CN102215150A

CN102215150A - 一种基于物联网的供电与通信一体化智能家居系统

Info

Publication number: CN102215150A
Application number: CN2011101445668A
Authority: CN
Inventors: 雷宪章; 薛飞
Original assignee: Beijing Xuji Electric Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Beijing Xuji Electric Co Ltd
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2011-10-12

Abstract

本发明涉及一种基于物联网的供电与通信一体化智能家居系统，包括：用于接入光纤复合电缆的ONU，所述ONU输出连接母线，母线的各引线端连接有用于插入智能插头的至少一个智能插座，所述智能插头是安装有电子标签的电器插头；智能插座上设有插座电气信息测量单元、插座编码信息单元、对应所述智能插头的插座电子标签识别单元以及用于调制母线上电力载波的插座电力Modem；所述插座电子标签识别单元用于读取插入的智能插头的电子标签编码。本发明的方案通过利用光纤复合电缆实现光纤与电缆一体化入户，入户后利用电力线载波通信将通信与供电集成直到智能插座，以实现通电则通信。

Description

一种基于物联网的供电与通信一体化智能家居系统

技术领域

本发明涉及智能用电及智能家居信息采集与控制领域，特别是一种基于物联网的供电与通信一体化智能家居系统。

背景技术

随着智能电网技术的不断发展，智能用电和智能家居技术成为智能电网技术应用的一个重要领域和环节。人们不断研发各种促进智能家居和智能用电的技术，尤其是光纤复合电缆以及电力线载波通信的技术，为智能用电的信息采集和控制提供了一种很好的手段。但是，目前已有的智能家居技术，缺少电器与插座的灵活互换能力，也缺少用户自主按照需求随意扩展的能力，很多技术较为繁琐和死板，需要在供电线路建设的同时额外部署很多附加的通信设施，尤其是在家居内部部署大量的无线通信装置，对人体健康和通信质量与可靠性都存在不确定的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于物联网的供电与通信一体化智能家居系统，实现智能家居供电与通信线路的一体化，且同时保证其具有灵活的可扩展性，用户的电器可自由变更电气接入位置，并能够保证电器的身份识别甚至是灵活精确控制。

为实现发明目的，本发明的方案是：一种基于物联网的供电与通信一体化智能家居系统，包括：用于接入光纤复合电缆的ONU，所述ONU输出连接母线，母线的各引线端连接有用于插入智能插头的至少一个智能插座，所述智能插头是安装有电子标签的电器插头；智能插座上设有插座电气信息测量单元、插座编码信息单元、对应所述智能插头的插座电子标签识别单元以及用于调制母线上电力载波的插座电力Modem；所述插座电气信息测量单元测量包括电流、电压和功率在内的智能插座的电气信息；所述插座编码信息单元为对应智能插座定义一个标识码；所述插座电子标签识别单元用于读取插入的智能插头的电子标签编码。所述ONU还输入连接有：家居互动终端、电表、水表、燃气表和/或安防系统。

进一步的，所述ONU还输入连接有：家居互动终端、电表、水表、燃气表和/或安防系统。

所述智能插座上还插设有智能插排，智能插排上设有插排电气信息测量单元、对应每个插孔的插排编码信息单元、对应插入的智能插头的插排电子标签识别单元以及用于调制母线上电力载波的插排电力Modem。

智能插排的每个插孔具有按插孔序号设定的识别码，智能插排插入智能插座后，通过智能插座的标识码末位叠加插孔序号的方式，唯一识别和寻址每个插孔。

所述智能插排的插孔上还插入有另外的智能插排。

所述智能插座、智能插排上插入智能家电，智能家电包括带有电子标识的电器插头、控制调节单元以及与电器控制调节单元连接的内置电力Modem。

所述智能插座上还插设有智能插排，智能插排上设有插排电气信息测量单元、对应每个插孔的插排编码信息单元、对应插入的智能插头的插排电子标签识别单元以及用于调制母线上电力载波的插排电力Modem。智能插排的每个插孔具有按插孔序号设定的识别码，智能插排插入智能插座后，通过智能插座的标识码末位叠加插孔序号的方式，唯一识别和寻址每个插孔。所述智能插排的插孔上还可插入另外的智能插排。所述智能插座、智能插排上插入智能家电，智能家电包括带有电子标识的电器插头、控制调节单元以及与电器控制调节单元连接的内置电力Modem。

本发明的方案通过利用光纤复合电缆实现光纤与电缆一体化入户，入户后利用电力线载波通信将通信与供电集成直到智能插座，以实现通电则通信。电器的智能插头与插座，插排与插座可灵活自主连接，智能家电按照标准接口和协议配置电力Modem，可以实现对家电的精准和灵活控制。该方案用最简洁的方式实现基于物联网的智能家居用电信息采集和控制，通过将诸多功能的集成以及与电力线路和插座的集成并制定标准接口和协议，可以使其具有大规模推广的通用性和灵活性。可以实现供电能力的扩展和通信能力的扩展的完全同步，且不会给用户造成任何制约和不便，不需要用户的特殊配合，用户依然可延续以往随意更换电器接入电网的位置以及随意通过插排扩展供电范围的做法，依然可以享受智能家居用电所提供的所有便捷服务和能力。

附图说明

图1是本发明的供电通信一体化智能家居系统示意图；

图2是智能插排插入智能插排示意图；

图3是智能家电结构功能示意图。

具体实施方式

该发明的供电和通信一体化智能家居系统如图1所示。ONU，即 (Optical Network Unit) 光节点。一般把装有包括光接收机、上行光发射机、多个桥接放大器网络监控的设备叫做光节点。

如附图1所示，基于物联网的供电与通信一体化智能家居系统，包括：用于接入光纤复合电缆的ONU，所述ONU输出连接母线，母线的各引线端连接有用于插入智能插头的至少一个智能插座，所述智能插头是安装有电子标签的电器插头；智能插座上设有插座电气信息测量单元、插座编码信息单元、对应所述智能插头的插座电子标签识别单元以及用于调制母线上电力载波的插座电力Modem；所述插座电气信息测量单元测量包括电流、电压和功率在内的智能插座的电气信息；所述插座编码信息单元为对应智能插座定义一个标识码；所述插座电子标签识别单元用于读取插入的智能插头的电子标签编码。

构建系统时，为每一个智能插座分配可唯一识别身份的地址编码，使系统内所有插座在后台监控系统（通过光纤复合电缆连接ONU的外接线端）可唯一识别和管理。为每一个智能插座配备电流、电压和功率的插座电气信息测量装置，按照后台实际的多种应用功能中对数据需求的最高标准实时测量在该插座上发生的用电信息。通过给电器插头配置唯一电子标签以及智能插座对插头标签的自动识别功能，可以使后台监控系统自动识别出接入某一智能插座的电器身份。电器插头从某一智能插座转换插入另一智能插座，根据电子标识可自动识别电器接入位置和身份的变化。

进一步的，为每一个家居配置互动终端，互动终端连接ONU的内接线端，其信息来源和控制指令全部经由小区或楼宇后台监控系统，而没有绕过监控系统直接与智能插座进行本地通信，这样用户对于家局内用电信息的监控和控制的方式和范围都可以通过楼宇后台监控系统灵活配置和管理，提高了可靠性和安全性。所采集的全景用电信息数据存储于后台监控系统的实时及历史数据库，构建智能家居用电统一数据平台，为更多的高级软件应用功能提供统一的数据支撑。

在此基础上，在楼宇后台监控系统采集并建立智能家居用电全景信息模型，该模型包括家居内供电网络的电气布局；各插座的位置状态；所有家用电器的身份、特性和接入供电网络的位置；所有家用电器的实时电压、电流和功率。通过在基于物联网技术的智能家居用电信息采集的组网技术之上，为智能插座安装可控开关，通过实现插座与后台的点对点双向通信，使后台监控系统可以精确控制指定连接地点的指定电器的电源开关。

所有智能插座具有唯一编码识别、电气数据测量以及对电器插头编码信息的读取功能，这些功能通过芯片技术集成，与电力线载波通信制定标准化通信接口，可以实现智能插座的通用性和一体化，在架设供电线路和插座时，同时实现通信功能。

通过智能插排可灵活扩展供电和通信功能。智能插排的每个插孔通过集成芯片实现标识、测量和插头识别功能，并配有电力Modem实现调制解调，从而实现供电和通信同步扩展。智能插排的每个插孔具有按插孔序号设定的识别码，插入智能插座后，通过智能插座末位叠加插孔序号的方式，可唯一识别和寻址该插孔，对其进行读取数据和控制。这样，智能插排与智能插座之间没有固定关系，智能插排可与智能插座自由结合。智能插排上可以再接入其它智能插排，通过插孔序号的继续叠加，实现多重扩展。

为电器插头制定标准统一的唯一识别的编码和接口规则，电器厂家按照标准生产电器插头，电器便可以被智能插座或智能插排识别，电器可在各插座和插排的插孔之间自由结合，系统都可以唯一识别其身份以及接入位置。

通过ONU单元实现光纤信号与以太网信号的转换，智能家居交互终端、其它表计的信息以及安防系统信息，可以接入ONU单元上传至楼宇后台监控系统，以实现统一管理。

进一步的，为智能电器制定电力线载波通信的统一接口标准，电器厂商按照指定标准为电器配备电力Modem，可以实现楼宇后台监控系统对电器的详细和精确控制指挥，而这种能力不影响电器自由转换插座、插排的接入位置，具有完全的灵活自主特征。

系统的线路构建过程具体描述为：

1，利用光纤复合电缆实现光纤网络与供电线路同步入户，以发挥光纤远距离传出的能力；

2，通过ONU单元将光信号转换为以太网信号，使得其它表计和系统的通信信号可以接入从而构成完整的智能家居网络；

3，利用电力线载波通信建立智能插座与ONU单元之间的通信，在家居内部依然保持供电与通信线路的一体化；

智能插座特征：

1，智能插座配置插座电力Modem，可实现对电力载波通信的调制解调；

2，将智能插座以及智能插排需要的身份标识、电气测量以及对插头身份表示的识别能力和对开关的控制能力，通过芯片技术进行整合；

3，将整合的芯片与插座一体化集成，可进行标准化生产；

4，制定集成芯片与插座电力Modem的接口和协议，使得插座与任何具有载波通信能力的电力线连接后，直接具有通信能力。

智能插排特征：

1. 智能插排配置有插排电力Modem，可在插入智能插座后继续具有电力线载波通信能力；

2. 智能插排的每个插孔配置与智能插座相似的集成芯片；

3. 智能插排的每一个插孔具有按序号分配的编码，与智能插座连接后，通过在智能插座识别码之后叠加该序号，来进行对该插孔的唯一识别和寻址，如图2所示。

4. 智能插排之上可以继续插入其它的智能插排，其插孔可以在原插排的插孔编码上继续叠加序号，以实现唯一的识别和寻址，如图2所示。

5. 智能插排可以更换插入别的智能插座和插排，按照前述的规则，系统自动重新进行编码识别。

本发明的智能家居系统还提供了一种智能家电：

该智能家电为电器插头制定标准统一的唯一识别的编码和接口规则，电器厂家按照标准生产电器插头，电器可以被智能插座或智能插排识别，电器在各插座和插排的插孔之间自由结合，系统都可以唯一识别其身份以及接入位置。智能家居系统通过控制电器插入的智能插座或插排的插孔处的供电开关，连接或断开母线，来控制对指定电器的供电。进一步的，通过制定标准的电力线载波通信接口和协议，在家电内部部署电力Modem，实现后台系统与家电之间建立直接的通信联系，如图3所示。智能家电设置控制调节单元，例如在所述供电开关之外，设定对家电功能及其对应的用电功率进行量化调节，将这些家电状态信息和调节指令通过电力线载波通信实现与后台的双向互动，实现对家电的精确详细控制，如图3所示。当家电插入的插座或插排位置发生改变，通过插座和插排的表示身份识别功能识别家电身份，通过插座和插排的身份编码，可重新恢复建立后台与家电的双向通信。

Claims

1.一种基于物联网的供电与通信一体化智能家居系统，其特征在于，包括：

用于接入光纤复合电缆的ONU，所述ONU输出连接母线，母线的各引线端连接有用于插入智能插头的至少一个智能插座，所述智能插头是安装有电子标签的电器插头；

智能插座上设有插座电气信息测量单元、插座编码信息单元、对应所述智能插头的插座电子标签识别单元以及用于调制母线上电力载波的插座电力Modem；

所述插座电气信息测量单元测量包括电流、电压和功率在内的智能插座的电气信息；所述插座编码信息单元为对应智能插座定义一个标识码；所述插座电子标签识别单元用于读取插入的智能插头的电子标签编码。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的供电与通信一体化智能家居系统，其特征在于，所述ONU还输入连接有：家居互动终端、电表、水表、燃气表和/或安防系统。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的供电与通信一体化智能家居系统，其特征在于，所述智能插座上还插设有智能插排，智能插排上设有插排电气信息测量单元、对应每个插孔的插排编码信息单元、对应插入的智能插头的插排电子标签识别单元以及用于调制母线上电力载波的插排电力Modem。

4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的供电与通信一体化智能家居系统，其特征在于，智能插排的每个插孔具有按插孔序号设定的识别码，智能插排插入智能插座后，通过智能插座的标识码末位叠加插孔序号的方式，唯一识别和寻址每个插孔。

5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的供电与通信一体化智能家居系统，其特征在于，所述智能插排的插孔上还插入有另外的智能插排。

6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的供电与通信一体化智能家居系统，其特征在于，所述智能插座、智能插排上插入智能家电，智能家电包括带有电子标识的电器插头、控制调节单元以及与电器控制调节单元连接的内置电力Modem。