CN102722145A - 一种智能家电控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种智能家电控制系统，其包括：网络访问模块，提供家电的网络访问功能；家电联动模块，提供不同智能家电之间的联动功能；负荷分类模块，提供对不同电源敏感程度的家电分类功能；用电管理模块，提供家电的电量和电能质量查询；家电控制模块，通过本地或远程控制家电的开关。通过该系统使智能家电和智能电网更加可靠，同时又可提高智能电网的经济效益，减少电力损耗。
Description
技术领域
本发明涉及智能家电控制系统。
背景技术
根据国家电网公司的规划，我国正在全国范围内建设坚强型智能电网，实现电网在输电、变电、配电、用电等环节的智能化。在电网实现智能化后，居民用电的智能化就成了电网智能化的最后环节，即智能电网的“最后一公里”。而对家电的智能化管理和控制，是居民用电智能化的关键因素，也是智能电网建设的关键环节之一。
智能家电将先进的通信技术、网络技术和控制技术应用于传统家电，使家电具备智能化和信息网络功能。与传统家电相比，智能家电不仅具有使人类生活更舒适、更安全、更方便的传统功能，还由原来被动静止的物体转变为具有主动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，优化人们的生活方式，增强家居生活的安全性，同时可配合智能电网，实现家庭节能，减少全社会的能源消耗。
智能家电的技术进步，关键在于采用先进的控制技术，使家电从一种机械式的用具变成一种具有智能的设备，实现了全新的家电概念。现代社会的显著特点是数字化、信息化和网络化，智能家电正是家居信息化发展的必然趋势。家电在经过了机电空控制、电子控制、程序控制等阶段后，正在全面进入通过网络获取知识、交换数据、协同工作的智能化阶段。
智能家电普及后，对智能家电进行集中管理和控制便成了一种迫切的需求。同时，智能家电控制系统也是家电智能化的必然选择，只有配置先进的智能家电控制系统，才能充分发挥智能家电的作用、使所有智能家电协同工作、使智能家电与智能电网双向互动。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种智能家电控制系统，使智能家电和智能电网更加可靠，同时又可提高智能电网的经济效益，减少电力损耗。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种智能家电控制系统，包括：
网络访问模块，包括数据库系统和应用软件，利用网络透传技术，将智能家电的网络请求转换为互联网信息，同时将互联网数据转发给智能家电；实现智能家电和互联网之间的数据转换过程，在不同数据格式、不同网络协议之间转换，并转发给指定的智能家电；
家电联动模块，采用网络交换技术，在不同智能家电之间建立联动机制，当某个或几个网络家电达到控制参数的设置限值时，会触发其他智能家电的某项控制操作；家电联动模块对所有智能家电进行协同操作，协同配合，提高智能家电的整体智能化水平；
负荷分类模块，提供对不同电源敏感程度的家电分类功能，将获得的资料和基础数据进行统计处理，生成最佳的家电联动和控制方案；
用电管理模块，提供家电的电量和电能质量查询；
家电控制模块，对智能家电进行控制，包括开关控制、定时控制和远程控制。
作为改进，还包括家电运行存储模块，所述存储模块记录智能家电的运行过程和运行情况，并具备断电记忆功能。
作为改进，还包括统计分析模块，所述统计分析模块自动记录汇总智能家电的运行数据，自动生成智能家电的运行报表。
作为改进，所述网络访问模块适应各种不同的外部网物理通道，包括有线局域网、无线网络、手机3G网络、互联网。
作为改进，所述家电联动模块适应多种内部网物理通道，包括载波通讯、室内小无线、WIFI。
作为改进，所述智能家电控制系统与社区服务主站和供电部门的采集主站连接通讯，实现智能电网的三级联动，并利用网络进行远程服务。
本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：
提供了一种高效、易用、可靠的控制智能家电的手段，提高智能家电的可靠性，精确掌握每个智能家电的运行情况，对智能家电进行精细化管理；并可使智能家电和智能电网更加可靠，同时又可提高智能电网的经济效益，减少电力损耗；本系统和方法又有利于社会的科学用电，节能减排。
附图说明
图1是本发明智能家电控制系统的功能模块图。
图2是本发明智能家电控制方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。
一种智能家电控制系统，对各类智能家电进行统一管理，将智能家电与智能电网结合，进行双向互动，为智能电网的远程采样提供基础数据，并对采样的数据点进行智能管理，同时引导智能家电错峰用电，平滑用电负荷曲线，节省电源和输电网络的费用。另外，智能家电控制系统可与社区服务主站连接，或通过互联网与住户的其他电脑连接，实现家电的远程控制。
如图1所示，该智能家电控制系统主要包括一网络访问模块10、一家电联动模块11、一负荷分类模块12、一用电管理模块13和一家电控制模块14。并进一步包括家电运行存储模块和统计分析模块。
所述网络访问模块10适应各种不同的外部网物理通道，包括有线局域网、无线网络、手机3G网络、互联网。包括数据库系统和应用软件，利用网络透传技术，将智能家电的网络请求转换为互联网信息，同时将互联网数据转发给智能家电。因为智能家电本质上是家用电器，智能芯片和软件系统的容量和速度都比较小，无法发出普通的互联网请求，也无法处理互联网的数据。网络访问模块10就完成了智能家电和互联网之间的数据转换过程，在不同数据格式、不同网络协议之间转换，并转发给指定的智能家电。
所述家电联动模块11适应多种内部网物理通道，包括载波通讯、室内小无线、WIFI。采用网络交换技术，在不同智能家电之间建立联动机制，当某个或几个网络家电达到控制参数的设置限值时，会触发其他智能家电的某项控制操作。家电联动模块对所有智能家电进行协同操作，协同配合，提高智能家电的整体智能化水平。例如，该模块可将空调的开启和关闭与窗户控制设备联动，当空调开启时，自动发送信息给窗户控制设备，检查门窗的开关状态，并且根据设置进行自动关窗等操作。
所述负荷分类模块提供对不同电源敏感程度的家电分类功能，将获得的资料和基础数据进行统计处理，生成最佳的家电联动和控制方案。
所述用电管理模块提供家电的电量和电能质量查询。
所述家电控制模块14可以对智能家电进行控制，包括开关控制141、定时控制142和远程控制143。家电控制模块可利用多种数据通道，包括局域网、wifi无线网、载波网络等，将通讯指令在各种数据通道上透明转发，达到控制家电、监控家电的目的。在与智能家电通讯时，家电控制模块可以采用各种通讯规约，例如modbus、DL371等，并根据智能家电的实际种类，自动适应不同的通讯规约。
所述存储模块记录智能家电的运行过程和运行情况，并具备断电记忆功能。
所述统计分析模块自动记录汇总智能家电的运行数据，自动生成智能家电的运行报表。
如图2所示，智能家电控制系统的控制流程如下：
步骤S101，连接智能电网；
在此步骤中，根据预先设置的规则，通过adsl等接入互联网，并登录到供电部门的智能电网管理系统，获得供电信息、电能质量、峰谷电价、实时电价等信息，作为智能家电控制的基础资料。同时可从电力系统的负荷管理系统、需求侧管理系统、营销自动化系统等获得用电数据，并收集天气预报、重大活动、节假日等各类信息，对地区范围内的用电趋势进行分析和预测的结果，为智能家电控制系统提供参考依据。
步骤S102，获取供电数据；
在此步骤中，智能家电控制系统接入关口表计和各智能家电的计量模块，获取供电、用电等的详细数据，包括当前数据和历史数据。在取得供电数据的同时，获得电能质量的数据，包括电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、谐波含量等。
步骤S103，智能分析；
负荷分类模块将获得的资料和基础数据进行统计处理，生成最佳的家电联动和控制方案。该模块利用了先进的软件技术和数据库技术，以高效、并发的处理较大数量智能家电的实时分析。
步骤S104，家电联动；
家电联动模块采用网络交换技术，在不同智能家电之间建立联动机制，当某个或几个网络家电达到控制参数的设置限值时，会触发其他智能家电的某项控制操作。家电联动模块对所有智能家电进行协同操作，协同配合，提高智能家电的整体智能化水平。例如，该模块可将空调的开启和关闭与窗户控制设备联动，当空调开启时，自动发送信息给窗户控制设备，检查门窗的开关状态，并且根据设置进行自动关窗等操作。
步骤S105，家电控制；
家电控制模块监控所有智能家电的运行情况，显示动态的拓扑图，直观的显示各智能家电的运行情况；系统通过移动设备、固定电话和internet等多种方式，对智能家电的开关、运行状态、定时启动等进行远程控制；系统通过局域网、wifi无线网络等方式，对室内的智能家电进行实时控制，并监测智能家电的运行状态；系统利用web网页，进行基于web方式对智能家电进行控制。
家电控制模块利用有线或无线网络，连接到智能家电，将控制指令以密文的方式进行发送。发送指令时，可以采用各类通道，包括局域网、wifi无线、载波等。在这些网络的上层，集中控制模块建立socket连接，采用http协议进行传输，保证传输方式的可靠性和易维护性。
步骤S106，统计分析；
统计分析模块自动记录汇总智能家电的运行数据，自动生成智能家电的运行报表。其中报表包括所有智能家电的实时运行状态、历史运行状态、指定时间段的运行记录等。系统采用vba技术，报表兼容excel，采用excel的编程语法，报表的格式可以灵活定义。
智能家电控制系统在通讯通道上，跨越三大网络，即无线网络、有线网和电力网，将三者紧密联系，同时又各有分工。在控制指令从主站系统传出时，信号为局域网的方式；在进入智能电网系统后，信号在光纤、拨号、无线网等介质上传输；在进行计量设备采集时，信号在电力网络上传输。正因为如此，系统在信号传输的可靠性、安全性上做了特别的处理，包括自动选择最优的通道、对信号报文进行加密、对使用者身份进行严格认证、对电力载波信号进行CRC校验等，从而保证控制信号能准确、安全的传输，避免信号丢失、误传，避免非法用户的使用。
本发明在系统构架(采用J2EE数据服务技术)与网络组织方式上具有一定的前瞻性，通信手段上无线通信网络和有线通信网络的结合，以保证系统的先进性和投资的有效性。
在整个数据通信过程中采用TCP/IP通信协议，可屏蔽各种中间层协议，从该网络访问模块10到智能电网管理系统的通信可以在广域网中数据的传输。由于采用基于J2EE构架的数据WEB服务方式，可避免直接利用底层的Socket通信，符合HTTP1.1和DATA Service的相关国际标准，传输的数据能有效通过广域网中的各种安全设备，同时数据经过数字签名，本身的安全性和完整性也得到了保证。
数据并发传输解决方案：数据的并发传输是一般的网络应用系统的一大瓶颈，由于在实际应用中一个大的系统有数目巨大的基层应用(几万)，保证高传输成功率的前提是解决并发传输的通信阻塞。本发明采用J2EE+Web服务构成，即企业级的基于J2EE构架基础的数据采集和数据服务发布软件构架，该系统能支持高强度的数据并发传输和数据服务，支持海量数据查询，具有极高的实用性。其中包含有四大核心技术：
1、J2EE连接体系：J2EE连接体系提供了J2EE应用和企业内存在的EIS系统集成的标准框架。
2、JMS(Java信息服务)：Java信息服务是一个支持企业通信系统的标准编程接口，目的在于提供一个跨越不同类型通信系统的公共接口。Java 应用程序利用JMS API和企业的通信系统连接后，应用程序就能利用通信系统提供的功能创建和发送消息，达到和其它应用系统异步通信的目的。
3、JDBC API: 它是和关系型数据库系统集成的标准接口。应用程序用这个接口获得数据库连接、查询数据和执行其它的数据库功能。
4、Web Services：允许EIS提供一些服务访问点，新的应用通过这些点可以获取数据，也可以提交数据。
本发明智能家电控制系统利用先进的通信技术、计算机及网络技术，为智能家电管理和控制、智能电网“最后一公里”管理提供了一个切实可行的解决方案。它可以充分利用各类通讯介质，使管理者可以随时随地的掌握每个智能家电的用电量和每个储能设备的储存电量等信息，可以对智能家电进行系统、全局控制，也可以设定调度方案，对各智能家电进行错峰平谷，降低能源消耗，提高供电质量。本发明的应用对象主要为需要控制智能家电的社区、住宅、别墅等。
由上述可知，本发明基于光纤、电力载波、小无线、WIFI、3G等通信方式来传递数据；并基于J2EE构架的数据服务，解决并发传输瓶颈问题，提供强大的基于J2EE的Web Data Service的数据服务和数据验证。采用本发明，可使智能家电控制系统的运营成本极大的降低，可靠性和安全性得到极大的提高，使系统真正具有实用性，提高智能家电管理的自动化水平，促进供电、配电、用电各方的有序发展。
综上所述，本发明解决了现有技术中所存在的既要将各类智能家电设备接入电网，又要解决通讯方式复杂、对供电质量要求较高等矛盾问题，同时解决当设备数量庞大时易引起网络阻塞的问题。对现场设备，在通过网络发送控制指令前，先对控制指令进行密码验证和MD5/SHA1加密处理，在整个传输过程中均用密文方式，并充分利用局域网、WiFi无线、载波等通道，从而充分利用网络资源，避免网络阻塞，同时充分保证控制指令的完整性和安全性。其中，主站系统采用J2EE＋WebService的方法，用Weblogic中间件系统，可同时支持1000个智能家电设备的接入，适应国内所有地区的小区和住宅。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种智能家电控制系统，其特征在于，包括：
网络访问模块，包括数据库系统和应用软件，利用网络透传技术，将智能家电的网络请求转换为互联网信息，同时将互联网数据转发给智能家电；实现智能家电和互联网之间的数据转换过程，在不同数据格式、不同网络协议之间转换，并转发给指定的智能家电；
家电联动模块，采用网络交换技术，在不同智能家电之间建立联动机制，当某个或几个网络家电达到控制参数的设置限值时，会触发其他智能家电的某项控制操作；家电联动模块对所有智能家电进行协同操作，协同配合，提高智能家电的整体智能化水平；
负荷分类模块，提供对不同电源敏感程度的家电分类功能，将获得的资料和基础数据进行统计处理，生成最佳的家电联动和控制方案；
用电管理模块，提供家电的电量和电能质量查询；
家电控制模块，对智能家电进行控制，包括开关控制、定时控制和远程控制。
2.根据权利要求1所述的一种智能家电控制系统，其特征在于：还包括家电运行存储模块，所述存储模块记录智能家电的运行过程和运行情况，并具备断电记忆功能。
3.根据权利要求1所述的一种智能家电控制系统，其特征在于：还包括统计分析模块，所述统计分析模块自动记录汇总智能家电的运行数据，自动生成智能家电的运行报表。
4.根据权利要求1所述的一种智能家电控制系统，其特征在于：所述网络访问模块适应各种不同的外部网物理通道，包括有线局域网、无线网络、手机3G网络、互联网。
5.根据权利要求1所述的一种智能家电控制系统，其特征在于：所述家电联动模块适应多种内部网物理通道，包括载波通讯、室内小无线、WIFI。
6.根据权利要求1所述的一种智能家电控制系统，其特征在于：所述智能家电控制系统与社区服务主站和供电部门的采集主站连接通讯，实现智能电网的三级联动，并利用网络进行远程服务。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20121010 |