第三章 產品與制造
3.1基本功能簡介
3.1.1用電管理器功能
1、阻性負載識別功能：最高精度控制30W左右的阻性負載，有效控制熱得快、電熱毯等違規電器的使用，阻性負載控制精度范圍根據用戶需求現場20-3000W或至10000W數字連續給定。同現有的限電器相比，本項目控制器具有判斷允許功率以下的阻性負載。2、多時段設置用電設備運用模式：可分時分段控制電源輸出模式；將一天24小時，分時段提供宿舍用電，節約電能源，有效防止無人在宿舍時用電器具損壞造成災難的隱患。
3、時間校準功能：提供違禁電器違禁使用記錄時間，即分時分段控制電源供電輸出；
4、作息時間分時：按照設定的作息時間控制宿舍用電回路供電功率；
5、狀態學習功能：根據不同用電設備的有功功率、無功功率、視在功率，電壓電流相位差等不同，在誤差允許范圍內可通過學習獲得阻性用電器具特性記錄，設定允許該阻性用電器具的正常使用（只對阻性負載學習），通過學習可提供學生在許可情況下使用個別的阻性用電器具；
6、負載特性變化控制：改變阻性負載特性發生非線性變化依然能夠準確判斷，根據需求自行設定范圍，如半波整流控制，改變電源供電輸出為半波時依然準確判斷；
7、自動供電功能：超值非法阻性負載介入，系統自動斷電，拔掉違章電器，自動恢復供電，并按違規次數遞增延時（實際延時時間由出廠時設置），在違規次數達到設定值后，用電管理控制器將鎖定切斷宿舍電源，需要管理員手工恢復；
8、 輸出總功率（需聯網）數字給定：根據不同需求現場隨時給予不同總功率參數設置；當宿舍中負載總功率超過設定最大功率時，用電管理控制器會自動切斷電源。
9、阻性負載控制精度：不超過總功率控制范圍確保計算機、空調、電風扇、電子日光燈等用電設備穩定使用，精度誤差≤3%。；
10、采用先比對再次記錄方式，采集數據進行比對通過后，并再次采集數據記錄負載特性，實現自動跟蹤負載工作中老化后的特性，減少手工重復采集的繁瑣工作，增加比對精度；
11、防破解（半波整流、容性負載干擾、改變相位角等），有效防止學生采用更改負載特性手段來破解安全用電管理控制器。
12、可聯網使用：常規控制參數給定能夠進行批量設置，各用電管理控制器常規狀態數據實時顯示輸出及報警；
13、可單機使用：可觀察設備運行狀態；
14、 通訊協議：采用波特率高達19200bit的485通訊總線協議+地址線，在1000米距離范圍內可以進行網絡化管理功能；
JR-D-6K安全用電智能控制器工作原理圖
3.1.2上位機及管理軟件部分功能
控制器的全部功能可通過422總線實現對多機通訊，對上位機進行數據交換和網絡化管理，并實現數據的存儲和調用，可實現以下查詢：1、狀態查詢窗口：顯示所有聯網產品的當前使用狀態（實際功率、違規狀態、判別違規用電設備）。
2、用電管理參數設置：按時段、負載類型、允許阻性負載使用功率，學習過的阻性負載等方法的組合實現控制用戶的供、斷電。
3、查看單個產品的工作信息：包括工作時段信息、負載類型信息、總功率限制信息、允許阻性負載使用功率信息。
4、判斷產品聯網在線功能，包括學習阻性負載工作特性，對允許使用阻性負載工作特性進行學習，對設置已經學習過的阻性負載允許工作。
5、管理員權限設定功能：A、高級管理員具有：設置、學習、查看權限、可查看操作日志、設置普通管理員權限；B、普通管理員具有：查看權限和更改自己的密碼權限。
6、查詢及快速定位模塊：A、全部用戶狀態查詢；B、對單一用戶狀態詳細查詢和參數設定值查詢；C、可批量設置或分別設置用戶參數；D、設定軟件工作條件參數及系統用戶數據設置。
7、導出另存為EXCEL文件、輸出打印模塊。
8、增加軟件加密功能。
聯網布線示意圖
3.2具體實施方式
該項目產品利用檢測用電負載工作時產生的負載電流、電壓相位差來自動辨別負載特性，及時切斷使用不安全用電器的宿舍電源，有效確保宿舍用電安全。其中包括了微處理器（MCU）、數據存儲器(RAM)、控制電路、時鐘電路、A\D轉換電路、電壓電流采樣電路、磁繼電器、報警電路、聯網通訊電路。
1、電壓電流采樣電路：并接至宿舍用電回路，采用電阻分壓電路取得負載工作時的模擬信號，傳給A\D轉換IC(CS5460)。
2、A\D轉換電路：這是一個高度集成的△∑模擬轉數字的轉換器（ADC）CS5460，是將兩個△∑ADC，高速能量計算功能和一個串行接口集成的IC（CS5460），輸出負載特性的數字信息(功率因數，相位差等)，經串行總線方式連接至微處理器（MCU）。
3、微處理器（MCU）：采用16位帶乘法器的單片機，高速運
算A\D轉換器傳送來的負載特性電壓、電流相位差、功率因數來判斷宿舍用電回路中是否存在不安全用電管理器，并記錄不安全用電負載使用時間及其基本特性，存入數據存儲器，輸出控制電路驅動信號。
4、數據存儲器：采用高速串行接口具有256K的數據空間，用來保存系統信息及違禁電器使用數據。
5、控制電路：采用帶高脈沖保護隔離驅動電路來驅動帶大電流觸電的磁性繼電器，確保智能管理器系統電路安裝穩定運行。
6、磁繼電器：采用節能型大電流磁保持繼電器來負責宿舍用電回路供電，通斷電動作采用永磁鐵保持，即在給繼電器加一定寬度的脈沖電壓后，繼電器觸點狀態翻轉，常閉變常開，常開變常閉，斷電后觸點保持狀態。
7、時鐘電路：具有年月日時分時間單位，提供微處理時間記錄。
8、報警電路：采用LED和蜂鳴器輸出聲光報警，警示用戶正在使用不安全用電管理。
9、聯網通訊電路：采用高速485總線通訊方式連接管理PC，傳輸智能管理器當前狀態及設定信息。
3.3產品創新點
本項目JR-D-XK安全用電智能控制器產品在技術上主要有以下四點創新點：1、良性負載和惡性負載的判別算法研究與實現：對用電負載的自動檢測與開關控制，區分良性負載和惡性負載。判別依據主要為：電流、電壓和功率因數及相位差等參數，用這些參數來描述電器，在多次學習的基礎上，建立負載特征庫，并存儲在本地存儲器中。不斷地用實時監測的結果和特征庫的內容相比較，運用概率統計的方法，對負載信息計算結果給出置信水平，對落在置信區間內的待測負載予以放行；對落在置信區間外的待測負載確定為拒絕負載：啟動則斷電；由于電網的電壓波動、高次諧波干擾、設備正常老化以及電器本身就具有多功率狀態。系統需根據用電環境及外網供電變化等情況，可在安裝現場調整其功率因素誤差、功率百分比誤差和阻值例外誤差，自動跟蹤負載時間老化后的特性對判別結果的影響，在多次學習基礎上動態跟蹤負載特征，優化算法，提高判別的準確性。
2、聯網誤差校正數據的掉電存儲：產品作為以一種智能化的低壓電氣線路保護裝置，要求其具有高的可靠性，同時應符合使用場合的低成本要求。系統的判別算法是以高準確度的參數數據為基礎的，因此需要在滿足高穩定性、低成本的條件下，通過數字化校正技術將檢測數據的準確度提高。由于裝配等其他原因造成傳感器的誤差及時間漂移誤差也必須通過校正。采用聯網、數字化的校正和掉電數據存儲是提高系統整體性能的技術關鍵之一。
3、繼電器的優選：系統工作電流過大，線路中感性負載功率大和機械開關次數過頻是影響繼電器壽命的重要因素，而系統整體壽命也依賴于繼電器。在溫度、管理器體積和低成本的條件限制下，我們采用永磁繼電器。利用脈沖切換繼電器觸點的常開、常閉狀態，從而實現系統連續、可靠地穩定運行。
4、產品外殼使用阻燃ABS。
3.4產品主要優勢
JR-D-XK安全用電智能控制器采用主動預防式來禁止違規用電和防止用電事故發生，數字式產品是一套功能十分強大的管理系統，它是由終端管理器、局域網或手持機、管理操作軟件組成，客戶可以根據管理要求通過局域網或手持機進行個性化管理設置，現有的用電保護設備大部分是被動式的防護，如公共場所常用的噴淋系統、煙感探測器都是在事故發生后采取措施，而本項目的產品是從源頭上對違規用電和用電安全隱患進行全天候的實時監控并做出處置，根本解決了事故的安全隱患，除此之外，本項目還具備以下幾點創新點：1、保障安全：使違規用電變成不可能，從根本上消除了電路因過載發熱起火的隱患。
2、人性化管理：無需對違規用電進行“檢查、沒收、處罰”，避免了管理沖突，減少管理費用。
3、節省電費：自動限制禁用熱得快、電飯煲、電取暖器、電爐等大功率電器，從而節約用電。
綜上所述，本項目JR-D-XK安全用電智能控制器產品技術優先，產品創新點明確，符合市場的未來發展需求。
3.5檢測報告
2006年12月26日，宿舍安全用電智能控制器獲得溫州市質量技術監督檢測院檢測報告，檢測結論為：所檢項目實測結果均符合生產單位技術條件要求；3.6知識產權情況
1、2011年2月16日，宿舍安全用電智能管理控制器獲得實用新型專利證書（ZL200920350351.X）。2、2009年12月25日，宿舍安全用電智能管理控制器申請的國家發明專利被正式受理。
3.7制造方案
本項目產品主要為JR-D-XK安全用電智能控制器，產品制造方案根據投資商的投資金額進行最終確定，目前擬定的產品制造方案有：1、建立一條生產線，形成10萬臺智能控制器的產能，預計年產量可達到3400萬元。
2、建立三條生產線，形成30萬臺智能控制器的產能，預計年產量可達到10200萬元。
3.8設備清單
本項目投資方案有三種，其中兩種為投資兩千萬元或是八千萬元，因投資金額不同組建的生產線也不同，因此項目設備清單根據投資金額的不同存在差異：1、投資兩千萬元設備清單如下圖所示：
| 產品關鍵生產、計量、檢測設備（1） | ||||||
| 序號 | 設備名稱 | 規格型號 | 數量 | 單價（萬元） | 總價（萬元） | 備注 |
| 1 | 熱風回流焊機 | JW-5CR-S | 1臺 | 15 | 15 | |
| 2 | 高波峰焊接機 | HWS-350B | 1臺 | 10 | 10 | |
| 3 | 雙波峰焊接機 | WS-350B | 1臺 | 10 | 10 | |
| 4 | 全自動切腳機 | CM-350C | 1臺 | 1 | 1 | |
| 5 | 組裝生產線 | 自制 | 1條 | 8 | 8 | |
| 6 | 焊接生產線 | 自制 | 2條 | 8 | 16 | |
| 7 | 恒溫干燥箱 | ZJ10-1 | 4臺 | 0.5 | 2 | |
| 8 | 高低溫試驗箱 | -20℃-+60℃ | 1臺 | 5 | 5 | |
| 9 | 高溫老化室 | 60℃以上 | 日老化量1000臺以上 | 12 | 12 | |
| 10 | 耐壓測試臺 | 2KV 48臺位 | 2臺 | 4 | 8 | |
| 11 | 產品檢驗裝置 | 0.1精度WT-T160 48臺位 | 4臺 | 14.75 | 59 | |
| 12 | 精密LCR數字電橋 | ZC2816B | 1臺 | 1 | 1 | |
| 13 | 數顯壓敏電阻測試儀 | HG2516 | 1臺 | 0.5 | 0.5 | |
| 14 | 晶體管特性圖示儀 | QT2 | 1臺 | 0.6 | 0.6 | |
| 15 | 中速自動貼片機 | SM-350 | 1臺 | 80 | 80 | |
| 16 | AOI在線檢測儀 | 1臺 | 20 | 20 | ||
| 17 | 15KW大功率電子負載 | M9835 | 1臺 | 10 | 10 | |
| 18 | 超聲波清洗機 | 定制 | 2臺 | 6 | 12 | |
| 19 | 總計： | 270.1 | ||||
| 產品關鍵生產、計量、檢測設備（2） | ||||||
| 序號 | 設備名稱 | 規格型號 | 數量 | 單價（萬元） | 總價（萬元） | 備注 |
| 1 | 熱風回流焊機 | JW-5CR-S | 3臺 | 15 | 45 | |
| 2 | 高波峰焊接機 | HWS-350B | 2臺 | 10 | 20 | |
| 3 | 雙波峰焊接機 | WS-350B | 4臺 | 10 | 40 | |
| 4 | 全自動切腳機 | CM-350C | 6臺 | 1 | 6 | |
| 5 | 組裝生產線 | 自制 | 3條 | 8 | 24 | |
| 6 | 焊接生產線 | 自制 | 6條 | 8 | 48 | |
| 7 | 恒溫干燥箱 | ZJ10-1 | 12臺 | 0.5 | 6 | |
| 8 | 高低溫試驗箱 | -20℃-+60℃ | 2臺 | 5 | 10 | |
| 9 | 高溫老化室 | 60℃以上日老化量1000臺以上 | 3 | 12 | 36 | |
| 10 | 耐壓測試臺 | 2KV 48臺位 | 6臺 | 4 | 24 | |
| 11 | 產品檢驗裝置 | 0.1精度WT-T160 48臺位 | 12臺 | 14.75 | 177 | |
| 12 | 精密LCR數字電橋 | ZC2816B | 2臺 | 1 | 2 | |
| 13 | 數顯壓敏電阻測試儀 | HG2516 | 2臺 | 0.5 | 1 | |
| 14 | 晶體管特性圖示儀 | QT2 | 2臺 | 0.6 | 1.2 | |
| 15 | 中速自動貼片機 | SM-350 | 3臺 | 80 | 240 | |
| 16 | AOI在線檢測儀 | 3臺 | 20 | 60 | ||
| 17 | 15KW大功率電子負載 | M9835 | 3臺 | 10 | 30 | |
| 18 | 超聲波清洗機 | 定制 | 6臺 | 6 | 36 | |
| 19 | 總計： | 806.2 | ||||