《直控式電器節能監測裝置》是鄭州春泉節能股份有限公司於2011年12月1日申請的發明專利，該專利的申請號為201110392911X，公布號為CN102411321A，公布日為2012年4月11日，發明人是楊東、陳傳偉、黃守峰、李玉琴、陳玉軍、樊曉翠。
《直控式電器節能監測裝置》包括核心處理模組，控制模組，檢測模組，時鐘模組，電源模組以及通訊模組，所述檢測模組連線接入電器供電迴路，實時檢測接入電器的功耗，並根據接入電器實時功耗躍變特性所對應的運行狀態進行識別，檢測模組輸出信號接入核心處理模組，所述時鐘模組與核心處理模組對應連線埠相連，所述核心處理模組通過時鐘模組對接入電器運行狀態及功耗進行監測、計量、分析和分時管理，所述控制模組的控制繼電器輸入輸出端連線接入電器供電迴路，所述控制模組的控制繼電器驅動電路連線核心處理模組，所述通訊模組與核心處理模組的通訊接口連線。結構簡單，安裝使用方便，能夠實現電器的節能控制和遠程管理。
2014年11月6日，《直控式電器節能監測裝置》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《直控式電器節能監測裝置》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：直控式電器節能監測裝置
- 公布號：CN102411321A
- 公布日：2012年4月11日
- 申請號：201110392911X
- 申請日：2011年12月1日
- 申請人：鄭州春泉節能股份有限公司
- 地址：河南省鄭州市高新技術產業開發區翠竹街6號863軟體園1號A8
- 發明人：楊東、陳傳偉、黃守峰、李玉琴、陳玉軍、樊曉翠
- 分類號：G05B19/04（2006.01）I；H02H9/02（2006.01）I；H02H9/04（2006.01）I
- 代理機構：鄭州大通專利商標代理有限公司
- 類別：發明專利
- 代理人：白毅明
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
隨著社會科技的不斷進步和發展，人們的物質文化生活水平極大提高，居住、辦公環境得到極大改善。家庭、工廠以及商務辦公場所隨處可見空調、電視、冰櫃、音響等用電設備。隨著經濟的發展，有限地球資源的短缺現象逐漸備受關注，引發了世界範圍的低碳環保、節能和節約風潮。節約用水、節約用電也成為公眾的基本意識。但2011年12月前，尤其是一些大的工廠和辦公場所，由於人員多，管理資源有限，因此常常會使一些辦公和家用電器的空負荷或超負荷運轉，造成資源的無謂浪費，或者在一些中央空調集中供暖或製冷的計量計費場所，存在管理漏區，會造成能源浪費，或者引起供求雙方之間的矛盾。
為此，中國實用新型專利ZL201020296160．2（公告號CN201766247U，授權公告日2011年3月16日）提出了一種多功能節能插座，能夠使家用電器在待機狀態下自動切斷電源，避免電力能源的浪費。但是其功能比較單一，使用範圍受限。其他諸如保護電插板，改變功率因數插座之類的技術方案，在新一代電錶面前沒有用處。因此，為了更加方便可靠的實現電器的遠程電器節能監測，達到節約能源、降低浪費、方便使用的目的，有關技術人員一直在進行有益的探索和積極的嘗試。
發明內容
專利目的
《直控式電器節能監測裝置》針對2011年12月前已有產品和技術方案的不足，提出一種全新的電器節能監測裝置，結構簡單，安裝使用方便，能夠安全、可靠的實現接入電器的節能監測和遠程管理。
技術方案
《直控式電器節能監測裝置》包括核心處理模組，控制模組，檢測模組，時鐘模組，電源模組以及通訊模組，所述檢測模組連線接入電器供電迴路，實時檢測接入電器的功耗，並根據接入電器實時功耗躍變特性所對應的運行狀態進行識別，檢測模組輸出信號接入核心處理模組，所述時鐘模組與核心處理模組對應連線埠相連，所述核心處理模組通過時鐘模組對接入電器運行狀態及功耗進行監測、計量、分析和分時管理，所述控制模組的控制繼電器輸入輸出端連線接入電器供電迴路，所述控制模組的控制繼電器驅動電路連線核心處理模組，所述通訊模組與核心處理模組的通訊接口連線。
所述的直控式電器節能監測裝置，控制模組設有抗浪涌防雷擊電路。可以抗啟動電流衝擊，有效的抑制瞬間電流、過電壓，能夠防雷擊，進而改善用電質量，有效保護電網對電器帶來的不良影響。
所述的直控式電器節能監測裝置，含有現場溫度採集模組和紅外遙控模組，所述現場溫度採集模組接入核心處理模組；所述紅外遙控模組包括發射模組和接收模組，所述紅外遙控模組與核心處理模組連線。
所述的直控式電器節能監測裝置，所述檢測模組電流信號採集採用電流互感器，所述電流互感器輸出電流信號經整流電路整流後接入信號放大器，所述信號放大器輸出信號經濾波處理後耦合A/D轉換器，所述A/D轉換器輸出信號經數據處理電路接入核心處理模組。
所述的直控式電器節能監測裝置，設有門窗監測模組，所述門窗監測模組連線核心處理模組，所述門窗監測模組以開關量輸入有線連線CPU模組，或者以嵌入無線模組實現各個檢測點的狀態無線採集。
所述的直控式電器節能監測裝置，其特徵是：含有機械或電氣防脫離機構，所述電氣防脫離機構為插頭接入觸發開關。插頭接入正常時輸出確認信號，可以用來判斷電器狀態。
改善效果
1、該發明直控式電器節能監測裝置，使用時電源入端直接插入供電插座或連線電源，電源出端（提供供電電源）連線接入電器，線上對接入電器進行電器節能監測管理，使用方便，不存在施工問題，不會產生其它費用。可根據不同的套用需求，實現多種控制邏輯，滿足不同的套用需求，套用範圍廣。設計無線和有線通訊接口，方便實現聯網，方便實現電器的集中管理和控制。
2、該發明直控式電器節能監測裝置，控制模組設有抗浪涌防雷擊電路，可以抗啟動衝擊和防雷，能夠有效的抑制瞬間電流、過電壓衝擊，進而改善用電質量，避免電器的因電網原因或因受雷擊而出現損壞。
3、該發明直控式電器節能監測裝置，功能多樣，使用範圍廣，可以實現累計時間自動控制，日曆時鐘自動分時控制，預付費用餘額自動控制，溫度自動控制等幾種控制模式，可採用一種或多種組合控制。
附圖說明
圖1：該發明直控式電器節能監測裝置基本組成方框圖；
圖2：該發明直控式電器節能監測裝置擴展模組及組成方框圖；
圖3：該發明直控式電器節能監測裝置檢測模組框圖；
圖4：該發明直控式電器節能監測裝置核心CPU模組結構示意圖；
圖5中（a）、（b）構成該發明直控式電器節能監測裝置控制模組；
圖6：該發明直控式電器節能監測裝置時鐘模組結構示意圖；
圖7中（a）、（b）分別為直控式電器節能監測裝置按鍵和蜂鳴器電路；
圖8：該發明直控式電器節能監測裝置電流採集電路原理圖；
圖9：該發明直控式電器節能監測裝置存儲模組電路原理圖；
圖10：該發明直控式電器節能監測裝置通訊模組電路原理圖；
圖11：該發明直控式電器節能監測裝置控制邏輯示意圖之一；
圖12：該發明直控式電器節能監測裝置控制邏輯示意圖之二；
圖13：該發明直控式電器節能監測裝置檢測邏輯示意圖。
權利要求
1.《直控式電器節能監測裝置》包括核心處理模組，控制模組，檢測模組，時鐘模組，電源模組以及通訊模組，其特徵是：所述檢測模組連線接入電器供電迴路，實時檢測接入電器的功耗，並根據接入電器實時功耗躍變特性所對應的運行狀態進行識別，檢測模組輸出信號接入核心處理模組，所述時鐘模組與核心處理模組對應連線埠相連，所述核心處理模組通過時鐘模組對接入電器運行狀態及功耗進行監測、計量、分析和分時管理，所述控制模組的控制繼電器輸入輸出端連線接入電器供電迴路，所述控制模組的控制繼電器驅動電路連線核心處理模組，所述通訊模組與核心處理模組的通訊接口連線。
2.根據權利要求1所述的直控式電器節能監測裝置，其特徵是：控制模組設有抗浪涌防雷擊電路。
3.根據權利要求1所述的直控式電器節能監測裝置，其特徵是：含有現場溫度採集模組和紅外遙控模組，所述現場溫度採集模組接入核心處理模組；所述紅外遙控模組包括發射模組和接收模組，所述紅外遙控模組與核心處理模組連線。
4.根據權利要求2所述的直控式電器節能監測裝置，其特徵是：含有現場溫度採集模組和紅外遙控模組，所述現場溫度採集模組接入核心處理模組；所述紅外遙控模組包括發射模組和接收模組，所述紅外遙控模組與核心處理模組連線。
5.根據權利要求1～4任一項所述的直控式電器節能監測裝置，其特徵是：所述檢測模組電流信號採集採用電流互感器，所述電流互感器輸出電流信號經整流電路整流後接入信號放大器，所述信號放大器輸出信號經濾波處理後耦合A/D轉換器，所述A/D轉換器輸出信號經數據處理電路接入核心處理模組。
6.根據權利要求5所述的直控式電器節能監測裝置，其特徵是：設有門窗監測模組，所述門窗監測模組連線核心處理模組，所述門窗監測模組以開關量輸入有線連線CPU模組，或者以嵌入無線模組實現各個檢測點的狀態無線採集。
7.根據權利要求5所述的直控式電器節能監測裝置，其特徵是：含有機械或電氣防脫離機構，所述電氣防脫離機構為插頭接入觸發開關。
實施方式
實施例一：參見圖1、圖2、圖3。該發明直控式電器節能監測裝置，包括核心處理模組，控制模組，檢測模組，時鐘模組，電源模組以及通訊模組，所述檢測模組連線接入電器供電迴路，實時檢測接入電器的功耗，並根據接入電器實時功耗躍變特性所對應的運行狀態進行識別，檢測模組輸出信號接入核心處理模組，所述時鐘模組與核心處理模組對應連線埠相連，所述核心處理模組通過時鐘模組對接入電器運行狀態及功耗進行監測、計量、分析和分時管理，所述控制模組的控制繼電器輸入輸出端連線接入電器供電迴路，所述控制模組的控制繼電器驅動電路連線核心處理模組，所述通訊模組與核心處理模組的通訊接口連線。圖4為該發明電器節能監測裝置核心CPU模組結構示意圖。
圖5中（a）、（b）為控制模組結構示意圖，控制輸入採用繼電器或接觸器，具有過電流大，工作穩定特點。圖6為時鐘模組結構示意圖；圖7為按鍵和蜂鳴器電路原理圖；圖9為存儲模組電路原理圖；圖10為通訊模組電路原理圖，可以選擇無線或有線通訊方式實現遠程集中管理。有線通訊方式可採用RS485，CAN，MBUS等，無線通訊方式可以採用ZIGBEE、射頻等，一般採用如2.4吉赫z、433赫茲等免費頻段。
實施例二：參見圖3，圖8。該實施例的直控式電器節能監測裝置，在實施例一的基礎上，具體提出一種檢測模組結構。所述檢測模組採用電流互感器採集電流信號，所述電流互感器輸出電流信號經整流電路整流後接入信號放大器，所述信號放大器輸出信號經濾波處理後耦合A/D轉換器，所述A/D轉換器輸出信號經數據處理電路接入核心處理模組。
圖13為核心處理模組檢測邏輯示意圖。採集模組通過對電器的工作電流進行採樣，通過A/D轉換的到相應的值，然後根據電流的大小判斷電器的供電工作狀態，可分為關閉（斷電），待機，啟動工作等三種狀態，其中啟動工作根據設備分檔可以細分為更多的狀態，如一些電採暖期可分為高低兩個檔位，然後按預設的控制邏輯自動控制供電。
實施例三：該實施例的直控式電器節能監測裝置，與實施例一或實施例二不同的是，裝置含有現場溫度採集模組和紅外遙控模組，所述現場溫度採集模組接入核心處理模組；所述紅外遙控模組包括發射模組和接收模組，所述紅外遙控模組與核心處理模組連線。通過紅外模組實現對裝置的現場控制，通過紅外實現參數的輸入和採集，以及通道預置的功能。
實施例四：該實施例的直控式電器節能監測裝置，與前述各實施例不同的是，設有門窗監測模組，所述門窗監測模組連線核心處理模組，所述門窗監測模組以開關量輸入有線連線CPU模組，或者以嵌入無線模組實現各個檢測點的狀態無線採集。
實施例五：該實施例的直控式電器節能監測裝置，與前述各實施例不同的是，控制模組設有抗浪涌、防雷擊電路。可以抗啟動電流衝擊，有效的抑制瞬間電流、過電壓、防雷穩壓，能夠改善用電質量，有效避免電網對電器帶來的不良影響。
實施例六：該實施例的直控式電器節能監測裝置，與前述各實施例不同的是，含有機械或電氣防脫離機構，通過選擇配置機械防脫離機構，使電器的電源插頭接入裝置後，由防脫離機構進行鎖死固定，避免用戶隨意插拔電器。所述電氣防脫離機構為插頭接入觸發開關，插頭接入正常時輸出確認信號，裝置可以以此來判斷接入電器狀態。通過配置機械保護機構，經現場遙控或遠程通訊允許後，裝置背部的電源插孔才打開，電器電源插頭才可以接入裝置。
該發明直控式電器節能監測裝置，包含電源模組，採集模組，控制模組，核心處理模組四個基本模組，另外可擴展通訊模組，溫度採集模組，紅外模組，顯示模組，通過預置的控制邏輯實現控制。使用時直接插入供電插座，電器直接插入裝置；或者採用直接接入方式，將裝置直接接入電網固定後，鉛封保護，安裝完畢後裝置在用戶原來電源插座位置，非授權不得打開，非授權打開報警，關閉輸出，用戶像普通插座一樣使用該裝置。
所述的電器節能監測裝置，通過開關控制模組採用預定控制模式自動控制電器工作狀態，控制模組控制邏輯包括以下幾種：一、累計時間自動控制，當累計運行時間達到預定之後，裝置關閉輸出；二、預付費用餘額自動控制，採用預付費方式，電器使用者首先購買一定使用量，然後根據電器使用按費率進行扣除，扣除完畢後自動關閉，具有提前提示，報警提示；三、按日曆時鐘實現自動控制，設備採用多個時間段控制，根據設定的時間段信息，按時進行開關，實現電器的智慧型開關控制；四、溫度自動控制，對於採暖和製冷的電器，可以設定溫度區間限度，當達到預置的溫度閥值後，關閉電源輸出，實現電器的集中管理和電器節能監測。以上幾種控制模式可以按一種或多種組合實現。
圖11、圖12分別為該發明節能監測裝置的控制邏輯示意圖，前者需要增加溫度採集模組，按溫度自動控制，對於採暖和製冷的電器，可以設定溫度區間限度，當達到預置的溫度閥值後，關閉電源輸出，實現電器的集中管理和電器節能監測。後者按日曆時鐘實現自動控制，設備採用多個時間段控制，根據設定的時間段信息，按時進行開關，實現電器的智慧型開關控制。
榮譽表彰
2014年11月6日，《直控式電器節能監測裝置》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
