技术领域
[0001] 本
发明涉及一种施工现场智能配电系统，属于建筑施工现场临时配电控制技术领域。
背景技术
[0002] 施工现场临时用电工程应采用
中性点直接接地的380/220V三相四线制低压电
力系统和三相五线制接零保护系统。由于建筑工地环境恶劣、各工地具体情况千差万别、错综复杂，加之建筑工地施工单位多、工种多、交叉作业多、施工人员数量多，人员流动性大，管理难度相应增大，专业电工和其他作业人员习惯性违章事件频发生，施工现场临时配电管控难、用电安全报警难、设备用电统计难、设备闲时关机难等问题。
[0003] 由于施工现场用电单位较多每个施工队伍都存在程度不同的违章情况，这些隐患都对用电安全构成严重威胁，是酿成触电伤亡、火灾和设备事故的重要原因，因此亟需杜绝此类事件发生。
发明内容
[0004] 本发明需要解决的技术问题是提供一种施工现场智能配电系统，利用自动控制和信息化技术手段，以解决施工现场临时配电管控难、用电安全报警难、设备用电统计难、设备闲时关机难等问题。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
[0006] 一种施工现场智能配电系统，包括总
配电柜、与总配电柜电连接的若干分配箱、与分配箱电连接的若干
开关箱、与总配电柜连接的施工信息化管理平台；总配电柜、分配箱和开关箱中均分别包含有智能控制盒、与智能控制盒连接的检测
电流电压大小的电感元件以及
接触器；
[0007] 总配电柜还包括与配
电网电连接的电力控制
服务器，电力控制服务器通过网线与总配电柜、分配箱和开关箱中的所有智能控制盒连接，在总配电柜的中性点还连接有漏电保护器，漏电保护器通过接触器连接
断路器，断路器连接总开关，电感元件连接在漏电保护器到断路器之间的线路上
感知电流电压变化；电力控制服务器通过网线与施工信息化管理平台连接；
[0008] 每个分配箱通过电力
电缆连接在总配电柜的一路漏电保护器上，每个开关箱通过电力电缆连接在相应分配箱的一路接触器上；
[0009] 分配箱的智能控制盒还和总配电柜的相应的智能控制盒连接；
[0010] 开关箱的智能控制盒与分配箱中相应的智能控制盒连接，在开关箱的中性点上连接有漏电保护器。
[0011] 本发明技术方案的进一步改进在于：电力控制服务器包括PC工控机、设置在PC工控机内的poe供电单元、安装在PC工控机内的用于对各个智能控制盒进行单独控制的智能控制盒组态控制系统，PC工控机通过Internet与施工信息化管理平台连接，poe供电单元与总配电柜以及所有的智能控制盒连接。
[0012] 本发明技术方案的进一步改进在于：智能控制盒包括
外壳、设置在外壳上的屏幕和按钮、设置在外壳内的智能控制单元，智能控制单元包括MCU控
制模块、poe供电模块、电力计量模块、RFID识别模块、WIFI模块、poe以太网交换单元、继电器单元，其中的MCU
控制模块分别与屏幕、按钮、电力计量模块、RFID识别模块、WIFI模块、poe以太网交换单元、继电器单元连接，poe供电模块分别连接电力计量模块、MCU控制模块、RFID识别模块、WIFI模块、poe以太网交换单元、继电器单元。
[0013] 本发明技术方案的进一步改进在于：智能控制盒的外壳上还设有与MCU控制模块连接的以太网
接口、接触器接口和电感接口，接触器接口用于连接接触器，电感接口用于连接电感元件，以太网接口与电力控制服务器的poe供电单元连接。
[0014] 本发明技术方案的进一步改进在于：以太网接口为两个以上，其中一个以太网接口连接邻近的智能控制盒，另外的一个以太网接口连接电力控制服务器的poe供电单元。
[0015] 本发明技术方案的进一步改进在于：MCU控制模块为ARM处理器。
[0016] 本发明技术方案的进一步改进在于：电力控制服务器的poe供电单元通过超五类网线与智能控制盒的以太网接口连接实现为所有智能控制盒供电，电力控制服务器的PC工控机通过以太网与各个智能控制盒的poe以太网交换单元连接实现数据传输。
[0017] 由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
[0018] 本发明的施工现场智能配电系统利用自动控制和信息化技术手段解决了施工现场临时配电管控难、用电安全报警难、设备用电统计难、设备闲时关机难等问题，采用智能控制盒、多级配电箱、服务器、施工信息化管理平台组合在一起的方法，能够实时精确掌握每一路配电的用电量、用电状态及用电人员，远程控制每一个用电设备的电源，实现刷卡取电、设备识别取电、设备过载过流过
压实时报警断电、施工现场WIFI全
覆盖等功能。
[0019] 采用的poe供电单元和poe供电模块， poe技术由于其易安装、易管理、简便性、安全性、
稳定性、可扩展性和利旧原则，在家庭应用、无线建网、安全防护等领域，应用前景巨大。
附图说明
[0020] 图1是本发明总配电柜的结构示意图；
[0021] 图2是本发明分配箱的结构示意图；
[0022] 图3是本发明开关箱的结构示意图；
[0023] 图4是本发明智能控制盒的结构示意图；
[0024] 图5是本发明智能控制盒的结构布局图；
[0025] 图6是本发明智能控制盒的系统结构图（其中直线代表供电线路，箭头粗线代表控制线路）；
[0026] 图7是本发明智能控制盒的功能结构图；
[0027] 图8是本发明电力控制服务器的功能结构图；
[0028] 图9是本发明总配电柜系统接线图；
[0029] 图10是本发明控制网线系统接线图；
[0030] 图11是本发明系统连接图；
[0031] 其中，1、总配电柜，2、分配箱，3、开关箱，4、智能控制盒，5、电力控制服务器，6、接触器，7、断路器，8、漏电保护器，9、电力电缆，10、网线， 11、电感元件，13、外壳，14、屏幕，15、按钮，16、poe供电模块，17、电力计量模块，18、MCU控制模块，19、RFID识别模块，20、WIFI模块，21、poe以太网交换单元，22、继电器单元，23、以太网接口，24、接触器接口，25、电感接口。
具体实施方式
[0032] 下面结合
实施例对本发明做进一步详细说明：
[0033] 如图1至图11所示，一种施工现场智能配电系统，包括总配电柜1、与总配电柜1通过电力电缆9和网线10连接的若干分配箱2、与分配箱2通过电力电缆9和网线10连接的若干开关箱3、与总配电柜1通过网线10连接的施工信息化管理平台；
[0034] 总配电柜1包括与配电网（三相四线制）电连接的电力控制服务器5、与电力控制服务器5通过网线10连接的若干智能控制盒4、与智能控制盒4上的电感接口25连接的电感元件11（电感元件11包括电压电感和电流电感）、与智能控制盒4上的接触器接口24连接的交流接触器6（交流接触器6为左侧的一个CJ20-160和右侧的三个CJX1-110）、连接在总配电柜1中的配电网中性点上的漏电保护器8，漏电保护器8通过接触器6与断路器7对应连接，断路器7连接电源的总开关，电感元件11（电感元件11包括电压电感和电流电感）的感应线圈安装在漏电保护器8到断路器7之间的线路上，电力控制服务器5通过网线10与施工信息化管理平台连接。
[0035] 在分配箱2内，包括与总配电柜1内对应的漏电保护器8连接的断路器7和接触器6，还包括智能控制盒4、与智能控制盒4上的电感接口25连接的电感元件11（电感元件11包括电压电感和电流电感）；智能控制盒4上的接触器接口24连接接触器6（型号为CJX1-110），电感元件11（电感元件11包括电压电感和电流电感）用于感知接触器6和断路器7
连接线路上的电流电压变化情况，分配箱2的智能控制盒4分别和电力控制服务器5连接，并分别与总配电柜1内的对应的智能控制盒连接。
[0036] 开关箱3包括与分配箱2内的接触器6连接的断路器7，在开关箱3中的配电网中性点上连接有漏电保护器8，漏电保护器8一端与开关箱3内的断路器7连接，一端连接用电设备。还包括智能控制盒4，智能控制盒4的电感接口25上连接电感元件11（电感元件11包括电压电感和电流电感），智能控制盒4的接触器接口24上连接交流接触器6（型号为CJX1-110），电感元件11用于感知漏电保护器8和断路器7线路上的电流电压的变化，开关箱3的智能控制盒4分别与分配箱2的智能控制盒4和电力控制服务器5通过网线10连接。
[0037] 电力控制服务器5包括PC工控机、设置在PC工控机内的poe供电单元、安装在PC工控机内的用于对各个智能控制盒4进行单独控制的智能控制盒组态控制系统，智能控制盒组态控制系统通过对各智能控制盒发来的信息进行分析计算、组态对比，从而实现对各智能控制盒的控制，PC工控机通过Internet与施工信息化管理平台连接，poe供电单元与总配电柜1以及所有的智能控制盒4连接。
[0038] 智能控制盒包括外壳13、设置在外壳13上的屏幕14和按钮15、设置在外壳13 内的智能控制单元，智能控制单元包括MCU控制模块18、poe供电模块16、电力计量模块17、RFID识别模块19、WIFI模块20、poe以太网交换单元21、继电器单元22，其中的MCU控制模块18分别与屏幕14、按钮15、电力计量模块17、RFID识别模块19、WIFI模块20、poe以太网交换单元21、继电器单元22连接，poe供电模块16分别连接电力计量模块17、MCU控制模块18、RFID识别模块19、WIFI模块20、poe以太网交换单元21、继电器单元22。
[0039] 智能控制盒4的外壳13上还设有与MCU控制模块18均连接的以太网接口23、接触器接口24和电感接口25，接触器6和电感元件11（电感元件11包括电压电感和电流电感）分别通过接触器接口24和电感接口25连接智能控制盒4，以太网接口23与电力控制服务器5的poe供电单元连接。
[0040] 以太网接口23为两个以上，本实施例为两个。其中一个以太网接口23连接邻近的智能控制盒4，另外的一个以太网接口23连接电力控制服务器5的poe供电单元。
[0041] MCU控制模块18为ARM处理器。
[0042] 电力控制服务器5的poe供电单元通过超五类网线10与智能控制盒4的以太网接口23连接实现为所有智能控制盒4供电，电力控制服务器5的PC工控机通过以太网与各个智能控制盒4的poe以太网交换单元21连接实现数据传输。
[0043] 如图所示的施工现场智能配电系统，主要有智能控制盒4、接触器6（类型为交流接触器）、断路器7、总配电柜1、分配箱2、开关箱3、电力控制服务器5、施工信息化管理平台构成。
[0044] 总配电柜1与分配箱2用电力电缆9和网线10连接，电力电缆9由总配电箱1接出为分配箱2提供动力，网线10由总配电柜1的智能控制盒4接出至分配箱2的智能控制盒4。总配电柜1内的电力控制服务器5由总配电柜1提供电源，并在电力控制服务器5接出网线10至各个分路智能控制盒4。
[0045] 分配箱2与开关箱3用电力电缆9和网线10连接，电力电缆9由分配箱2接出为开关箱3提供动力，网线10由分配箱2的智能控制盒4接出至开关箱3的智能控制盒4。分配箱2和开关箱3中的智能控制盒4全部由总配电柜1内的电力控制服务器5以太网供电。
[0046] 智能控制盒4分别与总配电柜1内的每一路电压电感和电流电感通过电感接口25连接，通过接触器接口24与交流接触器6连接。
[0047] 智能控制盒4外部由外壳13、屏幕14、按钮15组成，由poe供电模块16、电力计量模块17、MCU控制模块18、RFID识别模块19、WIFI模块20、poe以太网交换单元21、继电器单元22、双以太网接口23、接触器接口24、电感接口25组成。由总配电柜1的电力控制服务器5通过网线10接入一个以太网接口23提供
电能，另一个以太网接口23连接至另外的智能控制盒
4。接触器接口24与总配电柜1的接触器6通过电缆9连接。由电力计量模块17通过总配电柜1内的电压电感、电流电感接入电感接口25采集计量电压、电力、
频率等数据传输至MCU控制模块18，由MCU控制模块18控制屏幕14输出当前用电参数，RFID识别模块19负责对用电人员及设备进行RFID刷卡识别和设备识别，识别后信息传输至MCU控制模块18通过poe以太网交换单元21与电力控制服务器5进行通信识别判断当前人员及用电设备用电信息及功率复核是否正确，如全部正确则由MCU控制模块18控制继电器单元22闭合，接通交流接触器6电源从而闭合电源。每一个WIFI模块20利用电力控制服务器5通过网线10接入的网络形成WIFI覆盖范围，形成WIFI加密接入点。
[0048] 电力控制服务器5由PC工控机（包括
硬件及
软件）、poe供电单元组成并通过Internet与施工信息化管理平台相连。电力控制服务器5内安装智能控制盒组态控制系统。施工现场安装时通过PC工控机先对每一个总配电柜1上的智能控制盒4赋予
角色和控制规则，通过网线10写入到电力控制服务器5和智能控制盒4中，各个智能控制盒4和电力控制服务器5全部采用网线10连接。电力控制服务器5可以对各个智能控制盒4进行实时单独
数据采集、单独控制，实现对施工现场每一路配电进行单独控制又不受分配箱2和开关箱3电源影响，可以组合分析用电数据。电力控制服务器5采集每一个智能控制盒4和角色后以总配电柜1功率等于各分路智能控制盒4之和，分配箱2总功率等于下接每个开关箱3功率之和的规则实现窃电分析。智能控制盒4对RFID刷卡数据与
数据库进行实时对比，从而判断用户及设备角色
定位，满足条件时则由智能控制盒4接通交流接触器6电源，实现用电人员设备可控。
[0049] 电力控制服务器5通过网线10与各个智能控制盒4进行连接，各个智能控制盒4内的WIFI模块20成为网络AP
节点，对施工现场实现WIFI覆盖。电力控制服务器5通过Internet与施工信息化管理平台相连将用电信息、用电用户、用电设备及每一路智能控制盒4的状态情况实时上传至上级服务器数据库实现数据
云平台化。
[0050] 分配箱2设有若干个，每一个分配箱2通过电力电缆9与总配电柜1上的其中一路漏电保护器8连接，分配箱上的智能控制盒4通过网线10和总配电柜相应的一路智能控制盒4连接。余下的分配箱2也是同样通过电力电缆9连接其中一路漏电保护器8，通过网线10连接总配电柜1上的响应的那一路智能控制盒4。
