一种基于微处理器控制的延时保险丝及其控制方法与流程

本技术电路保护，尤其是指一种基于微处理器控制的延时保险丝及其控制方法。

背景技术：

1、随着电气系统的日益复杂化，对电路保护技术提出了更高的要求。传统的延时保险丝虽然能够在一定程度上提供过载保护，这主要依靠物理材料的热敏性质来实现保护功能，但物理材料的热响应具有一定的滞后性，这可能导致在电路发生急剧变化时，如短路事件，保险丝不能及时响应，从而对电路系统造成损害。传统延时保险丝的保护参数(如熔断电流值、延时时间)固定且不易调整，这限制了其在不同电路条件下的适用性。传统延时保险丝缺乏对电路状态变化趋势的预测能力，无法实现预防性保护，只能被动响应已经发生的电路异常。

2、例如授权公告号为cn109327010b的中国专利公开了一种电子保险丝电路，属于保护电路技术领域。包括主电路和控制电路，并与直流电源连接，主电路包括电流检测电阻rsense和开关电路，直流电源、电流检测电阻rsense、开关电路和负载依次连接；控制电路包括电流检测电路和电源电路，电流检测电路分别与电源电路、电流检测电阻rsense和开关电路连接。利用电流检测电路和电压检测电路结合实现电路电流和电压的高精度控制，当电路电流过大或者电源电压过小时，均能够正常起到切断电源的功能。

3、以上方法存在本背景技术提出的问题，即缺乏对电路状态变化趋势的预测能力，无法实现预防性保护，只能被动响应已经发生的电路异常。在这种背景下，开发一种基于微处理器控制、集成机器学习模型的延时保险丝系统，能够实时监测电流变化，智能分析电流信号的变化趋势，预测潜在的电路异常，并根据预测结果动态调整保护策略，提高电路保护的响应速度和准确性，增强系统的适应性和预防性保护能力。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本技术提供了一种基于微处理器控制的延时保险丝及其控制方法，用于实时监测电流变化，智能分析电流信号的变化趋势，预测潜在的电路异常，并根据预测结果动态调整保护策略。

2、第一方面，本技术提供了一种基于微处理器控制的延时保险丝，包括：

3、电流检测单元，用于实时监测流经保险丝的电流值，并将监测到的电流值转换成第一电流序列；

4、微处理器控制单元，用于接收来自电流检测单元的第一电流序列，并基于长短期记忆网络模型确定当前电流状态，生成第一熔断指令；

5、延时触发单元，用于基于微处理器控制单元生成的第一熔断指令，控制加热元件对保险丝内部的导线执行第一处理操作。

6、作为一种可能的实施方式，电流检测单元包括：

7、传感器，配置于保险丝附近，用于实时监测流经保险丝的电流值，并生成与电流值相匹配的时间信息；

8、信号转换装置，与传感器连接，用于接收流经保险丝的电流值以及与电流值相匹配的时间信息，并为电流值添加时间戳，将其序列转化为第一电流序列；

9、数据接口，用于提供与微处理器控制单元之间的数据通讯功能，以传输转换后的第一电流序列。

10、作为一种可能的实施方式，信号转换装置，在为电流值添加时间戳，将其序列转化为第一电流序列时，包括：

11、信号增强模块，用于放大传感器所收集的流经保险丝的电流值，并对放大后的电流值进行滤波处理；

12、模数转换模块，用于将以模拟信号形式表征的电流值转换成数字信号形式。

13、作为一种可能的实施方式，微处理器控制单元包括：

14、从电流检测单元接收所述第一电流序列，并对接收到的所述第一电流序列执行预处理操作；

15、将预处理后的所述第一电流序列输入已预训练的长短期记忆网络模型中，确定流经保险丝的电流值的变化趋势和潜在的异常模式，生成第一识别数据；其中，所述流经保险丝的电流值的变化趋势和潜在的异常模式，包括：过载、短路、电流波动以及启动电流；

16、基于所述第一识别数据，生成第一熔断指令；

17、利用实时监测到的电流值和熔断操作结果更新长短期记忆网络模型，优化预测精度。

18、作为一种可能的实施方式，将预处理后的所述第一电流序列输入已预训练的长短期记忆网络模型中，确定流经保险丝的电流值的变化趋势和潜在的异常模式，并生成第一识别数据，包括：

19、获取历史电流数据；

20、基于所述历史电流数据，确定第一目标特征；

21、基于所述第一目标特征以及各个所述第一目标特征对应的事件标签，构建所述预训练的长短期记忆网络模型；

22、将所述预训练的长短期网络模型部署至微处理器控制单元中；

23、所述预训练的长短期记忆网络模型实时接收所述预处理后的电流数据，确定电流信号的变化趋势和潜在的异常模式，生成第一识别数据。

24、作为一种可能的实施方式，历史电流数据包括：时间序列电流数据、不同负载条件下的电流事件、异常事件标注数据、瞬态电流数据、长期运行数据以及环境因素影响数据；

25、第一目标特征包括：电流大小、电流变化速度、电流波动频率、电流波形特征、短期和长期电流变化以及历史电流异常事件。

26、作为一种可能的实施方式，预训练的长短期记忆网络模型实时接收所述预处理后的电流数据，确定电流信号的变化趋势和潜在的异常模式，生成第一识别数据，包括：

27、确定从记忆细胞中保留或丢弃的信息，函数表达式为：

28、ft＝σ(wf*[ht-1,xt]+bf)

29、其中，ft表示遗忘门的输出，用于决定哪些信息被保留或丢弃；σ是激活函数，确保输出值在0到1之间，其中，0表示不允许任何信息通过，而1表示允许所有信息通过；wf是遗忘门的权重矩阵；ht-1代表电流数据的前一状态；xt是当前时间点的输入，即实时监测到的电流数据；bf是遗忘门的偏置项；利用输入门更新记忆细胞信息，确定新输入的当前时间点的电流数据，函数表达式为：

30、

31、其中，t与t-1分别表示当前时间点与前一个时间点，it表示加入到记忆细胞中的新信息；表示更新记忆细胞的候选值，反映当前电流数据可能表示的新异常或趋势；wi和wc分别是输入门和候选记忆细胞的权重矩阵；bi和bc是对应的偏置项；

32、基于所述遗忘门和所述输入门的信息，更新细胞状态，函数表达式为：

33、

34、其中，ct是当前时间步的记忆细胞状态，结合了过去的信息ct-1和当前的候选信息

35、利用输出门确定基于当前记忆细胞的输出，预测电流即将到来的状态并识别潜在的异常模式，函数表达式为：

36、

37、其中，ot为输出门，也是控制从记忆细胞状态ct到输出状态ht的转换程度函数，ht代表当前时间点的输出，即模型对电流状态的最终识别和判断；wo是输出门的权重矩阵；bo是输出门的偏置项；

38、基于电流即将到来的状态以及潜在的异常模式，生成所述第一识别数据。

39、作为一种可能的实施方式，第一处理操作包括：立即加热至目标温度、缓慢加热至目标温度、在预设的时间间隔后立即加热至目标温度以及在预设的时间间隔后缓慢加热至目标温度；第一熔断指令包括：立即熔断指令、立即缓慢熔断指令、预熔断指令、延时立即熔断指令以及延时缓慢熔断指令；所述基于所述第一识别数据，生成第一熔断指令，包括：

40、响应于所述第一识别数据中存在预设的异常数据，基于预设的异常数据类型，生成所述第一熔断指令。

41、作为一种可能的实施方式，延时触发单元，在基于微处理器控制单元生成的第一熔断指令，控制加热元件对保险丝内部的导线执行第一处理操作时，包括：

42、响应于所述微处理器控制单元生成的第一熔断指令为立即熔断指令，控制所述加热元件立即将温度提升至第一目标温度；

43、响应于所述微处理器控制单元生成的第一熔断指令为缓慢熔断指令，控制所述加热元件基于预设的升温模式，将温度逐渐提升至第一目标温度；

44、响应于所述微处理器控制单元生成的第一熔断指令为预熔断指令，控制所述加热元件立即将温度提升至第二目标温度；

45、响应于所述微处理器控制单元生成的第一熔断指令为延时立即熔断指令，控制所述加热元件在预设的时间间隔后将温度立即提升至第一目标温度；

46、响应于所述微处理器控制单元生成的第一熔断指令为延时缓慢熔断指令，控制所述加热元件在预设的时间间隔后基于预设的升温模式，将温度逐渐提升至第一目标温度。

47、第二方面，本公开实施例还提供一种基于微处理器控制的延时保险丝控制方法，包括：

48、实时监测流经保险丝的电流值，并将监测到的电流值转换成第一电流序列；

49、针对所述第一电流序列，基于长短期记忆网络模型确定当前电流状态，生成第一熔断指令；

50、基于第一熔断指令，控制加热元件对保险丝内部的导线执行第一处理操作。

51、与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术通过实时监测和智能分析电流变化，相比传统的保险丝，能够更快更准确地预测电路中的异常状态，并根据预测结果动态调整保护策略，避免了因瞬间电流冲击导致的误动作，提高了电路保护的精确性和响应速度。用户可以根据实际需要灵活设定延时时间、电流保护的方式以及阈值，这增加了保险丝的使用灵活性和适应性。延时功能的加入使得电路能够获得更精细的保护，降低了因电流异常导致设备损坏的风险，提高了整个系统的安全性和可靠性。