CN101859111A - 节电控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节电控制器，其包括：一数据采集模块，采集表征电器工作状态的信号或数据；一指令生成模块，其与数据采集模块相连接，根据数据采集模块中的数据，生成接通或切断电源的指令；一电源控制模块，其与指令生成模块相连接，用于接收到指令生成模块的指令或“强制接通电源”指令后，接通或切断电源。自动识别电器当前有无人在使用(或电器无需继续工作时)，根据对人使用电器习惯的自动跟踪和系统分析的结果或用户在现有使用习惯下的待机和开启指令(或根据电器的工作性质可以探测出已经或应该进入待机工作状态时)，实现对电器实时控制(如全自动开关机动作)。

Description

节电控制器

技术领域

本发明涉及一种节电控制器，特别是涉及一种用于家用或类似用途电器全智能自动切断或接通电源的节电控制器。

背景技术

现在，几乎所有的家用或类似用途电器(以下简称电器)都存在着待机电耗的问题，即用户在没有使用电器时，电源并没有被切断，待机时的电耗仍是客观存在的。从全国范围来计算，所有场合的电器的待机电耗相加起来是一个巨大的数字，大约相当于三峡水电工程发电量的十余倍。以饮水机为例，我国现存饮水机的保有量有一亿多台，每年增长3000多万台，若每台每年浪费的待机电耗以300度计，则全年国家要为此浪费300多亿度电，若考虑所有此类常见的电器，则每年国家将为此浪费的待机电耗应高达几千亿度，数据相当惊人。而现有的电器中还没有实现节电控制功能，也没有一种外置的节电控制器通过全智能技术、无需人工操作，并在不改变用户使用习惯的前提下，来实现电器的自动开关机动作，达到减少待机消耗的目的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的电器没有实现节电控制的缺陷，提供一种节电控制器。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种节电控制器，其特点在于，其包括：

一数据采集模块，采集表征电器工作状态的信号或数据；

一指令生成模块，其与数据采集模块相连接，根据数据采集模块中的数据，生成接通或切断电源的指令；

一电源控制模块，其与指令生成模块相连接，用于接收到指令生成模块的指令或“强制接通电源”指令后，接通或切断电源。

较佳地，该节电控制器还包括一数据存储模块，其与数据采集模块相连接，用于存储电器的状态特征数据、系统分析过程中产生的数据、预先设定的特征数据或光波、电磁波媒介传递的特征数据。

较佳地，该节电控制器还包括一与数据采集模块相连的智能自学习模块，用于根据数据采集模块采集的数据，生成电器的工作状态特征数据并存储到数据存储模块中。

较佳地，该指令生成模块读取电器当前状态数据，提前预定时间生成自动开机指令或在预定时间后生成自动关机指令。

较佳地，该指令生成模块将数据采集模块和数据存储模块中的特征值进行比较，根据比较结果生成切断电源指令。

较佳地，该特征值为电流值或电压值。

较佳地，该数据采集模块接收信号特征并存储到数据存储模块中。

较佳地，该信号特征为某个频率或者波长下的特征码，其媒介可为红外等光波、射频、蓝牙、电磁波等。

较佳地，该数据采集模块采集主机特征值并存储到数据存储模块中，用于控制接通或切断外设的电源。

较佳地，该主机特征值为电流、电压或功率中的一种或几种。

较佳地，该节电控制器还包括一与电源控制模块相连的强制接通电源模块，用于强制接通电源。

本发明的积极进步效果在于：自动识别电器当前有无人在使用(或电器无须继续工作时)，根据对人使用电器习惯的自动跟踪和系统分析的结果或用户在现有使用习惯下的待机和开启指令(或根据电器的工作性质可以探测出已经或应该进入待机工作状态时)，实现对电器实时控制(如全自动开关机动作)。进一步的还能够达到如下效果：1、若无人使用(或电器已进入或应进入待机工作状态)则自动切断电源，杜绝待机电耗；2、对部分已形成规律的情况，能做到智能学习用户的使用习惯，并提前自动接通电源；3、能正确识别电器工作环境(例如可判断出是家庭型还是办公型用户)，对不同类型的用户采用不同的智能管理措施；4、设置简易的唤醒操作按钮，即不改变用户操作习惯的情况下，使电器从切断电源状态恢复到接通电源状态，以方便使用。

附图说明

图1为本发明第一实施例的结构示意图。

图2为本发明第一实施例中产生自动开机指令的流程图。

图3为本发明第一实施例中产生自动关机指令的流程图。

图4为本发明第二实施例中充电电池的工作示意图。

图5为本发明第二实施例的结构示意图。

图6为本发明第三实施例的结构示意图。

图7为本发明第四实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

实施例1

本实施例为节电控制器应用于断续工作的特殊性质电器(饮水机)的情形。

一、首先介绍一下该类电器的工作特点：1、用户在使用时，电器可能正常工作，也可能处于待机状态(如饮水机)；2、如果不切断电源，在用户不使用时，电器将在工作和待机之间不停转换；3、它的待机电耗大，所谓的待机指的是用户不使用，但电器仍可能在工作(而不是待机不工作状态)。因此，用户不使用时的电耗很大。

此类电器在用户不使用时往往能呈现出规律性的变化。以饮水机为例，如若我们选取电流值(或胆内的温度值)作为参考，可以发现：

1、若无人饮水，则电流值呈现出非常规律的分布(如5分钟较大电流的加热或制冷状态及20分钟电流接近于0的保温状态)。

2、而在用户使用饮水机时，又呈现出两个显著特点：

1)一个时间周期内(如30分钟)加热或制冷的时间(即有电流)会明显延长，或者保温(或保冷)的时间会明显缩短(电流)，或者两个现象虽然都不明显，但同时出现了；

2)一般不会出现用户不使用时那么明显的周期性，因为用户喝水多数情况不会有明显的周期性，而且既使有周期性，这个周期也难以和饮水机的一个工作周期(加热或制冷、保温)完全吻合。

二、如图1所示，本实施例中的节电控制器的工作原理为电源I₁经过节电控制器，输出I₂，用于电器供电工作，节电控制器在电器正常工作时，不干扰电器的工作，仅接收信号，耗电甚微，可忽略不计。本节电控制器的外形构造为带有一插孔和插头，使用时将饮水机的插头插入节电控制器的插孔中，再将节电控制器的插头插入到电源插孔中即可。当节电控制器插入电源时，节电控制器立即进入接通状态。节电控制器的功能模块及各模块作用如下：

1、电源控制模块1：在接到指令生成模块给出的“接通”\“切断”指令或“强制接通电源”指令后，负责切断或接通智能节电控制器。

2、数据采集模块2：负责采集用于判断电器工作状态的信号及数据，如电流法、温度法等。

3、智能自学习模块3：将数据采集模块2采集的数据进行分析、整理，利用“模糊控制理论及神经网络算法”等技术，学习电器的工作规律和用户饮水的规律，形成相应的状态特征数据；上述模糊控制理论及神经网络算法为现有技术。

4、指令生成模块4：根据智能自学习模块3的学习及数据存储模块中的数据，生成相应指令，并将指令传给电源控制模块1；另外，当接收到强制接通电源模块6的命令后，生成接通电源指令，传给电源控制模块1。

5、数据存储模块5：数据采集部分采集到的饮水机规律数据，经过数模转换后，形成饮水机的当前状态特征。

6、强制接通电源模块6：执行该模块的相应操作后，由指令生成模块4生成接通电源指令，并将指令自动传给电源控制模块1，由电源控制模块1立即接通节电控制器。

三、如图2、3所示，详细描述了指令生成模块4产生自动开机和自动关机指令的流程。

为了更好的理解各个功能实现的流程图，对在图中所出现的各类名词进行说明，1)工作：上电时加热或制冷状态；2)不上电：不接通电源；3)工作周期：加热/制冷持续时间和保温的时间之和，被定义为一个周期。例如，加热时间是5分钟，保温时间是20分钟，则工作周期就指的是25分钟。4)使用：饮水机保温箱里经过加热的水的温度降至重新加热温度点所需要的自然冷却时间是恒定的，假如这一冷却时间间隔明显缩短，就可以认为用户用过了一定数量的热水，饮水机处于使用状态。即饮水机无人饮水时是加热时间是5分钟，保温时间是20分钟；现在若保温时间明显缩短为18分钟，则认为有用户在使用饮水机。因为用户饮水后，有冷水进入保温箱，则经过加热的水降到重新加热温度点的时间必然缩短。5)闲置：发明人根据对饮水机工作规律的调查，当饮水机无人饮水机时，加热(制冷)持续时间和保温时间是固定的，即饮水机的工作规律是加热持续时间20分钟，保温时间5分钟，则其工作周期是25分钟。如果相当长的时间段内，饮水机都是持续这种规律的话，则判定其处于闲置状态。

1、自动开机流程

步骤100，节电控制器应用到饮水机上后，先自学习饮水机24小时的使用规律，形成相应的状态数据进行存储，所以要产生自动关机指令，要先判断以下两种状况。

步骤101，判断23小时前存储的数据是否为使用状态，例如：节电控制器学习了24小时的规律，从昨天早上九点到今天早上九点，若要明天早上提前1小时开机即8点开机，须判断今天早上九点是否有人使用饮水机，其状态特征是什么。如果23小时前存储的数据是使用状态，则自动开机。

步骤102，判断7×24-1小时前的数据是否为使用状态，即判断一周前的那个时候是否有人使用饮水机，其状态特征是什么。如果7×24-1小时前的数据是否为使用状态，则自动开机。

步骤103，根据判断结果，生成自动开机指令。

2、自动关机流程

步骤200，读取经过A/D转换后的饮水机当前规律数据，或使用模拟数据，但其作用相当于A/D转换后的数字数据的情形。

步骤201，与已设定的闲置状态特征数据进行比较，若一致则进行下一步判断，若不一致，则再次回到步骤200持续读取当前数据。

步骤202，判断其持续时间是否超过1小时，若超过，则生成自动关机指令，否则持续判断是否超过一小时。

步骤203，发出自动关机指令。

本实施例中用于饮水机的节电控制器能够实现以下三个功能：1、自动开机：在用户使用时提前一个小时自动开机；2、自动关机：用户结束使用后一个小时内自动关机；3、强制开机：饮水机闲置状态时，若用户要饮水，能够实现强制开机。

实施例2

本实施例为节电控制器应用于连续工作的电器(不使用遥控等唤醒开关)的情况。

一、首先介绍一下该类电器的工作特点：1、用户一旦无需使用，则可以切断电源，可不再考虑自动接通电源的情况；2、用户一旦需要再次使用，根据电器的特点或用户的习惯，再次安装或用户自行接通电源即可。这类电器分为数码类和动力类的充电器。

数码类：手机、MP3/4、数码相机等；动力类：电动车、儿童玩具、剃须刀等。

如图4所示，充电器在给电池充电的过程，一般先是以一个较大的电流I_max稳定充一段时间，到达t₁后，电流值开始下降，电池即将充满，到达t₂后，电池已充满，电流下降到最小值I_min，之后进入过充阶段，但这个电流不会自行消失，也就是待机电耗，一般是正常充电电流的几十分之一到几分之一。I_max的具体数值根据电池的大小而变化，如电动车从几百mA到几千mA之间，数码产品的电池一般只有几十mA到几百mA大小。图4仅为示意图，实际充电过程的图形要复杂些。

如若t₂时不切断电源，会有如下后果：1、存在待机电耗，使得宝贵的电能白白浪费；2、这种不及时断电的充电方式将使充电池寿命大大缩短，严重时甚至可以缩短一半以上，而若及时切断电源，则充电池的寿命可延长50％甚至更多。比如一个正常寿命为18个月的充电池，如果充满电后不及时切断充电电源，寿命可缩短为9个月甚至更短，而若每次充满电后均及时切断充电电源，则寿命可能延长至27～36个月。

二、如图5所示，本实施例中的节电控制器包括电源控制模块1、数据采集模块2、指令生成模块4。其中，电源控制模块1、数据采集模块2与实施例1中相同，指令生成模块4与实施例1中不同。此处的指令生成模块4中事先存储有用于比对的特征值信息，所以不需要数据存储模块，指令生成模块4将数据采集模块2中采集到的特征值(如电流)与事先存储的特征值进行比对，当电流在充满电后，数值将明显减小，即判断已充电完毕，将“切断电源指令”发给电源控制模块1，即完成节电控制器的动作。当充电器从节电控制器拔出时或节电控制器插入电源时，节电控制器恢复接通状态。

在实际应用中，可将多种电器的应用集成在一个节电控制器上，如充电器，可将电动车、玩具电瓶这一类较大电流的节电控制器和用于数码类小电流的节电控制器集成起来，其中主要的芯片可以共用，不仅方便，还可以节约成本。

实施例3

本实施例为节电控制器应用于连续工作的电器(使用遥控等唤醒开关)的情况。

一、首先介绍一下该类电器(如空调、电视机)的工作特点：1、用户在不使用后，一般会将电器转入待机状态，如空调、电视机等用遥控；2、当用户再次使用时，利用唤醒开关将电源再次打开，如空调、电视机等的遥控唤醒开关。

二、如图6所示，本实施例中的节电控制器包括电源控制模块1、数据采集模块2、指令生成模块4和数据存储模块5。其中，电源控制模块1、指令生成模块4和数据存储模块5与实施例1中相同，数据采集模块2与实施例1中不同。此处的数据采集模块2的作用就是可以接收各类不同的红外接收开关信号(其特征可用频率表示)；用户在第一次使用时，必须使用被控电器的遥控，在按一下键后，数据采集模块2接收到该信号的特征(不同厂家不同电器的遥控信号不一样)，并将该特征存储在数据存储模块5中(需要用户按“确认”键配合)。以后，只需使用遥控，则在关电源的同时，节电控制器将同时发出指令切断电源。如果用户更换了电器，例如以前用的是长虹彩电，现在换成LG电视，只需在第一次使用时，用户配合使用“确认”键即可，方法同上。

实施例4

本实施例为节电控制器应用于连续工作的电器(其他唤醒方式，如电脑的待机或屏保状态时，用手动键盘或鼠标唤醒)的情况。

一、首先介绍一下该类电器(如电脑)的工作特点：1、可将电脑的主机或显示器电流作为数据采集对象；2、但电脑主机不能强制断电的，所谓切断电源，是针对显示器及电脑外设而言的(打印机、音响、扫描仪等)，即若用户不使用电脑主机，在不考虑“网络打印”功能的情况下，显示器及外设可以强制断电，而节约待机电耗也仅仅针对此部分。

二、如图7所示，本实施例中的节电控制器包括电源控制模块1、数据采集模块2、指令生成模块4和数据存储模块5。本实施例中将各外设及显示器的电源及主机的输出集中在节电控制器中，显示器及外设的“切断”及“导通”共用一个电源控制模块1。

当电脑主机处于以下三种状态时，节电控制器的工作过程如下所示：

1、当电脑处于黑屏待机、屏保等闲置状态时，主机电流会减小，这时数据采集模块2的作用是采集主机电流数据(或显示器电流数据等)，存储在数据存储模块5中，指令生成模块4会根据这些数据生成相应指令，传给电源控制模块1，对显示器和外设进行切断电源操作。

2、当电脑主机处于开机状态时，主机电流会增大，这时数据采集模块2的作用是采集主机电流数据(或显示器电流数据等)，存储在数据存储模块5中，指令生成模块4会根据这些数据生成相应指令，传给电源控制模块1，对显示器和外设进行接通电源操作。

3、当电脑主机处于关机状态时，主机电流会迅速减小为零，这时数据采集模块2的作用是采集主机电流数据(或显示器电流数据等)，存储在数据存储模块5中，指令生成模块4会根据这些数据生成相应指令，传给电源控制模块1，对显示器和外设进行切断电源操作。

探测唤醒信号和强制导通电源，原理同饮水机的强制开机办法。具体探测信号的办法很多，包括电流、电压、功率、温度、湿度等，以电脑为例，以下是常见的两种：1、探测主机电流：手动键盘或鼠标，将会触发一个较大的电流(因为此时主机的功率会明显增加)，可以利用光电耦合器等探测到此动作，从而强制导通电源。2、方法同上，但电流触发信号检测针对显示器电流，实现“导通”指令的生成，并由电源控制模块1完成。

对于实施例3和4中的节电控制器，能够实现以下四种功能：

1、电器处于待机状态时(包括空调、电视机等用遥控，电脑的黑屏待机、屏保等闲置状态)，能够实现自动切断外设电源(电视方面指音响、机顶盒等，电脑方面指显示器及打印机、扫描仪、音响外设等)；

2、电器关机时(包括用户使用电视机、空调等的电源开关，电脑的主机关闭)，可同时自动切断外设电源(电视方面指音响、机顶盒等，电脑方面指显示器及打印机、扫描仪、音响外设等)；

3、电器从待机状态恢复到工作状态时(如电视机、空调等遥控开机，电脑主机从待机、屏保等状态恢复到工作状态)，可同时自动接通外设电源(电视方面指音响、机顶盒等，电脑方面指显示器及打印机、扫描仪、音响外设等)；

4、电器开机时(如用户使用电视机、空调等的电源开关重新开启电器，电脑的主机重新开启)，可同时自动接通外设电源(电视方面指音响、机顶盒等，电脑方面指显示器及打印机、扫描仪、音响外设等)。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (11)

1.一种节电控制器，其特征在于，其包括：

一数据采集模块，采集表征电器工作状态的信号或数据；

一指令生成模块，其与数据采集模块相连接，根据数据采集模块中的数据，生成接通或切断电源的指令；以及

一电源控制模块，其与指令生成模块相连接，用于接收到指令生成模块的指令或“强制接通电源”指令后，接通或切断电源。

2.如权利要求1所述的节电控制器，其特征在于，其还包括一数据存储模块，其与数据采集模块相连接，用于存储电器的状态特征数据、系统分析过程中产生的数据、预先设定的特征数据或光波、电磁波媒介传递的特征数据。

3.如权利要求2所述的节电控制器，其特征在于，其还包括一与数据采集模块相连的智能自学习模块，用于根据数据采集模块采集的数据，生成电器的工作状态特征数据并存储到数据存储模块中。

4.如权利要求3所述的节电控制器，其特征在于，该指令生成模块读取电器当前状态数据，提前预定时间生成自动开机指令或在预定时间后生成自动关机指令。

5.如权利要求2所述的节电控制器，其特征在于，该指令生成模块将数据采集模块和数据存储模块中的特征值进行比较，根据比较结果生成切断电源指令。

6.如权利要求5所述的节电控制器，其特征在于，该特征值为电流值或电压值。

7.如权利要求2所述的节电控制器，其特征在于，该数据采集模块接收信号特征并存储到数据存储模块中。

8.如权利要求7所述的节电控制器，其特征在于，该信号特征为频率或者波长，其媒介为光波或电磁波。

9.如权利要求2所述的节电控制器，其特征在于，该数据采集模块采集主机特征值并存储到数据存储模块中，用于控制接通或切断外设的电源。

10.如权利要求9所述的节电控制器，其特征在于，该主机特征值为电流、电压或功率中的一种或几种。

11.如以上任一权利要求所述的节电控制器，其特征在于，其还包括一与电源控制模块相连的强制接通电源模块，用于强制接通电源。

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