CN104035415A - 基于云计算的智能家居的能源管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于云计算的智能家居的能源管理系统，利用家庭能耗的无线数据采集，将家庭能耗数据传输到云端，在云端服务器安装能耗统计分析软件，对能耗情况进行统计分析并将分析结果发布，通过建立能源使用的最优模型制定能源控制策略，通过家庭能源控制终端实现家庭能源的无线智能控制，移动终端连接网络获取家庭能耗信息，同时可以根据个人偏好制定控制策略，实现移动终端远程制定控制策略并控制家庭能耗系统。该能源管理系统组网简单、可扩展性好无需本地架设服务器、无需大量线缆的铺设节约能源、资源和资金。能耗数据采集和家庭能源控制终端采用片上SOC作为主控器，不仅硬件复杂度低、体积小、能耗低和使用成本低，且安装和维护方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种家庭能源集中管理技术，特别涉及一种基于云计算的智能家居的能源管理系统。
背景技术
随着物联网技术的不断发展，智能家居系统的应用越来越普遍，伴随着能源问题日益严重，家庭能源管理和控制越来越重要，因此，在智能家居系统中加入一套智能的能源管理系统对于节能具有重要意义。对于引入分布式发电系统的家庭，家庭能源管理系统将新能源和国家电网的能源进行最优调配，达到高效使用清洁能源的目的。
现有技术中的家庭能源管理系统通常采用传统的自动化控制技术，使用有线的方式对单一的设备进行能耗管理和控制，属于现场控制的范畴。因此推出一种无线智能的家庭能源管理控制系统用于势在必行，本发明充分考虑传统的能源管理控制系统的不足，将无线智能控制技术应用到智能家居的能源管理控制系统中，避免了现场布线的麻烦，采用云存储和云计算的方法对家庭能耗数据进行存储和分析，节省了架设服务器的费用。
发明内容
本发明是针对现有技术中的家庭能源管理系统还停留在现场控制、智能化低的问题，提出了一种基于云计算的智能家居的能源管理系统，利用家庭能耗的无线数据采集，将家庭能耗数据传输到云端，在云端服务器安装能耗统计分析软件，对能耗情况进行统计分析并将分析结果发布，通过建立能源使用的最优模型制定能源控制策略，通过家庭能源控制终端实现家庭能源的无线智能控制，移动终端连接网络获取家庭能耗信息，同时可以根据个人偏好制定控制策略，实现移动终端远程制定控制策略并控制家庭能耗系统。
本发明的技术方案为：一种基于云计算的智能家居的能源管理系统，包括能耗数据采集模块、能耗数据处理和控制策略制定模块、能源供给系统和家庭能源消耗系统；
所述能耗数据采集模块包括智能家居系统的能耗采集模块和智能三表的数据采集模块，采集的数据采用WiFi的方式将数据传输到能耗数据处理和控制策略制定模块中的云端；
所述能耗数据处理和控制策略制定模块包括云端、能耗统计分析模块、能耗信息发布模块、移动终端显示模块、移动终端远程控制模块、能耗控制策略模块和家庭能源控制终端模块；云端接收能耗数据采集模块采集的数据，送能耗统计分析模块分析后送能耗控制策略模块，能耗控制策略模块将通过分析得到的最终能耗控制策略通过无线方式传输到家庭能源消耗系统；能耗信息发布模块将能耗统计分析模块得到的结果在互联网或者移动终端进行发布；移动终端显示模块是通过移动终端的调用数据查看能耗情况；个人通过移动终端远程控制模块设定控制策略，移动终端远程控制模块通过无线方式传输到家庭能源消耗系统；
所述能源供给系统包括供水系统、供气系统、电网电能和家庭分布式新能源，给家庭能源消耗系统提供能源；
所述家庭能源消耗系统包括水消耗、气消耗、智能家居系统和其他电能消耗。
所述智能家居系统的能耗采集模块通过能耗采集传感器采集智能家居系统中的能耗数据，能耗数据送第一类MCU处理，第一类MCU输出驱动信号到WiFi通信模块，WiFi通信模块将第一类MCU输出数据通过天线送出；
智能三表数据采集模块通过智能三表数据采集传感器采集家庭能源消耗系统中的能耗数据，能耗数据送第一类MCU处理，第一类MCU输出驱动信号到WiFi通信模块，WiFi通信模块将第一类MCU输出数据通过天线送出。
所述家庭能源控制终端包括第二类MCU、电源管理、晶振、WiFi通信模块、天线和能耗控制器，云端将能源控制策略通过WiFi通信模块传输到第二类MCU，第二类MCU输出控制信号到能耗控制器，能耗控制器控制家庭能源消耗系统；同时移动终端可以直接通过WiFi远程控制能耗控制器。
本发明的有益效果在于：本发明基于云计算的智能家居的能源管理系统，采用无线通信、云计算和云存储的方式对家庭能源进行最优控制，该能源管理系统组网简单、可扩展性好无需本地架设服务器、无需大量线缆的铺设节约能源、资源和资金。能耗数据采集和家庭能源控制终端采用片上SOC作为主控器，不仅硬件复杂度低、体积小、能耗低和使用成本低，且安装和维护方便。本发明智能程度高、节能、便捷和成本低的特点适用于家庭能源管理，具有实际的推广意义。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明智能家居能耗采集单元的结构示意图；
图3为本发明智能三表数据采集单元的结构示意图；
图4为本发明家庭能源控制终端的结构示意图。
具体实施方式
一种基于云计算的智能家居能源管理系统如图1所示，所述基于云计算的智能家居的能源管理系统，包括能耗数据采集模块、能耗数据处理和控制策略制定模块、能源供给系统和家庭能源消耗系统；所述能耗数据采集模块包括智能家居系统的能耗采集模块和智能三表的数据采集模块；所述能耗数据处理和控制策略制定模块包括云端、能耗统计分析模块、能耗信息发布模块、移动终端显示模块、移动终端远程控制模块、能耗控制策略模块和家庭能源控制终端模块；所述能源供给系统包括供水系统、供气系统、电网电能和家庭分布式新能源；所述家庭能源消耗系统包括水消耗、气消耗、智能家居系统和其他电能消耗。
本实施例中：智能家居系统的能耗采集模块和智能三表数据采集模块采用WiFi的方式将数据传输到云端。如图2所示，本实施例中智能家居的能耗采集模块包括第一类MCU、电源管理、晶振、能耗采集传感器、WiFi通信模块和天线，其中能耗采集传感器采集智能家居系统中的能耗数据，WiFi通信模块将数据传输到云端，所述能耗采集传感器和WiFi通信模块由第一类MCU驱动控制。如图3所示，本实施例中智能三表数据采集包括第一类MCU、电源管理、晶振、智能三表数据采集传感器、WiFi通信模块和天线，其中智能三表数据采集传感器采集家庭能源消耗系统中的能耗数据，WiFi通信模块将数据传输到云端，所述智能三表数据采集传感器和WiFi通信模块由第一类MCU驱动控制。
本实施例中智能家居能耗采集模块的个数为1-50个，智能三表数据采集模块的个数为1-10个。
本实施例中能耗数据处理和控制策略制定模块中的能耗统计分析模块和能耗控制策略模块是指在云端服务器安装有能耗统计分析的软件，能够分析出家庭能耗的分布图并将分析结果进行发布，所述能耗信息发布模块是指将分析的能耗结果在互联网或者移动终端进行发布；所述移动终端显示模块是指能够通过移动终端的应用程序查看能耗情况。所述移动终端远程控制模块是指能够通过移动终端的应用程序根据个人偏好设定控制状态和策略；所述家庭能源控制终端是指通过家庭能源控制终端实现对家庭能源消耗系统的控制，包括人工设定控制方案、根据能耗控制策略进行自动控制以及使用移动终端进行控制。
本实施例中，如图4所示，家庭能源控制终端包括第二类MCU、电源管理、晶振、WiFi通信模块、天线和能耗控制器，其中能耗控制器和WiFi通信模块由第二类MCU进行驱动控制，云端将能源控制策略通过WiFi通信模块传输到第二类MCU，第二类MCU驱动能耗控制器控制家庭能源消耗系统，从而实现能耗的自动控制；同时移动终端可以直接通过WiFi远程控制能耗控制器，实现移动终端远程控制家庭能源消耗系统。
本实施例中移动终端包括智能手机、平板电脑等可携带智能操作系统的终端设备。
本实施例中能耗数据处理和控制策略制定模块，采用云存储和云计算的方式减少了家庭架设服务器的成本，通过能耗统计分析可以建立家庭能耗的数学模型，从而制定能耗控制策略；能耗统计分析的结果通过网络发布，移动终端通过WiFi/3G等网络可以查看能耗情况；家庭能源控制终端执行控制策略，实现能源消耗系统的最优能耗控制；
本实施例中家庭分布式新能源包括分布式光伏发电系统、分布式风力发电系统以及分布式燃气发电系统等；
本实施例中家庭能源消耗系统中的其他电能消耗为智能家居系统以外的电器设备；
本实施例中能耗数据采集系统仅采集智能家居系统的能耗和智能三表采集家庭的整体能耗，因此能耗统计分析建立数学模型需考虑对其他能耗设备的补偿，从而使制定的能源控制策略符合家庭能源使用的实际情况。
Claims (3)
1.一种基于云计算的智能家居的能源管理系统，其特征在于，包括能耗数据采集模块、能耗数据处理和控制策略制定模块、能源供给系统和家庭能源消耗系统；
所述能耗数据采集模块包括智能家居系统的能耗采集模块和智能三表的数据采集模块，采集的数据采用WiFi的方式将数据传输到能耗数据处理和控制策略制定模块中的云端；
所述能耗数据处理和控制策略制定模块包括云端、能耗统计分析模块、能耗信息发布模块、移动终端显示模块、移动终端远程控制模块、能耗控制策略模块和家庭能源控制终端模块；云端接收能耗数据采集模块采集的数据，送能耗统计分析模块分析后送能耗控制策略模块，能耗控制策略模块将通过分析得到的最终能耗控制策略通过无线方式传输到家庭能源消耗系统；能耗信息发布模块将能耗统计分析模块得到的结果在互联网或者移动终端进行发布；移动终端显示模块是通过移动终端的调用数据查看能耗情况；个人通过移动终端远程控制模块设定控制策略，移动终端远程控制模块通过无线方式传输到家庭能源消耗系统；
所述能源供给系统包括供水系统、供气系统、电网电能和家庭分布式新能源，给家庭能源消耗系统提供能源；
所述家庭能源消耗系统包括水消耗、气消耗、智能家居系统和其他电能消耗。
2.根据权利要求1所述基于云计算的智能家居的能源管理系统，其特征在于，所述智能家居系统的能耗采集模块通过能耗采集传感器采集智能家居系统中的能耗数据，能耗数据送第一类MCU处理，第一类MCU输出驱动信号到WiFi通信模块，WiFi通信模块将第一类MCU输出数据通过天线送出；
智能三表数据采集模块通过智能三表数据采集传感器采集家庭能源消耗系统中的能耗数据，能耗数据送第一类MCU处理，第一类MCU输出驱动信号到WiFi通信模块，WiFi通信模块将第一类MCU输出数据通过天线送出。
3.根据权利要求1所述基于云计算的智能家居的能源管理系统，其特征在于，所述家庭能源控制终端包括第二类MCU、电源管理、晶振、WiFi通信模块、天线和能耗控制器，云端将能源控制策略通过WiFi通信模块传输到第二类MCU，第二类MCU输出控制信号到能耗控制器，能耗控制器控制家庭能源消耗系统；同时移动终端可以直接通过WiFi远程控制能耗控制器。
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