CN106300446A - 一种智能pfc直流供电及网络一体化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能PFC直流供电及网络一体化系统，包括将220V市电转换为直流电为家庭供电的PFC电源装置，安装在每一个房间内分别与所述电源模块连接的各导轨供电装置，与所述各导轨供电装置可拔插连接的若干个插座，与外界网络连接并将网络接入至所述各导轨供电装置连接的电力载波装置，与任意一个导轨供电装置连接的网关装置。本发明采用的直流供电系统更加安全，适用于数量众多的采用直流供电的家用电器，提高用电效率。特有的直流导轨系统简化了用电方式。运用宽带电力载波技术使得布线简化，电网合一，不存在电网侧的干扰。且独特的智能家居网关能对家用电器进行实时监控管理。

Description

一种智能PFC直流供电及网络一体化系统

技术领域

本发明涉及日常居家生活和办公中的供电系统以及网络系统，尤其涉及一种智能的将供电以及供网系统结合为一体的供电供网系统。

背景技术

现有的家庭供电系统都是220V交流电，而220V交流电存在以下一些问题。

220V交流电并非一个安全电压，而家中的开关插座众多，对于有小孩的家庭来说是一个比较严重的安全隐患。

目前家庭生活常用的一些电器例如手机、笔记本电脑、led灯、电视、微波炉、电磁炉、电饭煲、热水器、音响等等都需要直流电供电，在只有220V交流电的情况下，这些电器都需要配备一些转换单元器件，使得这些电器可以接入到220V交流电供电环境中。

还有一些较为大型的家用电器例如冰箱、洗衣机、空调、抽油烟机等虽然目前有一部分使用的是交流电机，但是随着科技的进步，磁性材料的发展，采用效率更高的直流电机将会成为一种趋势。

而为了安装电线、网线等线路，需要在装修的时候就开始挖槽、穿管，进行布线，不仅工程量巨大，而且费时费力费钱，若是一开始没考虑好，之后使用起来就非常不便，大大影响生活质量。

现有技术中虽然已经有了电力线载波技术，但是由于交流电干扰大，现有的电线与网线之间也是不可通用的，需要分别布置两套线路系统，才能完全满足一个家庭的日常所需，耗费物力财力，造成了资源的浪费。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术中存在的技术问题，提出一种智能PFC直流供电及网络一体化系统。包括将220V市电转换为直流电为家庭供电的电源装置，安装在每一个房间内分别与所述电源模块连接的各导轨供电装置，与所述各导轨供电装置可拔插连接的若干个插座，与外界网络连接并将网络接入至所述各导轨供电装置连接的电力载波装置，与任意一个导轨供电装置连接的网关装置。

其中电源装置包括：

功率因素校正模块，与220V市电连接，对所有家用电器负载进行功率因素校正之后再与市电连接；

通讯模块，与有线或无线连接所述网关装置的各电器进行通讯，网关装置为交换机或路由器。所述电器有手机、电脑、led灯、电视、微波炉、电磁炉、电饭煲、热水器、音响、冰箱、洗衣机、空调、抽油烟机。运用宽带电力载波技术，将路由器或者交换机与电源二者合为一体，运用宽带电力载波技术，完成控制信号和网络信号的传输，电力线和信号线合二为一，简化布线。

控制模块，接收预设指令或外部指令对各电器进行相应的供电供网控制；外部指令通过手机、平板电脑、台式电脑或者是集声器通过通讯模块传递至控制模块，当所述外部指令以语音形式通过所述集声器传递至控制模块时，所述控制模块包含用于从所述语音中提取出外部指令的语音识别子模块。使家用电器能互联互通，完成智能控制。

存储模块，存储预设指令以及各电器的唯一标识、基本信息以及供电参数。电器的基本信息以及供电参数包括：名称、类别、型号、功能、功率、当前的控制指令。

本技术方案中，导轨供电装置包括具有一条形开口的绝缘外壳，设置在绝缘外壳内的两条正、负导电插槽，设置在两条正、负导电插槽之间的绝缘条，所述正、负导电插槽分别与电源装置输出的正、负极连接，且正、负导电插槽的开口与所述绝缘外壳的开口方向一致。所述插座包括可与正、负导电插槽相插接的两相插头，与所述两相插头电连接的插座板。方便用电断电。

对于导轨供电装置的安装位置可以有多种情况，导轨供电装置位于每个房间内的安装位置为至少以下一种：沿着房间踢脚线的位置设置、沿着天花板四周边缘设置、沿着家具的边缘设置。不需要挖槽，穿管，穿线。使得布线简化，使用方便。

本发明通过将人们已经习以为常的交流220V入户电源转变为低压直流电源，单极触碰，不会导致触电，更加安全。而将交流电转化为直流电避免了来自电网侧的干扰，且针对电力线本身负载动态变化，网络拓扑的不确定性，阻抗匹配的动态变化。我们可以用创新的编码算法对抗线路的干扰，例如OFDM（包括但不限于），使电力载波技术可以在家庭中得到应用，将电线和网线合二为一。同时，智能家居的控制模块可以控制所有电器的动作和记录操作过程，能提供智能化的电器管理。

附图说明

图1为本发明的结构简图。

图2为电源装置及其连接的示意图。

图3为电力导轨装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的原理及方法进行详细说明。

如图1所示，该智能PFC直流供电及网络一体化系统将220V市电转换为低压直流电为家庭供电，使得家庭中的可以运用电力载波技术将电线和网线合二为一，简化繁琐的布线过程。

具体的，该智能PFC直流供电及网络一体化系统包括电源装置，导轨供电装置，若干个插座，网关装置以及电力载波装置。

如图2所示，电源装置主要是用于连接外界的电网，将220V市电转换为直流电为家庭供电。具体的电源装置包括功率因素校正模块（PFC模块）、通讯模块、控制模块和存储模块。功率因素校正模块位于电源装置的输入端，连接220V市电，对各负载的功率因素进行校正。通讯模块通过网关装置可以有线地或无线地连接各个电器，也可以叫电子设备。具体的电器包括手机、电脑、led灯、电视、微波炉、电磁炉、电饭煲、热水器、音响、冰箱、洗衣机、空调、抽油烟机。例如，现有的家中的空调、冰箱、电饭煲、电视等等都可以通过网关装置与通讯模块连接上，当出门在外时，随身携带的手机、平板电脑等电子设备也可以通过网关装置与通讯模块连接上。当所有电器可以与电源装置进行通讯时，控制模块可以接收预设指令或外部指令对各电器进行相应的供电供网控制。存储模块则存储预设指令以及各电器的唯一标识、基本信息以及供电参数。其中电器的基本信息以及供电参数包括：名称、类别、型号、功能、功率、当前的控制指令。

上述外部指令可以通过手机、平板电脑、台式电脑或者是集声器等电子器件，与通讯模块进行通讯，然后传递至控制模块，例如，上班出门前将米和水放入锅中，然后在公司可以通过手机发送外部指令：预约下午5点煲粥1小时，通讯模块将该外部指令传递至控制模块，控制模块根据电器的唯一标识，找到该电器，并在相应的时间内为其通电1小时进行煲粥。当通过设置在屋内的集声器发送外部指令时，这种外部指令其实是以语音形式发送的。这样就要求控制模块还需要包含一个用于从语音中提取出外部指令的语音识别子模块，从而再对相应的电器进行控制。

如图3所示，导轨供电装置整体外观呈条形，外观类似于踢脚线，其具有一条形开口的绝缘外壳1，条形开口一般设置在其顶部，当然也可以设置在其底部或侧边，绝缘外壳内设有两条正、负导电插槽2，两条正、负导电插槽之间的设置着用于绝缘的绝缘条3，并且正、负导电插槽分别与电源装置输出的正、负极连接，且正、负导电插槽的开口与所述绝缘外壳的开口方向一致。由于导轨供电装置长得比较类似于踢脚线，所以可以根据需要设置在现有家庭装修中踢脚线的位置上来替代现有的踢脚线，还可以沿着天花板四周边缘设置，或者是沿着家具的边缘设置，例如电脑桌靠墙的一侧安装一条连接着电源装置的导轨供电装置，会使用电变得更加方便。由于现有的电器之间电压一般都是5V或者是12V电压，因此可以根据需要设置各轨道供电装置的电压，使其满足相应的需求。

相应的，插座4呈方块状，其包括可与正、负导电插槽相插接的两相插头5，以及与两相插头电连接的插座板6。插座可以插接在任意一条导轨供电装置的任意位置，实现即插即用，各插座之间并联。

最后电力载波装置以及网关装置主要是为了连接外部网络以及依赖各导轨供电装置形成家庭内部网络。电力载波装置可以与网关装置做成一体，也可以分体形成两个部件。网关装置可以选用交换机也可以选用路由器，电力载波装置与外界网络连接，然后将网络接入至各导轨供电装置上，形成室内网络，网关装置与任意一个导轨供电装置连接，为室内的各电器提供有线或无线的网络服务。

通过整个设置，不仅在装修过程中可以省去挖槽穿管的麻烦，让装修布置变得更加简单，还可以让居家环境变得更加便利，实现一个全智能化的现代家庭供电供网模式。根据一些实验我们得到了以下的实验数据：本发明的智能PFC直流供电系统更安全、高效、环保，且小功率电源一次测的效率只有96%，去掉后效率上升4% ，PFC功率因数校正使得功率因数由70% 上升到100%，上升了30%，电压下降，线损增加，效率下降，但最多只占1%，新方案更安全且总体提升33%效率，2014年全国城乡居民生活用电量6928亿千瓦时，2015年全国核电累计发电量为1689.93亿千瓦时，效率的提升超过全国核电的总和。 我们习惯的现有方案是社会资源巨大的浪费。

以上具体实施例仅用以举例说明本发明的结构，本领域的普通技术人员在本发明的构思下可以做出多种变形和变化，这些变形和变化均包括在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能PFC直流供电及网络一体化系统，其特征在于，包括将220V市电转换为直流电为家庭供电的电源装置，安装在每一个房间内分别与所述电源模块连接的各导轨供电装置，与所述各导轨供电装置可拔插连接的若干个插座，与外界网络连接并将网络接入至所述各导轨供电装置连接的电力载波装置，与任意一个导轨供电装置连接的网关装置。

2.如权利要求1所述的智能PFC直流供电及网络一体化系统，其特征在于，所述电源装置包括：

功率因素校正模块，与220V市电连接，对所有家用电器负载进行功率因素校正之后再与市电连接；

通讯模块，与有线或无线连接所述网关装置的各电器进行通讯；

控制模块，接收预设指令或外部指令对各电器进行相应的供电供网控制；

存储模块，存储预设指令以及各电器的唯一标识、基本信息以及供电参数。

3.如权利要求1所述的智能PFC直流供电及网络一体化系统，其特征在于，所述导轨供电装置包括具有一条形开口的绝缘外壳，设置在绝缘外壳内的两条正、负导电插槽，设置在两条正、负导电插槽之间的绝缘条，所述正、负导电插槽分别与电源装置输出的正、负极连接，且正、负导电插槽的开口与所述绝缘外壳的开口方向一致。

4.如权利要求3所述的智能PFC直流供电及网络一体化系统，其特征在于，所述插座包括可与正、负导电插槽相插接的两相插头，与所述两相插头电连接的插座板。

5.如权利要求3所述的智能PFC直流供电及网络一体化系统，其特征在于，所述网关装置为交换机或路由器。

6.如权利要求2所述的智能PFC直流供电及网络一体化系统，其特征在于，所述电器包括：手机、电脑、led灯、电视、微波炉、电磁炉、电饭煲、热水器、音响、冰箱、洗衣机、空调、抽油烟机。

7.如权利要求2所述的智能PFC直流供电及网络一体化系统，其特征在于，所述电器的基本信息以及供电参数包括：名称、类别、型号、功能、功率、当前的控制指令。

8.如权利要求2所述的智能PFC直流供电及网络一体化系统，其特征在于，所述外部指令通过手机、平板电脑、台式电脑或者是集声器通过通讯模块传递至控制模块，当所述外部指令以语音形式通过所述集声器传递至控制模块时，所述控制模块包含用于从所述语音中提取出外部指令的语音识别子模块。

9.如权利要求1所述的智能PFC直流供电及网络一体化系统，其特征在于，所述导轨供电装置位于每个房间内的安装位置为至少以下一种：沿着房间踢脚线的位置设置、沿着天花板四周边缘设置、沿着家具的边缘设置。