一种智能监测组合插座箱的制作方法

1.本发明涉及组合插座箱技术领域，尤其涉及一种智能监测组合插座箱。


背景技术：

2.组合插座箱又被称为工业插座箱或检修电源配电箱，其主要功能是检修作业、应急救援等情况下为用电设备提供临时电源。
3.为适应不同设备的用电，组合插座箱一般同时提供2路220v电源、2路380v电源，内部的主要零部件是空开(即空气开关)，使用时打开操作窗，合上空开，对应插座上电，设备即可用电。
4.组合插座箱在电力、交通、医疗、化工、煤炭、码头、机场等场合，都有大量使用。常规的组合插座箱只有供电功能，对组合插座箱的设备状态、用电情况、箱内温湿度、箱外水位等情况，没有任何监控，组合插座箱长期处于无人管理、混乱无序的状态，由此也经常引发意外事故。
5.现有技术存在的问题有：
6.组合插座箱进线没有任何监控，组合插座箱的用电情况处于失控状态；
7.用电回路输出电压是否正常，出线空开何时被合上用于供电、供电时间多长、出线空开作业完成后是否被合上等信息均无法获得，组合插座箱的使用情况处于失控状态；
8.组合插座箱的操作窗何时被打开，操作完成后是否被关上的信息无法获得，操作窗的安全监管处于失控状态；
9.组合插座箱使用场景复杂，虽然有密封防水设计，但为防范于未然，应尽量规避水位过高，漫入组合插座箱的情况。目前组合插座箱外水位信息无法获得，也不能及时采取措施避免水位过高。
10.因此，本领域的技术人员致力于开发一种智能监测组合插座箱，以克服现有技术存在的问题。


技术实现要素：

11.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何提供一种智能监测组合插座箱，以实时掌握插座箱的工作及环境状态，插座箱的供电、用电情况，插座箱操作窗的开合状态，并且能及时发现组合插座箱外的水位情况，提前预警。
12.为实现上述目的，本发明提供了一种智能监测组合插座箱，包括防水外壳、进线空开、一路或多路出线空开、一路或多路面板插座、监控主机；所述防水外壳的底部设置有进线孔，正面面板上设置有一个或多个操作窗，所述进线空开、出线空开设置在所述操作窗内，所述出线空开被配置为通过所述操作窗进行开合操作，所述面板插座安装在所述正面面板上；所述进线空开的输入端外接市电，输出端经所述出线空开连接至所述面板插座；所述监控主机设置在所述防水外壳内部，包括进线监测模块、输出线路监测模块、操作窗监测模块、箱外水位监测模块、箱内温湿度监测模块、主控模块，所述进线监测模块连接至所述
进线空开的输出端，所述输出线路监测模块连接至所述出线空开的输出端，所述箱外水位监测模块穿出所述进线孔设置有水位监测传感器，所述进线监测模块、输出线路监测模块、操作窗监测模块、箱外水位监测模块、箱内温湿度监测模块均连接至所述主控模块，所述监控主机被配置为利用所述主控模块与所述进线监测模块、输出线路监测模块、操作窗监测模块、箱外水位监测模块、箱内温湿度监测模块信号连接，根据预先设定的报警策略对设备异常及使用过程中的违规操作进行报警。
13.进一步地，所述出线空开包括多路220v出线空开、多路380v出线空开，所述面板插座包括多路220v面板插座、多路380v面板插座；每个所述220v出线空开的输入端并联接至所述进线空开的输出端，输出端连接至相应的所述220v面板插座；每个所述380v出线空开的输入端并联接至所述进线空开的输出端，输出端连接至相应的所述380v面板插座。
14.进一步地，所述操作窗包括上操作窗和下操作窗，所述进线空开、所述多路220v出线空开设置在所述上操作窗内并被配置为通过所述上操作窗进行开合操作，所述多路380v出线空开设置在所述下操作窗内并被配置为通过所述下操作窗进行开合操作。
15.进一步地，所述进线监测模块被配置为基于三相电量计量芯片实现进线监测功能，所述进线监测功能利用所述三相电量计量芯片获取进线三相的电压、电流、有功功率、无功功率参数，判断所述组合插座箱输入电压是否正常，记录所述组合插座箱开始用电时间、停止用电时间、本次操作用电电量以及历次用电电量。
16.进一步地，所述输出线路监测模块包括多路电压互感器、多路发光二极管，每路所述电压互感器连接至相应的所述出线空开的输出端，每路所述发光二极管并联在相应的所述出线空开的输出端，所述输出线路监测模块被配置为监测每路出线空开的输出电压和开关状态，判断每路所述出线空开是否正常，记录所述出线空开闭合时间、断开时间、被使用时间。
17.进一步地，所述操作窗监测模块包括门磁开关，所述门磁开关包括磁极模块和磁感应报警模块，所述磁极模块安装在所述操作窗的盖板上，所述磁感应报警模块安装在所述防水壳体的所述正面面板上，当所述操作窗关闭时，所述磁极模块和磁感应报警模块的间距在15
±
3mm。
18.进一步地，所述箱外水位监测模块被配置为利用所述水位监测传感器实现箱外水位监测功能，所述水位监测传感器沿所述进线孔向下延伸的长度根据实际情况确定。
19.进一步地，所述箱内温湿度监测模块被配置为利用温湿度传感器实现箱内温湿度监测功能。
20.进一步地，所述报警策略包括温湿度超标报警、输入电压异常报警、违规操作报警；所述温湿度超标报警包括当箱内温度超过预设温度门限时进行超温报警，以及当所述操作窗都闭合时，如果箱内湿度超过预设湿度门限时进行湿度超标报警；所述输入电压异常报警为当所述进线空开的输出端电压超出预设电压范围时进行报警；所述违规操作报警包括当所有所述出线空开均已断开，但至少有一个所述操作窗未闭合且时长超过预设时长门限，进行报警，以及当所有所述操作窗均已关闭，但至少一路所述出线空开仍能监测到带电且时长超过预设时长门限，进行报警。
21.进一步地，所述预设温度门限为55℃，所述预设湿度门限为80～85％，所述预设电压范围为198v～235.4v，所述预设时长门限为60分钟，所述出线空开监测到带电为所述出
线空开的输出端电压不小于110v。
22.与现有技术相比，本发明主要具有以下优点：
23.(1)通过监测设备的关键状态参数，反应设备状态，可实时掌握插座箱的工作及环境状态。
24.(2)通过监测设备的供电状态，上下电时间，能实时掌握插座箱的供电、用电情况。
25.(3)通过监测插座箱操作窗的开合状态，能实时掌握插座箱操作窗的开合状态。
26.(4)通过监测插座箱底部是否有水，能及时发现组合插座箱外的水位情况，提前预警，可以采取措施，预防事故。
27.以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
28.图1是本发明的一个较佳实施例的组合插座箱的原理框图；
29.图2是本发明的一个较佳实施例的组合插座箱的正面视图；
30.图3是本发明的一个较佳实施例的组合插座箱的智能监测流程图。
31.其中，1-防水外壳，2-进线孔，3-上操作窗，4-下操作窗，5-进线空开，6-1号220v出线空开，7-2号220v出线空开，8-1号380v出线空开，9-2号380v出线空开，10-1号220v面板插座，11-2号220v面板插座，12-1号380v面板插座，13-2号380v面板插座，14-水位监测传感器，20-监测主机，21-进线监测模块，22-输出线路监测模块，23-操作窗监测模块，24-箱外水位监测模块，25-箱内温湿度监测模块，26-主控模块。
具体实施方式
32.以下参考说明书附图介绍本发明的优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
33.在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
34.针对组合插座箱进线没有任何监控，组合插座箱的用电情况处于失控状态的问题，本发明在组合插座箱的进线处，设置监控电路，实时监测进线的电压、电流、功率、电量。通过监测设备的关键状态参数，反应设备状态，可实时掌握插座箱的工作及环境状态。
35.针对用电回路输出电压是否正常，出线空开何时被合上用于供电、供电时间多长、出线空开作业完成后是否被合上等信息均无法获得，组合插座箱的使用情况处于失控状态的问题，本发明在出线空开的出线端，设置一个指示灯，当出线空开合上后，指示灯电源接通，点亮指示灯；如果出线空开回路异常，指示灯不会亮，用电人员即可知道该回路异常。在出线空开的输出端，设置一个电压互感器，当空开闭合后，电压互感器感应端输出相应电压，空开断开后，输出电压为零；如果空开闭合后长时间未断开，超出规定的时间，则可知操作人员未按规定断开空开。通过监测设备的供电状态，上下电时间，能实时掌握插座箱的供电、用电情况。
36.针对组合插座箱的操作窗何时被打开，操作完成后是否被关上的信息无法获得，操作窗的安全监管处于失控状态的问题，本发明在操作窗上设置门磁开关，当操作窗被打开后，门磁开关输出信号从0变1，监测主机即可知道操作窗被打开；当操作结束后，门磁开关输出信号还未从1变0，则可知操作窗忘记闭合。通过监测插座箱操作窗的开合状态，能实时掌握插座箱操作窗的开合状态。
37.针对组合插座箱使用场景复杂，虽然有密封防水设计，但为防范于未然，应尽量规避水位过高，漫入组合插座箱的情况；目前组合插座箱外水位信息无法获得，也不能及时采取措施避免水位过高的问题，本发明在组合插座箱的进线孔穿出一定距离设置水位监测传感器，通过监测插座箱底部是否有水，能及时发现组合插座箱外的水位情况，提前预警，可以采取措施，预防事故。
38.实施例
39.如图1和图2所示，组合插座箱通常包含防水外壳1，防水外壳1底部有进线孔2，正面面板上有上操作窗3和下操作窗4，窗内有进线空开5(含漏电保护装置)、1号220v出线空开6、2号220v出线空开7、1号380v出线空开8、2号380v出线空开9，出线空开的输出端连接到相应的面板插座(1号220v面板插座10和2号220v面板插座11、1号380v面板插座12和2号380v面板插座13)上，为外部设备提供工作电源。其中进线空开5、1号220v出线空开6和2号220v出线空开7通过上操作窗3进行开合操作，1号380v出线空开8、2号380v出线空开9通过下操作窗4进行开合操作。
40.组合插座箱智能监测，主要包括：进线监测模块21、输出线路监测模块22、操作窗监测模块23、箱外水位监测模块24、箱内温湿度监测模块25，这些监测模块都安装在监测主机20内，均与主控模块26相连接。
41.根据监测数据，可以明确组合插座箱内各设备状态、设备使用情况违规，违规操作情况，并对设备异常和违规操作报警。
42.组合插座箱智能监测内容详细说明如下：
43.1、进线监测
44.进线监测功能，基于三相电量计量芯片实现，可以获取进线a、b、c三相的电压、电流、有功功率、无功功率等参数。
45.三相电量计量芯片型号优选为ade7758。
46.组合插座箱的三相进线，从组合插座箱进线孔2穿入箱内后，接入进线空开5的对应接线端子，从接线端子处各并联1根电源线，接入电量计量芯片的对应引脚，实现各相电压、电流及功率的计量。
47.通过对组合插座箱进线相关参数的监测，可以判断组合插座箱设备状态和使用情况：
48.组合插座箱输入电压是否正常；组合插座箱开始用电时间、组合插座箱停止用电时间，组合插座箱本次操作用电电量；组合插座箱历次用电电量。
49.2、输出线路监测
50.为适应现场工况，组合插座箱的输出一般包含2路220v输出电源，2路380v输出电源。
51.输出线路的监测方法，是监测每路出线空开的输出电压，具体做法是在每路出线
空开的输出电源线(任意一相，220v出线空开默认选l相，380v出线空开默认选a相)上，设置一个电压互感器，当出线空开闭合后，电压互感器感应并输出一个电压，否则电压互感器感应端输出电压为0；对220v出线空开而言，电压互感器接在l相和n零线之间；对380v出线空开而言，电压互感器接在a相和pe地线之间，二者电压也是220v，因此电压互感器选用同一种型号。
52.电压互感器采用板载式；型号优选为zmpt101b。
53.在每路出线空开的输出线上，并联1个发光二极管，当出线空开闭合后，该发光二极管被点亮，如果出线空开闭合后，发光二极管不亮，则说明该路出线空开异常，需要换至其他路；发光二极管颜色优选红色。
54.通过对输出线路的监测，可以判断组合插座箱设备状态和使用情况；
55.每路出线空开是否正常；出线空开闭合时间；出线空开断开时间；出线空开被使用时间。
56.3、操作窗监测
57.组合插座箱，一般有上下两个操作窗，进线空开5和2路220v出线空开在上操作窗3内，2路380v出线空开在下操作窗4内。
58.当需要用电时，打开操作窗，将对应的空开合上，当用电结束后，需要将操作窗闭合，否则容易导致灰尘、水或其他多余物进入组合插座箱，引发意外事故。
59.操作窗监测的方法，是在操作窗上设置一个门磁开关。
60.门磁开关型号优选为mc-18d。
61.具体做法是在操作窗的盖板上，安装磁极模块，在组合插座箱内，安装磁感应报警模块；
62.磁极模块和磁感应报警模块二者的位置，在操作窗关闭后，二者间距控制在(15
±
3)mm。
63.4、箱外水位监测
64.组合插座箱通常具备防水功能，但如果长期浸泡在水中，难免会引发安全事故，为此，尽可能确保箱外水位低于组合插座箱。
65.从组合插座箱底部进线孔2穿出水位监测传感器14，当水位监测传感器14感应到有水时报警，提醒用户水位接近组合传感器，需采取相应措施。
66.水位监测传感器14伸出组合插座箱的长度可根据实际情况调整，通常为15～30cm，优选为30cm。
67.水位监测传感器14(也称作水浸传感器或湿水绳)为2芯屏蔽线，金属芯线固定在一块绝缘材料上，绝缘材料未浸入水中时，芯线之间不导通，绝缘材料浸入水中后，由于水的导电作用，芯线之间相互导电，则可判断水位已到达芯线金属末端。
68.5、箱内温湿度监测
69.组合插座箱内的温湿度如果异常，比如湿度过高，温度过高等，说明箱内可能进水、或者有设备异常发热，则需要提醒用户，及时赴现场查看，采取相应措施。
70.温湿度监测功能，依靠温湿度传感器实现；
71.温湿度传感器型号优选为htu20d。
72.通过监测箱内温湿度，可以判断组合插座箱工况，并对异常工况报警：
73.组合插座箱的操作窗未打开时，如果湿度超过80～85％，优选为超过85％，报警；箱内温度超过55℃，报警。
74.6、报警策略
75.组合插座箱的智能监测，目的是实时掌握组合插座箱内设备的状态以及插座箱被使用的情况，对设备异常及使用过程中的违规操作及时发现，及时报警，具体如图3所示。
76.1)温湿度超标报警
77.当箱内温度超过预设温度门限时，做超温报警：预设的温度门限t1，一般选55℃，也可以根据实际情况另做调整；当组合插座箱的操作窗都闭合时，如果箱内湿度超过85％，报警。
78.2)输入电压异常报警
79.进线空开电压超出198v～235.4v，报警。
80.3)违规操作报警
81.出线空开均已断开，但有操作窗未闭合，时长超过m分钟，说明操作人员忘记闭合操作窗，报警；
82.m默认为60，即用电结束后60分钟，开始判断是否有违规操作，可以根据用户需求修改；
83.组合插座箱的两个操作窗均已关闭，但出线空开仍能监测到220v电压，说明操作人员忘记将出线空开断开，报警。
84.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种智能监测组合插座箱，其特征在于，包括防水外壳、进线空开、一路或多路出线空开、一路或多路面板插座、监控主机；所述防水外壳的底部设置有进线孔，正面面板上设置有一个或多个操作窗，所述进线空开、出线空开设置在所述操作窗内，所述出线空开被配置为通过所述操作窗进行开合操作，所述面板插座安装在所述正面面板上；所述进线空开的输入端外接市电，输出端经所述出线空开连接至所述面板插座；所述监控主机设置在所述防水外壳内部，包括进线监测模块、输出线路监测模块、操作窗监测模块、箱外水位监测模块、箱内温湿度监测模块、主控模块，所述进线监测模块连接至所述进线空开的输出端，所述输出线路监测模块连接至所述出线空开的输出端，所述箱外水位监测模块穿出所述进线孔设置有水位监测传感器，所述进线监测模块、输出线路监测模块、操作窗监测模块、箱外水位监测模块、箱内温湿度监测模块均连接至所述主控模块，所述监控主机被配置为利用所述主控模块与所述进线监测模块、输出线路监测模块、操作窗监测模块、箱外水位监测模块、箱内温湿度监测模块信号连接，根据预先设定的报警策略对设备异常及使用过程中的违规操作进行报警。2.如权利要求1所述的智能监测组合插座箱，其特征在于，所述出线空开包括多路220v出线空开、多路380v出线空开，所述面板插座包括多路220v面板插座、多路380v面板插座；每个所述220v出线空开的输入端并联接至所述进线空开的输出端，输出端连接至相应的所述220v面板插座；每个所述380v出线空开的输入端并联接至所述进线空开的输出端，输出端连接至相应的所述380v面板插座。3.如权利要求2所述的智能监测组合插座箱，其特征在于，所述操作窗包括上操作窗和下操作窗，所述进线空开、所述多路220v出线空开设置在所述上操作窗内并被配置为通过所述上操作窗进行开合操作，所述多路380v出线空开设置在所述下操作窗内并被配置为通过所述下操作窗进行开合操作。4.如权利要求1所述的智能监测组合插座箱，其特征在于，所述进线监测模块被配置为基于三相电量计量芯片实现进线监测功能，所述进线监测功能利用所述三相电量计量芯片获取进线三相的电压、电流、有功功率、无功功率参数，判断所述组合插座箱输入电压是否正常，记录所述组合插座箱开始用电时间、停止用电时间、本次操作用电电量以及历次用电电量。5.如权利要求1所述的智能监测组合插座箱，其特征在于，所述输出线路监测模块包括多路电压互感器、多路发光二极管，每路所述电压互感器连接至相应的所述出线空开的输出端，每路所述发光二极管并联在相应的所述出线空开的输出端，所述输出线路监测模块被配置为监测每路出线空开的输出电压和开关状态，判断每路所述出线空开是否正常，记录所述出线空开闭合时间、断开时间、被使用时间。6.如权利要求1所述的智能监测组合插座箱，其特征在于，所述操作窗监测模块包括门磁开关，所述门磁开关包括磁极模块和磁感应报警模块，所述磁极模块安装在所述操作窗的盖板上，所述磁感应报警模块安装在所述防水壳体的所述正面面板上，当所述操作窗关闭时，所述磁极模块和磁感应报警模块的间距在15
±
3mm。7.如权利要求1所述的智能监测组合插座箱，其特征在于，所述箱外水位监测模块被配置为利用所述水位监测传感器实现箱外水位监测功能，所述水位监测传感器沿所述进线孔向下延伸的长度根据实际情况确定。
8.如权利要求1所述的智能监测组合插座箱，其特征在于，所述箱内温湿度监测模块被配置为利用温湿度传感器实现箱内温湿度监测功能。9.如权利要求1所述的智能监测组合插座箱，其特征在于，所述报警策略包括温湿度超标报警、输入电压异常报警、违规操作报警；所述温湿度超标报警包括当箱内温度超过预设温度门限时进行超温报警，以及当所述操作窗都闭合时，如果箱内湿度超过预设湿度门限时进行湿度超标报警；所述输入电压异常报警为当所述进线空开的输出端电压超出预设电压范围时进行报警；所述违规操作报警包括当所有所述出线空开均已断开，但至少有一个所述操作窗未闭合且时长超过预设时长门限，进行报警，以及当所有所述操作窗均已关闭，但至少一路所述出线空开仍能监测到带电且时长超过预设时长门限，进行报警。10.如权利要求9所述的智能监测组合插座箱，其特征在于，所述预设温度门限为55℃，所述预设湿度门限为80～85％，所述预设电压范围为198v～235.4v，所述预设时长门限为60分钟，所述出线空开监测到带电为所述出线空开的输出端电压不小于110v。

技术总结
本发明公开了一种智能监测组合插座箱，包括防水外壳、进线空开、出线空开、面板插座、监控主机；防水外壳具有进线孔、操作窗，进出线空开设置在操作窗内，出线空开通过操作窗进行开合操作；进线空开外接市电，经出线空开连接至面板插座；监控主机设置在防水外壳内部，包括进线、输出线路、操作窗、箱外水位、箱内温湿度监测模块以及主控模块，进线监测模块连接至进线空开，输出线路监测模块连接至出线空开，箱外水位监测模块穿出进线孔设置有水位监测传感器，进线、输出线路、操作窗、箱外水位、箱内温湿度监测模块均连接至主控模块，监控主机根据预先设定的报警策略对设备异常及使用过程中的违规操作进行报警。的违规操作进行报警。的违规操作进行报警。


技术研发人员：张鹏飞 刘婷 刘怡
受保护的技术使用者：苏州光声纳米科技有限公司
技术研发日：2023.06.13
技术公布日：2023/9/9