電力監控裝置及系統的制作方法
【專利摘要】一種電力監控裝置及系統。所述電力監控裝置接收輸入電源，包括多個電源輸出接口、控制模塊、檢測元件以及開關模塊。控制模塊接收用電信息，并依據用電信息產生多個控制信號。檢測元件依據多個電源輸出接口的用電狀態以產生用電信息。開關模塊依據多個控制信號的第一部分以導通或斷開多個電源輸出接口與輸入電源的耦接路徑，并分別依據多個控制信號的第二部分以導通或斷開多個電源輸出接口與檢測元件的耦接路徑。
【專利說明】電力監控裝置及系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電力監控技術，且特別涉及一種電力監控裝置及系統。
【背景技術】
[0002]隨著節能省碳的環保議題逐漸受到重視，對于企業、工廠或是住家而言，如果能依據電器的使用狀況來調整電器的用電量，將可減少許多不必要的資源浪費。以一般住家來說，可利用智能電表來檢測家中各項電器的耗能狀態。另一方面，智能電表也能分析不同時段電器的耗電情況，并藉由關閉未使用或發生故障的電器來減少電費的支出。
[0003]然而，每一個插座就需要一套智能電表系統，一般家庭中的電器數量眾多且分散各處，如果要采用這種方式來監控電器的使用狀況勢必要增加許多成本與線路的施工難度。除此之外，目前智能電表或智能插座的功能僅限于遠端斷復電、超載斷電、計費以及電力測量等。如果是能在智能電表或智能插座的功能中導入環境變量(例如:室內人數或室溫等)進行自動操作電器開關，將可大幅提升智能電表或智能插座的實用性及便利性。
實用新型內容
[0004]本實用新型提供一種電力監控裝置及系統，可遠端監控多個插座的用電信息，并依據各個插座的用電信息分別控制各個插座的通電情況。
[0005]本實用新型的電力監控裝置接收輸入電源，包括多個電源輸出接口、控制模塊、檢測元件以及開關模塊。多個電源輸出接口分別提供多個輸出電源。控制模塊接收用電信息，并依據用電信息產生多個控制信號。檢測元件耦接控制模塊以及多個電源輸出接口。檢測元件依據多個電源輸出接口的用電狀態以產生用電信息。開關模塊耦接至多個電源輸出接口、控制模塊、檢測元件以及輸入電源。開關模塊依據多個控制信號的第一部分以導通或斷開多個電源輸出接口與輸入電源的耦接路徑。開關模塊并分別依據多個控制信號的第二部分以導通或斷開多個電源輸出接口與檢測元件的耦接路徑。
[0006]本實用新型的電力監控系統包括監控主機以及多個電力監控裝置。多個電力監控裝置接收輸入電源。各電力監控裝置包括多個電源輸出接口、控制模塊、檢測元件以及開關模塊。多個電源輸出接口分別提供多個輸出電源。控制模塊接收用電信息，并依據用電信息產生多個控制信號。檢測元件耦接控制模塊以及多個電源輸出接口。檢測元件依據多個電源輸出接口的用電狀態以產生用電信息。開關模塊耦接至多個電源輸出接口、控制模塊、檢測元件以及輸入電源。開關模塊依據多個控制信號的第一部分以導通或斷開多個電源輸出接口與輸入電源的耦接路徑。開關模塊并分別依據多個控制信號的第二部分以導通或斷開多個電源輸出接口與檢測元件的耦接路徑。其中，監控主機分別與多個電力監控裝置進行數據傳收動作。
[0007]基于上述，本實用新型的電力監控裝置藉由控制模塊接收多個電源輸出接口的用電信息以產生多個控制信號。開關模塊依據多個控制信號以導通或斷開多個電源輸出接口與輸入電源或檢測元件的耦接路徑。除此之外，檢測元件會將多個電源輸出接口的用電信息傳送至控制模塊。如此一來，控制模塊可控制多個電源輸出接口的電源導通情況。另一方面，本實用新型的電力監控系統能通過監控主機與多個電力監控裝置進行數據傳收動作，達到遠端控制的功能。
[0008]為讓本實用新型的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1繪示本實用新型一實施例的一種電力監控裝置10的示意圖。
[0010]圖2繪示本實用新型的另一實施例的一種電力監控裝置20的示意圖。
[0011]圖3繪示本實用新型一實施例的一種電力監控系統300的示意圖。
[0012]【符號說明】
[0013]10、20、301?30N:電力監控裝置
[0014]30、40、60:輸入電源
[0015]50、70:監控主機
[0016]102-1 ?102-N、202-1 ?202-N:電源輸出接口
[0017]104、204:控制模塊
[0018]106,206:檢測元件
[0019]108,208:開關模塊
[0020]214:控制器
[0021]234:信號收發器
[0022]300:電力監控系統
[0023]A1、A2:用電信息
[0024]BI?BN:緩沖電路
[0025]CTRLl ?CTRLN、Cl ?CN:控制信號
[0026]Ql?QN:晶體管
[0027]Rl ?RN:電阻
[0028]SI ?SN:開關
[0029]S11、S12、S21、S22、SN-11、SN-12、SN1、SN2:端點
[0030]VREF:參考電壓
【具體實施方式】
[0031]圖1繪示本實用新型一實施例的一種電力監控裝置10的示意圖。電力監控裝置10接收輸入電源30，并包括多個電源輸出接口 102-1?102-N、控制模塊104、檢測元件106以及開關模塊108。多個電源輸出接口 102-1?102-N分別提供多個輸出電源。檢測元件106耦接控制模塊104以及電源輸出接口 102-1?102-N。檢測元件106依據電源輸出接口 102-1?102-N的用電狀態以產生用電信息Al。開關模塊108耦接至電源輸出接口102-1?102-N、控制模塊104、檢測元件106以及輸入電源30。開關模塊108依據控制信號CTRLl?CTRLN的第一部分以導通或斷開電源輸出接口 102-1?102-N與輸入電源30的耦接路徑。開關模塊108并分別依據控制信號CTRLl?CTRLN的第二部分以導通或斷開電源輸出接口 102-1?102-N與檢測元件106的耦接路徑。其中，N為正整數。
[0032]舉例來說，電力監控裝置10可以是智能電表，輸入電源30可以是室電(即交流電源)，電源輸出接口 102-1?102-N可以是多個插座。電力監控裝置10可應用于企業用電、工廠用電、家庭用電或者電力公司的電源管理，也可用以監控任一處電源，本實用新型并不對此限制。在此實施例中，以電力監控裝置10用來監控家庭用電的交流電源來作說明。
[0033]家中不同的電器(例如:電冰箱、冷氣或計算機等等家電)可分別接在電源輸出接口 102-1?102-N上。假設接在電源輸出接口 102-1上的電冰箱發生故障，電源輸出接口102-1的用電狀態就會產生異常，檢測元件106會依據電源輸出接口 102-1的用電狀態而產生用電信息Al。控制模塊104在接收到檢測元件106所傳送的用電信息Al后，會產生控制信號CTRL1，開關模塊108可依據控制信號CTRLl的第一部分將輸入電源30與電源輸出接口 102-1兩者之間的耦接路徑斷開。此時，電源輸出接口 102-1就不會再提供輸出電源，因此，故障的電冰箱就不會造成耗能浪費，進而降低電費的支出。另一方面，開關模塊108可依據控制信號CTRLl的第二部分將電源輸出接口 102-1與檢測元件106兩者之間的耦接路徑斷開。此時，檢測元件106就不再對故障的電冰箱進行用電狀態的檢測。由此可知，在本實用新型的實施例中，電力監控裝置10可依照不同的情況，控制電源輸出接口 102-1?102-N的電源開關狀態。另一方面，電力監控裝置10也可控制檢測元件106是否要對電源輸出接口 102-1?102-N的用電狀態進行檢測。
[0034]在此特別說明，以往利用智能電表來監控家中不同電器的方法是在每一個插座上都安裝一個智能電表。舉例來說，如果是家中有六種電器，就必須要六個智能電表才能達到分別監控不同電器的目的。然而，本實用新型的電力監控裝置10并不需要安裝在每一個插座上(例如:電力監控裝置10可同時監控電源輸出接口 102-1?102-N)。由此可知，本實用新型的電力監控裝置10與傳統的智能電表相比可減少許多成本，提升實用性。
[0035]圖2繪示本實用新型的另一實施例的一種電力監控裝置20的示意圖。電力監控裝置20包括電源輸出接口 202-1?202-N、控制模塊204、檢測元件206以及開關模塊208。在此實施例中，檢測元件206耦接至輸入電源40，檢測元件206可依據輸入電源40與電源輸出接口 202-1?202-N的用電狀態來產生用電信息A2。舉例來說，輸入電源40為提供電源輸出接口 202-1?202-N的輸出電源的總電源，家中的各種電器可接在電源輸出接口202-1?202-N上用以接收由輸入電源40所傳送的電源。
[0036]另一方面，控制模塊204可包括控制器214以及信號收發器234。其中，控制器214耦接檢測元件206，并依據用電信息A2產生控制信號Cl?CN。信號收發器234耦接控制器214，信號收發器234與監控主機50進行數據傳收動作，信號收發器234可傳送各電源輸出接口 202-1?202-N以及輸入電源40的用電信息A2至監控主機50，如此一來，監控主機50可得知各電源輸出接口 202-1?202-N的用電狀況。控制器214依據信號收發器234所傳送的各電源輸出接口 202-1?202-N以及輸入電源40的用電信息A2產生控制信號Cl?CN。信號收發器234并接收監控主機50所傳送的各電源輸出接口 202-1?202-N以及輸入電源40的用電規范。舉例來說，信號收發器234可以是無線網絡芯片，監控主機50可以是服務器系統、桌上型計算機、平板計算機或智能手機等。
[0037]值得注意的是，由上述說明可以得知，監控主機50可通過信號收發器234控制電源輸出接口 202-1?202-N的電源開關狀態。也就是說，在本創作其它實施例中，監控主機50可以是一個遠端的主機，并進行電源輸出接口 202-1?202-N的遠端控制。其中，遠端控制方式可為有線或無線(例如:藍牙(Bluetooth)、無線相容認證(Wireless Fidelity,W1-Fi)以及群蜂無線通信協議標準(Zigbee)等)。在本實用新型的實施例中，信號收發器234可通過網絡與監控主機50進行連接。
[0038]開關模塊208包括開關SI?SN以及緩沖電路BI?BN，各緩沖電路BI?BN耦接至對應的各開關SI?SN。各電源輸出接口 202-1?202-N耦接至開關SI?SN中的其中之二。各開關SI?SN耦接至控制模塊204、檢測元件206以及輸入電源40。各緩沖電路BI?BN包括各晶體管Ql?QN以及各電阻Rl?RN。其中，各晶體管Ql?QN耦接對應的各開關SI?SN，各電阻Rl?RN耦接在控制模塊204與對應的各晶體管Ql?QN之間。舉例來說，晶體管Ql?QN可以是NPN雙載子接面晶體管(bipolar junct1n transistor,BJT)，開關SI?SN可以是電磁開關(例如:繼電器)。各晶體管Ql?QN的集電極端皆耦接至參考電壓VREF，各晶體管Ql?QN的基極端耦接至各電阻Rl?RN，各晶體管Ql?QN的發射極端耦接至各開關SI?SN。其中，N為正整數。
[0039]以下將詳細說明電力監控裝置20的操作方式，請同時參考圖1與圖2。舉例來說，家中的熱水器與冷氣可分別接在電源輸出接口 202-1與202-N上，家庭成員如果想在回家之前將家中原本關閉的熱水器與冷氣打開，家庭成員可通過監控主機50傳送指令至電力監控裝置20對熱水器與冷氣的電源狀態進行控制。其中，控制模塊204中的信號收發器234會接收上述的傳送指令。控制模塊204中的控制器214由檢測元件206所傳送的用電信息A2中得知電源輸出接口 202-1與電源輸出接口 202-N不提供輸出電源(導致熱水器與冷氣是關閉的狀態)后，控制器214會產生控制信號Cl與控制信號CN-1將電源輸出接口 202-1與電源輸出接口 202-N的輸出電源打開。開關模塊208依據接收到的控制信號Cl與控制信號CN-1將開關SI與開關SN-1導通(例如:將開關SI的端點Sll與端點S12耦接，將開關SN-1的端點SN-1l與端點SN-12耦接)。此時，輸入電源40可經由電源輸出接口 202-1與電源輸出接口 202-N輸出電源至熱水器與冷氣(此時熱水器與冷氣是打開的狀態)。
[0040]同理可知，電力監控裝置20如果想將家中原本打開的熱水器與冷氣關閉，監控主機50傳送指令至電力監控裝置20對熱水器與冷氣的電源狀態進行控制。開關模塊208可依據接收到的控制信號Cl與控制信號CN-1將開關SI與開關SN-1斷開，原本提供輸出電源的電源輸出接口 202-1與電源輸出接口 202-N便不再提供輸出電源(此時熱水器與冷氣是關閉的狀態)。另一方面，電力監控裝置20也可直接對輸入電源40的電源狀態進行控制。舉例來說，如果是有緊急狀況發生時(例如:臺風或地震)，家庭成員可通過監控主機50遠端切斷輸入電源40，以避免災害的發生。值得注意的是，由于檢測元件206可將用電信息A2傳送至控制模塊204。因此，監控主機50也可接收用電信息A2。換句話說，監控主機50與電力監控裝置20的信息傳送是雙向式的，因此提升了使用上的便利性。舉例來說，監控主機50(例如:智能手機或平板計算機)可由電力監控裝置20接收電器的用電數據記錄。因此，在監控主機50上即可得知電器的用電信息。
[0041]在另一實施例中，電力監控裝置20可檢測電源輸出接口 202-1與電源輸出接口202-N的用電情況。舉例來說，開關模塊208可依據接收到的控制信號C2與控制信號CN將開關S2與開關SN導通(例如:將開關S2的端點S21與端點S22耦接，將開關SN的端點SNl與端點SN2耦接)。檢測元件206便可對電源輸出接口 202-1與電源輸出接口 202-N的用電情況進行檢測。同理可知，開關模塊208可依據接收到的控制信號C2與控制信號CN將開關S2與開關SN斷開，此時，檢測元件206便不再對電源輸出接口 202-1與電源輸出接口 202-N的用電情況進行檢測。另一方面，電力監控裝置20也可對輸入電源40的用電情況進行檢測。舉例來說，咖啡店可利用電力監控裝置20來監控店內插座的用電情形，并結合計費系統對使用連接至各電源輸出接口 202-1?202-N的各插座的客人收取費用。
[0042]值得注意的是，在本實用新型的實施例中，開關SI?SN可以同時導通、同時斷開或者依照不同的情況分別導通或斷開，本實用新型并不對此限制。換句話說，在本實用新型的實施例中，設計者可依照實際的需求選擇性地對電源輸出接口 202-1?202-N與輸入電源40進行通電或測電。
[0043]圖3繪示本實用新型一實施例的一種電力監控系統300的示意圖。電力監控系統300包括監控主機70以及多個電力監控裝置301?30N，其中N為正整數。電力監控裝置301?30N用以接收輸入電源60。監控主機70分別與電力監控裝置301?30N進行數據傳收動作。各電力監控裝置301?30N的內部結構配置請參考圖1中的電力監控裝置10或圖2中的電力監控裝置20，不在此贅述。值得注意的是，監控主機70可分別控制電力監控裝置301?30N。舉例來說，家中的交流電源為輸入電源60，家中多個插座上可分別安裝電力監控裝置301?30N，家庭成員便可利用監控主機70 (例如:智能手機)遠端控制并檢視電力監控裝置301?30N與輸入電源60的用電狀態。
[0044]本實用新型的電力監控裝置及系統除了能遠端控制并測量家中電器的用電情況，通過用電數據的比對還能了解哪些電器的用電量大或者哪些電器因故障導致異常的耗能情形。除此之外，也可使用時間排程功能減少電器的待機用電，或是配合電量減價時段改變電器的用電時間，以降低家中電費。在其他實施例中，本實用新型的電力監控裝置及系統也可結合計費系統，使用悠游卡、預附卡或其他預付方式作為公共充電站或公共計費充電插座，預付后插座即開始充電并計算充電量。另一方面，也可通過預先的設定來控制插座電源的開關情況。因此，可增加使用的范圍以及便利性。本實用新型的電力監控裝置及系統可結合傳感器等裝置測量環境數據，當傳感器感測到房間內無人時，即切斷預先設定好的插座負載。本實用新型的電力監控裝置及系統也可結合家用能源管理系統，當每月的用電量及將超出每月預算時，開始管制負載用電。本實用新型的電力監控裝置及系統也可應用在大樓、套房或咖啡店等用電管理系統上，當使用者的用電量超過契約容量時，即卸載負載用電，避免超約罰款。
[0045]綜上所述，本實用新型的電力監控裝置及系統可遠端控制并檢測多個電源輸出接口的用電情況。與傳統的智能電表相比，本實用新型的電力監控裝置無須安裝在每一個電源輸出接口上，因此可減少成本。另一方面，本實用新型的電力監控裝置及系統與電源輸出接口能夠進行用電信息的傳收動作。因此，本實用新型的電力監控裝置及系統可依照電源輸出接口實際的使用情形對電源輸出接口的電源輸出情況進行控制，如此一來，便可避免因電器異常而造成耗能增加的情形，進而減少電費的支出。另一方面，本實用新型的電力監控裝置及系統可結合感測裝置、計費系統或者電源管理系統達到遠端控制電源輸出接口(例如:插座)的電源開關狀態的目的。
[0046]雖然本實用新型已以實施例公開如上，然其并非用以限定本實用新型，本領域技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本實用新型的保護范圍當視所附權利要求書界定范圍為準。
【權利要求】
1.一種電力監控裝置，接收一輸入電源，其特征在于，包括: 多個電源輸出接口，分別提供多個輸出電源； 控制模塊，接收一用電信息，并依據該用電信息產生多個控制信號； 檢測元件，耦接該控制模塊以及該些電源輸出接口，該檢測元件依據該些電源輸出接口的用電狀態以產生該用電信息；以及 開關模塊，耦接至該些電源輸出接口、該控制模塊、該檢測元件以及該輸入電源，該開關模塊依據該些控制信號的第一部分以導通或斷開該些電源輸出接口與該輸入電源的耦接路徑，該開關模塊并分別依據該些控制信號的第二部分以導通或斷開該些電源輸出接口與該檢測元件的耦接路徑。
2.如權利要求1所述的電力監控裝置，其特征在于，該檢測元件并耦接至該輸入電源，并依據檢測該輸入電源以及該些電源輸出接口的用電狀態來產生該用電信息。
3.如權利要求1所述的電力監控裝置，其特征在于，該控制模塊包括: 控制器，耦接該檢測元件，并依據該用電信息來產生該些控制信號， 其中，該控制器依據對應各該電源輸出接口用電狀態所產生的部分的用電信息來產生對應各該電源輸出接口的控制信號。
4.如權利要求3所述的電力監控裝置，其特征在于，該控制模塊還包括: 信號收發器，耦接該控制器，該信號收發器與監控主機進行數據傳收動作。
5.如權利要求4所述的電力監控裝置，其特征在于，該信號收發器傳送各該電源輸出接口以及該輸入電源的用電信息至該監控主機，該信號收發器并接收該監控主機所傳送的對應至各該電源輸出接口以及該輸入電源的用電規范。
6.如權利要求5所述的電力監控裝置，其特征在于，該控制器依據該信號收發器所傳送的各該電源輸出接口以及該輸入電源的用電信息產生該些控制信號。
7.如權利要求6所述的電力監控裝置，其特征在于，該信號收發器為無線網絡芯片。
8.如權利要求1所述的電力監控裝置，其特征在于，該開關模塊包括多個開關，其中各該電源輸出接口耦接至該些開關的其中之二，各該開關并耦接至該控制模塊、該檢測元件以及該輸入電源。
9.如權利要求8所述的電力監控裝置，其特征在于，該些開關為電磁開關。
10.如權利要求8所述的電力監控裝置，其特征在于，該開關模塊還包括多個緩沖電路，各該些緩沖電路耦接至對應的各該些開關。
11.如權利要求10所述的電力監控裝置，其特征在于，其中各該緩沖電路包括: 晶體管，耦接對應的開關；以及 電阻，耦接在該控制模塊與對應的晶體管之間。
12.一種電力監控系統，其特征在于，包括: 監控主機；以及 多個電力監控裝置，接收輸入電源，各該電力監控裝置包括: 多個電源輸出接口，分別提供多個輸出電源； 控制模塊，接收用電信息，并依據該用電信息產生多個控制信號； 檢測元件，耦接該控制模塊以及該些電源輸出接口，該檢測元件依據該些電源輸出接口的用電狀態以產生該用電信息；以及 開關模塊，耦接至該些電源輸出接口、該控制模塊、該檢測元件以及該輸入電源，該開關模塊依據該些控制信號的第一部分以導通或斷開該些電源輸出接口與該輸入電源的耦接路徑，該開關模塊并分別依據該些控制信號的第二部分以導通或斷開該些電源輸出接口與該檢測元件的耦接路徑， 其中，該監控主機分別與該些電力監控裝置進行數據傳收動作。
13.如權利要求12所述的電力監控系統，其特征在于，該檢測元件并耦接至該輸入電源，并依據檢測該輸入電源以及該些電源輸出接口的用電狀態來產生該用電信息。
14.如權利要求12所述的電力監控系統，其特征在于，該控制模塊包括: 控制器，耦接該檢測元件，并依據該用電信息來產生該些控制信號， 其中，該控制器依據對應各該電源輸出接口用電狀態所產生的部分的用電信息來產生對應各該電源輸出接口的控制信號。
15.如權利要求14所述的電力監控系統，其特征在于，該控制模塊還包括: 信號收發器，耦接該控制器，該信號收發器與該監控主機進行數據傳收動作。
16.如權利要求15所述的電力監控系統，其特征在于，該信號收發器傳送各該電源輸出接口以及該輸入電源的用電信息至該監控主機，該信號收發器并接收該監控主機所傳送的對應至各該電源輸出接口以及該輸入電源的用電規范。
17.如權利要求16所述的電力監控系統，其特征在于，該控制器依據該信號收發器所傳送的各該電源輸出接口以及該輸入電源的用電信息產生該些控制信號。
18.如權利要求17所述的電力監控系統，其特征在于，該信號收發器為無線網絡芯片。
19.如權利要求12所述的電力監控系統，其特征在于，該開關模塊包括多個開關，其中各該電源輸出接口耦接至該些開關的其中之二，各該開關并耦接至該控制模塊、該檢測元件以及該輸入電源。
20.如權利要求19所述的電力監控系統，其特征在于，該些開關為電磁開關。
21.如權利要求12所述的電力監控系統，其特征在于，該開關模塊還包括多個緩沖電路，各該些緩沖電路耦接至對應的各該些開關。
22.如權利要求21所述的電力監控系統，其特征在于，各該緩沖電路包括: 晶體管，耦接對應的開關；以及 電阻，耦接在該控制模塊與對應的晶體管之間。
【文檔編號】H02J13/00GK204258434SQ201420534531
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年9月17日 優先權日:2013年12月26日
【發明者】鄭福炯, 陳貽評, 許文龍, 林瑞賢, 林廷縉 申請人:大同股份有限公司, 大同大學