基于SOPC 的实验室负荷智能监测装置

吴万强， 彭良福， 甘 桂， 王逸凡

（1.西南民族大学电气信息工程学院，成都610041；2.桂林电子科技大学广西精密导航技术与应用重点实验室，广西桂林541004）

0 引 言

近年来，高校对于实验室建设的投入在不断增加［1］。实验室的照明、仪器、设备等的运转离不开电力，电力稳定是支撑实验室科研工作稳步进行的基础［2］。用电安全是高校实验室工作的重要组成部分，是避免实验室安全火灾事故的关键。

对实验室用电设备的监测和管理是实验室电网消耗端建设的一个重要部分。电网消耗端电能使用的智能化管理十分重要。负荷监测技术可以帮助管理者了解用电器的使用情况，目前用电器的监测大多数是侵入式的，在每个用电器的接入端安装传感器，通过传感器实时采集信息［3］。这种方法需要在每个负荷处安装相应的数据采集、传感装置，因此会消耗一定量的人力物力。非侵入式负荷监测技术（Non-intrusive Load Monitoring，NILM）很好地解决了侵入式监测的弊端。它只需要在用电入口安装一个传感器，通过采集和分析电网总的用电电流、电压信息来监测电网内的用电器［4］。

本文基于可编程片上系统（System On a Programmable Chip，SOPC）技术设计了一种非侵入式实验室负荷智能监测装置，在Zybo Z7-20开发平台上进行软核设计的方法。Zybo Z7-20开发板包括现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）数字逻辑部分和双ARM Cortex-A9处理器部分。SOPC作为可编程的高度集成的片上系统，实现了以往需要多个电路板或器件、芯片通过互联才能实现的功能，赋予了其面对复杂情况时，可通过灵活的程序设计来解决问题的能力。……