能够及时发现，并对故障发生位置作出指引，监测终端将报警信息传输至后台服务端，后台服务端对用户安装了监测软件的手机或计算机发送报警信息，并通过网络电话对拨打用户手机，防止用户不能及时查看到信息时，也能够及时的对用户进行提醒，让用户可以快速的通过报警信息所包含日期、时间、监测终端编号和监测终端位置对故障发生位置进行定位，并根据报警级别进行不同方式的处理，避免了出现用电故障后不能及时处理而造成严重损失甚至发生火灾。