无源射频检测装置、监测方法、设备、系统、介质和产品与流程

    技术2025-10-07  8


    本技术涉及设备监测领域,尤其涉及一种无源射频检测装置、监测方法、设备、系统、介质和产品。


    背景技术:

    1、随着智能传感技术的发展,设备监测需求愈来愈普遍。为了更好地监测设备是否可靠地工作,往往需要引入设备用电状态监测,进而判断设备供电是否异常。例如,针对工业、家庭中各种监测、照明设备,由于分布零散,且没有用作统一监控调度的管理中心,极其容易由于疏忽而产生电能浪费。另外,对于一些具有自动化监测需求的场景,譬如生产过程数据因某种原因丢失而影响到平台监测或决策,会对整个工厂的正常作业造成较大的影响。据统计,生成过程数据丢失的主要原因是某些关键设备掉电从而影响数据采集所致。显然,对用电设备的用电状态进行监测和分析,成为实现对电能消耗的有效管理和优化的必要措施。

    2、相关技术中,用电状态监测当前主要通过安装电能监测设备或利用智能电表来实现,然而这两种方法均需要通过探针等方式引出导线,采用有线方式直接获取电流、电压等数据,并由旁置的专门设备分析数据,设备投入成本一般较高,不利于推广应用。


    技术实现思路

    1、有鉴于此,本技术实施例提供了一种无源射频检测装置、监测方法、设备、系统、介质和产品,能够简便、低成本地获取用电设备的用电状态。

    2、本技术实施例的技术方案是这样实现的:

    3、第一方面,本技术实施例提供了一种无源射频检测装置,所述装置设置于用电设备侧,用于感应所述用电设备的用电负荷状态,所述装置包括:

    4、电流感知模块,设置在所述用电设备侧,用于感应所述用电设备的通电电流信号,并输出第一电压信号;

    5、整流滤波模块,连接所述电流感知模块的输出端,用于将所述第一电压信号转化为第二电压信号;

    6、射频电路模块,连接所述整流滤波模块的输出端,用于将所述第二电压信号转化为射频标签芯片的端口阻抗变化信息;

    7、天线,连接所述射频标签芯片的端口,用于接收第一射频信号,并返回基于所述端口阻抗变化信息生成的第二射频信号。

    8、上述方案中,所述电流感知模块包括:

    9、ac电流感知线圈和端侧电阻;

    10、所述ac电流感知线圈用于套设在所述用电设备的任一电源线芯上,所述ac电流感知线圈连接所述端侧电阻,使得所述电流感知模块的输出端输出所述第一电压信号,且所述端侧电阻的阻值根据所述用电设备的耗电量确定,所述端侧电阻的阻值与所述用电设备的耗电量负相关。

    11、上述方案中,所述整流滤波模块包括:整流二极管,所述整流二极管的阳极连接所述电流感知模块的输出端,用于将所述第一电压信号进行整流;第一滤波电路,连接所述整流二极管的阴极,用于将整流后的第一电压信号进行滤波处理,得到所述第二电压信号。

    12、上述方案中,所述射频电路模块包括:

    13、感知电压偏置电路,连接所述整流滤波模块的输出端;

    14、射频标签芯片,连接所述感知电压偏置电路的输出端,其中,所述射频标签芯片的rc等效电路设置于所述感知电压偏置电路的输出端之间。

    15、上述方案中,所述rc等效电路包括:

    16、设置于感知电压偏置电路的输出端之间的端口等效电容和端口等效电阻,所述端口等效电容的取值和所述端口等效电阻的取值根据所述射频标签芯片的种类和所述射频标签芯片的工作频段确定。

    17、上述方案中,所述感知电压偏置电路包括:第二滤波电路,连接所述整流滤波模块的输出端,用于对所述整流滤波模块输出的第二电压信号进行滤波处理;反向偏置变容二极管,连接所述第二滤波电路的输出端,所述反向偏置变容二极管电容值随所述第二电压信号的变化而变化;匹配电感,与所述反向偏置变容二极管并联,用于匹配所述反向偏置变容二极管随所述第二电压信号变化的电容值。

    18、上述方案中,所述天线采用弯折偶极子形式。

    19、第二方面,本技术实施例还提供了一种设备用电状态监测方法,用于监测用电设备的用电状态,所述用电设备侧设置无源射频检测装置,所述无源射频检测装置用于感应所述用电设备的用电负荷状态,且所述无源射频检测装置的功率传输系数跟随所述用电负荷状态的变化而变化,所述方法包括:

    20、发送用于激活所述用电设备的所述无源射频检测装置的第一射频信号;

    21、基于所述无源射频检测装置返回的第二射频信号的能量值,确定所述用电设备的用电状态。

    22、上述方案中,所述用电设备的数量为多个,各所述用电设备上均设置所述无源射频检测装置,所述第二射频信号携带身份标识数据;所述方法还包括:

    23、基于所述第二射频信号携带的所述身份标识数据,确定所述第二射频信号对应的目标用电设备。

    24、上述方案中,所述基于所述无源射频检测装置返回的第二射频信号的能量值,确定所述用电设备的用电状态,包括:

    25、若所述无源射频检测装置返回的所述能量值大于或等于第一设定阈值,确定所述无源射频检测装置设置处的所述用电设备为断电状态;

    26、若所述无源射频检测装置返回的所述能量值小于或等于第二设定阈值,确定所述无源射频检测装置设置处的所述用电设备为过载状态;

    27、若所述无源射频检测装置返回的所述功率传输系数小于所述第一设定阈值且大于所述第二阈值,确定所述无源射频检测装置设置处的所述用电设备为正常供电状态;

    28、所述第一设定阈值大于所述第二设定阈值。

    29、上述方案中,所述基于所述无源射频检测装置返回的第二射频信号的能量值,确定所述用电设备的用电状态,包括:

    30、基于所述第二射频信号的能量值与所述第一射频信号的能量值之比,确定所述无源射频识别装置的功率传输系数;

    31、基于所述功率传输系数,确定所述用电设备的用电状态。

    32、上述方案中,所述基于所述功率传输系数,确定所述用电设备的用电状态,包括:

    33、若所述无源射频检测装置返回的所述功率传输系数大于或等于第三设定阈值,确定所述无源射频检测装置设置处的所述用电设备为断电状态;

    34、若所述无源射频检测装置返回的所述功率传输系数小于或等于第四设定阈值,确定所述无源射频检测装置设置处的所述用电设备为过载状态;

    35、若所述无源射频检测装置返回的所述功率传输系数小于所述第三设定阈值且大于所述第四阈值,确定所述无源射频检测装置设置处的所述用电设备为正常供电状态;

    36、所述第三设定阈值大于所述第四设定阈值。

    37、上述方案中,所述基于所述无源射频检测装置返回的第二射频信号的能量值,确定所述用电设备的用电状态,包括:

    38、基于所述第二射频信号的能量值与所述第一射频信号的能量值之比,确定所述无源射频识别装置的功率传输系数;

    39、基于所述功率传输系数,确定所述无源射频识别装置的可读距离;

    40、基于所述可读距离,确定所述用电设备的用电状态。

    41、上述方案中,所述基于所述可读距离,确定所述用电设备的用电状态,包括:

    42、若所述无源射频检测装置返回的所述可读距离大于或等于第五设定阈值,确定所述无源射频检测装置设置处的所述用电设备为断电状态;

    43、若所述无源射频检测装置返回的所述可读距离小于或等于第六设定阈值,确定所述无源射频检测装置设置处的所述用电设备为过载状态;

    44、若所述无源射频检测装置返回的所述可读距离小于所述第五设定阈值且大于所述第六阈值,确定所述无源射频检测装置设置处的所述用电设备为正常供电状态;

    45、所述第五设定阈值大于所述第六设定阈值。

    46、上述方案中,所述方法还包括:

    47、基于第一时间段内所述可读距离的变化情况,生成所述用电设备的可读距离在所述第一时间段内的变化曲线;

    48、基于所述变化曲线,确定所述用电设备的在所述第一时间段内的用电量。

    49、上述方案中,所述方法还包括:

    50、若确定在设定时长内存在未返回的所述第二射频信号的目标无源射频检测装置,则确定所述目标无源射频检测装置对应的用电设备的用电状态为过载状态。。

    51、上述方案中,所述方法还包括:

    52、将所述用电设备的用电状态发送给用户设备和/或服务器。

    53、上述方案中,所述方法还包括

    54、接收所述服务器发送的配置参数,所述配置参数指示发送所述第一射频信号的频率和/或功率值;

    55、基于所述配置参数发送所述第一射频信号。

    56、第三方面,本技术实施例还提供了一种电子设备,包括:处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器,其中,所述处理器用于运行计算机程序时,执行所述设备用电状态监测方法的步骤。

    57、第四方面,本技术实施例还提供了一种设备用电状态监测系统,包括至少一个所述无源射频检测装置和所述电子设备,其中,所述无源射频检测装置设备设置在所述用电设备侧。

    58、第五方面,本技术实施例还提供了一种计算机存储介质,所述计算机存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,实现所述设备用电状态监测方法的步骤。

    59、第六方面,本技术实施例还提供了一种计算机程序产品,包括计算机程序,所述计算机程序在被处理器执行时,实现所述设备用电状态监测方法的步骤。

    60、本技术实施例提供的无源射频检测装置,该装置包括:电流感知模块、整流滤波模块、射频电路模块和天线,电流感知模块设置在用电设备侧,用于感应用电设备的通电电流信号,并输出第一电压信号;整流滤波模块连接电流感知模块的输出端,用于将第一电压信号转化为第二电压信号;射频电路模块连接整流滤波模块的输出端,用于将第二电压信号转化为射频标签芯片的端口阻抗变化信息;天线连接射频标签芯片的端口,用于接收第一射频信号,并返回基于所述端口阻抗变化信息生成的第二射频信号。本技术的技术方案通过引入用电设备侧的无源射频检测装置,该无源射频检测装置能够感知用电设备的用电负荷状态,且通过与射频阅读器的射频通信,将用电负荷状态的变化传递至射频阅读器,使得射频阅读器能够实现对用电设备的电能使用情况的动态监测,且由于该无源射频检测装置的无源性,该装置不需要定期更换电池等维护,可以减少投入以及维护成本。


    技术特征:

    1.一种无源射频检测装置,其特征在于,所述装置设置于用电设备侧,用于感应所述用电设备的用电负荷状态,所述装置包括:

    2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述电流感知模块包括:

    3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述整流滤波模块包括:

    4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述射频电路模块包括:

    5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述rc等效电路包括:

    6.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述感知电压偏置电路包括:

    7.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,

    8.一种设备用电状态监测方法,用于监测用电设备的用电状态,所述用电设备侧设置无源射频检测装置,所述无源射频检测装置用于感应所述用电设备的用电负荷状态,且所述无源射频检测装置的功率传输系数跟随所述用电负荷状态的变化而变化,其特征在于,所述方法包括:

    9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述用电设备的数量为多个,各所述用电设备上均设置所述无源射频检测装置,所述第二射频信号携带身份标识数据;所述方法还包括:

    10.根据权利要求8或者9所述的方法,其特征在于,所述基于所述无源射频检测装置返回的第二射频信号的能量值,确定所述用电设备的用电状态,包括:

    11.根据权利要求8或者9所述的方法,其特征在于,所述基于所述无源射频检测装置返回的第二射频信号的能量值,确定所述用电设备的用电状态,包括:

    12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述基于所述功率传输系数,确定所述用电设备的用电状态,包括:

    13.根据权利要求8或者9所述的方法,其特征在于,所述基于所述无源射频检测装置返回的第二射频信号的能量值,确定所述用电设备的用电状态,包括:

    14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述基于所述可读距离,确定所述用电设备的用电状态,包括:

    15.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:

    16.根据权利要求8或者9所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:

    17.根据权利要求8或者9所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:

    18.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,所述方法还包括

    19.一种电子设备,其特征在于,包括:处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器,其中,

    20.一种设备用电状态监测系统,包括至少一个如权利要求1至7任一项所述的无源射频检测装置和权利要求19所述的电子设备,其中,所述无源射频检测装置设备设置在用电设备侧。

    21.一种计算机存储介质,所述计算机存储介质上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时,实现权利要求8至18任一项所述方法的步骤。

    22.一种计算机程序产品,包括计算机程序,其特征在于,所述计算机程序在被处理器执行时,实现权利要求8至18任一项所述的方法的步骤。


    技术总结
    本申请公开了一种无源射频检测装置、监测方法、设备、系统、介质和产品,该装置设置于用电设备侧,用于感应用电设备的用电负荷状态,该装置包括:电流感知模块,用于感应用电设备的通电电流信号,并输出第一电压信号;整流滤波模块,用于将第一电压信号转化为第二电压信号;射频电路模块,用于将第二电压信号转化为射频标签芯片的端口阻抗变化信息;天线,用于接收第一射频信号,并返回基于所述端口阻抗变化信息生成的第二射频信号。该无源射频检测装置通过与无线射频阅读器的射频通信能够实现对用电设备的电能使用情况的动态监测,且由于该无源射频检测装置的无源性,该装置不需要定期更换电池等维护,能够节省投入及维护成本。

    技术研发人员:王宏伟,肖善鹏,李源,曹艳艳
    受保护的技术使用者:中国移动通信有限公司研究院
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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