CN104834297A - 基于物联网智能电表的家用电器远程控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网智能电表的家用电器远程控制系统及方法，该系统包括：智能电表，用于量测受控家电的用电参数，并根据控制指令对受控家电进行相应控制；数据传输模块，用于将量测数据传送至互联网，并将来自互联网的控制指令传送至该智能电表；互联网，根据智能终端的请求，向该智能终端提供智能电表量测的量测数据，并将智能终端的控制信号通过数据传输模块传送至智能电表；受控家电，接受智能电表的相应控制；智能终端，通过互联网获取该智能电表的量测数据，并产生该控制指令，本发明可让用户使用智能终端随时随地获得家用电器用电信息以及其工作状态，并通过远程控制家用电器，保证安全用电的前提下实现节能减排和合理用电。
Description
技术领域
本发明涉及一种家用电器远程控制系统及方法，特别是涉及一种基于物联网技术、带控制功能的智能电表的家用电器远程控制系统及方法。
背景技术
智能电网是将先进的传感量测技术、信息通信技术、分析决策技术和自动控制技术与能源电力技术以及电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网。智能电表作为智能电网的终端，是其重要组成部分，具有电能计量、远程抄表、双向通信、实时监测等功能。在智能电网发展的大环境下，智能电表也进入了发展的重要时期。目前，全国各省陆续实施智能电费管理系统，市民利用微信平台即可随时随地查看实时用电量和电费。这项服务为用户提供了方便快捷的掌上查询功能。然而，用户却不能随时随地利用手机客户端了解家用电器实时工作状态，并且根据需要远程控制各类家用电器，实现节能减排和安全用电的目的。
物联网是一种通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统(GPS)、激光扫描器等信息传感器设备将物体与互联网连接起来的新兴技术。将物联网技术运用于智能电网中，能够有效提高电力信息化水平，改善电力基础设施利用效率，提高电网供电可靠性，并且能够通过增强电网与用户之间的互动性，为用户提供更加多元化、智能化的供电服务。基于物联网的智能电表，为电力部门与用户之间的实时沟通与交流提供了平台。
如今节能减排是世界的潮流，因此用户应根据具体用电信息情况，合理进行家电用电控制管理，这样可以节约用电，减少温室气体排放。同时，信息化的时代背景下，及时获取最新信息并作处理已是必然要求。因此，实有必要寻找一种能够让用户用智能手机等移动设备获取家电实时工作状态，并进行远程控制的系统和方法。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种基于物联网智能电表的家用电器远程控制系统及方法，其可以让用户使用智能终端随时随地获得家用电器用电信息以及其工作状态，并通过远程控制家用电器，保证安全用电的前提下实现节能减排和合理用电。
为达上述及其它目的，本发明提出一种基于物联网智能电表的家用电器远程控制系统，包括：
智能电表，用于量测受控家电的用电参数，并根据控制指令对受控家电进行相应控制；
数据传输模块，用于将该智能电表的量测数据传送至互联网，并将来自互联网的控制指令传送至该智能电表；
互联网，根据智能终端的请求，向该智能终端提供该智能电表量测的量测数据，并将该智能终端的控制信号通过该数据传输模块传送至智能电表；
受控家电，接受该智能电表的相应控制；
智能终端，通过互联网获取该智能电表的量测数据，并产生该控制指令。
进一步地，该智能电表包括：
电能计量模块，通过电压电流互感器采样得到电压电流信号，经A/D转换器，转换成数字信号给主控模块处理；
主控模块，用于承担负荷控制，费率控制，数据处理及存储；
反馈控制模块，通过通信模块的数据传输，根据该控制指令对各种家电的通断以及工作状态进行反馈控制；
通信模块，连接该智能电表与受控家电；
时钟模块，连接该主控模块；
显示模块，连接该主控模块。
进一步地，该通信模块的通信方式包括无线通信和电力线载波通信。
进一步地，该显示模块为LCD显示模块。
进一步地，若所述家电为智能电器，该智能电表通过该智能电器的无线通信模块对其进行反馈控制。
进一步地，若所述家电为遥控电器，该智能电表通过红外无线转换器对其进行反馈控制。
进一步地，若该受控家电为不带遥控的普通电器，该智能电表通过对该电器加装具有通信模块的智能插座对其进行反馈控制。
进一步地，该智能插座包括供电模块、计量模块、控制模块以及通信模块，该供电模块为该受控家电提供电能，该计量模块用于采集该受控家电的用电信息，该控制模块用于对受控家电的通断进行控制，该智能插座通过该通信模块与该智能电表进行通信，发送采集信息，接受控制命令。
为达到上述目的，本发明还提供一种基于物联网智能电表的家用电器远程控制方法，包括如下步骤：
步骤一，智能终端通过互联网接收智能电表获得的用电信息；
步骤二，根据获得的用电信息产生控制信号，并将控制指令通过互联网发送至智能电表端；
步骤三，智能电表根据控制指令对受控家电进行相应控制。
进一步地，于步骤三中，对于智能电器，通过实时电价和用电策略控制智能电器工作在不同的功耗档位，或远程控制自动开机和自动断电；对于遥控电器和不带遥控的传统家电，智能电表分别通过无线红外转换器和智能插座控制其通断。
与现有技术相比，本发明一种基于物联网智能电表的家用电器远程控制系统及方法通过物联网技术在智能电网中的应用以及设计带反馈控制功能的智能电表，以智能电表为用户，国家电网以及家用电器交流的中转站，方便用户随时随地了解家用电器实时用电量和工作状态，可以监控家中用电安全以及成员用电安全，并且可以实现远程控制各类家用电器，来达到节能环保和安全用电的目的。
附图说明
图1为本发明中将物联网技术应用于家电控制的架构图；
图2为本发明一种基于物联网智能电表的家用电器远程控制系统的结构示意图；
图3为本发明较佳实施例中智能电表201的设计结构图；
图4为本发明较佳实施例中智能插座的结构示意图；
图5为本发明一种基于物联网智能电表的家用电器远程控制方法的步骤流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图1为本发明中将物联网技术应用于家电控制的架构图。物联网体系一般分为三层：感知层101，网络层102，应用层103。如图1所示，本发明中感知层为智能电表，用来计量用电量及其各项参数，是物联网信息感知末梢；网络层主要包含无线通信技术和电力线载波通信技术，介于感知层和应用层之间,为数据传输提供通信链路。家电控制即为物联网技术的应用层。
图2为本发明一种基于物联网智能电表的家用电器远程控制系统的结构示意图。如图2所示，本发明一种基于物联网智能电表的家用电器远程控制系统，包括：智能电表201、数据传输模块202、互联网203、智能终端204以及受控家电205。
其中，智能电表201，用于量测受控家电205的用电参数，并根据控制指令对受控家电205进行相应控制，即不仅承担量测任务，而且承担通讯总站以及控制中心的任务，智能电表201通过数据传输模块201与互联网203进行数据传输；数据传输模块202，用于将智能电表201的量测数据传送至互联网203，并接收来自互联网203的控制指令；互联网203，根据智能终端204的请求，向智能终端204提供智能电表201量测的量测数据，并将智能终端204的控制信号通过数据传输模块201传送至智能电表201；受控家电205，接收智能电表201的相应控制。
图3为本发明较佳实施例中智能电表201的设计结构图。本发明中基于物联网的智能电表与普通智能电表的区别是，它不但可以完成基本的电量计量计费和显示功能，还是用户与家用电器，用户与电力部门，家用电器与电力部门交流的中转站，智能电表将实时监测的家用电器用电参数通过数据传输与互联网连接，可以根据实时监测的用电信息以及用户的操作命令进行反馈控制。如图3所示，本发明智能电表结构至少包括：电能计量模块301、主控模块302、反馈控制模块303、通信模块304、时钟模块305、LCD显示模块306。
其中电能计量模块301通过电压电流互感器采样得到电压电流信号，经A/D转换器，转换成数字信号给主控模块302处理；主控模块302主要承担负荷控制，费率控制，数据处理及存储等功能；反馈控制模块303主要是基于单片机和状态机控制，通过通讯装置的数据传输，对各种家电的通断以及工作状态进行反馈控制；通信模块304是连接智能电表，智能电网与家用电器的桥梁，主要方式无线通信，电力线载波通信等等；时钟模块305确保了整个智能电表的实时性；LCD显示模块306给用户查询当前有功总量，当前有功功率，当前剩余金额等提供了方便。
目前市场上存在的家用电器主要有三类：智能电器、遥控电器、不带遥控的普通家电，对应的有三种不同的控制方式。对于智能电器，通过其具有的无线通信模块，将其工作状态等信息传到智能电表，智能电表将数据传输到家电管理门户，用户通过手机等智能终端进入操作界面可对其进行控制命令，反馈到智能电表进行反馈控制；对于遥控电器，通过红外无线转换器进行反馈控制；对于不带遥控的普通电器通过加装具有通信模块的智能插座来完成对其通信与控制。
图4为本发明较佳实施例中智能插座的结构示意图。如图4所示，本发明智能插座至少包括四个模块：供电模块401、计量模块402、控制模块403以及通信模块404，其中供电模块401即为给家电提供电能；计量模块402用于采集传统家电的电压、电流、功率等用电信息；控制模块403即为通过智能插座对家电的通断进行控制；智能插座通过通信模块404(例如PLC通信方式)与智能电表进行通信，发送采集信息，接受控制命令。
图5为本发明一种基于物联网智能电表的家用电器远程控制方法的步骤流程图。如图5所示，本发明一种基于物联网智能电表的家用电器远程控制方法，包括如下步骤：
步骤501，智能终端通过互联网接收智能电表获得的用电信息。
步骤502，根据获得的用电信息产生控制信号，并将控制指令通过互联网发送至智能电表端。
步骤503，智能电表根据控制指令对受控家电进行相应控制。对于智能电器，可通过实时电价和用电策略控制智能电器工作在不同的功耗档位，或远程控制自动开机和自动断电；对于遥控电器和不带遥控的传统家电，则智能电表分别通过无线红外转换器和智能插座控制其通断。
以下将通过一具体实施例来进一步说明本发明：其总体的实现过程为用户通过手机操作界面发出控制信号经过数据传输给智能电表，智能电表接收信息后，反馈控制各类家电，由此达到节能减排以及安全用电的目的。具体步骤如下：
步骤1，用户登录，即用户登录所属国家电网电力公司，进入自家户号绑定的页面，浏览实时家电用电情况以及工作状态。同时根据智能电表获得的用电信息，用户可以获取相应的节能策略。如对智能家电进行功率上的控制，使其运行在低能耗的状态，或者对普通家电进行通断控制，来削减用电高峰时期的负荷。同时若发现用电设备异常工作，可以立马切断，防止安全事故。
步骤2，进入控制界面。如果想要进行远程控制，则进入控制界面进行家电控制。
步骤3，家电控制。其中对于智能电器，通过实时电价和用电策略可以控制智能电器工作在不同的功耗档位，或远程控制自动开机和自动断电。对于遥控电器和不带遥控的传统家电，分别通过无线红外转换器和智能插座控制其通断。
综上所述，本发明一种基于物联网智能电表的家用电器远程控制系统及方法通过物联网技术在智能电网中的应用以及设计带反馈控制功能的智能电表，以智能电表为用户，国家电网以及家用电器交流的中转站，方便用户随时随地了解家用电器实时用电量和工作状态，可以监控家中用电安全以及成员用电安全，并且可以实现远程控制各类家用电器，来达到节能环保和安全用电的目的。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
Claims (10)
1.一种基于物联网智能电表的家用电器远程控制系统，包括：
智能电表，用于量测受控家电的用电参数，并根据控制指令对受控家电进行相应控制；
数据传输模块，用于将该智能电表的量测数据传送至互联网，并将来自互联网的控制指令传送至该智能电表；
互联网，根据智能终端的请求，向该智能终端提供该智能电表量测的量测数据，并将该智能终端的控制信号通过该数据传输模块传送至智能电表；
受控家电，接受该智能电表的相应控制；
智能终端，通过互联网获取该智能电表的量测数据，并产生该控制指令。
2.如权利要求1所述的一种基于物联网智能电表的家用电器远程控制系统，其特征在于，该智能电表包括：
电能计量模块，通过电压电流互感器采样得到电压电流信号，经A/D转换器，转换成数字信号给主控模块处理；
主控模块，用于承担负荷控制，费率控制，数据处理及存储；
反馈控制模块，通过通信模块的数据传输，根据该控制指令对各种家电的通断以及工作状态进行反馈控制；
通信模块，连接该智能电表与受控家电；
时钟模块，连接该主控模块；
显示模块，连接该主控模块。
3.如权利要求2所述的一种基于物联网智能电表的家用电器远程控制系统，其特征在于：该通信模块的通信方式包括无线通信和电力线载波通信。
4.如权利要求2所述的一种基于物联网智能电表的家用电器远程控制系统，其特征在于：该显示模块为LCD显示模块。
5.如权利要求2所述的一种基于物联网智能电表的家用电器远程控制系统，其特征在于：若所述家电为智能电器，该智能电表通过该智能电器的无线通信模块对其进行反馈控制。
6.如权利要求2所述的一种基于物联网智能电表的家用电器远程控制系统，其特征在于：若所述家电为遥控电器，该智能电表通过红外无线转换器对其进行反馈控制。
7.如权利要求2所述的一种基于物联网智能电表的家用电器远程控制系统，其特征在于：若该受控家电为不带遥控的普通电器，该智能电表通过对该电器加装具有通信模块的智能插座对其进行反馈控制。
8.如权利要求7所述的一种基于物联网智能电表的家用电器远程控制系统，其特征在于：该智能插座包括供电模块、计量模块、控制模块以及通信模块，该供电模块为该受控家电提供电能，该计量模块用于采集该受控家电的用电信息，该控制模块用于对受控家电的通断进行控制，该智能插座通过该通信模块与该智能电表进行通信，发送采集信息，接受控制命令。
9.一种基于物联网智能电表的家用电器远程控制方法，包括如下步骤：
步骤一，智能终端通过互联网接收智能电表获得的用电信息；
步骤二，根据获得的用电信息产生控制信号，并将控制指令通过互联网发送至智能电表端；
步骤三，智能电表根据控制指令对受控家电进行相应控制。
10.如权利要求9所述的一种基于物联网智能电表的家用电器远程控制方法，其特征在于：于步骤三中，对于智能电器，通过实时电价和用电策略控制智能电器工作在不同的功耗档位，或远程控制自动开机和自动断电；对于遥控电器和不带遥控的传统家电，智能电表分别通过无线红外转换器和智能插座控制其通断。
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