CN105762810A - 一种自适应调节用电时间的家用智能配电系统 - Google Patents

一种自适应调节用电时间的家用智能配电系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自适应调节用电时间的家用智能配电系统，它由嵌入式系统和控制电路构成；所述嵌入式系统与控制电路相连；所述嵌入式系统用于预测电价的和分析用电器对电的需求，从而通过控制电路实现对用电器的控制。本发明通过嵌入式系统对实时电价的预测和当前用电器的用电需求的分析，决定室内的供电状态。对实时性要求不高的用电器在电价较低时工作，节约了用户的用电成本。在电网用电负荷较高时减少用电设备，平衡了电网负荷。对于平衡电网负荷以及减小用电费用都具有十分重要的意义。

Description

一种自适应调节用电时间的家用智能配电系统
技术领域
本发明涉及控制系统领域，尤其涉及一种自适应调节用电时间的家用智能配电系统。
背景技术
自20世纪80年代中期以来，伴随着西方电力行业结构改革的实施，实时电价作为一种新的定价模式受到了电力厂商的广泛关注。采用这种定价方式的原因在于，电力作为一种商品，其供给和需求随时间而变动的特性非常明显，厂商在不同时间生产电力的成本不同，消费者在不同时间对电力的需求也不同。因此，从理论上讲，市场的电价本身就应该是实时波动的，不过，由于技术条件的限制以及消费者的消费习惯，传统的电价大多长时间保持不变，而随着技术的不断进步及智能电网在我国的推广，实时电价逐步变为可行。
实时电价是在分时电价基础上进一步发展来的，分时电价是指根据电网的负荷变化情况，将每天24小时划分为高峰、平段、低谷等几个时段，对各时段分别制定不同的电价水平。实时电价则进一步缩小时间段的划分周期，其周期可达到1小时甚至更短，能精确地传达电价信号。
一般来说，在用电的高峰期，电网的用电负荷较大，实时电价较高，在用电的低谷期，电网的用电负荷较小，实时电价比较便宜，通过合理规划各个电器的用电时间，不仅可以节约电费开销，还能平衡电网的负荷。
发明内容
本发明的目的是针对未来即将提出的实时电价的供电方案，提出一种具有自适应调节用电时间的家用智能配电系统。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种自适应调节用电时间的家用智能配电系统，它由嵌入式系统和控制电路构成；所述嵌入式系统与控制电路相连；所述嵌入式系统用于预测电价的和分析用电器对电的需求，从而控制控制电路对用电器的控制。
进一步的，所述嵌入式系统包括嵌入式微处理器、无线网卡、控制键盘及显示屏；所述无线网卡、控制键盘及显示屏均与嵌入式微处理器相连；所述无线网卡与室内的无线路由器相连，通过无线路由器访问因特网，嵌入式微处理器实时查询电力部门网站上的实时电价信息，并储存记录，嵌入式微处理器通过分析前七日的24小时电价数据预测当日电价，描绘出当日电价预测曲线，并对用电器的用电需求做出调控；所述控制键盘及显示屏用于将室内各个电器的用电状态及用电需求输入到嵌入式微处理器中；所述嵌入式微处理器与控制电路相连。
进一步的，所述控制电路包括电阻R1、三极管Q1、电容C1、二极管D1、继电器K1、12V电源；所述电阻R1的一端接地，另一端与三极管Q1的发射极相连，三极管Q1的集电极分别与电容C1的一端、二极管D1的正极、继电器K1的线圈的一端相连；电容C1的另一端、二极管D1的负极、继电器K1的线圈的另一端均与12V电源相连；所述三极管Q1的基极与嵌入式微处理器的高低电平输出端口相连；所述继电器K1的常开触点的一端与用电器相连，另一端接220V市电。
进一步的，所述嵌入式微处理器通过分析前七日的24小时电价数据预测当日电价，描绘出当日电价预测曲线，具体为嵌入微处理器储存每日各个时刻的电价信息，并储存记录前七日的24小时电价数据，将电价数据采用多项式拟合方法进行拟合，即可估算出当日该时刻的电价，依次类推，描绘出当日电价预测曲线。
进一步的，所述多项式拟合方法为最小二乘法。
本发明的有益效果：通过嵌入式系统对实时电价的预测和当前用电器的用电需求，决定室内的供电状态。对实时性要求不高的用电器在电价较低时工作，节约了用户的用电成本。在电网用电负荷较高时减少用电设备，平衡了电网负荷。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，
图1为本发明的基本结构图；
图2为本发明的控制电路图；
图3为本发明的用电决策流程图；
图4为本发明的用电决策示意图；
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种自适应调节用电时间的家用智能配电系统，由嵌入式系统和控制电路构成；所述嵌入式系统与控制电路相连；所述嵌入式系统用于预测电价的和分析用电器对电的需求，从而控制控制电路对用电器的控制。
所述嵌入式系统包括嵌入式微处理器、无线网卡、控制键盘及显示屏；所述无线网卡、控制键盘及显示屏均与嵌入式微处理器相连；所述无线网卡与室内的无线路由器相连，通过无线路由器访问因特网，嵌入式微处理器实时查询电力部门网站上的实时电价信息，并储存记录，嵌入式微处理器通过分析前七日的24小时电价数据预测当日电价，并对用电器的用电需求做出调控；所述控制键盘及显示屏用于将室内各个电器的用电状态及用电需求输入到嵌入式微处理器中。
如图2所示，所述嵌入式微处理器与控制电路相连；所述控制电路包括电阻R1、三极管Q1、电容C1、二极管D1、继电器K1、12V电源；所述电阻R1的一端接地，另一端与三极管Q1的发射极相连，三极管Q1的集电极分别与电容C1的一端、二极管D1的正极、继电器K1的线圈的一端相连；电容C1的另一端、二极管D1的负极、继电器K1的线圈的另一端均与12V电源相连；所述三极管Q1的基极与嵌入式微处理器的高低电平输出端口相连；所述继电器K1的常开触点的一端与用电器相连，另一端接220V市电；嵌入式微处理器通过输出高低电平来控制三极管Q1的通断，进而控制继电器K1的通断，最终实现对用电器电路的控制。
如图3-4所示，该嵌入微处理器可以储存每日各个时刻的电价信息，通过对前七日电价数据的分析，预测出今日实时电价，预测采用了多项式拟合的方案，如通过查询前7日某一时刻的电价数据，利用最小二乘法计算出拟合多项式，即可估算出当日该时刻的电价。依次类推，可以描绘出当日电价预测曲线，如图4所示。嵌入式微处理器通过控制键盘及显示屏得到当前用电器用电需求，系统依据用电器需要的用电时间即可计算出最佳用电时间区间并进行供电，如图4所示。
实施例：
可将此智能配电系统用于个人家庭电路中，如一电动汽车夜间需要3小时充电才能充满，该智能配电系统可以通过预测夜间电价计算出最佳充电时间区间，在特定时间对电动汽车充电电路进行供电，既降低了用电成本，又平衡了电网负荷。
进一步的，通过对智能配电系统进行不断升级，利用外设定义出各种有用的功能，让智能配电系统主导家庭电网，可以使得个人家庭用电变得智能化，经济化，人性化。

Claims (5)

1.一种自适应调节用电时间的家用智能配电系统，其特征在于，它由嵌入式系统和控制电路构成；所述嵌入式系统与控制电路相连；所述嵌入式系统用于预测电价的和分析用电器对电的需求，从而控制控制电路对用电器的控制。
2.根据权利要求1所述的自适应调节用电时间的家用智能配电系统，其特征在于，所述嵌入式系统包括嵌入式微处理器、无线网卡、控制键盘及显示屏；所述无线网卡、控制键盘及显示屏均与嵌入式微处理器相连；所述无线网卡与室内的无线路由器相连，通过无线路由器访问因特网，嵌入式微处理器实时查询电力部门网站上的实时电价信息，并储存记录，嵌入式微处理器通过分析前七日的24小时电价数据预测当日电价，描绘出当日电价预测曲线，并对用电器的用电需求做出调控；所述控制键盘及显示屏用于将室内各个电器的用电状态及用电需求输入到嵌入式微处理器中；所述嵌入式微处理器与控制电路相连。
3.根据权利要求2所述的自适应调节用电时间的家用智能配电系统，其特征在于，所述控制电路包括电阻R1、三极管Q1、电容C1、二极管D1、继电器K1、12V电源；所述电阻R1的一端接地，另一端与三极管Q1的发射极相连，三极管Q1的集电极分别与电容C1的一端、二极管D1的正极、继电器K1的线圈的一端相连；电容C1的另一端、二极管D1的负极、继电器K1的线圈的另一端均与12V电源相连；所述三极管Q1的基极与嵌入式微处理器的高低电平输出端口相连；所述继电器K1的常开触点的一端与用电器相连，另一端接市电。
4.根据权利要求1所述的自适应调节用电时间的家用智能配电系统，其特征在于，所述嵌入式微处理器通过分析前七日的24小时电价数据预测当日电价，描绘出当日电价预测曲线，具体为嵌入微处理器储存每日各个时刻的电价信息，并储存记录前七日的24小时电价数据，将电价数据采用多项式拟合方法进行拟合，即可估算出当日该时刻的电价，依次类推，描绘出当日电价预测曲线。
5.根据权利要求4所述的自适应调节用电时间的家用智能配电系统，其特征在于，所述多项式拟合方法为最小二乘法。
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