CN106873393A - 一种参与电网需求侧响应的综合智能家居系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种参与电网需求侧响应的综合智能家居系统，属于控制技术领域；家庭网关通过宽带接入互联网，家庭网关通过无线网络适配器建立家庭无线局域网，家庭电器设备连接无线局域网；中心服务器连接家庭网关，通过采集家庭网关获得家庭电器设备的信息，监测并控制各家庭电器设备的工作状态；中心服务器通过家庭网关，从互联网中的售电公司服务器获取实时电价信息；智能手机通过移动通信技术连接互联网，远程连接家庭网关，向中心服务器发送位置与操作指令，或接收来自中心服务器的信息。本发明可以参与电网的需求侧响应，能够实时获取电价信息，一旦当前电价出现高峰，手机APP发出警告，提示用户切断高耗能设备电源。

Description

一种参与电网需求侧响应的综合智能家居系统

技术领域

本发明涉及控制技术领域，具体涉及一种参与电网需求侧响应的综合智能家居系统。

背景技术

随着经济的增长，人们生活水平的提高，越来越多的人开始追求更高质量的生活品质。近年来，控制技术的发展，智能手机的普及以及移动通信技术的应用，为智能家居的发展提供了设备和技术基础。与传统的家居相比，智能家居技术不但具有智能化，便捷化的特点，还使人们的家居生活更加节能与安全。

智能家居系统是一种通过家庭局域网，将所有与家居生活有关的设备连接起来，实现信息交互共享，并且通过互联网技术，使屋主远程控制用电设备成为可能。近年来，一些智能家居系统已经得到实际应用，然而，目前的智能家居系统还存在以下一些缺陷：

(1)缺乏主动性，目前不能够主动监测屋主位置和移动状态，实现智能判断，智能控制一些家电的开启和关闭。

(2)功能不齐全，只能够实现一些基本家电的智能控制，没有将所有的家电连接成一个整体；一些智能家居系统虽然具有防盗报警系统，但无法向屋主发布报警信息，往往造成无法挽回的财产损失；

(3)缺乏安全环保措施，不能够在屋主长期外出期间，关闭必要的阀门与家电，造成了有毒气体的泄露和能源的损耗。无法获取家电的耗电情况，监测能耗情况。

(4)无法参与电网的需求侧响应，不能适应目前部分地区开始出现的实时电价、分时电价机制。无法减轻电网负荷，加重了电网负担。

发明内容

为了克服目前智能家居系统的不足，本发明提供一种参与电网需求侧响应的综合智能家居系统，能够以一定频率获取屋主的位置信息，当屋主将要到达房屋时，进入待命状态，开启一些智能家电；当屋主远离房屋时，进入守备状态，关闭一些智能家电；当屋主长期远离房屋时，进入封闭状态，关闭管道阀门；在屋主外出时，提供防盗报警功能，以及远程喊话功能；日常工作中，本智能家居系统能够监测各个智能家电的能耗情况，屋主通过手机APP查询能耗信息，可针对性采取节电措施，并且能够通过APP远程开关智能家电；该系统可以参与电网的需求侧响应，能够实时获取电价信息，一旦当前电价出现高峰，通过手机APP发出警告，提示用户切断高耗能设备电源。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种参与电网需求侧响应的综合智能家居系统，包括家庭网关、无线网络适配器、中心服务器、智能手机、家庭电器设备、互联网中的售电公司服务器，所述家庭网关通过宽带接入互联网，所述家庭网关通过无线网络适配器建立家庭无线局域网，家庭电器设备连接家庭无线局域网；所述中心服务器连接家庭网关，通过采集家庭网关获得家庭电器设备的信息，监测并控制各家庭电器设备的工作状态；中心服务器通过家庭网关，从互联网中的售电公司服务器获取实时电价信息；所述智能手机通过移动通信技术连接互联网，远程连接家庭网关，向中心服务器发送位置与操作指令，或接收来自中心服务器的信息。

进一步的，所述家庭电器设备为无线照明开关、智能阀门、智能家电、人体红外传感器、监视器、报警电铃或无线喇叭；所述智能家电为空调、热水器、电饭煲、照明灯具或电动车充电桩，所述智能阀门为天然气总阀门、煤气总阀门、自来水总阀门或暖气总阀门；家庭电器设备内置有无线通讯模块，能够接入家庭无线局域网，能够实时监测自身工作状态，获取功率信息，并能够接收来自家庭网关的指令，开启或关闭。

进一步的，所述智能手机具有基于GPS和通讯基站的定位功能，其上安装有APP用于远程控制家庭设备，并以一定频率向中心服务器发送屋主所处位置信息。

本发明的有益效果是：其一，根据屋主位置智能调整家居设备状态，包括智能家电与管道阀门，通过智能手机获取屋主位置信息，监测屋主的运动状态，判断屋主是否将要回到房屋，或者是否已经远离房屋，当屋主将要到达房屋时，进入待命状态，开启一些智能家电，当屋主远离房屋时，进入守备状态，关闭一些智能家电，当屋主长期远离房屋时，进入封闭状态，关闭智能阀门，切断煤气、天然气、供水、供暖管道，为生活提供了便利，实现了智能化，同时能够及时智能切断一些不必要的管道，或防止有毒气体泄露，或实现节能，实现安全环保；其二，通过判断屋主的位置，一旦屋主不在房屋内，则开启防盗报警功能，对房屋内的异常情况，在现场响起报警电铃的同时，监视器录取盗贼活动视频，并将异常情况通过互联网实时发送给屋主，屋主得知异常情况后，可远程通过智能手机和无线网络，通过无线喇叭向屋内喊话，极大震慑犯罪分子，保全家庭财产；其三，通过家庭无线局域网，获取各个智能家电的用电信息，通过中心服务器处理后向屋主提供能耗分布情况，屋主可以通过所提供的信息，有针对性地采取用电策略，减少用电量；其四，本发明在家庭内部均采用无线局域网通信，并采用了无线照明开关，无需单独对照明开关进行布线，可以灵活地布置家庭内所有照明开关位置，大大减少了布线的麻烦，增加了灵活性；其五，本发明中的智能手机APP，可以显示各智能家电的开关状态，屋主可以通过远程操作，手动开启和关闭智能家电。其六，本发明可以参与电网的需求侧响应，本发明中的智能手机APP，可显示当前电网实时电价，并且在高峰时期发出警告，提示用户切断高耗能设备电源，选择移动至电网用电低谷时使用。

附图说明

图1是本发明的结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

本发明的参与电网需求侧响应的综合智能家居系统包括家庭网关，无线网络适配器、中心服务器、智能手机、家庭电器设备、互联网中的售电公司服务器，所述家庭网关通过无线网络适配器建立家庭无线局域网连接智能家庭设备，同时通过宽带接入互联网；所述中心服务器连接家庭网关，通过采集家庭网关获得的家庭电器设备信息，监测并控制各设备的工作状态；所述智能手机通过移动通信技术连接互联网，远程连接家庭网关，向中心服务器发送位置与操作指令，或接收来自中心服务器的信息；所述家庭电器设备为无线照明开关、智能阀门、智能家电、人体红外传感器、监视器、报警电铃或无线喇叭；所述智能家电为空调、热水器、电饭煲、照明灯具或电动车充电桩，所述智能阀门为天然气总阀门、煤气总阀门、自来水总阀门或暖气总阀门；家庭电器设备内置有无线通讯模块，能够接入家庭无线局域网，能够实时监测自身工作状态，获取功率信息，并能够接受来自家庭网关的指令，开始或停止工作；所述智能手机具有基于GPS和通讯基站的定位功能，其上安装有APP，具有远程控制家庭设备的功能，并以一定频率向中心服务器发送屋主所处位置信息。

所述中心服务器可以是个人电脑，安装有Windowssever操作系统或Linux操作系统，但不限于此；所述家庭无线局域网可以采用WiFi或ZigBee组网协议，但不限于此；所述宽带接入方式可采用包括ISDN(综合业务数字网)或ADSL(非对称数字用户环路)或FTTH(光纤到户)，但不限于此；所述移动通信技术可采用GPRS(通用分组无线服务技术)或3G(第三代移动通信技术)或4G(第四代移动通信技术)，但不限于此；所述智能手机可以为Android系统或IOS系统，但不限于此。

本发明工作过程：

本发明提供的一种参与电网需求侧响应的综合智能家居系统，所述中心服务器与家庭网关直接联系，中心服务器能够接收来自家庭网关的信号，进行分析、处理、判断和储存信息，并且将处理后的信息以指令或数据的方式发送给家庭网关，其内部储存有地图信息，并且预先设定好本房屋在地图上所处的空间位置，且其内储存有历史电价信息，能将时间电价信息与历史电价信息进行比对。所述家庭网关具有连接房屋内各个家庭电器设备与互联网中的远程智能手机，互相传递信息并获取互联网中发布的实时电价的功能。其连接房屋内家庭电器设备的方式为，家庭网关与无线网络适配器相连，无线网络适配器建立起无线网络，房屋内的所有家庭电器设备均有无线通讯模块，接入家庭无线局域网后，与无线网络适配器建立通讯，家庭电器设备通过无线通讯的方式，将自身的状态通过无线电信号传递给无线网络适配器，进而传递给家庭网关，家庭网关将中心服务器发出的信号传递给无线网络适配器后，通过无线网络传递给家庭电器设备；其连接远程智能手机控制设备的方式为，家庭网关通过宽带接入互联网，在互联网中注册一个远程地址，远程智能手机通过移动通信技术连接入互联网，其上安装有智能手机APP，通过访问家庭网关的远程地址，与家庭网关交换信息；其获取实时电价的方式，家庭网关接入互联网后，访问当地售电公司服务器，获取实时电价。

所述的无线照明开关采用直流电池或交直流电源适配器供电，可以将屋主开启和关闭照明灯具的动作信息转化为电信号，发送给家庭网关。所述智能家电，能够实时监测自身工作状态，获取功率信息，与家庭网关交换，并且可以根据网关发出的控制信号，开始或停止工作。所述的智能阀门可根据接收到的控制信号，开启或关闭煤气总阀门、天然气总阀门、自来水总阀门或暖气总阀门。所述人体红外传感器可检测室内人员活动情况，并单向发送给家庭网关。所述监视器可记录屋内活动人员视频，发送给中心服务器进行储存。所述报警电铃可以单向接收控制信号，发出报警铃声。所述无线喇叭可以单向接收语音信号，将屋主的远程喊话声音予以播放。

所述智能手机具有GPS与手机基站的定位功能。当手机位于室内时，通过手机基站的方式确定手机位置，当手机位于室外时，通过GPS和基站综合确定手机位置，生成以经纬度表示的手机位置信息。其上安装有智能APP，能够将手机的位置信息以一定的频率发送给家庭网关，其频率根据屋主的活动半径和生活习惯可在APP中进行设置，一种典型的设置参数为：当屋主离家距离在5km以内时，以2分钟一次的频率上报位置信息；当屋主离家距离大于5km小于10km时，以10分钟一次的频率上报位置信息；当屋主离家距离大于10km小于100km时，以20分钟一次的频率上报位置信息；当屋主离家距离大于100km时，以一小时一次的频率上报位置信息。手机APP具有显示信息、接收控制指令以及录音的功能，。

实施例1：

根据屋主位置智能调整家居设备状态，包括智能家电与家庭管道阀门。当网关收到手机以一定频率发送来的经纬度信号时，将其上传给中心服务器，中心服务器将获取的经纬度信号在内部存储的地图上进行定位，进而与房屋位置进行对比计算，得到手机位置与房屋之间的距离，由于屋主持有手机，故中心服务器可以得出屋主与房屋之间的空间距离。当屋主与房屋的距离小于2km，且距离明显缩小时，中心服务器判断屋主将要回到房屋，此时本智能家居系统进入待命状态，中心服务器通过家庭网关向智能家电发送开启指令，便可开启电热水器、空调，一种情况下，空调可以使室内温度保持在令人舒适的20℃；当屋主与房屋的距离大于100m，且距离明显增大时，中心服务器判断屋主远离房屋，此时本智能家居系统进入守备状态，中心服务器通过家庭网关向智能家电发送关闭指令，便可关闭电热水器、空调和所有照明灯具；当屋主与房屋的距离大于50km，且距离不断增大时，中心服务器判断屋主将要长期远离房屋，可能是出差或者旅游，此时本智能家居系统进入封闭状态，中心服务器在关闭上述智能家电的同时，通过家庭网关向智能阀门发送关闭指令，关闭天然气总阀门、煤气总阀门、自来水总阀门、暖气总阀门，切断天然气、煤气、供水、供暖管道。

实施例2：

防盗报警与喊话功能。当中心服务器判断出屋主与房屋存在空间距离，即屋主不在房屋内时，本智能家居系统进入防盗报警模式。其中监视器实时录取屋内视频，上传至中心服务器进行储存。红外人体传感器可以检测出屋内是否存在人员活动，一旦检测到人员活动迹象，将此信息上传至中心服务器，中心服务器判断出屋内存在异常情况，有盗贼进入，则通过家庭网关发送指令给报警电铃，响起报警铃声，并且将异常情况与屋内视频截图通过互联网发送给屋主的智能手机，屋主看到视频截图，判断出确实存在盗窃情况后，可远程通过手机向屋内喊话，手机实时录取喊话语音，上传至中心服务器，中心服务器再将语音信号传递给无线喇叭，无线喇叭在屋内发出屋主的警告，如：“我是房屋主人，我已经发现你在我家中实施盗窃行为，请马上停止犯罪举动”，屋主还可选择拨打报警电话，极大震慑犯罪分子，保全家庭财产。

实施例3：

能耗信息采集与分析功能。本发明中，各智能家电能够实时监测自身工作状态，获取功率信息，并发送给中心服务器，中心服务器获得各智能家电的功率后，并进行功率分时累计，可以得到某一段时间内，所有智能家电的能耗情况，将其以数据库文件的形式存储在磁盘上。用户在智能手机APP中，可以通过互联网发出查询能耗信息指令，中心服务器接收到查询指令后，将某一段时间内的能耗信息发送给智能手机，用户得知能耗分布情况后可以针对性地采取用电策略，例如减少一些大功率用电设备的使用。

实施例4：

无线照明开关的灵活布置，减少了布线的麻烦，增加了灵活性。无线照明开关实时将屋主开启或关闭照明灯具的动作信息转化为电信号，发送给中心服务器，中心服务器在小于一毫秒的时间内做出反应，中心服务器通过家庭网关向某一智能插座发送开启或关闭指令，便开启或关闭连接在其上的照明灯具。由于无线照明开关采用电池或交直流电源适配器供电，不需要通过物理电路与照明灯具直接相连，因此不需要事先进行布线，可以在照明灯具安装完毕后，以粘贴或者其他方式固定在墙上，并且可以根据屋主的需要灵活地移动位置，大大减小了布线的麻烦，增加了灵活性。

实施例5：

屋主可以通过智能手机APP远程开启或关闭智能家电。智能家电将自身开启或关闭状态，并发送给中心服务器。用户在智能手机APP中，可以通过互联网发出查询各智能家电开关状态的指令，中心服务器接收到查询指令后，将各智能家电开关状态信息发送给智能手机，用户可以在APP上进行操作，向中心服务器发送开启或关闭某一智能家电的指令，中心服务器在接收到远程控制指令后，通过家庭网关向某一智能家电发送开启或关闭指令，便可开启或关闭智能家电。例如，屋主可以通过手机APP开启电饭煲，电动车充电桩等，实现智能家电的远程控制。

实施例6：

本发明中的智能手机APP，可以参与电网的需求侧响应。手机APP可显示当前电网实时电价，并且在高峰时期发出警告，提示用户切断高耗能设备电源，选择移动至电网用电低谷时使用。当地售电公司采取实时电价时，在其服务器上发布实时电价信息，由于电网负荷随时间存在高峰和低谷，故实时电价也存在高峰与低谷。中心服务器定时通过家庭网关访问售电公司服务器，获取实时电价信息后，与历史电价信息进行比较，判断出此时位于电网高峰，此时，中心服务器分析当前智能家电的能耗信息，找出若干能耗最大的智能家电，之后通过互联网将其信息传递给智能手机，使智能手机发出警告，提示屋主关闭这些设备，并且给出低谷电价时段，建议屋主将高耗能设备移动至此时段使用，一种典型的情况是：智能手机在用电高峰时建议屋主将电动车充电桩关闭，并建议移动至凌晨用电低谷时开启，为电动车充电。

以上六个实施例以中心服务器为控制核心，在中心服务器的分析、处理判断和信息传递下，实现六个功能的稳定实现。

以上所述仅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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种参与电网需求侧响应的综合智能家居系统，其特征在于：包括家庭网关、无线网络适配器、中心服务器、智能手机、家庭电器设备、互联网中的售电公司服务器等，所述家庭网关通过宽带接入互联网，所述家庭网关通过无线网络适配器建立家庭无线局域网，家庭电器设备连接家庭无线局域网；所述中心服务器连接家庭网关，通过采集家庭网关获得家庭电器设备的信息，监测并控制各家庭电器设备的工作状态；中心服务器通过家庭网关，从互联网中的售电公司服务器获取实时电价信息；所述智能手机通过移动通信技术连接互联网，远程连接家庭网关，向中心服务器发送位置与操作指令，或接收来自中心服务器的信息。

2.根据权利要求1所述的参与电网需求侧响应的综合智能家居系统，其特征在于，所述家庭电器设备为无线照明开关、智能阀门、智能家电、人体红外传感器、监视器、报警电铃或无线喇叭；所述智能家电为空调、热水器、电饭煲、照明灯具或电动车充电桩，所述智能阀门为天然气总阀门、煤气总阀门、自来水总阀门或暖气总阀门；家庭电器设备内置有无线通讯模块，能够接入家庭无线局域网，能够实时监测自身工作状态，获取功率信息，并能够接收来自家庭网关的指令，开启或关闭。

3.根据权利要求1所述的参与电网需求侧响应的综合智能家居系统，其特征在于，所述智能手机具有基于GPS和通讯基站的定位功能，其上安装有APP用于远程控制家庭设备，并以一定频率向中心服务器发送屋主所处位置信息。