一、项目实施情况:
研究目标:针对不同房间功率使用需求不一的情况提出一种配电监控保护装置,该装置提供了一种软调节房间最大功率限额的方法,用户可通过可触摸液晶屏设定多个房间的最大功率限额,同时本装置能够实时监测多个房间用电情况,包括电压、电流、功率、负载性质等,如有异常情况可随时断开对应房间供电,有效实现楼栋房间安全用电的统一管理。本装置采用功率电能采集模块采集电压、电流、功率、功率因数等数据,采集模块与单片机之间的通信协议为Modbus协议,借用RS-485模块保证多个模块的正常运行,采用可触摸USART-HMI液晶屏完成数据的显示及数据的设置,解析液晶屏显示的数据格式,用单片机按照此数据格式给液晶屏发送数据,以保障液晶屏的正常运行,结构简单,易与操作。
研究过程:(1)以15单片机为控制核心,用功率电能采集模块完成多个房间用电情况的检测,包括电压、电流、功率、功率因数等(功率电能采集模块与单片机之间的通信协议为Modbus协议)采集到的数据与实际数据进行比较,若误差较大,则对其进行校准。
(2)采用RS-485串行总线的方式完成多模块的连接,以达到检测多路电压、电流、功率、功率因数的目的。
(3)采集到的数据通过USART-HMI可触摸液晶屏实时显示,实现对房间用电情况的实时监控;同时可通过液晶屏设定多个房间的最大功率限额,单片机实时比较各个房间的最大功率限额值与实时功率值,当房间用电异常时,由单片机控制外围电路进行断电保护。
研究成果:申请并授权实用新型专利1项 ,授权公告号:CN
208239508 U
以实物参加南网杯,获三等奖
研究心得:这次大创项目实际制作让我深刻的理解了纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行这句话,只有实践才能出真知。当然这并不是说理论知识不重要,相反理论知识是特别重要的,只有理论知识的支撑,我们才能更好的实践。
二、项目创新点与特色:
本作品提供了一种软调节房间最大功率限额的方法,相比于采用可调节档位的空气开关,在价格上有较大优势,同时本作品能实时监控楼栋多房间的用电情况,当房间用电异常时,由单片机控制外围电路进行断电保护,实现楼栋房间安全用电的统一管理;本作品具备一定的推广场景,例如学生宿舍安全用电的管理,通过本作品可实时监控学生各个宿舍的用电情况,若存在学生使用违规电器,本作品会立即断开对应房间供电,同时通知宿管,它可以在一定程度上杜绝用电安全隐患, 减少管理人员工作, 减轻宿舍管理难度。
三、项目成果:
项目申请书中的预期成果及成果提交形式
公开发表论文:0(篇),专利:01(项),调查报告:0(份),软件、著作:0(份)实物:01(件),竞赛获奖:0(次),其它:
项目结题时取得的成果
公开发表论文:0(篇),专利:01(项),调查报告:0(份),软件、著作:0(份)实物:01(件),竞赛获奖:01(次),其它:
项目主要研究成果情况
序号 | 成果名称 (获奖名称及等级) | 成果形式 | 作者(获奖者) | 出版社、发表刊物 或颁奖单位 | 时间(刊期) |
1 | 参加南网杯获三等奖 | 参赛获奖 | 母德浪 | 昆明理工大学 | 2019年5月 |
2 | 一种万用表误操作报警装置 | 专利 | 母德浪 | 中国知识产权局 | 2018年5月 |
四、研究体会和心得:
时间飞逝,长达几个月的大创项目制作已接近尾声,在老师的耐心指导下,最终完成一种配电监控保护装置的设计及制作。就单从系统功能而言,整套装置的功能已经基本实现,基本符合设计的初衷和设计目的,这是第一次作为项目负责人主持并制作一个完整的系统,对我而言有重要意义。在制作的整个过程中,我受益匪浅。不仅把平时学习的理论知识巩固了一遍,而且把理论于实际结合,深化了理解。
在和老师讨论并定好题目之后,就是查阅资料,制定设计方案,大概花费了两个星期的时间才把总体设计方案确定下来。就整个系统而言,最困难的就是如何采集数据。在数据采集方面,有两种可行方案,第一种是使用一块单独的采集芯片,自己搭建外围电路并完成芯片的开发。第二种是寻找集成度较高的数据采集模块。这两种方案各有优势,若采用第一种方式,知识面较广,难度较大,而且电路的稳定性及数据精度无法保障;采用第二种方式,只要模块选择恰当,电路的稳定性及数据的精度就可以得到保障,难度也会随之降低。在课题具体事做的过程中一点要做到方案烂熟于心,所谓运筹帷幄之中决胜千里之外。把方案中的每个细节细化,并转化成实际性能,这类似于软件编程里面的伪代码。团员之间分工各做也是十分重要的,只有小组成员团结协作,才能保证项目进度正常推进。
五、经费使用明细情况:
项目获批总经费:10000(元),项目实际投入经费:10000(元),实际使用资金:5295(元),结余资金:4705(元)
项目经费开支情况
名目 | 用途 | 金额(元) | 备注 |
论文版面费 | | | |
专利申请费 | | | |
调研、差旅费 | | | |
打印、复印费 | | | |
资料费 | | | |
试剂等耗材费 | | | |
元器件、软硬件测试、小型硬件购置费 | 主要用于实际制作所需器件的购买 | | 包括功率电能采集模块、TTL转RS485模块、固态继电器、散热器、电子元器件、元器件收纳盒、万用表等 |
其它 | | | |
指导教师意见:
项目组进行了充分的前期准备工作,包括调研、查阅资料、方案设计,方案合理,技术路线可行,取得了一定的成果,达到了结题要求。