一種自動識別電器運行狀態(tài)的智能插座的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種插座，特別是一種可以自動識別電氣運行狀態(tài)的智能插座。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著智能家居、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的插座已經(jīng)向智能化的方向發(fā)展。 現(xiàn)有的智能化插座雖然具有一定的智能化能力，但還主要局限在基礎(chǔ)的電量統(tǒng)計或者被動 的控制通斷等功能，并不具有進(jìn)一步的智能化功能。同時為了降低電器的用電損耗，最好 向用電用戶實時顯示電器的運行狀態(tài)，并使得用戶可以通過電子化手段實時控制電器的通 斷，并在頻繁通斷電路時提供防止瞬間電流過大的電路保護(hù)功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種自動識別電氣運行狀態(tài)的智 能插座。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案： 一種智能插座控制方法，包括：采樣固定時間窗內(nèi)的電壓/電流數(shù)據(jù)；采樣數(shù)據(jù)去噪； 計算去噪后的數(shù)據(jù)的特征量；獲得的特征量與預(yù)制電器模式庫中的特征量進(jìn)行模糊匹配， 獲得電器運行狀態(tài)，包括：判斷固定時間窗內(nèi)特征量是否存在變化；如果存在變化，則執(zhí)行 模糊模式匹配；將從預(yù)制電器運行模式庫中匹配的最接近的模式通過顯示單元進(jìn)行顯示。
[0005] 該方法進(jìn)一步包括：采樣固定時間窗內(nèi)的電壓/電流數(shù)據(jù)包括：對插座進(jìn)線上的 固定時間窗內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，可包括采樣電壓和采樣電流，其中固定時間窗可由系統(tǒng)預(yù) 先指定或由用戶指定。
[0006] 該方法進(jìn)一步包括：采樣數(shù)據(jù)去噪包括：利用小波變換法對獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪 聲處理，小波變換法包括以下步驟： (1) 、含噪信號預(yù)處理和小波變換多尺度分解，得到相應(yīng)的小波分解系數(shù)；預(yù)處理判斷 波形數(shù)據(jù)的完整度；選取db小波作為小波基函數(shù)，并采用Mallat算法對db小波進(jìn)行多尺 度分解，分解層次可依據(jù)實際電器情況選?。?(2) 、小波分解高頻系數(shù)閾值處理，低頻信號保持不變，高頻信號選擇適當(dāng)閾值進(jìn)行量 化處理，閾值選擇固定的閾值形式，閾值函數(shù)選擇軟閾值函數(shù)（sgn(w) (|?|-λ)，|w| > λ)，該函數(shù)中，λ為最小極大方差的閾值，w是高頻信號數(shù)值； (3) 小波逆變換，將進(jìn)行閾值處理過的小波系數(shù)重構(gòu)，得到恢復(fù)后的原始信號估計值。
[0007] 該方法進(jìn)一步包括：判斷固定時間窗內(nèi)特征量是否存在變化的具體步驟包括：選 擇固定時間窗內(nèi)的特征量，以檢測特征量的變化，即考慮式（1)是否成立， X(k+1)-X(k) > ε 式（1)， 在式（1)中，X(k)和X(k+1)為相鄰的兩個固定時間窗的特征量，ε為設(shè)定閥值；相鄰 的兩個時間窗的特征量是指電壓或電流的相鄰周期特征量；ε的取值范圍以及固定時間 窗可由系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定或由用戶指定；如果式（1)成立，則表示存在異常數(shù)據(jù)波段，從而需要 匹配預(yù)制電器運行模式庫，變更顯示模塊的顯示，則繼續(xù)模糊模式匹配步驟；如果式（1)不 成立，則不存在異常數(shù)據(jù)波段，可不匹配預(yù)制電器運行模式庫，不變更顯示模塊的顯示，繼 續(xù)采樣下一時間窗內(nèi)的電壓/電流數(shù)據(jù)。
[0008] 該方法進(jìn)一步包括：如果存在變化，則執(zhí)行模糊模式匹配的步驟包括： 利用式（2)，將表示異常數(shù)據(jù)波段的特征量與預(yù)制電器運行模式庫中的特征量進(jìn)行模 糊模式距離計算，
【主權(quán)項】
1. 一種智能插座控制方法，其特征在于，該方法包括： 采樣固定時間窗內(nèi)的電壓/電流數(shù)據(jù). 采樣數(shù)據(jù)去噪； 計算去噪后的數(shù)據(jù)的特征量； 獲得的特征量與預(yù)制電器模式庫中的特征量進(jìn)行模糊匹配，獲得電器運行狀態(tài)，包括： 判斷固定時間窗內(nèi)特征量是否存在變化；如果存在變化，則執(zhí)行模糊模式匹配；將從預(yù)制 電器運行模式庫中匹配的最接近的模式通過顯示單元進(jìn)行顯示。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能插座控制方法，其特征在于， 采樣固定時間窗內(nèi)的電壓/電流數(shù)據(jù)包括；對插座進(jìn)線上的固定時間窗內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行 采樣，可包括采樣電壓和采樣電流，其中固定時間窗可由系統(tǒng)預(yù)先指定或由用戶指定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能插座控制方法，其特征在于；采樣數(shù)據(jù)去噪包括；利用小 波變換法對獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪聲處理，小波變換法包括W下步驟： (1) 、含噪信號預(yù)處理和小波變換多尺度分解，得到相應(yīng)的小波分解系數(shù)；預(yù)處理判斷 波形數(shù)據(jù)的完整度；選取化小波作為小波基函數(shù)，并采用Mallat算法對化小波進(jìn)行多尺 度分解，分解層次可依據(jù)實際電器情況選取； (2) 、小波分解高頻系數(shù)闊值處理，低頻信號保持不變，高頻信號選擇適當(dāng)闊值進(jìn)行量 化處理，闊值選擇固定的闊值形式，闊值函數(shù)選擇軟闊值函數(shù)（sgn(w)(|w|-A)，H > 入），該函數(shù)中，A為最小極大方差的闊值，W是高頻信號數(shù)值； (3) 小波逆變換，將進(jìn)行闊值處理過的小波系數(shù)重構(gòu)，得到恢復(fù)后的原始信號估計值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能插座控制方法，其特征在于：判斷固定時間窗內(nèi)特征量 是否存在變化的具體步驟包括： 選擇固定時間窗內(nèi)的特征量，W檢測特征量的變化，即考慮式（1)是否成立， X(k+l)-XW > e 式（1)， 在式（1)中，X(k)和X(k+1)為相鄰的兩個固定時間窗的特征量，e為設(shè)定閥值；相鄰 的兩個時間窗的特征量是指電壓或電流的相鄰周期特征量；e的取值范圍W及固定時間 窗可由系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定或由用戶指定；如果式（1)成立，則表示存在異常數(shù)據(jù)波段，從而需要 匹配預(yù)制電器運行模式庫，變更顯示模塊的顯示，則繼續(xù)模糊模式匹配步驟；如果式（1)不 成立，則不存在異常數(shù)據(jù)波段，可不匹配預(yù)制電器運行模式庫，不變更顯示模塊的顯示，繼 續(xù)采樣下一時間窗內(nèi)的電壓/電流數(shù)據(jù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能插座控制方法，其特征在于；如果存在變化，則執(zhí)行模糊 模式匹配的步驟包括： 利用式（2)，將表示異常數(shù)據(jù)波段的特征量與預(yù)制電器運行模式庫中的特征量進(jìn)行模 糊模式距離計算，
式似， 在式（2)中，d表示模式距離，Xi表示預(yù)制電器運行模式庫中的特征量，C i表示異常數(shù) 據(jù)波段的特征量，i的取值范圍是1至n的整數(shù)，n表示特征量的個數(shù)； 將式（2)計算出的最小的模式距離d與設(shè)定的模式相似閥值0進(jìn)行比較；設(shè)定的模式
相似閥值e是用戶系統(tǒng)給出的模式距離相似閥值；如果d《0，則表示異常數(shù)據(jù)波段的運 行模式與預(yù)制電器運行模式庫中用于比較的模式是最接近的工況模式，則顯示該最接近的 工況模式；如果d > 0，則繼續(xù)選取預(yù)制電器模式庫中的其他模式進(jìn)行匹配，直至預(yù)制電器 模式庫的所有模式均不匹配，該時通過通信單元向用戶告警。
6. -種智能插座，其特征在于，該插座包括： 采樣電路，對插座進(jìn)線上的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，采樣固定時間窗內(nèi)的電壓/電流數(shù)據(jù)； 通信單元，接收對插座的通斷指令或定時通斷的指令，并可通過與外部設(shè)備的通信獲 取預(yù)制電器運行模式庫； 存儲巧片，存儲預(yù)制電器運行模式庫W及采樣電路獲得的采樣數(shù)據(jù)和嵌入式智能處理 電路巧片的模式匹配結(jié)果； 顯示模塊，對確定的接入電器設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行顯示； 嵌入式智能處理電路巧片，包括： 控制電路，控制插座內(nèi)部件； 通斷控制模塊，根據(jù)通信單元接收的通斷指令或定時通斷指令，控制插座的通斷； 模式匹配模塊，根據(jù)采樣電路采集的實時電壓和電流信號，自動計算實時功率、頻率， 并進(jìn)行快速信號處理，分析計算電壓、電流、功率的頻譜，計算相應(yīng)特征量，根據(jù)獲得的特征 量自動匹配預(yù)制電器運行模式庫，從而確定電器設(shè)備的運行狀況。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能插座，其特征在于；可通過兩種方式配置智能插座：第 一、通過通信單元設(shè)置電器類別，從而存儲巧片中只存儲相應(yīng)電器類別的預(yù)制電器運行模 式庫；在改變插座上的電器類別時，可通過通信單元重新設(shè)置電器類別，并重新經(jīng)由通信單 元下載最新的相應(yīng)電器類別的預(yù)制電器運行模式庫；第二、允許智能插座通過通信模塊聯(lián) 網(wǎng)運行一段時間，智能插座將自動識別電器類別，并經(jīng)由通信模塊4自動下載相應(yīng)電器類 別的預(yù)制電器運行模式庫。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能插座，其特征在于；該智能插座還包括： 在用戶頻繁通斷插座時使得插座不會產(chǎn)生瞬間電流的過電保護(hù)電路，其與執(zhí)行電路連 接，由執(zhí)行電路輸出控制信號，控制過電保護(hù)電路的通斷狀態(tài)； 執(zhí)行電路，接收嵌入式智能處理電路巧片所發(fā)送的指令，執(zhí)行通斷或定時通斷插座的 指令，控制過路保護(hù)電路的通斷。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能插座，其特征在于；模式匹配模塊利用小波變換法對采 樣電路獲得的固定時間窗內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪聲處理，計算去噪后的數(shù)據(jù)的特征量，獲得的 特征量與預(yù)制電器模式庫中的特征量進(jìn)行模糊匹配，獲得電器運行狀態(tài)，包括：判斷固定時 間窗內(nèi)特征量是否存在變化；如果存在變化，則執(zhí)行模糊模式匹配；將從預(yù)制電器運行模 式庫中匹配的最接近的模式通過顯示單元進(jìn)行顯示。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的智能插座，其特征在于；判斷固定時間窗內(nèi)特征量是否存在 變化包括： 選擇固定時間窗內(nèi)的特征量，W檢測特征量的變化，即考慮式（1)是否成立， X(k+l)-XW > e 式（1)， 在式（1)中，X(k)和X(k+1)為相鄰的兩個固定時間窗的特征量，e為設(shè)定閥值；相鄰 的兩個時間窗的特征量是指電壓或電流的相鄰周期特征量；e的取值范圍W及固定時間 窗可由系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定或由用戶指定；如果式（1)成立，則表示存在異常數(shù)據(jù)波段，從而需要 匹配預(yù)制電器運行模式庫，變更顯示模塊的顯示，則繼續(xù)模糊模式匹配步驟；如果式（1)不 成立，則不存在異常數(shù)據(jù)波段，可不匹配預(yù)制電器運行模式庫，不變更顯示模塊的顯示，繼 續(xù)采樣下一時間窗內(nèi)的電壓/電流數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能插座控制方法，包括：采樣固定時間窗內(nèi)的電壓/電流數(shù)據(jù)；采樣數(shù)據(jù)去噪；計算去噪后的數(shù)據(jù)的特征量；獲得的特征量與預(yù)制電器模式庫中的特征量進(jìn)行模糊匹配，獲得電器運行狀態(tài)，包括：判斷固定時間窗內(nèi)特征量是否存在變化；如果存在變化，則執(zhí)行模糊模式匹配；將從預(yù)制電器運行模式庫中匹配的最接近的模式通過顯示單元進(jìn)行顯示。本發(fā)明通過預(yù)先建立的模式庫精確識別電器運行狀態(tài)，為用戶提供電子化手段控制插座的通斷，并為頻繁的通斷提供過電保護(hù)功能。
【IPC分類】H01R13-70, H01R13-66, G05B19-042
【公開號】CN104597813
【申請?zhí)枴緾N201410803274
【發(fā)明人】李鳳蘭
【申請人】李鳳蘭
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年12月23日