CN103259136A

CN103259136A - 节能插座

Info

Publication number: CN103259136A
Application number: CN 201210039861
Authority: CN
Inventors: 李满廷
Original assignee: SHANGHAI ZHIMU INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI ZHIMU INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2013-08-21

Abstract

本发明提供了一种节能插座，包括：电源输入模块；电能检测模块，用于对所述供电信号进行计量以检测当前的电器能耗；功耗特征图生成模块，在预设的持续时间内对所述电器能耗进行预设次数的采样，并根据采样结果确定运营能耗阈值范围和待机能耗阈值范围；自适应控制模块，对所述电能检测模块检测到的电器能耗进行比对，若所述电器能耗落入所述待机能耗阈值范围则输出待机信号；开关控制模块，根据所述待机信号控制连接在供电通路上的可控开关，以切断或恢复对所述电器的供电。本发明能够自适应地判断当前连接的电器是否处于待机状态。

Description

节能插座

技术领域

本发明涉及一种节能插座，尤其涉及一种智能化自适应的节能插座。

背景技术

随着经济的发展，碳排放问题日益严重，已经引发了气候变暖等诸多问题，因而节能减排受到越来越多的关注。

现有技术中存在能够切断供电的节能插座，例如现有技术中已有一种节能插座，在使用时用户需要将电器强制待机预设的时间段(例如几分钟)，使得节能器记录电器的待机能耗，之后再检测到对应的功耗时可以判定电器正在待机，因而能够自动切断供电，实现节能的目的。但是，现有技术中的节能插座在连接在其上的电器更换、增加、减少时，电器功耗的变化会导致节能插座判断待机能耗和运营能耗错误，从而无法准确判断电器是否处于待机状态。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种节能插座，能够自适应地判断当前连接的电器是否处于待机状态。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种节能插座，包括：

电源输入模块，接收外部供电信号；

与所述电源输入模块相连的电能检测模块，用于对所述供电信号进行计量以检测当前的电器能耗；

功耗特征图生成模块，在预设的持续时间内对所述电器能耗进行预设次数的采样，并根据采样结果确定运营能耗阈值范围和待机能耗阈值范围，所述运营能耗阈值范围包含所述电器全部运营时的功耗，所述待机能耗阈值范围包含所述电器全部待机时的功耗；

自适应控制模块，对所述电能检测模块检测到的电器能耗进行比对，若所述电器能耗落入所述待机能耗阈值范围则输出待机信号，若所述电器能耗发生斜率突变且斜率突变后的电器能耗未落入所述运营能耗阈值范围和待机能耗阈值范围，则触发所述功耗特征图生成模块重新确定所述运营能耗阈值范围和待机能耗阈值范围；

开关控制模块，根据所述待机信号控制连接在供电通路上的可控开关，以切断或恢复对所述电器的供电。

可选地，所述节能插座还包括：通信模块，用于与外部设备进行通信。

可选地，所述节能插座还包括：与所述通信模块和开关控制模块相连的节能策略设置模块，经由所述通信模块从所述外部设备接收用户设置的节能策略，所述开关控制模块根据所述待机信号和节能策略控制所述可控开关的导通和关断。

可选地，在所述电器能耗落入所述待机能耗阈值范围时，所述自适应控制模块还根据所述待机能耗阈值范围计算节能减排信息。

可选地，所述节能插座还包括：存储与统计模块，用于存储所述运营能耗阈值范围和待机能耗阈值范围以及节能减排信息。

可选地，所述节能插座还包括：与所述存储与统计模块相连的显示模块，用于显示所述节能减排信息。

可选地，所述节能插座还包括：身份认证模块，从外部设备接收动态密钥，使用所述动态密钥对所述节能插座的设备唯一标识身份码进行加密，并将加密后的设备唯一标识身份码发送至所述外部设备进行认证。

可选地，所述身份认证模块还从外部设备接收认证通过指令，并由所述认证通过指令触发，使用所述动态密码对所述节能减排信息进行加密后发送至所述外部设备。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明实施例的节能插座，在检测到的电器能耗超出先前的待机能耗阈值范围和运营能耗阈值范围时，即连接在节能插座上的电器发生更换或者增减时，能够自动重建功耗特征图，重新确定待机能耗阈值范围和运营能耗阈值范围，实现了待机和运营状态的智能化判断。

此外，本发明实施例中的节能插座能够根据待机信号和节能策略来控制电器的供电，只有在节能策略允许断电并且全部电器已经进入待机状态时才切断供电，在保证降低能耗的同时并不影响用户对电器的正常使用。

附图说明

图1是本发明实施例的节能插座的结构框图；

图2是本发明实施例的节能插座的功耗特征图；

图3是本发明实施例的节能插座的一个示例性的功耗测量图；

图4是本发明实施例的节能插座的工作流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

本文中，术语“耦合”指的是二者之间直接通过有线连接、无线连接的方式传递信号，或者是二者之间经由第三方设备通过有线连接、无线连接的方式传递信号。

本实施例的节能插座在连接至其上的全部电器进入待机状态时能够自动切断供电，并且该节能插座具有设备唯一标识身份码并能够输出节能减排信息，设备唯一标识身份码是与节能插座本身绑定的、用于标识节能插座的字符、数字或者二者的结合，设备唯一标识身份码与节能插座之间是一一对应的。此外，节能减排信息可以包括节省的功耗、减少的碳排放等信息。

图1示出了本实施例的节能插座的结构示意图，包括：电源输入模块111、电能检测模块112、功耗特征图生成模块113、自适应控制模块114、开关控制模块115、通信模块116、节能策略设置模块117、存储与统计模块118、显示模块119以及身份认证模块120。

其中，电源输入模块111接收外部的供电信号(例如220V市电)，可以进行整流、变压等操作，以供连接在节能插座上的电器工作，另外通过变压也可以供节能插座内部自身的各个电子模块工作，如通信模块116、存储与统计模块118、显示模块119等。

电能检测模块112与电源输入模块111相连，对电源输入模块111输出的供电信号进行计量，以检测当前的电器能耗。电能检测模块112可以基于现有技术中各种高精度电能计量芯片来实现。

功耗特征图生成模块113与电能检测模块112相连，用于生成功耗特征图，生成过程包括：在预设的持续时间内对检测到的电器能耗进行预设次数的采样，并根据采样结果确定运营能耗阈值范围和待机能耗阈值范围，其中，运营能耗阈值范围包含全部电器都运营时的功耗，待机能耗阈值范围包含全部电器都待机时的功耗。上述功耗特征图即是包括了运营能耗阈值范围和待机能耗阈值范围的曲线图。

图2示出了一个示例性的功耗特征图，其中区间Rang1为待机能耗阈值范围，区间Rang2为运营能耗阈值范围。待机能耗阈值范围对应于全部电器都待机时的功耗范围(即对应于采样得到的最小功耗范围)，由于市电的不稳定性以及采样的误差，为了提高精确度，将待机能耗阈值范围确定为包含了检测到的各个待机功耗值的范围区间，例如可以设定为检测到的范围的正负15％范围内；类似地，将运营能耗阈值范围确定为包含了检测到的各个运营功耗值的范围区间，例如可以设定为检测到的范围的正负15％范围内。

仍然参考图1，自适应控制模块114与电能检测模块112和功耗特征图生成模块113相连，对检测到的电器能耗进行比对，若电器能耗落入待机能耗阈值范围则输出待机信号，并根据待机能耗阈值范围计算节能减排信息，若电器能耗发生斜率突变且斜率突变后的电器能耗未落入运营能耗阈值范围和待机能耗阈值范围，则触发功耗特征图生成模块113重新确定运营能耗阈值范围和待机能耗阈值范围。

图3示出了一个示例性的电器能耗检测曲线图，结合图2和图3，在点Wx1处，曲线斜率发生突变，但是点Wx1处的功耗落入图3中的区间Rang2内，即落入运营能耗阈值范围内，判定为当前各电器处于运营状态；在点Wx2处，曲线斜率再次发生突变，点Wx2处的功耗并未落入图3中的区间Rang1，也未落入图2中的区间Rang2，可以推测出有新增的电器连接在节能插座上，导致待机功耗增大，因而需要进行功耗特征图的重建，即重新确定运营能耗阈值范围和待机能耗阈值范围；在点Wx3处，曲线斜率发生突变，点Wx3处的功耗也未落入图2中的区间Rang1和Rang2，可以推测出新增的电器正在运营，导致总的运营功耗增大，需要进行功耗特征图的重建；在点Wx4处，曲线斜率发生突变，点Wx4处的功耗落入图2中的区间Rang1，可以推测出新增的电器已经被移除，总的待机功耗回复到先前的状态，因而需要进行功耗特征图的重建，重建后的特征图恢复至图2中的形态。需要说明的是，此处“斜率突变”指的是检测到的电器功耗的曲线斜率的改变量超过预设的阈值。

仍然参考图1，开关控制模块115根据自适应控制模块114产生的待机信号控制连接在供电通路上的可控开关(例如继电器等)，在待机信号有效(即全部电器都待机)时断开可控开关，切断对电器的供电以节省能耗，否则保持可控开关的闭合状态以保证对电器的供电。此外，在切断供电之后，自适应控制模块114还根据功耗特征图中的待机能耗阈值范围计算节能减排信息，例如根据待机能耗阈值范围和切断供电的持续时间来计算断电后总计节省的功耗，另外还可以根据节省的功耗来计算相应的减少的碳排放。

通信模块116用于与外部设备(例如与节能插座耦合的台式计算机、手机、平板设备等)进行通信，例如发送设备唯一标识身份码、接收认证通过指令、传送节能减排信息等等。

此外，本实施例的节能插座还可以包括与通信模块116和开关控制模块115相连的节能策略设置模块117，经由通信模块116从外部设备接收用户设置的节能策略，该节能策略可以包括供电时段和断电时段，例如将每一天的7:00AM至23:00PM设置为供电时段，在此时段向电器供电，将其余的时段设置为断电时段，在此时段切断电器供电。本实施例中，开关控制模块115将根据待机信号和节能策略来共同控制可控开关的导通和关断(即恢复供电或者断电)，在进入断电时段之后，需要同时判断待机信号是否有效，即是否全部电器已经进入待机状态，只有全部电器都已经进入待机状态时才切断供电，如果待机信号指示有电器还在继续运营，则在进入设置的断电时段后，仍然保持供电，直至待机信号有效，即待机信号指示全部电器已经待机，从而保证电器的正常使用，避免对用户造成不必要的干扰。

此外，本实施例的节能插座还包括：存储与统计模块118，用于存储运营能耗阈值范围和待机能耗阈值范围以及节能减排信息；与存储与统计模块118相连的显式模块119，用于显示节能减排信息。

本实施例的节能插座中，存储与统计模块118可以基于各种存储器来实现，例如Flash存储器等；显示模块119可以采用非笔段式液晶等方式来实现；自适应控制模块114、功耗特征图生成模块113、开关控制模块115、节能策略设置模块117可以采用单独的硬件模块来实现，也可以采用通用的微控制器(MCU)来实现；通信模块116可以采用各种有线模块(如以太网接口模块、USB接口模块等)、无线通信模块(如蓝牙模块、WIFI模块等)来实现。

图4示出了本实施例的节能插座的工作流程图，包括：在41处，进行初始化，将变量n设置为0；在42处，对电器能耗进行采样，每次采样后变量n递增；在43处，判断n是否小于预设的次数N，如果是，则转至步骤44处，构建功耗特征图，并继续至步骤45，确定运营能耗阈值范围和待机能耗阈值范围；如果43处判定结果为否，那么表示功耗特征图已经构建完成，行进至步骤46，检测斜率突变；之后前进至步骤47，判断斜率突变之后的电器功耗是否在运营能耗阈值范围和待机能耗阈值范围中，如果是，则前进至步骤49，进行后续的处理，例如，如果落入待机能耗阈值范围则待机信号切换为有效，如果落入运营能耗阈值范围则待机信号切换为无效；如果步骤47中的判断结构为否，则前进至步骤48，将变量n设置为0，并转回至步骤43至45，重新构建功耗特征图。

仍然参考图1，本实施例中的节能插座还包括身份认证模块120，通过通信模块116从外部设备接收动态密码，并采用该动态密码对节能插座自身的设备唯一标识身份码进行加密，将加密后的设备唯一标识身份码发送至外部设备进行验证，验证过程可以由外部设备自身来进行，也可以由外部设备转发至专用的服务器来进行。认证过程执行之后，可以将认证结果发回至节能插座。

节能插座在接收到认证通过指令之后，可以将节能减排信息采用先前接收到的动态密码进行加密，将加密后的节能减排信息发送至外部设备进行统计处理，该统计处理过程可以由外部设备本身来执行，也可以由外部设备转发至专用的服务器来执行。

综上，本实施例的节能插座能够自适应地确定电器的运营能耗阈值范围和待机能耗阈值范围，因此，即使连接在节能插座上的电器发生了更换、增加或者减少，节能插座也能够自适应地确定当前的全部电器是否进入待机状态，并可以结合用户的节能策略来切断供电或者恢复供电。

此外，本实施例的节能插座还可以实现认证功能，将自身的设备唯一标识身份码经过加密后发送至外部设备进行认证，并在认证通过后将计算的节能减排信息经过加密后上传，以便于进行后续的统计处理等操作。由于在发送设备唯一标识身份码和节能减排信息时都经过加密，因而保证了信息的安全性。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims

1.一种节能插座，其特征在于，包括：

电源输入模块，接收外部供电信号；

2.根据权利要求1所述的节能插座，其特征在于，还包括：通信模块，用于与外部设备进行通信。

3.根据权利要求2所述的节能插座，其特征在于，还包括：

与所述通信模块和开关控制模块相连的节能策略设置模块，经由所述通信模块从所述外部设备接收用户设置的节能策略，所述开关控制模块根据所述待机信号和节能策略控制所述可控开关的导通和关断。

4.根据权利要求1所述的节能插座，其特征在于，在所述电器能耗落入所述待机能耗阈值范围时，所述自适应控制模块还根据所述待机能耗阈值范围计算节能减排信息。

5.根据权利要4所述的节能插座，其特征在于，还包括：

存储与统计模块，用于存储所述运营能耗阈值范围和待机能耗阈值范围以及节能减排信息。

6.根据权利要求5所述的节能插座，其特征在于，还包括：与所述存储与统计模块相连的显示模块，用于显示所述节能减排信息。

7.根据权利要求4所述的节能插座，其特征在于，还包括：

身份认证模块，从外部设备接收动态密钥，使用所述动态密钥对所述节能插座的设备唯一标识身份码进行加密，并将加密后的设备唯一标识身份码发送至所述外部设备进行认证。

8.根据权利要求7所述的节能插座，其特征在于，所述身份认证模块还从外部设备接收认证通过指令，并由所述认证通过指令触发，使用所述动态密码对所述节能减排信息进行加密后发送至所述外部设备。