节约用电和安全用电，不可是电器运用者们一向关怀的论题，并且是终端用电办理部分要点重视的，关于怎么便利许多用户安全运用的一起完结安全便利的办理，也一向是相关部分科研作业者们尽力的方向。
现在已规划出各式各样的电路来完结这样的使命，首要的有功率辨认法和相位辨认法等，但它们都由于电路本身的原因存在缺陷，前者只能对总用电功率进行辨认和操控，后者只能辨认阻性负载。还有一些提出运用面积比较、BP神经网络、谐波别离等办法来辨认负载，这些办法，电路杂乱，信号处理算法杂乱。还有的对现有电能表电路进行改善后运用微操控器进行操控，这种办法形成电路体积较大，体系杂乱，本钱高，智能化规划程度低。
依据此，项目组在进行充沛调研和试验的基础上，运用户要求规划了一款新式自习惯智能用电操控终端，依据新式高集成度SOC芯片，规划了体系电路和软件算法，完结对电
器类型的辨认、功率检测和用电操控。实践运用证明其实用性强，可靠性高。
1 自习惯智能用电操控终端体系规划
用电操控的中心使命是对终端用电器通、断电操控，依据是该电器是否是在规则的时刻和地址被答应运用的。咱们日常日子中较常用的电器比方电脑、电扇、充电器、照明灯等，这些是能够在规则的时刻段内运用的，而不常用的简略引起事端的大功率电器如热得快、电炉、大功率电吹风等，这些往往是不答应被运用的，小功率易出现事端的如电热毯、小功率电吹风等，这些是限时运用的。因而新式智能用电操控终端有必要处理违规电器的自动辨认和自动操控问题。
本规划选用上海钜泉光电科技股份有限公司最新研制推出的最新式低功耗高性能的单相多功用计量SOC芯片ATT7037AU，经过对用电设备的电流和电压采样，运用EMU模块的数字信号处理功用实时核算出瞬时有功功率与有功电能、无功功率与无功电能、视在功率与视在电能、电压有用值、电流有用值及频率核算等计量功用，依据这些参数的改变能够判别出负载的改变，运用程序算法能够成功处理以往的限电技能不能辨认负载，或许负载辨认智能性和准确性不高的问题。
以ATT7037AU为中心的智能用电操控终端首要由SOC最小体系电路、电流及电压采样电路、红外接口电路、显现电路、温度传感电路、电源电压检测电路、继电器操控电路、485通讯接口电路、电源电路等组成。其间，ATT7037AU芯片经过外围电路既能完结用电信息的收集、运算又能够完结和外部交互操控、显现和通讯。智能用电操控终端全体结构框图如图1所示。
2 自习惯智能用电操控终端硬件规划
自习惯智能用电操控终端的规划要点在于获取当时用电器的用电信息，提取出有用的负载特征，然后准确地辨认用电器的类型，终究做出是否通断电的动作。另一个重要使命便是准确计量已消费运用的电量，并据此进行一系列通断电操作。此外，必要的通讯功用是完结人机友爱交互的重要手法，使操作办理愈加智能化。
获取用电信息的手法有许多，比方对电压电流采样后再进行AD转化，或许运用模仿电路进行积分，这会导致运算速度很慢，体系精度下降。本规划选用上海钜泉光电科技股份有限公司最新推出的ATT7037AU芯片，克服了传统电路相位差错大、易饱满，抗搅扰才能弱，速度慢，安稳性差的缺陷，完结功率电能信息收集、运算和操控的一体化，结构简略，集成度高。
2.1 电能SOC芯片ATT7037AU
ATT7037AU芯片片内集成单相计量(3路ADC)、CPU51内核处理器、LCD驱动、电源办理，时钟办理，RTC模块及每秒补偿机制，温度/电池电压丈量模块，PLL，JTAG调试等功用。芯片能够经过片内ADC采样供给三路ADC的原始采样数据和同步波形采样数据，内部DSP电路能实时核算出有功、无功和视在功率、电压有用值、电流有用值等，电能计量差错小于0.1%，电压，电流有用值丈量差错小于0.5%。经过SFR寄存器和中止的方法，能够对数字信号处理部分进行校表参数装备和计量参数读取;计量的成果还经过PF/QF/SF引脚输出，也即校表脉冲输出，能够直接接到规范表进行差错比照。
体系中心电路包含芯片电源衔接电路，晶振电路，JTAG调试电路，信号采样端口，双串口输出电路，功用按键，以及作业指示灯等。
2.2 电压电流数据采样电路
本操控终端的数据来历首要是用电器上的电压和电流信号，ATT7037AU经过V1P、V1N采样电流，经过V3P、V3N采样电压，经过片内的彻底独立的模仿增益扩大器(PGA)，能够完结对外部的电压和电流输入差分信号的起伏扩大，扩大后的信号再送给ADC进行采样和处理，在极小信号输入时能够确保丈量的线性度。
电流如图2所示，FLQ为孟桐分流器，其具有线性度好和温度系数小等长处;L—IN接前方，作为体系参阅地电压;1K电阻与33nF电容并联到地，一起组成低通滤波器，阻挠电网中的高频信号进入芯片内部，用来削减对芯片内部DSP处理模块电路的搅扰，锰铜电阻两头发生的安稳的弱小电压经过VIP、V1N进入芯片内部。
电压采样电路图3所示，经过串联电路电阻分压后的小信号电压经过电阻和%&&&&&%网络中的V3P、V3N通道进入芯片内部。
2.3 电源电路
在一般的智能控电器中，由于体系简略，操控功率小于2 000 W，因而大多所运用小功率沟通继电器操控，整个体系功耗较低，因而运用了阻容降压电路来供给体系电源，可是由于继电器是通电坚持性器材，作业进程就会耗费能量，别的大功率的继电器阻容降压电源供给的功率不行。这儿选用磁坚持型继电器，12 V的开关电源模块，一起满意大功率电流转断和节能需求。
2.4 磁坚持继电器驱动电路
智能用电办理终端的重要使命是通断电操控，前面一经选用了沟通60 A的磁坚持继电器BST-902，该继电器经过给操控引脚施加不同的电平信号来接通或许断开开关，因而其驱动电路需求在两个端口能够供给凹凸电平，详细驱动电路如图4所示。
2.5 其他电路
作为一个办理终端，需求对用电信息进行存储，尽管ATT7037AU芯片内部自带存储，可是由于它是先整页擦除，然后写的操作，并且擦写次数比较有限，因而比较合适存储非频频操作的数据，如操控器地址，操控器计量校对参数等的存储，关于电参数的计量数值这儿选用了AT24C02作为存储器。
别的，办理终端还要完结485通讯和无线抄表的功用，并一起能够经过显现屏显现用户信息、电参数信息、电器类型、通断电信息、正告信息等首要信息，还能够显现时刻、温度、备份电池电压等。
485通讯电路，支撑简略协议的485通讯操作，如电量的读取，体系参数的设置，数据处理指令等，红外收发电路进步数据读取及操控的功率和安全性。
3 自习惯智能用电操控终端软件规划
自习惯操控终端要能够独立完结对用电终端电器的用电操控，有必要要能依据当时以及前史用电信息辨认用电器的类型，依据用电器的类型和电量信息判别是否答应运用，进
而进行相应的开关操控，以到达对用电端的电能计量、节能和安全的意图。
3.1 自习惯辨认原理介绍
自习惯操控终端的自习惯是有限自习惯，即对规范的已知用电器的自习惯以及对特定非通用设备的自习惯。经过对已有电器的功率特性进行采样树立样本数据模型库，然后完结在正常作业的工程中依据数据库中的数据模型对电器进行辨认，然后到达操控的意图。功率特性首要包含有功功率的规模和其随时刻改变的趋势。
3.2 软件样本数据库的树立
日子中常见的电器首要分为：阻性、理性、非线性、还有混合型设备。关于阻性设备电器，归于线性设备，可是恶性负载(大功率阻性负载)多，如热得快、电水壶等，所以是最风险的用电设备，需求要点重视，但其模型比较简略，由于其作业进程中电压、电流相位共同，设备功率比较安稳。关于理性设备，如电风扇等，功率安稳而适中，模型库也较简略。关于非线性设备，有安稳作业的设备如电脑等，其特点是作业波形不规则。关于混合型设备，如空调，其作业状况有多个，并且状况多变，状况功率不等，功率改变多样，也是重视的要点和辨认的难点。因而，依据各类电器的特性，能够将数据库中的电器分为功率安稳和功率不安稳两类。
3.3 电器作业数据模型的树立
这儿以功率多变的空调为例，阐明数据模型树立的进程。将智能办理终端的红蓝两根220 V引线经过插头接入插座，将红绿两线接到某型壁挂空调的电源线端，树立作业电路，终端即上电作业，按下自习惯收集操控按键，终端经过485总线将实时收集到的功率数据传输到核算机记载，并制作波形，发动空调为制热形式，空调作业整个进程的有功功率一时刻有用曲线如图5所示，其间纵轴单位为W，横轴为S。能够看出空调发动后，首要保持了约16 s的1 W功率，然后功率开端上升，到第21 s安稳下来，一向到第31 s都坚持在679.9 W，之后开端上升，到第71 s时功率到达最大值1917 W，在第71至481 s区间，功率根本安稳在1 800 W左右，动摇在±150 W以内，从第482 s开端从显着下降，到516 s降至964 W，然后功率开端在964 w至1 164 w之间依照先增后减的进程出现有规则的周期性震动，周期为约170 s，震动继续12个周期，之后封闭空调，空调功率很快下降到0W。
图5所示进程表现了空调制热的一般进程，能够看出其间有4个要害点，在这些点的两头都发生了较大的功率改变，因而依据这些要害点在它们之间取最大、最小值的加权均匀，能够树立的数学模型如图6所示，其间细曲线为原始数据，较粗的折线为模型数据。其间最要害特征是3个要害数据797 W、1786 W和1 032 W，以及环绕这3个功率点的小规模动摇。
3.4 自习惯辨认程序规划
依据上述剖析，能够规划对应的辨认算法程序。辨认软件中心程序流程如图7所示。能够看出运用大功率负载是否安稳，是否在特征功率邻近动摇这两个特性，经过一系列的比较、概括能够将咱们比较关怀的恶性负载和空调从许多负载中挑选出来，别离进行相应的操控，到达自习惯辨认操控的意图。
关于功率安稳的其他电器模型，仅仅一些列要害有功特征功率不同，算法及流程相同，不再赘述。
4 结束语
本文依据一款SOC芯片规划了一种新式的用电办理终端，依据用电负载的不同特性，提取其要害特征，给出了一种辨认算法流程。与同类产品比较，结构简练，操作简略，能够有用辨认出特定负载和恶性负载，成功处理了以往无法区别负载特性的问题，然后完结对相应的用电设备进行放行或许关断等操作。该终端体积小，智能化程度高，实践运转作用证明其具有杰出的可靠性和安稳性，满意了用户需求。
