一种养殖用电管理系统的制作方法

1.本实用新型属于养殖用电管理技术领域，具体涉及一种养殖用电管理系统。


背景技术：

2.养殖业是农业的主要组成部分之一，养殖业是利用畜禽等已经被人类驯化的动物，通过人工饲养和繁殖，使其将牧草和饲料等植物能转变为动物能，以取得肉、蛋、奶、羊毛、山羊绒、皮张、蚕丝和药材等畜产品的生产行业。
3.农业养殖生产线路供电能力不足一直是摆在供电公司面前的“老大难”问题，随着不断加大农业现代化改革和乡村产业的发展，农业生产用电需求矛盾成为促进乡村振兴过程中面临的突出矛盾。低电压、过载、农业线路安全状况非常差、投资能力严重不足和缺少建设标准等问题成为了制约乡村发展的能源“瓶颈”。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种养殖用电管理系统解决了现有技术中农业养殖线路安全状况差的问题。
5.为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案为：一种养殖用电管理系统，包括设置于待监测电线路上的温度监测模块、设置在待监测输电线路上的漏电监测模块、设置在待监测输电线路上的用电控制模块、设置在待监测输电线路上的电流监测模块、控制模块、lora无线通信模块、服务器以及用户端；
6.所述温度监测模块、漏电监测模块、用电控制模块以及电流监测模块均与控制模块电性连接，所述控制模块与lora无线通信模块电性连接，所述lora无线通信模块与服务器通信连接，所述服务器与用户端通信连接。
7.进一步地，所述控制模块采用型号为stm32f103c8t6的芯片作为主控芯片u1。
8.进一步地，所述主控芯片u1上设置有最小系统。
9.进一步地，所述温度监测模块包括铂热电阻rpt以及温度信号处理电路，所述铂热电阻rpt与温度信号处理电路电性连接，所述温度信号处理电路与主控芯片u1电性连接。
10.进一步地，所述温度信号处理电路包括电阻r1，所述电阻r1的一端与+5v电压连接，所述电阻r1的另一端分别与电压基准芯片u2的负极、可调电阻vr1的第一不动端、电阻r2的一端和电阻r3的一端连接，所述可调电阻vr1和电压基准芯片u2的正极均接地，所述电压基准芯片u2的参考电源引脚与可调电阻vr1的滑动端连接，所述电阻r2的另一端分别与电阻r4的一端和铂热电阻rpt的一端连接，所述电阻r3的另一端分别与电阻r5的一端和可调电阻vr2的第一不动端连接，所述铂热电阻rpt的另一端、可调电阻vr2的第二不动端和滑动端均接地，所述电阻r4的另一端与放大器u3a的同相输入端连接，所述电阻r5的另一端与放大器u3a的反相输入端连接，所述放大器u3a的输出端与主控芯片u1的pa1引脚连接。
11.进一步地，所述漏电监测模块包括零序电流互感器l1以及互感电流信号处理电路，所述零序电流互感器l1套设于待监测输电线路上，所述零序电流互感器l1的输出端与
互感电流信号处理电路电性连接，所述互感电流信号处理电路与主控芯片u1电性连接。
12.进一步地，所述互感电流信号处理电路包括电阻r9，所述电阻r9的一端分别与电阻r8的一端和零序电流互感器l1的第一输出端连接，所述零序电流互感器l1的第二输出端与电阻r8的另一端连接且接地，所述电阻r9的另一端分别与电阻r11的一端和放大器u3b的同相输入端连接，所述电阻r11的另一端分别与电阻r10的一端、二极管d1的正极和接地电容c3连接，所述电阻r10的另一端与+5v电压连接，所述二极管d1的负极连接，所述放大器u3b的反相输入端分别与接地电阻r12和电阻r14的一端连接，所述放大器u3b的输出端分别与电阻r14的另一端和电阻r13的一端连接，所述电阻r13的另一端与主控芯片u1的pa2引脚连接。
13.进一步地，所述电流监测模块包括型号为ta12-100的电流互感器l2，所述电流互感器l2套设于单条待监测输电线路上，所述电流互感器l2的第一输出端分别与电阻r15的一端和放大器u4a的反相输入端，所述电流互感器l2的第二输出端和放大器u4a的同相输入端均接地，所述放大器u4a的输出端分别与电阻r15的另一端和电阻r16的一端连接，所述电阻r16的另一端通过电阻r17分别与电容c9的一端和电阻r18的一端连接，所述电阻r18的另一端与放大器u4b的同相输入端连接，所述放大器u4b的反相输入端分别与其输出端和电容c9的另一端连接，所述放大器u4b的输出端与主控芯片u1的pa3引脚连接。
14.进一步地，所述用电控制模块包括光耦u5，所述光耦u5中二极管的正极与+5v电压连接，所述光耦u5中二极管的负极与主控芯片u1的pa4引脚连接，所述光耦u5中三极管的发射极与三级管q1的基极连接，所述三极管q1的发射极接地，所述三极管q1的集电极分别与二极管d2的正极和继电器k1中线圈的一端连接，所述光耦u5中三极管的集电极分别与接地电阻r20、+24v电源、二极管d2的负极和继电器k1中线圈的另一端连接，所述继电器k1中开关设置于待控制线路上。
15.进一步地，所述lora无线通信模块u6所采用的型号为as32-ttl-1w，所述lora无线通信模块u6的md0引脚、md1引脚、rxd引脚、txd引脚和aux引脚分别与主控芯片u1的pa5引脚、pa6引脚、pa12引脚、pa11引脚和pa7引脚一一对应连接。
16.本实用新型的有益效果为：
17.本实用新型提供了一种养殖用电管理系统，设置有温度监测模块、漏电监测模块以及电流监测模块，可以对输电线路或者某个设备的电能输入端子进行温度监测、漏电监测以及电流监测，从而可以及时发现异常，并且可以通过用电控制模块断开对应的线路，以实现用电管理，解决了现有技术中农业养殖线路安全状况差的问题。
附图说明
18.图1为本实用新型提供的一种养殖用电管理系统的结构框图。
19.图2为本实用新型提供的控制模块的电路图。
20.图3为本实用新型提供的温度监测模块的电路图。
21.图4为本实用新型提供的漏电监测模块的电路图。
22.图5为本实用新型提供的电流监测模块的电路图。
23.图6为本实用新型提供的用电控制模块的电路图。
24.图7为本实用新型提供的lora无线通信模块的电路图。
具体实施方式
25.下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。
26.下面结合附图详细说明本实用新型的实施例。
27.如图1所示，一种养殖用电管理系统，包括设置于待监测电线路上的温度监测模块、设置在待监测输电线路上的漏电监测模块、设置在待监测输电线路上的用电控制模块、设置在待监测输电线路上的电流监测模块、控制模块、lora无线通信模块、服务器以及用户端。温度监测模块、漏电监测模块、用电控制模块以及电流监测模块均与控制模块电性连接，控制模块与lora无线通信模块电性连接，lora无线通信模块与服务器通信连接，服务器与用户端通信连接。
28.待监测电线路可以使变压器的输入线路、变压器的输出线路或者养殖区用电设备的输入电路，对变压器输入线路或者变压器输出线路的监测，可以转移至变压器的一次侧输入端和二次侧输出端上，例如：可以对养殖区的变压器桩头进行温度监测，对变压器输入或者输出线路进行漏电监测以及电流监测，并且用电控制模块设置于变压器输入线路或者输出线路上，当发生异常时，通过用电控制模块切断变压器。又或者，可以对养殖区用电设备的输入端子或者输入电路上的某点进行温度监测，对养殖区用电设备的输入线路进行漏电监测以及电流监测，当并且用电控制模块设置于养殖区用电设备的输入线路上，当发生异常时，通过用电控制模块切断养殖区用电设备的供电。
29.控制模块对于收集的数据可以实时传输至服务器，通过服务器将数据传输至用户端，以实现远程用电管理，可以由控制模块控制用电控制模块进行电源管理，也可以由工作人员进行操作，工作人员通过控制模块实现对控制用电控制模块的控制，以达到切断异常线路的目的。
30.如图2所示，控制模块采用型号为stm32f103c8t6的芯片作为主控芯片u1。
31.在一种可能的实施方式中，主控芯片u1上设置有最小系统。例如，主控芯片u1的pc14引脚分别与晶振y2的一端和接地电容c14连接，主控芯片u1的pc15引脚分别与晶振y2的另一端和接地电容c13连接，主控芯片u1的boot0引脚与接地电阻r22连接，主控芯片u1的nrst引脚分别与电阻r21的一端、接地电容c15和开关k1的一端连接，电阻r21的另一端与+3.3v电压连接，开关k1的另一端接地。
32.如图3所示，温度监测模块包括型号为pt100的铂热电阻rpt以及温度信号处理电路，铂热电阻rpt与温度信号处理电路电性连接，温度信号处理电路与主控芯片u1电性连接。pt100在-50-600℃范围内高精度、稳定性好以及抗干扰能力强等优点，适用于对输电线路进行温度监测。
33.在一种可能的实施方式中，温度信号处理电路包括电阻r1，电阻r1的一端与+5v电压连接，电阻r1的另一端分别与型号为tl431bcp的电压基准芯片u2的负极、可调电阻vr1的第一不动端、电阻r2的一端和电阻r3的一端连接，可调电阻vr1和电压基准芯片u2的正极均接地，电压基准芯片u2的参考电源引脚与可调电阻vr1的滑动端连接，电阻r2的另一端分别与电阻r4的一端和铂热电阻rpt的一端连接，电阻r3的另一端分别与电阻r5的一端和可调
电阻vr2的第一不动端连接，铂热电阻rpt的另一端、可调电阻vr2的第二不动端和滑动端均接地，电阻r4的另一端与放大器u3a的同相输入端连接，电阻r5的另一端与放大器u3a的反相输入端连接，放大器u3a的输出端与主控芯片u1的pa1引脚连接。
34.通过电压基准芯片u2以及可调电阻vr1产生参考电源，通过电阻r2、电阻r3、铂热电阻rpt以及可调电阻vr2构成测量电桥，当铂热电阻rpt与可调电阻vr2阻值不相等时，输出一个压差信号，这个压差信号经过放大器u3a放大输出后，可以由32单片机自带的adc引脚接口接收并识别。只需要压差信号与温度对应关系，即可实现测温，因此可以先测量不同温度下的压差信号，从而确定压差信号与温度对应关系。
35.根据电路原理可得放大器u3a的输出信号vout为：
36.vout＝vref*(rpt/(r1+rpt)-vr2/(r1+r2))
37.其中，vref表示参考电源的电压大小。
38.如图4所示，漏电监测模块包括零序电流互感器l1以及互感电流信号处理电路，零序电流互感器l1套设于变压器输入或者输出线路上，零序电流互感器l1的输出端与互感电流信号处理电路电性连接，互感电流信号处理电路与主控芯片u1电性连接。
39.在一种可能的实施方式中，互感电流信号处理电路包括电阻r9，电阻r9的一端分别与电阻r8的一端和零序电流互感器l1的第一输出端连接，零序电流互感器l1的第二输出端与电阻r8的另一端连接且接地，电阻r9的另一端分别与电阻r11的一端和放大器u3b的同相输入端连接，电阻r11的另一端分别与电阻r10的一端、二极管d1的正极和接地电容c3连接，电阻r10的另一端与+5v电压连接，二极管d1的负极连接，放大器u3b的反相输入端分别与接地电阻r12和电阻r14的一端连接，放大器u3b的输出端分别与电阻r14的另一端和电阻r13的一端连接，电阻r13的另一端与主控芯片u1的pa2引脚连接。
40.当监测变压器时，可以将三相线均穿设于零序电流互感器l1中；当监测用电设备时，可以将零线以及火线均穿设于零序电流互感器l1中。依据零序电流互感器的特性，在正常情况下，零序电流互感器输出的零序电流应当为零，当出现接地、短路或者漏电故障时，产生零序电流，因此可以监测零序电流来判断是否发生漏电。
41.如图5所示，电流监测模块包括型号为ta12-100的电流互感器l2，电流互感器l2套设于单条待监测输电线路上，电流互感器l2的第一输出端分别与电阻r15的一端和放大器u4a的反相输入端，电流互感器l2的第二输出端和放大器u4a的同相输入端均接地，放大器u4a的输出端分别与电阻r15的另一端和电阻r16的一端连接，电阻r16的另一端通过电阻r17分别与电容c9的一端和电阻r18的一端连接，电阻r18的另一端与放大器u4b的同相输入端连接，放大器u4b的反相输入端分别与其输出端和电容c9的另一端连接，放大器u4b的输出端与主控芯片u1的pa3引脚连接。
42.通过设置电流监测模块，可以对输电线路上的电流进行监测，当电流过大或者电流异常时，通过用电控制模块及时切断异常部分的设备。
43.如图6所示，用电控制模块包括光耦u5，光耦u5中二极管的正极与+5v电压连接，光耦u5中二极管的负极与主控芯片u1的pa4引脚连接，光耦u5中三极管的发射极与三级管q1的基极连接，三极管q1的发射极接地，三极管q1的集电极分别与二极管d2的正极和继电器k1中线圈的一端连接，光耦u5中三极管的集电极分别与接地电阻r20、+24v电源、二极管d2的负极和继电器k1中线圈的另一端连接，继电器k1中开关设置于待控制线路上。
44.如图7所示，lora无线通信模块u6所采用的型号为as32-ttl-1w，lora无线通信模块u6的md0引脚、md1引脚、rxd引脚、txd引脚和aux引脚分别与主控芯片u1的pa5引脚、pa6引脚、pa12引脚、pa11引脚和pa7引脚一一对应连接。
45.可选的，可以设置多个温度监测模块、漏电监测模块、用电控制模块以及电流监测模块，从而实现多点监测以及用电管理。当待监测点或者待监测设备到达一定数量时，控制模块可能无法带动这么多模块，因此可以设置多个控制模块以及lora无线通信模块，温度监测模块、漏电监测模块、用电控制模块、电流监测模块、控制模块以及lora无线通信模块共同组成用电管理设备，并在每个待监测点上设置一个用电管理设备进行用电管理。
46.在本实施例中，还可以设置有电源模块，通过电源模块为养殖用电管理系统中各个电子元器件以及芯片提供工作电压，从而保证整个系统的正常工作。
47.本实用新型的工作原理包括对养殖区域内的台区变压器的用电监测以及对养殖区域内设备的用电监测。
48.对台区变压器的用电监测包括：通过温度监测模块监测台区变压器中变压器桩头的温度，通过漏电监测模块中的零序电流互感器将变压器所有输入线路或者所有输出线路套住(三相变压器的三相线以及普通变压器的两条输入线)，并监测其零序电流，通过电流监测模块监测变压器上任一输出或者输入线路上的实时电流，将用电控制模块中继电器k1中开关的两端设置于输电线路上，以实现输电线路的通断。值得说明的是，温度监测模块、电流监测模块以及用电控制模块均可以设置多个，以实现对每条线路的控制。将温度、零序电流以及实时电流传输至控制模块，当温度超过阈值、实时电流超出阈值范围或者零序电流发生变化时，则可以认定变压器的出现问题，通过用电控制模块断开变压器的线路，保证了养殖区域的用电安全。或者通过控制模块以及lora无线通信模块将温度、零序电流以及实时电流传输至服务器，由服务器转发至用户端，以使工作人员能够主动控制用电控制模块进行切换动作，实现用电管理。
49.对养殖区域内设备的用电监测包括：通过温度监测模块监测养殖区域内设备的输入线路或者输入端子上的温度，将养殖区域内设备的输入线路穿设于漏电监测模块的零序电流互感器中，以监测零序电流，通过电流监测模块监测养殖区域内设备的运行电流，并将用电控制模块中继电器k1中开关的两端设置于设备的输电线路上，以实现设备的通断。将温度、零序电流以及实时电流传输至控制模块，当温度超过阈值、实时电流超出阈值范围或者零序电流发生变化时，则可以认定设备用电的出现问题，通过用电控制模块断开设备的线路，保证了养殖区域内设备的用电安全。或者通过控制模块以及lora无线通信模块将温度、零序电流以及实时电流传输至服务器，由服务器转发至用户端，以使工作人员能够主动控制用电控制模块进行切换动作，实现用电管理。
50.本实用新型可以及时发现养殖区域内设备的过载、接地以及短路等用电异常，并且可以主动断开输电线路，保证了养殖区域内的用电安全。

技术特征：
1.一种养殖用电管理系统，其特征在于，包括设置于待监测电线路上的温度监测模块、设置在待监测输电线路上的漏电监测模块、设置在待监测输电线路上的用电控制模块、设置在待监测输电线路上的电流监测模块、控制模块、lora无线通信模块、服务器以及用户端；所述温度监测模块、漏电监测模块、用电控制模块以及电流监测模块均与控制模块电性连接，所述控制模块与lora无线通信模块电性连接，所述lora无线通信模块与服务器通信连接，所述服务器与用户端通信连接。2.根据权利要求1所述的养殖用电管理系统，其特征在于，所述控制模块采用型号为stm32f103c8t6的芯片作为主控芯片u1。3.根据权利要求2所述的养殖用电管理系统，其特征在于，所述主控芯片u1上设置有最小系统。4.根据权利要求2所述的养殖用电管理系统，其特征在于，所述温度监测模块包括铂热电阻rpt以及温度信号处理电路，所述铂热电阻rpt与温度信号处理电路电性连接，所述温度信号处理电路与主控芯片u1电性连接。5.根据权利要求4所述的养殖用电管理系统，其特征在于，所述温度信号处理电路包括电阻r1，所述电阻r1的一端与+5v电压连接，所述电阻r1的另一端分别与电压基准芯片u2的负极、可调电阻vr1的第一不动端、电阻r2的一端和电阻r3的一端连接，所述可调电阻vr1和电压基准芯片u2的正极均接地，所述电压基准芯片u2的参考电源引脚与可调电阻vr1的滑动端连接，所述电阻r2的另一端分别与电阻r4的一端和铂热电阻rpt的一端连接，所述电阻r3的另一端分别与电阻r5的一端和可调电阻vr2的第一不动端连接，所述铂热电阻rpt的另一端、可调电阻vr2的第二不动端和滑动端均接地，所述电阻r4的另一端与放大器u3a的同相输入端连接，所述电阻r5的另一端与放大器u3a的反相输入端连接，所述放大器u3a的输出端与主控芯片u1的pa1引脚连接。6.根据权利要求2所述的养殖用电管理系统，其特征在于，所述漏电监测模块包括零序电流互感器l1以及互感电流信号处理电路，所述零序电流互感器l1套设于待监测输电线路上，所述零序电流互感器l1的输出端与互感电流信号处理电路电性连接，所述互感电流信号处理电路与主控芯片u1电性连接。7.根据权利要求6所述的养殖用电管理系统，其特征在于，所述互感电流信号处理电路包括电阻r9，所述电阻r9的一端分别与电阻r8的一端和零序电流互感器l1的第一输出端连接，所述零序电流互感器l1的第二输出端与电阻r8的另一端连接且接地，所述电阻r9的另一端分别与电阻r11的一端和放大器u3b的同相输入端连接，所述电阻r11的另一端分别与电阻r10的一端、二极管d1的正极和接地电容c3连接，所述电阻r10的另一端与+5v电压连接，所述二极管d1的负极连接，所述放大器u3b的反相输入端分别与接地电阻r12和电阻r14的一端连接，所述放大器u3b的输出端分别与电阻r14的另一端和电阻r13的一端连接，所述电阻r13的另一端与主控芯片u1的pa2引脚连接。8.根据权利要求2所述的养殖用电管理系统，其特征在于，所述电流监测模块包括型号为ta12-100的电流互感器l2，所述电流互感器l2套设于单条待监测输电线路上，所述电流互感器l2的第一输出端分别与电阻r15的一端和放大器u4a的反相输入端，所述电流互感器l2的第二输出端和放大器u4a的同相输入端均接地，所述放大器u4a的输出端分别与电阻
r15的另一端和电阻r16的一端连接，所述电阻r16的另一端通过电阻r17分别与电容c9的一端和电阻r18的一端连接，所述电阻r18的另一端与放大器u4b的同相输入端连接，所述放大器u4b的反相输入端分别与其输出端和电容c9的另一端连接，所述放大器u4b的输出端与主控芯片u1的pa3引脚连接。9.根据权利要求2所述的养殖用电管理系统，其特征在于，所述用电控制模块包括光耦u5，所述光耦u5中二极管的正极与+5v电压连接，所述光耦u5中二极管的负极与主控芯片u1的pa4引脚连接，所述光耦u5中三极管的发射极与三级管q1的基极连接，所述三极管q1的发射极接地，所述三极管q1的集电极分别与二极管d2的正极和继电器k1中线圈的一端连接，所述光耦u5中三极管的集电极分别与接地电阻r20、+24v电源、二极管d2的负极和继电器k1中线圈的另一端连接，所述继电器k1中开关设置于待控制线路上。10.根据权利要求2所述的养殖用电管理系统，其特征在于，所述lora无线通信模块u6所采用的型号为as32-ttl-1w，所述lora无线通信模块u6的md0引脚、md1引脚、rxd引脚、txd引脚和aux引脚分别与主控芯片u1的pa5引脚、pa6引脚、pa12引脚、pa11引脚和pa7引脚一一对应连接。

技术总结
本实用新型公开了一种养殖用电管理系统，包括设置于待监测电线路上的温度监测模块、漏电监测模块、用电控制模块和电流监测模块，还包括控制模块、LoRa无线通信模块、服务器和用户端。温度监测模块、漏电监测模块、用电控制模块和电流监测模块均与控制模块电性连接，控制模块与LoRa无线通信模块电性连接，LoRa无线通信模块与服务器通信连接，服务器与用户端通信连接。本实用新型设置有温度监测模块、漏电监测模块以及电流监测模块，可以对输电线路或者某个设备的电能输入端子进行温度监测、漏电监测以及电流监测，从而及时发现异常，且可以通过用电控制模块断开对应线路，解决了现有技术中农业养殖线路安全状况差的问题。中农业养殖线路安全状况差的问题。中农业养殖线路安全状况差的问题。


技术研发人员：代辉
受保护的技术使用者：成都汉度科技有限公司
技术研发日：2023.02.27
技术公布日：2023/7/19