基于FPGA的智能用电器识别系统

一．项目背景

随着电子技术的发展，以单片机为核心的多功能电能表已逐渐普及，这一类电能表具有较高的测量精度和运算速度，能够对各月电能的消耗进行记录，保存电能的最大需求量，设置参数等。但这仅仅局限于计量用户全部用电器的电能消耗，并不能精确到每个用电器。并且这一类电表在测量方法上是仅根据电网的电压电流的幅值进行电能的计量和统计，因而功能比较单一。上述电表网络的通信能力很差或者根本不具备网络通信能力，难以实现同网络上位机的通信和数据同步。现有的用电器识别技术仅能在用户有大功率的用电器加载时进行控制继电器断电处理，并没有实现单个用电器识别的功能。如果要检测每个用电器的用电量，现行的通用方法是在每个家用电器的电源入口安装电压、电流传感器，再根据收集到的数据进行电量测量。这样虽然能够达到相应的目的，但是价格偏高，安装复杂，可行性较差。



基于上述背景的分析，我们希望能够创造出一套系统，改进现有电器识别系统，力争使用最低的成本实现最简洁最精确的电器识别，并通过一个客户端反馈给用户，实时反映家庭用各种电器的功耗指标。



在此，我们提出了一种基于基于阈值的加权识别算法的用电器识别算法，并通过实验验证了其可行性。



在输入正弦信号的正半周上升的四分之一周期内，LM311的输出三极管导通，电容两端的电压跟随输入正弦信号；当正弦信号到达峰值以后，LM311 的输出三极管截止，电容两端的电压保持为输入正弦信号的峰值，等待单片机采样；单片机采样后，输出高电平信号，Q1导通，给峰值保持电容放电。最后一路为实时电压采样电路，将电压互感器输出的交流电压抬高2.5V，送至ADC。