非侵入式负荷监测-采集设备

1 前言

        好久没写了,今天来更新一下采集设备。NILM的一个大难点,就是如何获得足够多,有效的数据,以及如何建立相应的数据库。现在国内前言的研究单位都有自己的采集设备或者与相应的公司合作来获得一手的数据。下面我将通过朋友开发的一款设备来介绍采集设备的功能。

2 采集设备的组成

        采集设备包括:采集模块数据处理模块(单片机)。

        采集模块顾名思义就是用于采集电流电压,采集模块可以由电流互感器或者电表来实现,主要作用就是对电流和电压高频采样。此时的数据是二进制的,还需要通过处理才能成为可用的数据。

        数据处理模块是对采样的数据进行转化,然后在上位机保存或者离线保存,保存数据的同时还可以进行可视化。

非侵入式负荷监测-采集设备_第1张图片

设备具体包括以下几个部分。

1)录波设备(输入电压0~330Vac,内置插头电流采样0~16Aac,外置CT电流采样0~80Aac)
                  (电源输入普通10A插头,电源输出多口普通10A插座,数据隔离后输出TL@1Mbps)

                        图中第四个设备
     程序源码:提供KEIL版本源码,支持STM32CubeMX工具自动配置。(源码提供滞后提供。)
     设备图纸:提供设备原理图和PCB的pdf版本图纸,方便程序调试。

2)转换插头(普通10A转空调16A,空调16A转普通10A)图中第一个设备

3)TTL数据线(USB接电脑,用于电脑进行数据直接显示和保存)图中第二个设备

4)录波上位机:【功能1】打开USB串口,可实时显示录波波形,并且保存录波文件。
                           【功能2】可以打开录波文件,进行波形显示。
                             提供录波数据结构,提供Python版本录波数据加载和显示源码。

【升级版附件】可单独选配

1)【串口数据记录仪】
      数据保存到TF卡里,可以离线24小时连续采集。
      附带TF卡读卡器,用于读取串口数据记录仪中的录波数据。

        图中第三个设备

2)【STM32编程器】
      用于设备固件代码调试和程序下载。

3)【USB隔离器】
      可以一边在线程序调试,一边采集。
     (只有带电220V并且需要在线调试才需要USB隔离器,普通数据录播设备已经有隔离,不需要额外添加。)

3 非侵入式负荷监测设备

        采集设备中包括了单片机,因此它也有一定的计算能力。可以将负荷识别的各个部分的算法下放,一般是将python和matlab转化为c语言后,下放到单片机上,单片机直接处理采集模块传输的数据。通过C语言编写的算法考虑到计算成本和空间成本,然后所有函数都需要重新写,因此工作量也比较大。现在也有很多公司会给设备匹配4G通信能力,将数据上传至云服务器处理。总而言之,做NILM的前提是要有采集设备,有数据后才能进行分析。

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