CN105334816A - 智能云插座系统、识别用电设备类别和数据交互的方法 - Google Patents

智能云插座系统、识别用电设备类别和数据交互的方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种智能云插座系统、识别用电设备类别和数据交互的方法。其中，智能云插座系统包括智能插座、无线路由器、云服务器和移动终端。该系统强化了云服务器的功能，通过云服务器和移动终端来控制智能插座的工作，降低了对插座本身的需求及功耗，减轻了用户使用的负担，本申请实施例提供的方案，可通过用电参数信息来识别用电设备的类型，进而判断用电设备是否处于正常工作状态，可以有效保护用电设备，提高了用电安全。

Description

智能云插座系统、识别用电设备类别和数据交互的方法
技术领域
本公开一般涉及一种智能家居设备，具体涉及无线智能插座，尤其涉及智能云插座系统、识别用电设备类别和数据交互的方法。
背景技术
伴随着移动操作系统的快速发展，以安卓系统和IOS为代表的移动终端越来越多，智能手机、平板电脑、智能手表等快速普及。在移动终端快速普及的同时，移动终端周边产品也逐渐发展起来，比如智能电视、智能空调、智能插座等。这些智能设备，依托于移动终端操作系统，逐步在市场上站住脚跟，慢慢的被市场所接受。
智能插座，指的是可通过移动终端的应用(Application，APP)控制，将智能插座与Wi-Fi路由器连接，只要保证移动终端和Wi-Fi路由器同时连接互联网，那么使用移动终端上安装的APP，就可以随时随地的对智能插座进行远程开关控制(可以手动或者定时开关)，并且可以在移动终端上看到智能插座的工作状态。
通过智能插座，可以方便的将传统家用电器智能化，随时远程控制家用电器的工作状况。同时，一些智能插座还带有电能计量功能，通过移动终端上的APP可以将用电设备所消耗的电能进行显示。智能插座的出现，除了更加方便的控制用电设备外，更重要的作用是节能与用电安全。
现有的智能插座上设置有智能控制模块，该智能控制模块除了控制智能插座各部件的工作状态之外，还基于各部件的参数来判断智能插座是否发生故障。当发生故障时，将故障信息通过无线通信模块发送至移动终端，用户通过操作移动终端上的APP，来控制智能插座关断。
该过程依赖于用户的响应速度，若用户未及时响应，可能给智能插座和与之连接的用电设备造成不可估量的损失。
此外，现有技术中，智能插座本身的软件不能升级，一旦出现软件问题，无法通过远程的方式来解决问题。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种智能云插座系统、识别用电设备类别和数据交互的方法，能够通过云服务器和移动终端来控制智能插座的工作。此外，本申请实施例提供的方案，可通过用电参数信息来判断用电设备的类型，进而判断用电设备是否处于正常工作状态。
第一方面，本申请实施例提供了一种智能云插座系统，包括智能插座、无线路由器、云服务器和移动终端，其中：智能插座用于采集与智能插座电连接的用电设备的用电参数信息，并传输用电参数信息到无线路由器；无线路由器用于接收智能插座传输的用电参数信息并将用电参数信息传输到云服务器；云服务器用于基于用电设备参数特征值与预定参数特征阈值之间的关系，确定与智能插座电连接的用电设备的类别；无线路由器还用于采集智能插座的身份信息，并基于移动终端的请求，将身份信息发送至移动终端；移动终端用于获取身份信息，并基于身份信息向云服务器请求获取用电设备的类别；其中，用电设备参数特征值与用电参数信息相对应。
第二方面，本申请实施例还提供了一种识别用电设备类别的方法，包括：获取与智能插座电连接的用电设备启动时的电流曲线；采用最小二乘法求取电流曲线的最小二乘拟合多项式；统计最小二乘拟合多项式的各系数；以及基于最小二乘拟合多项式中每一项的系数满足预设条件，确定与智能插座电连接的用电设备的类别。
第三方面，本申请实施例还提供了一种移动终端与智能插座的数据交互方法，包括：向云服务器发送用电参数获取请求；接收云服务器发送的与智能插座电连接的用电设备的用电参数信息和由云服务器确定的与智能插座电连接的用电设备的类别；以及基于用电参数信息和与智能插座电连接的用电设备的类别，向云服务器发送用于控制智能插座操作的操作请求信息。
本申请实施例提供的的方案，强化了云服务器的功能，通过云服务器和移动终端来控制智能插座的工作，降低了对插座本身的需求及功耗，减轻了用户使用的负担。其中，本申请实施例提供的方案，通过用电参数信息来识别用电设备的类型，进而判断用电设备是否处于正常工作状态，可以有效保护用电设备，提高了用电安全。
在本申请的一些实施例中，云服务器可以在用电设备处于异常工作状态下，向智能插座发送关断指令，使智能插座停止工作，避免智能插座和用电设备受损。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出了根据本申请一个实施例的智能云插座系统的示意性结构图；
图2示出了图1中的智能插座的示意性结构图；
图3示出了根据本申请一个实施例的识别用电设备类别的方法的示意性流程图；
图4示出了根据本申请一个实施例的移动终端与智能插座的数据交互方法的示意性流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
参见图1所示，为根据本申请一个实施例的智能云插座系统的示意性结构图100。
在本实施例中，智能云插座系统可包括智能插座120、无线路由器130、云服务器110和移动终端140。
智能插座120可用于采集用电设备的用电参数信息，并将用电参数信息传输到无线路由器130。
在一些实现方式中，智能插座120可以具有如图2所示的结构200。
如图2所示，智能插座可以包括电源模块210、与电源模块210连接的电能计量模块220、与电能计量模块220连接的微处理器230、与微处理器230连接的无线通信模块240以及与电源模块210和微处理器230连接的继电器250。
电源模块210可用于向与智能插座电连接的用电设备提供电能。在一些实现方式中，电源模块210例如可以包括交流-直流变换器，从而可将220伏的交流电压转换为直流电压，并向用电设备提供。
电能计量模块220可用于获取用电设备的用电参数。在一些实现方式中，例如，电能计量模块220可以测量用电设备的电压、电流等参数。在另一些实现方式中，电能计量模块220还可以将测量得到的用电参数转换为数字信号，并发送至微处理器230。
微处理器230可用于基于用电参数生成用电参数信息。在一些实现方式中，例如，微处理器230可以基于电能计量模块220测量得到的用电设备的瞬时电压、瞬时电流，生成用电设备的瞬时功率。或者，在另一些实现方式中，还可以基于电能计量模块220测量得到的用电设备的瞬时电压、瞬时电流，计算一段时间内该用电设备的平均电压、平均电流、平均功率等，并将这些用电参数信息发送至无线通信模块230。
无线通信模块240可用于将用电参数信息发送至云服务器。
此外，无线通信模块240还可用于接收云服务器发送的与用电设备的工作状态相对应的操作指令。其中，用电设备的工作状态基于由用电参数信息确定的用电设备的类别确定。
在一些实现方式中，例如，无线通信模块240可以与一无线路由器进行数据交换，先将用电参数信息发送至无线路由器，再由该路由器将用电参数信息发送至云服务器。在接收云服务器发送的操作指令时，类似地，云服务器可以先将操作指令发送至无线路由器，再由该无线路由器将该操作指令发送至智能插座的无线通信模块240。
继电器250可以与电源模块210和微处理器230连接，用于接通或断开电源模块210向用电设备的电能供给。若无线通信模块240接收到云服务器发送的操作指令为关断指令，微处理器230可以向继电器250执行断开操作，从而断开电源模块210与用电设备之间的电连接。
在一些实现方式中，若无线通信模块240接收到云服务器发送的操作指令为定时指令，微处理器230可以基于该定时指令执行定时操作，并在完成定时时长时，向继电器250执行闭合或断开操作，从而接通或者断开电源模块210向用电设备的电能供给。
在一些实现方式中，本实施例的智能插座还可以包括指示灯260。指示灯260可以与电源模块210和微处理器230连接。若无线通信模块240接收到云服务器发送的操作指令为指示灯开关指令，微处理器230可基于该指令向指示灯260执行打开/关闭操作。
返回继续参考图1，无线路由器130可用于接收智能插座120传输的用电参数信息并将用电参数信息传输到云服务器110。
云服务器110可用于基于用电设备参数特征值与预定参数特征阈值之间的关系，确定与智能插座120电连接的用电设备的类别。
在这里，用电设备参数特征值可以是与用电参数信息相对应的特征值。例如，在一些实现方式中，用电设备参数特征值可以是由用电参数信息基于预定算法计算得到的。
在一些应用场景中，例如，在云服务器110确定出与智能插座120电连接的用电设备的类别之后，云服务器110还可用于基于该用电设备的类别确定用电设备的工作状态，并在工作状态异常时，向智能插座120发送关断指令。此外，云服务器端可以增加更多控制算法，优化用电设备的运行策略，通过智能插座120对用电设备进行智能化的控制。
在一些实现方式中，例如，智能插座120可通过路由器130向云服务器110发送用电参数信息。类似地，云服务器110也可以通过路由器130向智能插座120发送关断指令和其它的指令。
无线路由器130还可用于采集智能插座120的身份信息，并基于移动终端140的请求，将身份信息发送至移动终端140。身份信息例如可以包括智能插座120的型号、产品序列号等等代表该智能插座120身份的信息。这样一来，移动终端便可配置智能插座连入互联网，使其与云服务器110等进行数据交互。
移动终端140可用于获取身份信息，并基于身份信息向云服务器110请求获取用电设备的类别。更进一步地，在一些应用场景中，云服务器110向移动终端发送用电设备的类别信息的同时和/或之后，移动终端140还可以向云服务器110发送用电参数获取请求，以获取用电设备的用电参数。
在一些应用场景中，移动终端140还可以获取云服务器110基于用电设备的类别以及智能插座120的身份信息，向云服务器110发送操作请求信息，云服务器110再基于该操作请求信息向对应的智能插座120发送与操作请求信息对应的操作指令。在这里，操作指令例如可以包括开关操作指令(用于导通或切断智能插座120的电连接)、定时操作指令(用于定时导通或切断智能插座120的电连接)、指示灯操作指令(用于点亮或关闭智能插座120的指示灯)等。
在这里，需要说明的是，云服务器110能够确定用电设备的类别的前提至少包括，该云服务器具有基于其接收到的用电设备的用电参数信息来确定用电设备的类别的能力。例如，在一些实现方式中，云服务器110上有一数据库，该数据库中对应存储有用电设备的类别信息和与类别信息相对应的用电参数的特征阈值。或者，云服务器可以与存储有用电设备的类别信息和与类别信息相对应的用电参数特征阈值的终端和/或服务器进行通信，以获取与用电设备的类别信息。
在一些实现方式中，用电参数信息例如可以包括用电设备的启动阶段中的各预定时刻的电流值。
在这些实现方式中，云服务器110可以基于用电设备的启动阶段中的各预定时刻的电流值生成电设备启动时的电流曲线，采用最小二乘法求电流曲线的最小二乘拟合多项式，统计拟合多项式中每一项的系数，并基于最小二乘拟合多项式每一项的系数满足预设条件，确定用电设备的类别。在这些实现方式中，例如，可以将该用电设备的启动时的电流曲线的最小二乘拟合多项式中的每一项系数作为用电设备参数特征值。
例如，云服务器110可以基于最小二乘拟合多项式中各系数均满足ai∈[Eai-3σi,Eai+3σi]，确定用电设备属于预定设备类型。
其中，i＝0,1，…,k，k为最小二乘拟合多项式的次数，Eai为预定设备类型的用电设备的最小二乘拟合多项式中第i次项系数的平均值，σi为预定设备类型的用电设备的第i次项系数的标准差。在这里，例如可以将Eai作为用电设备参数特征阈值。
在一些实现方式中，为了综合考虑拟合的精度和计算量，例如可以选取三次多项式作为最小二乘拟合多项式。
下面，将示意性地说明云服务器110确定用电设备类型的过程。
需要说明的是，在以用电设备启动时的电流曲线作为确定用电设备类别的依据时，云服务器110具备获取用电设备的类别以及与该类别相对应的用电设备启动时的电流曲线的对应关系的能力。例如，当采用用电设备启动时的电流曲线的三次拟合多项式来作为判断用电设备的类别的依据时，云服务器110应当具备根据用电设备启动时的电流曲线的三次拟合多项式中的各项系数的数值来判断用电设备的类别的能力。
例如，在一些实现方式中，可以选取多个同类别的用电设备，并分别获取其启动时的电流曲线。在这里，同类别的意思可以是，各用电设备的种类相同，例如均为冰箱，可认为是同类别的用电设备。
首先，多次获取与智能插座电连接的用电设备在启动阶段中的各预定时刻的电流值，并基于各预定时刻的电流值与各预定时刻的对应关系生成电流曲线。这属于数据样本采集的过程，通常样本的数量越多，所得到的数据就更具有参考性。例如选择冰箱时，可以选择至少5个冰箱作为样本进行特征数据统计。需要说明的是，在进行数据样本采集的过程中，用电设备的启动过程通常时间都很短，智能插座在几秒甚至1秒时间内，即可完成多个时刻电流值的采集。如表1所示，为电流曲线上各预定时刻的电流值和与之对应的时间点。
表1：启动电流值和与之对应的时间点
接着，对每一组的电流-时间数据进行三次最小二乘拟合多项式拟合，拟合后的多项式的各项系数a0～a3如表2所示：
表2：多项式的各项系数
a0 a1 a2 a3
第1组 68.4 0 0.175326 -1.58E-04
第2组 68.8 0 0.1668 -1.41E-04
第3组 68.3 0 0.174707 -1.50E-04
第4组 68.6 0 0.172672 -1.38E-04
第5组 69 0 0.176899 -1.52E-04
接着，求取各项系数的平均值Eai和标准差σi(i＝0～3)，如表3所示：
表3：各项系数的平均值和标准差
Ea0 Ea1 Ea2 Ea3
68.62 0 0.173281 -1.47724E-04
σ0 σ1 σ2 σ3
0.286356 0 0.003927 8.30164E-06
那么，例如，可将表3中的数据和用电设备的类别(例如，冰箱)对应存储至云服务器110的数据库中。
在完成如上所述的对应存储后，即建立了用电设备特征值与用电设备特征阈值之间的映射关系。同理，在该数据库中可以建立多种类型用能设备特征参数阈值，作为后续识别用能设备类型的依据。
具体的，一未知用能设备与智能插座相连，智能插座采集用能设备的启动时预定时刻的电流值，获取该用能设备启动时间段的电流曲线，用电设备启动时的电流曲线经最小二乘拟合形成三次多项式后，将各项系数与云服务器预先存储的多种用电设备的特征阈值进行匹配，当所述未知用电设备的最小二乘拟合多项式中各项系数均处于：
ai∈[Eai-3σi,Eai+3σi]
这一区间范围内时，即可确定当前的用电设备的类型。
例如，用电设备启动时的电流曲线中电流值和与之对应的时间点如表4所示：
表4：识别阶段的启动电流值和与之对应的时间点
时间(ms) 0 200 1175
电流(mA) 68.9 5618.3 793.8
经三次多项式的最小二乘拟合后，各项系数如表5所示：
表5：识别阶段的多项式的各项系数
a0 a1 a2 a3
68.9 0 0.167086 -1.42E-04
判断是否满足预设条件，
a0：68.62-0.286356*3≤68.9≤68.62+0.286356*3
a1：0-0*3≤0≤0+0*3
a2：0.173281-0.003927*3≤0.167086≤0.173281+0.003927*3
a3：
1.47724E-04)-(8.30164E-06)*3≤(-1.42E-04)≤(-1.47724E-04)+(8.30164E-06)*3
由于各项系数a0～a3均满足前述的冰箱的特征阈值，即ai∈[Eai-3σi,Eai+3σi]。因此，云服务器110可判断当前用电设备即为冰箱。
在一些应用场景中，用电设备的所有者与用电设备不处于同一空间区域。此时，该所有者可以通过移动终端140来向云服务器110请求获取该用电设备的用电参数信息，进而可得到用电设备当前所处的状态(如开启、关闭，以及用电设备是否处于正常工作状态等)。
在一些实现方式中，移动终端140和智能插座120可以通过同一个路由器230与云服务器110进行数据交互。或者，在另一些实现方式中，移动终端140和智能插座120可以通过不同的路由器与云服务器110进行数据交互。在这些实现方式中，例如，智能插座120的身份信息可以经与之进行数据交互的路由器传输至云服务器110，而移动终端140可以通过与之进行数据交互的路由器向云服务器110发送身份信息获取请求，以获取智能插座120的身份信息。
参见图3所示，为本申请的识别用电设备类别的方法的示意性流程图300。
具体而言，在步骤310中，获取与智能插座电连接的用电设备启动时的电流曲线。在这里，电流曲线可以包括多个电流值和与各电流值对应的时间值。
接着，在步骤320中，采用最小二乘法求取电流曲线的最小二乘拟合多项式。
接着，在步骤330中，统计最小二乘拟合多项式的各系数。
接着，在步骤340中，判断最小二乘拟合多项式中每一项的系数是否满足预设条件。
接着，在步骤350中，当最小二乘拟合多项式中每一项的系数满足预设条件时，确定用电设备的类别。在这里，用电设备的类别例如可以包括用电设备的种类(例如，冰箱)。
在一些实现方式中，步骤310的获取用电设备启动时的电流曲线可以进一步包括：
获取用电设备在启动阶段中的各预定时刻的电流值，以及基于各预定时刻的电流值与各预定时刻的对应关系生成电流曲线。
在一些实现方式中，步骤350的当最小二乘拟合多项式中每一项的系数满足预设条件时，确定用电设备的类别例如可以包括：
基于最小二乘拟合多项式中各系数均满足ai∈[Eai-3σi,Eai+3σi]，确定用电设备属于预定设备类型，其中，i＝0,1，…,k，k为最小二乘拟合多项式的次数，Eai为预定设备类型的用电设备的最小二乘拟合多项式中第i次项系数的平均值，σi为预定设备类型的用电设备的第i次项系数的标准差。
在一些实现方式中，最小二乘拟合多项式可以为三次多项式。此时，上式中的k＝3。
在一些实现方式中，本实施例的方法还可以包括：基于移动终端的请求，向移动终端发送与智能插座电连接的用电设备的用电参数信息和/或类别信息。
在一些实现方式中，本实施例的方法还可以包括：云服务器接收移动终端对智能插座的操作请求，并控制智能插座执行与操作请求对应的操作。在这里，操作请求例如可以包括开关操作请求、定时操作请求以及指示灯操作请求中的至少一项。
参见图4所示，为本申请实施例的移动终端与智能插座的数据交互方法的示意性结构图。
具体而言，在步骤410中，向云服务器发送用电参数获取请求。
接着，在步骤420中，接收云服务器发送的与智能插座电连接的用电设备的用电参数信息和由云服务器确定的用电设备的类别信息。
接着，在步骤430中，基于用电参数信息和类别信息，向云服务器发送用于控制智能插座操作的操作请求信息。
在这里，请求信息例如可以包括开关操作请求、定时操作请求以及指示灯操作请求中的至少一项。
附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种智能云插座系统，其特征在于，包括智能插座、无线路由器、云服务器和移动终端，其中：
所述智能插座用于采集与所述智能插座电连接的用电设备的用电参数信息，并传输所述用电参数信息到无线路由器；
所述无线路由器用于接收所述智能插座传输的用电参数信息并将所述用电参数信息传输到云服务器；
所述云服务器用于基于用电设备参数特征值与预定参数特征阈值之间的关系，确定与所述智能插座电连接的用电设备的类别；
所述无线路由器还用于采集所述智能插座的身份信息，并基于移动终端的请求，将所述身份信息发送至移动终端；
所述移动终端用于获取所述身份信息，并基于所述身份信息向所述云服务器请求获取所述用电设备的类别；
其中，所述用电设备参数特征值与所述用电参数信息相对应。
2.根据权利要求1所述的智能云插座系统，其特征在于，所述用电参数信息包括所述用电设备的启动阶段中的各预定时刻的电流值。
3.根据权利要求2所述的智能云插座系统，其特征在于，所述云服务器进一步用于：
基于所述用电设备的启动阶段中的各预定时刻的电流值生成所述电设备启动时的电流曲线；
采用最小二乘法求取所述电流曲线的最小二乘拟合多项式，统计该拟合多项式中每一项的系数；以及
基于所述最小二乘拟合多项式中每一项的系数满足预设条件，确定所述用电设备的类别。
4.根据权利要求3所述的智能云插座系统，其特征在于：
所述云服务器进一步用于基于所述最小二乘拟合多项式中各系数均满足ai∈[Eai-3σi,Eai+3σi]，确定所述用电设备属于预定设备类型；
其中，i＝0,1，…,k，k为所述最小二乘拟合多项式的次数；
Eai为所述预定设备类型的用电设备的最小二乘拟合多项式中第i次项系数的平均值，σi为所述预定设备类型的用电设备的第i次项系数的标准差。
5.根据权利要求4所述的智能云插座系统，其特征在于：
所述用电设备的类别包括所述用电设备的种类。
6.一种识别用电设备类别的方法，其特征在于，包括：
获取与智能插座电连接的用电设备启动时的电流曲线；
采用最小二乘法求取所述电流曲线的最小二乘拟合多项式；
统计所述最小二乘拟合多项式的各系数；以及
基于所述最小二乘拟合多项式中每一项的系数满足预设条件，确定与所述智能插座电连接的用电设备的类别。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述获取用电设备启动时的电流曲线进一步包括：
获取所述用电设备在启动阶段中的各预定时刻的电流值；以及
基于所述各预定时刻的电流值与各所述预定时刻的对应关系生成电流曲线。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述最小二乘拟合多项式每一项的系数满足预设条件，确定所述用电设备的类别包括：
基于所述最小二乘拟合多项式中各系数均满足ai∈[Eai-3σi,Eai+3σi]，确定所述用电设备属于预定设备类型；
其中，i＝0,1，…,k，k为所述最小二乘拟合多项式的次数；
Eai为所述预定设备类型的用电设备的最小二乘拟合多项式中第i次项系数的平均值，σi为所述预定设备类型的用电设备的第i次项系数的标准差。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：
所述用电设备的类别包括所述用电设备的种类。
10.一种移动终端与智能插座的数据交互方法，其特征在于，包括：
向云服务器发送用电参数获取请求；
接收云服务器发送的与所述智能插座电连接的用电设备的用电参数信息和由所述云服务器确定的与所述智能插座电连接的用电设备的类别；以及
基于所述用电参数信息和与所述智能插座电连接的用电设备的类别，向所述云服务器发送用于控制所述智能插座操作的操作请求信息。
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