CN103914051B - 一种智能用电控制装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种智能用电控制装置及控制方法。所述装置包括显示单元、输入单元、存储单元、控制单元、无线通信单元、采集单元、执行单元和至少一对传感器；其中，采集单元采集的功耗数据包括所述装置运行软件的实时功耗，预先存储在存储单元中，采集单元从存储单元中直接读取，根据当前运行状态确定所述装置的总功耗数据；控制单元根据所述总功耗数据执行预定的能耗约束方案，或者接收能耗约束指令并根据所述能耗约束指令执行相应的能耗约束方案。所述智能用电控制装置及控制方法能对智能用电控制装置制定相应的节能策略，提供更灵活的人机交互，满足了智能用电的要求，达到了设备运行优化、节能减耗、控制优化用电方式的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及用电智能管理技术领域，更具体地说，涉及一种智能用电控制装置及控制方法。
背景技术
智能用电、节能减耗一直是热点话题。智能用电依托智能电网和现代管理理念，利用智能量测、高效控制、高速通信、快速储能等技术，实现电网与客户能量流、信息流、业务流实时互动，构建客户广泛参与的新型供用电模式，不断提升供电质量和服务品质，提升智能化、互动化服务能力，逐步提高资产利用率、终端用电效率和电能占终端能源消费的比重，逐步实现“互动服务多样、市场响应迅速、接入方式灵活、资源配置优化、管理高效集约、多方合作共赢”的目标。集成新能源、新材料、新设备和先进的信息技术、控制技术、储能技术，以实现电力在发、输、配、用、储过程中的数字化管理、智能化决策、互动化交易，优化资源配置，满足用户多样化的电力需求，确保电力供应的安全、可靠和经济，满足环保约束，适应电力市场化发展需要。
智能用电是智能电网服务终端用户的核心环节，是用户直接感受智能电网互动化、信息化、自动化特征的重要载体。智能用电在家庭中的应用称为家庭智能用电，对节能降耗、用电安全、减少电费开支都有着重要的意义。家庭智能用电控制装置是一种智能交互终端，实现电网与用户之间的信息互动。现有的家庭智能用电控制装置虽然能控制家电的功耗，但家庭智能用电控制装置自身存在功耗大。在产品设计完成之后，其功耗特性已经定型，因此，用户在使用智能用电控制装置产品过程中只能被动接受成型的智能用电控制装置的功耗特性，不能主动参与对智能用电控制装置功耗的管理，从而不能根据各种具体使用条件，对智能用电控制装置制定相应的节能策略。
当前的智能用电控制装置在用户不操作其输入装置时，智能用电控制装置处于待机状态，此时需要检测用户实际操作智能用电控制装置才能使智能用电控制装置转变为工作状态，才能使用户输入操作命令，这个过程需要一定的时间，不利于对智能用电控制装置的人机交互。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种智能用电控制装置及方法，能够控制用电设备的用电方案，并能够降低自身的功耗，提供友好的人机交互。
本发明提供了一种智能用电控制装置，用于控制用电设备的用电控制，包括：显示单元、输入单元和存储单元，其特征在于，所述装置包括：
控制单元，用于调整工作状态以及控制用电设备；
无线通信单元，耦接控制单元，与用电设备进行无线通信；
采集单元，耦接控制单元，用于采集所述装置的功耗数据，以及获取用电设备的工作状态数据；
执行单元，耦接控制单元和无线通信单元，执行控制单元发出的指令，根据采集单元获取的功耗数据执行相对应预先存储的能耗约束方案，以及根据用电设备的工作状态数据执行相应的预定用电方案；
其中，采集单元采集的功耗数据包括所述装置运行软件的硬件实时功耗，预先存储在存储单元中，采集单元从存储单元中直接读取，根据当前运行状态确定所述装置的总功耗数据；
控制单元根据所述总功耗数据执行预定的能耗约束方案，或者接收能耗约束指令并根据所述能耗约束指令执行相应的能耗约束方案；
还包括至少一对传感器，布置在输入单元附近，控制单元监测传感器，分析由所述传感器生成的图像中的差异，确定用户的加速度和运动路径，并确定用户是否将接触输入单元以及是否将所述装置的状态从待机状态转换到工作状态。
根据本发明的实施例，能耗约束指令包括调高或调低所述控制单元的时钟频率的指令；或者关闭所述软件中功耗较高的软件程序或不使用的软件程序的指令；或者对硬件模块设置的运行参数。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是按照本发明的智能用电控制装置的一优选实施例的结构示意图；
图2是按照本发明的智能用电控制装置的另一实施例的提供结构示意图；
图3是本发明实施例提供的另一种智能用电控制装置的检测用户运动的方法基本流程示意图；
图4是本发明实施例提供的一种智能用电控制装置的控制方法示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的示例性实施例及其说明用于解释本发明，但并不构成对本发明的不当限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在进行实施例描述之前，需要说明的是，为了说明的方便及具体化，本组实施例针对的是家庭智能用电的控制装置，但并不仅限于实施例中列举所限定的范围。
现代家庭智能用电有多个用电设备同时使用，用电设备具有与智能用电控制装置进行无线通信的无线通信模块，智能用电控制装置通过无线连接对用电设备进行控制，从而调整经济型用电。用电设备，例如智能电视、冰箱等，并不仅限于列举所限定的范围。用电设备具有多个工作模式，例如智能电视根据收视环境不同自助选择最适合人眼观看的背光场景，自由调节背光；用户还可自由调节。每个工作模式的功耗不同，智能用电控制装置检测各个用电设备不同的工作模式。
请参阅附图1，是本发明实施例提供的一种智能用电控制装置，用于对用电设备进行用电控制，主要包括：
无线通信单元102，与用电设备进行无线通信。
采集单元103，用于采集智能用电控制装置的功耗数据和用电设备的工作状态数据。
控制单元101，用于智能用电控制装置控制各个用电设备，控制智能用电控制装置和用电设备的工作状态。
执行单元104，执行控制单元101发出的指令，根据采集单元103获取的功耗数据执行预定的能耗约束方案，以及根据用电设备的工作状态数据执行相应的预定用电方案。
显示单元106，用于显示智能用电控制装置功耗数据和用电设备的工作状态信息。
输入单元105，用户输入控制指令。
获取单元获取的智能用电控制装置功耗包括实时功耗，包括软件程序运行时的软件程序功耗、硬件模块在工作时的硬件模块功耗等。
控制单元101采用微处理器、微控制器、可编程逻辑器件等能够实现控制。进一步，控制单元101是ARM、MIPS、AVR、PowerPC、FPGA、CPLD等。控制单元101为微处理器或微控制器时，搭载操作系统，例如安卓Android、Linux、VxWorks、μClinux等。
无线通信单元满足IEEE 802.11g/n/b及IEEE 802.15.4等无线通信协议。
智能用电控制装置的功耗数据通过显示单元106显示，用户可以根据智能用电控制装置提供的实时功耗数据，向智能用电控制装置输入能耗约束指令，智能用电控制装置根据所述能耗约束指令执行相应的能耗约束方案。能耗约束方案为预先存储在智能用电控制装置的存储单元，能够有效约束智能用电控制装置所消耗的实时能耗。智能用电控制装置接收用户调高或调低CPU的时钟频率的指令，或者接收用户关闭软件程序中功耗较高的软件程序或不使用的软件程序的指令，或者接收用户对硬件模块设置的运行参数。智能用电控制装置也可以根据所述功耗数据，自动执行预定的能耗约束方案。
智能用电控制装置的功耗包括装置运行时的实时功耗、软件程序运行时的软件程序功耗、硬件模块在工作时的硬件模块功耗等。预先存储在存储单元107中，采集单元从存储单元107中直接读取，根据当前运行状态确定智能用电控制装置的实时功耗、软件程序功耗或硬件模块功耗。
采集单元103获取智能用电控制装置的功耗。
智能用电控制装置的软件程序功耗和硬件模块功耗与用电设备的工作状态具有相关关系，其能耗与用电设备也具有很强的关联关系。
通过各种测试，将测试获得的智能用电控制装置功耗、软件程序功耗或硬件模块功耗存储在智能用电控制装置存储设备中，当需要获取这些功耗时，采集单元103只需要从存储设备中直接读取，根据当前运行状态合成最终的智能用电控制装置功耗、软件程序功耗或硬件模块功耗。
在获取智能用电控制装置的实时功耗、软件程序功耗或硬件模块功耗后，智能用电控制装置可以通过显示单元106实现用户与设备的交互，向用户显示其需要获取的功耗数据，或者通过声音等方式告知用户获取的功耗数据，让用户据此输入能耗约束指令；当然，也可以通过输入单元105，向用户显示智能用电控制装置的运行状态和节能参考建议等等。
用户通过显示单元106查看智能用电控制装置的状态，了解整个智能用电控制装置的功耗情况，获取节能的建议，并向智能用电控制装置下达节能指令。与此同时，智能用电控制装置接收用户调高或调低CPU的时钟频率的指令，或者接收用户关闭软件程序中功耗较高的软件程序或不使用的软件程序的指令，或者接收用户对硬件模块设置的运行参数。
具体地，用户通过显示单元106，获知CPU运行时的时钟频率，然后根据目前的使用需求，将其调高或调低；可以获知目前有多少应用程序在运行，每个应用程序所带来的功耗，以决定是否关闭某些功耗较高或目前不使用但仍在系统中运行的某些应用程序；还可以通过显示单元106查看硬件目前的状态；用户可直接设置硬件部件的参数，在设置过程中，系统可以图像显示、声音等方式向用户提供能耗管理的参考建议或注意事项等等。
除了上述通过用户输入能耗约束指令的方式来实现能耗管理之外，也可以根据预定获取的功耗数据执行预定的能耗约束方案进行能耗管理，例如，预定的能耗约束方案是关闭功耗大于某个预定值的硬件和/或应用程序，则将实测功耗大于该预定值的硬件和/或应用程序关闭，又例如，当功耗大于某个预定值时启动能耗管理。如此可以实现智能用电控制装置自动管理功耗无须用户手动操作。当然，预定的能耗约束方案可以由用户定制。
请参阅图2，本发明实施例提供的又一种智能用电控制装置，相同的结构构成参见图1附图及其对应说明，现仅就不同之处描述。
智能用电控制装置可以处于各种状态，从消耗能量看，可分为待机、工作、节能、关闭等状态；从用户是否操作装置上分不操作、操作和即将操作。当用户没有操作输入单元105时，智能用电控制装置通常处于待机状态。当用户想要操作智能用电控制装置时，用户的手指靠近输入单元105，智能用电控制装置通过传感器检测到用户靠近时，将智能用电控制装置从待机状态转换到工作状态，此时用户手指接触到智能用电控制装置即可操作智能用电控制装置，无需等待待机状态转换到工作状态转换的时间差。
至少一对传感器108与控制单元101连通，布置在输入单元105附近，用以提供输入单元105附近的对象的相关数据。传感器108能够提供足够的数据，以确定输入单元105附近的对象的加速度。例如，传感器是位于输入单元105上的一对光学传感器。光学传感器优选地在输入单元105上彼此分开，以便允许传感器通过分析由光学传感器生成的图像中的差异确定离用户的距离。在不脱离本发明的范围的情况下，传感器108可以是其它类型的传感器，如电容性传感器、超声波传感器、雷达传感器或热传感器。电容性传感器检测由于用户的存在和运动产生的电磁场的变化，而超声波传感器、雷达传感器和热传感器分别通过分析声波、电磁波和辐射热传递来检测用户的存在和运动。
请参阅图3，本发明实施例提供的另一种智能用电控制装置用户运动检测基本流程示意图
智能用电控制装置的控制单元101监测传感器，确定用户的加速度和运动路径，并确定用户是否将接触输入单元105以及是否将装置的状态从待机状态转换到工作状态。传感器检测用户的动作路径，通过估计传感器生成的图像中的差异确定离用户的距离和动作路径。当控制单元101监测传感器，并判断用户越来越靠近输入单元105，整个过程中用户的动作路径没有产生大的偏移，此时控制单元101确定用户将操作智能用电控制装置，并将装置的状态从待机状态转换到工作状态。如果控制单元101判断出用户在靠近输入单元105时，动作路径发生了很大的偏移，此时确定用户不操作智能用电控制装置，也不改变智能用电控制装置的工作状态。
控制单元101检测传感器，判断传感器是否检测到用户，若检测到用户，则确定用户加速度和运动路径，若未检测到用户，则结束本次操作。控制单元101根据用户的加速度和运动路径来判断用户是否靠近输入单元105，若是，则从待机状态转换到工作状态，若否，则结束本次操作。
请参阅图4，本发明实施例提供的一种智能用电控制装置的控制方法，包括：
步骤S401，判断用电设备是否改变工作状态；
步骤S402，若是，则根据用电设备的工作状态数据执行相应的预定用电方案，执行步骤S101；
步骤S403，若否，则获取所述装置的功耗数据；
步骤S404，告知用户获取的功耗数据；
步骤S405，根据所述功耗数据执行预定的能耗约束方案，或者接收能耗约束指令并根据所述能耗约束指令执行相应的能耗约束方案。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置和系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定 的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种智能用电控制装置，用于控制用电设备的用电，包括：显示单元、输入单元和存储单元，其特征在于，所述装置包括：
控制单元，用于调整工作状态以及控制用电设备；
无线通信单元，耦接控制单元，与用电设备进行无线通信；
采集单元，耦接控制单元，用于采集所述装置的功耗数据，以及获取用电设备的工作状态数据；
执行单元，耦接控制单元和无线通信单元，执行控制单元发出的指令，根据采集单元获取的功耗数据执行相对应预先存储的能耗约束方案，以及根据用电设备的工作状态数据执行相应的预定用电方案；
其中，采集单元采集的功耗数据，预先存储在存储单元中，采集单元从存储单元中直接读取，根据当前运行状态确定所述装置的实时功耗数据；
控制单元根据所述实时功耗数据执行预定的能耗约束方案，或者接收能耗约束指令并根据所述能耗约束指令执行相应的能耗约束方案；
还包括至少一对传感器，布置在输入单元附近，控制单元监测传感器，分析由所述传感器生成的图像中的差异，确定用户的加速度和运动路径，并确定用户是否将接触输入单元以及是否将所述装置的状态从待机状态转换到工作状态。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，控制单元检测传感器，判断传感器是否检测到用户，若检测到用户，则确定用户加速度和运动路径，若未检测到用户，则结束本次操作；控制单元根据用户的加速度和运动路径来判断用户是否靠近输入单元，若是，则从待机状态转换到工作状态，若否，则结束本次操作。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，用户通过输入单元输入预定能耗约束方案的指令，或者执行相应预定用电方案的指令。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述传感器为光学传感器、电容性传感器、超声波传感器或热传感器中的一种。
5.如权利要求1-3任一所述的装置，其特征在于，所述能耗约束指令包括调高或调低所述控制单元的时钟频率的指令；或者关闭所述软件中功耗较高的软件程序或不使用的软件程序的指令；或者对硬件模块设置的运行参数。
6.如权利要求1-3任一所述的装置，其特征在于，所述控制单元为微处理器或可编程逻辑器件。
7.一种如权利要求1所述的智能用电控制装置的控制方法，包括：
步骤S401，判断用电设备是否改变工作状态；
步骤S402，若是，则根据用电设备的工作状态数据执行相应的预定用电方案；
步骤S403，若否，则获取所述装置的功耗数据；
步骤S404，告知用户获取的功耗数据；
步骤S405，根据所述功耗数据执行预定的能耗约束方案，或者接收能耗约束指令并根据所述能耗约束指令执行相应的能耗约束方案。
8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，用户通过输入单元输入预定能耗约束方案的指令，或者执行相应预定用电方案的指令。
9.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，控制单元检测传感器，判断传感器是否检测到用户，若检测到用户，则确定用户加速度和运动路径，若未检测到用户，则结束本次操作；控制单元根据用户的加速度和运动路径来判断用户是否靠近输入单元，若是，则从待机状态转换到工作状态，若否，则结束本次操作。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhang Minghua Inventor after: Ding Feng Inventor after: Liu Yuhua Inventor after: Fang Zhiguo Inventor before: Zhang Minghua Inventor before: Zhang Yufeng Inventor before: Zhao Yunfeng |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20160715 Address after: 224005 Yancheng City Jiefang South Road, Jiangsu, No. 189 Applicant after: YANCHENG POWER SUPPLY COMPANY, STATE GRID JIANGSU ELECTRIC POWER COMPANY Applicant after: Dongtai Power Supply Company of Jiangsu Electric Power Company Applicant after: JIANGSU MAOYUAN ELECTRIC CO., LTD. Applicant after: Jiangsu Electric Power Company Applicant after: State Grid Corporation of China Address before: 100761 West Chang'an Avenue, Beijing, No. 86, No. Applicant before: State Grid Corporation of China Applicant before: Jiangsu Electric Power Company Applicant before: Dongtai Power Supply Company of Jiangsu Electric Power Company Applicant before: JIANGSU MAOYUAN ELECTRIC CO., LTD. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |