CN106208394A - 基于云计算技术的智能节能供电系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于云计算技术的智能节能供电系统及方法，所述系统包括智能配电箱以及云计算控制中心，所述智能配电箱包括智能断路器、主控器以及智能网关，所述智能断路器监测供电回路中用电负载的用电数据并发送给主控器；所述主控器收集智能断路器监测到的用电数据并发送至智能网关；所述智能网关将用电数据通过互联网发送至云计算控制中心；所述云计算控制中心接收智能网关发送的用电数据、分析所述用电数据、依据节能措施产生开关控制指令、将开关控制指令通过互联网发送给智能网关；所述主控器经由智能网关获取所述开关控制指令、并控制指令控制智能断路器导通或断开用电负载的供电回路。该种智能节能供电系统具有成本低且无需人工操作的优点。

Description

基于云计算技术的智能节能供电系统及方法

技术领域

本发明涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种基于云计算技术的智能节能供电系统及方法。

背景技术

随着社会发展和百姓生活水平的提高，各种电器的数量越来越多，当前建筑节能方案很多都要基于不同用途负载的用电量及负载质量进行实时的测量与监控，尤其是在二级、三级或者末级配电箱的输入或输出端对负载进行用电量数据的测量，进而有针对性的采取一些节能的措施，例如，对高耗能的负载进行手动控制、定时控制等以减少功率损耗。

其具体的做法通常是在配电箱中增加用于电能测量用的电表，并将这些电表组成一个系统，通过总线将数据上传给本地的数据中心或服务器，为建筑的节能提供参考依据。

然而，这种方案需要额外增加大量的电表，成本非常高、维护也不方便，并且由于这些计量数据是通过总线上传给本地的数据中心或服务器，不仅会导致初期安装的布线成本高昂，而且后期维护的成本不菲。此外，节能的计划及措施几乎都依赖于人工进行，额外的人工投入导致节能行为的经济性变差。

发明内容

有鉴于此，提供一种成本低且无需人工操作的基于云计算技术的智能节能供电系统及方法实有必要。

一种基于云计算技术的智能节能供电系统，包括智能配电箱以及与智能配电箱进行通讯交互的云计算控制中心，所述智能配电箱包括智能断路器、主控器以及智能网关，所述智能断路器与主控器相连，该智能断路器监测供电回路中用电负载的用电数据并发送给主控器；所述主控器与智能网关相连，该主控器收集智能断路器监测到的用电数据，并将所述用电数据发送至智能网关；所述智能网关将来自主控器的用电数据通过互联网发送至云计算控制中心；所述云计算控制中心接收智能网关发送的用电数据、分析所述用电数据而产生开关控制指令、将开关控制指令通过互联网发送给智能网关；所述主控器经由智能网关获取所述开关控制指令、并根据所述开关控制指令控制智能断路器导通或断开用电负载的供电回路。

在一个实施例中，所述智能断路器内置计量模块，所述计量模块监测用电负载的电压、电流、功率、功率因数、或/及电能以作为用电数据。

在一个实施例中，所述智能断路器内置总线通讯接口，在配电箱内部，所述主控器与智能断路器之间通过总线相连以达成通讯。

在一个实施例中，所述主控器通过ZigBee无线网络与智能网关通讯，以将用电数据发送至智能网关、并从智能网关获取所述开关控制指令。

在一个实施例中，所述基于云计算技术的智能节能供电系统还包括环境传感器，该环境传感器感测环境参数并将环境参数发送至智能网关，所述智能网关将用电数据以及环境参数一并发送至云计算控制中心、并接收云计算控制中心分析用电数据以及环境参数后而产生的开关控制指令。

在一个实施例中，所述环境传感器通过ZigBee无线网络将环境参数发送至智能网关。

在一个实施例中，所述环境传感器感测用电负载周围环境的温度、湿度、照度、人物移动、图像、或/及空气质量以作为环境参数。

在一个实施例中，所述云计算控制中心包括内置节能管理软件的云服务器，该节能管理软件分析所述用电数据并依据分析结果产生开关控制指令。

在一个实施例中，还包括与云计算控制中心通过互联网相连的电脑终端，该电脑终端从云计算控制中心获取节能管理软件的运行状态、并对节能管理软件进行参数设置。

在一个实施例中，还包括与云计算控制中心通过网络连接的便携式智能终端，该便携式智能终端从云计算控制中心获取节能管理软件的运行状态、并对节能管理软件进行参数设置。

一种基于云计算技术的智能节能供电方法，包括步骤：利用智能断路器监测供电回路中用电负载的用电数据并发送给主控器；利用主控器收集智能断路器监测到的用电数据，并将所述用电数据发送至智能网关；利用智能网关将来自主控器的用电数据通过互联网发送至云计算控制中心；利用云计算控制中心接收智能网关发送的用电数据、分析所述用电数据而产生开关控制指令、将开关控制指令通过互联网发送给智能网关；利用所述主控器经由智能网关获取所述开关控制指令、并根据所述开关控制指令控制智能断路器导通或断开用电负载的供电回路。

相对于现有技术，本发明实施例提供的基于云计算技术的智能节能供电系统及方法能够通过智能网关将负载的用电数据经由互联网发送至云计算控制中心，无需采用外部总线连接配电箱与配电箱之间、配电箱与云计算控制中心，从而减少总线的布线成本和维护成本。并且，该智能配电箱的主控器能够通过智能网关获取云计算控制中心的开关控制指令、并控制智能断路器导通或断开用电负载的供电回路，自动完成节能措施而无需人工参与，避免了额外的人工投入而导致的成本增加。

智能断路器内置测量模块，系统能收集所有供电回路中的用电数据，一方面可以为节能软件提供全面的用电数据，从而可以得出更优化的节能计划，另一方面，不需要额外安装电表，可以节省大量的设备成本及安装成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例提供的基于云计算技术的智能节能供电系统的结构模块示意图。

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、完整地描述。

请参阅图1，其为本发明实施例提供的基于云计算技术的智能节能供电系统的模块架构示意图。该智能节能供电系统包括智能配电箱100以及云计算控制中心300。

所述智能配电箱100包括智能断路器10、主控器20以及智能网关30。

所述智能断路器10与主控器20相连，该智能断路器10监测供电回路中用电负载200的用电数据并发送给主控器20。智能断路器10提供与传统断路器(空气开关)同样的过流/短路保护功能，可以作为区域供电或者特定类负载的总开关及过流/短路保护开关。本实施例中，所述智能断路器10内置有计量模块，该计量模块能够监测用电负载200的电压、电流、功率、功率因数、或/及电能以作为用电数据，供云计算控制中心300进行数据分析，为用电负载的节能措施提供参考依据。智能断路器10的数量可以是单个或多个，本实施例中，可针对不同用途(照明、空调、办公设备/IT设备等)的用电负载分别配备一个或多个智能断路器10。

所述主控器20收集智能断路器10监测到的用电数据、并将所述用电数据发送至智能网关30。本实施例中，所述主控器20通过ZigBee无线网络与智能网关30相连从而互相通讯，以将用电数据发送至智能网关30。

所述智能网关30将来自主控器20的用电数据发送至云计算控制中心300、并接收云计算控制中心300分析用电数据后而产生的开关控制指令。本实施例中，所述智能网关30可通过网线或WIFI连接入互联网，以与云计算控制中心300达成通讯，进而向云计算控制中心300发送用电数据、并从云计算控制中心300接收开关控制指令。

所述云计算控制中心300接收智能网关30发送的用电数据、分析所述用电数据而制定节能措施、依据节能措施产生开关控制指令、将开关控制指令通过互联网发送给智能网关30。本实施例中，云计算控制中心包括内置节能管理软件的云服务器，该节能管理软件分析所述用电数据并依据分析结果制定节能措施，并产生基于节能措施的开关控制指令。

例如，在用电负载200为照明装置的情况下，如果照明区域的照度高于正常的推荐照度以上，如达到80lux以上，并保持一段时间，如30S以上，节能软件根据区域内照明灯具的具体分布，计算可以关闭的灯具数量及具体位置，直接产生节能的计划，并确定需要执行断开的智能断路器10，从而达到在不影响照明效果的前提下，实现整个照明区域的全面节能。

再例如，在用电负载200为空调系统的情况下，节能软件根据区域内实际温度或人流量，计算出可以降低的风量，并确定需要执行断开的智能断路器10，以切断部分空调单元。此外，节能软件也可根据区域内空气质量、实际温度及人流量，或者用户单独设定的目标空气质量，确定是否打开新风系统，如给新风系统供电的断路器。

还例如，在用电负载200为办公电脑/IT设备的情况下，节能软件也可根据智能断路器10所接办公电脑/IT设备的实时用电量数据，配合用户所设定的办公室作息时间表，直接产生节能的计划，包括预计节约的电能、需要执行断开的智能断路器及智能插座，从而达到节能的效果。

也例如，在用电负载200为其他电器及设备的情况下，节能软件能够通过每个智能断路器10所接负载的功率因数实现对负载的质量的监控，当出现部分负载功率因数过低或者电流畸变过大时，节能软件可以通过客户端向用户提醒，并确保负载的品质在预期范围以内，达到节能的目的。

可以理解的，用户还可以通过节能软件对每个负载的功率进行精确的时间/功率程式设定，减少预期以外设备的耗电。

如此，所述主控器20便可以(例如，通过ZigBee无线网络)经由智能网关30获取所述开关控制指令、并根据所述开关控制指令控制智能断路器10导通或断开用电负载200的供电回路，以实现远程控制、自动实施节电措施/计划。

具体的，在本实施例中，所述智能断路器10内置有电流开关，所述主控器20控制智能断路器10的内置电流开关以导通或断开用电负载200的供电回路，达成节能措施/计划。

需要说明的是，本实施例中，所述智能断路器10内置总线通讯接口，在配电箱内部，所述主控器20与智能断路器10的总线通讯接口之间通过总线相连以达成通讯，从而，所述主控器20能够通过总线来收集智能断路器10监测到的用电数据，而所述智能断路器10也能通过总线在主控器20的控制下导通或断开用电负载200的供电回路。

可以理解的是，所述智能断路器10除去上述“导通或断开用电负载200的供电回路”的功能之外，也可同时提供过流保护、短路保护、过压保护等保护功能。

在一个可以实施的具体实施例中，所述主控器20还包括具有交流转直流功能的电源模块21，该电源模块21将交流市电(如220V市电)转换为直流电(如5V，1.5A直流电)，以向整个智能配电箱100的各个部件及其内部的总线(例如连接智能断路器10和主控器20的总线)网络供电。可以理解的，该电源模块21也可以被用于向智能网关30供电。

在一个补充实施例中，所述智能配电箱100还可以配备有环境传感器40，该环境传感器40感测环境参数(例如，用电负载200所处环境的环境参数)并将环境参数发送至智能网关30，所述智能网关30将用电数据以及环境参数一并发送至云计算控制中心300以作为节电计划和节电措施的数据参考。从而，智能网关30再接收云计算控制中心300分析用电数据以及环境参数后而产生的开关控制指令，以供主控器20获取该开关控制指令。具体的，所述环境传感器40可用于感测用电负载200周围环境的温度、湿度、照度、人物移动、图像、或/及空气质量以作为环境参数，以供云计算控制中心300制定节能方案/措施(例如，根据温度参数决定是否导通或断开空调负载电路以调节环境温度、根据照度参数决定是否导通或断开照明负载电路以调整当前开启的照明光源数量、根据人物移动的情况决定是否导通或断开走廊内相应用电负载的电路以根据走廊内人数多少调整用电负载的耗能...等等)而生成相应开关指令。本实施例中，所述环境传感器40可以通过ZigBee无线网络将环境参数发送至智能网关30。

此外，所述基于云计算技术的智能节能供电系统，还可包括与云计算控制中心通过互联网相连的电脑终端400或便携式智能终端500(如，手机、平板电脑等)，该电脑终端400或便携式智能终端500从云计算控制中心获取节能管理软件的运行状态、并对节能管理软件进行参数设置。从而方便工作人员及/或用户查看实时的用电情况、节能的效果、及节能措施的实施情况，工作人员及/或用户还可以通过电脑终端400或便携式智能终端500对所述节能管理软件的节能模型、相关参数等进行设置，已确保节能措施的优化。

可以理解的，第三方还可以根据用户的实际情况，基于本系统中数据的收集、传输、存储、设备的智能控制方式等特征，定制开发属于该用户的节能模型和节能实施方式，以应用于节能管理软件之中。

本发明实施例还提供一种基于云计算技术的智能节能供电方法，包括步骤：利用智能断路器10监测供电回路中用电负载200的用电数据并发送给主控器；利用主控器20收集智能断路器10监测到的用电数据，并将所述用电数据发送至智能网关30；利用智能网关30将来自主控器的用电数据通过互联网发送至云计算控制中心300；利用云计算控制中心200接收智能网关30发送的用电数据、分析所述用电数据而产生开关控制指令、将开关控制指令通过互联网发送给智能网关30；利用所述主控器20经由智能网关30获取所述开关控制指令、并根据所述开关控制指令控制智能断路器10导通或断开用电负载200的供电回路。

相对于现有技术，本发明实施例提供的基于云计算技术的智能节能供电系统及方法能够通过智能网关30将用电负载200的用电数据经由互联网发送至云计算控制中心300，无需采用外部总线连智能接配电箱100与配电箱之间、配电箱与云计算控制中心300，从而减少总线的布线成本和维护成本。并且，该智能配电箱100的主控器20能够通过智能网关30获取云计算控制中心300的开关控制指令、并控制智能断路器10导通或断开用电负载200的供电回路，自动完成节能措施而无需人工参与，避免了额外的人工投入而导致的成本增加。

智能断路器内置测量模块，系统能收集所有供电回路中的用电数据，一方面可以为节能软件提供全面的用电数据，从而可以得出更优化的节能计划，另一方面，不需要额外安装电表，可以节省大量的设备成本及安装成本。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于云计算技术的智能节能供电系统，包括智能配电箱以及与智能配电箱进行通讯交互的云计算控制中心，所述智能配电箱包括智能断路器、主控器以及智能网关，

所述智能断路器与主控器相连，该智能断路器监测供电回路中用电负载的用电数据并发送给主控器；

所述主控器与智能网关相连，该主控器收集智能断路器监测到的用电数据，并将所述用电数据发送至智能网关；

所述智能网关将来自主控器的用电数据通过互联网发送至云计算控制中心；

所述云计算控制中心接收智能网关发送的用电数据、分析所述用电数据而产生开关控制指令、将开关控制指令通过互联网发送给智能网关；

所述主控器经由智能网关获取所述开关控制指令、并根据所述开关控制指令控制智能断路器导通或断开用电负载的供电回路。

2.如权利要求1所述的基于云计算技术的智能节能供电系统，其特征在于，所述智能断路器内置计量模块，所述计量模块监测用电负载的电压、电流、功率、功率因数、或/及电能以作为用电数据。

3.如权利要求1所述的基于云计算技术的智能节能供电系统，其特征在于，所述智能断路器内置总线通讯接口，在配电箱内部，所述主控器与智能断路器之间通过总线相连以达成通讯。

4.如权利要求1所述的基于云计算技术的智能节能供电系统，其特征在于，所述主控器通过ZigBee无线网络与智能网关通讯，以将用电数据发送至智能网关、并从智能网关获取所述开关控制指令。

5.如权利要求1所述的基于云计算技术的智能节能供电系统，其特征在于，所述基于云计算技术的智能节能供电系统还包括环境传感器，该环境传感器感测环境参数并将环境参数发送至智能网关，所述智能网关将用电数据以及环境参数一并发送至云计算控制中心、并接收云计算控制中心分析用电数据以及环境参数后而产生的开关控制指令。

6.如权利要求5所述的基于云计算技术的智能节能供电系统，其特征在于，所述环境传感器感测用电负载周围环境的温度、湿度、照度、人物移动、图像、或/及空气质量以作为环境参数。

7.如权利要求1～6任一项所述的基于云计算技术的智能节能供电系统，其特征在于，所述云计算控制中心包括内置节能管理软件的云服务器，该节能管理软件分析所述用电数据并依据分析结果产生开关控制指令。

8.如权利要求7所述的基于云计算技术的智能节能供电系统，其特征在于，还包括与云计算控制中心通过互联网相连的电脑终端，该电脑终端从云计算控制中心获取节能管理软件的运行状态、并对节能管理软件进行参数设置。

9.如权利要求7所述的基于云计算技术的智能节能供电系统，其特征在于，还包括与云计算控制中心通过网络连接的便携式智能终端，该便携式智能终端从云计算控制中心获取节能管理软件的运行状态、并对节能管理软件进行参数设置。

10.一种基于云计算技术的智能节能供电方法，包括：

利用智能断路器监测供电回路中用电负载的用电数据并发送给主控器；

利用主控器收集智能断路器监测到的用电数据，并将所述用电数据发送至智能网关；

利用智能网关将来自主控器的用电数据通过互联网发送至云计算控制中心；

利用云计算控制中心接收智能网关发送的用电数据、分析所述用电数据而产生开关控制指令、将开关控制指令通过互联网发送给智能网关；

利用所述主控器经由智能网关获取所述开关控制指令、并根据所述开关控制指令控制智能断路器导通或断开用电负载的供电回路。