CN107026506A - 基于物联网的家庭电力控制方法及系统 - Google Patents

基于物联网的家庭电力控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的家庭电力控制方法，包括：采集各用户的电力负载信息；将所述电力负载信息与预设阀值进行比较，根据比较结果确定相应插座的通断，并产生通断指令；根据所述通断指令控制各电力负载信息对应插座的通断。本发明还同时公开了一种基于物联网的家庭电力控制系统。

Description

基于物联网的家庭电力控制方法及系统
技术领域
本发明涉及物联网管理领域，尤其涉及一种基于物联网的家庭电力控制方法及系统。
背景技术
随着科技进步，家庭生活水平不断提高，家用电器的数量飞速增长，在为人们生活不断带来便利的同时，也带来了大量电能的消耗，尤其是一些隐形的能耗，如电器使用后并未拔下电源插头等问题，往往被人们所忽略。据不完全统计，一个标准家庭因家用电器在未使用状态下不拔出电源插头，会产生每年360度的电能消耗，在如今能源日趋紧张的大背景下，如何对隐形能耗进行有效的管理成为日益凸显的问题，新的技术也随之不断产生。
在申请号为CN203410334583.0的专利申请中，公开了一种基于云平台的家庭智能电力能效分析系统及其分析方法，该申请的技术方案通过自行记录用户单路和总路用电信息，通过云端数据分析家庭用电习惯、分析判断电器的种类，并学习如何省电；当该产品经过大量学习过程，系统会在必要时提醒用户关闭某些家电。如此，系统会随着用户的使用时间越来越长，而越来越有效率。每一个用户都可以在云端建立自己的账号并将信息储存在云端，配套的智能移动终端应用如手机App可以登陆这些账户，用户可以随时随地从云端系统调用自己的用电报告，使用户可以了解自己的用电方式，选择合适的节能方案，并可使用远程设置控制这些线路的开关。
在申请号为CN201010567196.4的专利申请中，公开了一种利用电力线载波通信技术实现对家庭用电负荷进行远程控制的方法和装置，该申请的技术方案在电网运行管理中心、智能电表、电力线、智能负荷控制装置和家庭用电器组成系统中，由电网运行管理中心根据所监测到的电网负荷状态，向智能电表发送负荷控制命令，经过解析后，智能电表向各智能负荷控制装置发送命令，使负荷控制装置控制与之相连的家用电器的通断，从而实现对家庭用电负荷的远程控制，并借此调整电网的运行状态，降低负荷峰值，从而在保证基本用电的条件下，通过选择性通断大负荷用电器实现对电网的高效管理。
然而，从上述公开的技术方案可以看出，现有技术方案均着重于解决家庭及小区用电负载均衡，根据用电情况只能分配电力，保障重点设备的电力供应，其中单路电力监测功能还需要铺设新的管理线路，并不利于家庭用户改装使用，也不能解决家庭用户使用电器时存在的隐形功耗问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种基于物联网的家庭电力控制系统及方法，不仅结构简单、易于部署，且能够解决家庭用户使用电器时存在的隐形功耗问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种基于物联网的家庭电力控制方法，包括：
采集各用户的电力负载信息；
将所述电力负载信息与预设阀值进行比较，根据比较结果确定相应插座的通断，并产生通断指令；
根据所述通断指令控制各电力负载信息对应插座的通断。
上述方案中，将所述电力负载信息与预设阀值进行比较，根据比较结果确定相应插座的通断，包括：判断所述电力负载信息是否为预设的预定值，根据比较结果确定所述相应插座的通断。
上述方案中，所述将所述电力负载信息与预设阀值进行比较，根据比较结果确定相应插座的通断，还包括：
若所述电力负载信息为预定值，则进入空载时长监测状态，并判断所述空载时长是否超过第一时长预设阀值，然后根据比较结果确定相应插座的通断；
若所述电力负载信息不为所述预定值，则判断所述电力负载信息是否低于第一预设阀值，然后根据比较结果确定相应插座的通断。
上述方案中，所述将所述电力负载信息与预设阀值进行比较，根据比较结果确定相应插座的通断，还包括：
若所述空载时长未超过所述第一时长预设阀值，则确定保持所述电力负载信息对应插座的电力供应；
若所述空载时长超过所述第一时长预设阀值，则确定发送停止供电指令，中断所述电力负载信息对应插座的电力供应；或者，
若所述电力负载信息高于所述第一预设阀值，则确定保持所述电力负载信息对应插座电力供应；
若所述电力负载信息低于所述第一预设阀值，则判断所述电力负载信息低于所述第一预设阀值时长是否超过第二时长预设阀值，然后根据比较结果确定相应插座的通断。
上述方案中，所述将所述电力负载信息与预设阀值进行比较，根据比较结果确定相应插座的通断，还包括：
若所述电力负载信息低于所述第一预设阀值时长未超过所述第二时长预设阀值，则确定保持所述电力负载信息对应插座电力供应；
若所述电力负载信息低于所述第一预设阀值时长超过所述第二时长预设阀值，则确定发送停止供电指令，中断所述电力负载信息对应插座的电力供应。
本发明还提供了一种基于物联网的家庭电力控制系统，包括：用户电力控制装置、家庭网关、智能电表以及一个以上单路负载监测通断器；其中，
所述用户电力控制装置，用于通过所述家庭网关发送控制指令至所述智能电表，并通过所述家庭网关接收所述智能电表反馈的电力负载信息对应插座通断信息；
所述家庭网关，用于接收来自各所述单路负载监测通断器的电力负载信息，并发送给所述智能电表；接收所述用户电力控制装置发送的所述控制指令并发送至所述智能电表；
所述智能电表，用于接收电力负载信息，将所述电力负载信息与预设阀值进行比较，根据比较结果确定相应插座的通断，产生通断指令，并将所述通断指令发送给相应的所述单路负载监测通断器；
所述单路负载监测通断器，用于采集各用户的所述电力负载信息，并通过所述家庭网关将所述电力负载信息传输给所述智能电表；接收所述智能电表发送的通断指令，并根据所述通断指令控制各电力供应对应插座的通断。
上述方案中，所述用户电力控制装置、智能电表以及一个以上单路负载监测通断器分别通过无线方式与家庭网关连接；所述智能电表通过电力线与各个所述单路负载监测通断器连接。
上述方案中，所述智能电表包括第一无线通信装置、中央处理器、存储设备；其中，
所述第一无线通信装置，用于接收来自所述家庭网关的所述电力负载信息；
所述中央处理器，用于将接收到的所述电力负载信息与对应的预设阀值进行比较，根据比较结果确定相应插座的通断，并将通断指令发送给相应的所述单路负载监测通断器；
所述存储设备，用于存储相应电力负载信息。
上述方案中，所述单路负载监测通断器包括第二无线通信装置、功耗测量装置、电路通断控制器；其中，
所述第二无线通信装置，用于将采集到的各用户的所述电力负载信息通过所述家庭网关传输给所述智能电表，接收所述智能电表发送的通断指令；
所述功耗测量装置，用于采集并得到各用户的所述电力负载信息；
所述电路通断控制器，用于根据所述通断指令控制各用户对应的插座的通断。
上述方案中，所述用户电力控制装置是具有智能交互系统的终端设备。
本发明实施例提供的基于物联网的家庭电力控制方法及系统中，采集各用户的电力负载信息；将电力负载信息与预设阀值进行比较，根据比较结果确定相应插座的通断，并产生通断指令；根据通断指令控制各电力负载对应插座的通断。可见，本发明实施例中单路负载监测通断器与智能电表间通过家庭网关进行数据交互，无需单独建立通信标准；且能通过检测各个插座的电力负载信息变化实现电力通断的自动化管理。
另外，本发明实施例中的单路负载监测通断器仅负责信息采集发送及对各个插座的电力输送控制，无需分析数据，结构简单、易于部署；且能够解决家用电器未使用时电源插头未拔下产生的隐形功耗问题。
进一步的，本发明实施例通过自动关闭存在隐患的插座的电力供应，在起到节能的同时，能有效避免家中孩童误触插座被电击事件的发生；并且，本发明实施例提供的技术方案应用范围广泛，适用于家庭物联网管理、物联网服务、物联网设备营销等场合。
附图说明
图1为本发明实施例基于物联网的家庭电力控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例基于物联网的家庭电力控制方法的具体实现流程示意图；
图3为本发明实施例基于物联网的家庭电力控制系统的组成结构示意图。
具体实施方式
在本发明实施例中，通过单路负载监测通断器采集各用户的电力负载信息，并通过家庭网关将电力负载信息传输给智能电表；由智能电表将所述电力负载信息与预设阀值进行比较，根据比较结果确定相应插座的通断，并产生通断指令，根据所述通断指令控制各电力负载信息对应插座的通断。
下面结合附图对本发明实施例作进一步说明。
如图1所示，本发明实施例基于物联网的家庭电力控制方法，包括以下步骤：
步骤101：采集各用户的电力负载信息；
这里，所述采集各用户的电力负载信息，可以利用诸如单路负载监测通断器等适当的装置来采集各个用户的电力负载信息；并且，采集之后通过家庭网关传输给智能电表。
步骤102：将所述电力负载信息与预设阀值进行比较，根据比较结果确定相应插座的通断，并由此产生通断指令；
这里，可由智能电表完成比较、确定插座通断、以及产生通断指令的操作，之后将通断指令发送给各个对应的单路负载监测通断器。
步骤103：根据通断指令控制各电力负载信息对应插座通断；
这里，控制插座通断的操作由各个单路负载监测通断器完成。
具体地，步骤102中所述将所述电力负载信息与预设阀值进行比较，根据比较结果确定相应插座的通断，并由此产生通断指令；以及步骤103所述根据通断指令控制各电力负载信息对应插座通断，如图2所示，可以包括：
通过智能电表判断采集的电力负载信息是否为预设的预定值，根据比较结果确定相应插座的通断，进而产生通断指令；再由收到通断指令的单路负载监测通断器根据通断指令控制各电力负载信息对应插座通断。这里，该预定值可以是0或者根据需要设定的其它值。
进一步地，所述将所述电力负载信息与预设阀值进行比较，根据比较结果确定相应插座的通断，还可以包括：若判断后电力负载信息为预定值，则进入空载时长监测状态，并判断空载时长是否超过第一时长预设阀值，然后根据比较结果确定相应插座的通断，并产生通断指令；若电力负载信息不为预定值，则判断电力负载信息是否低于第一预设阀值，然后根据比较结果确定相应插座的通断，并产生所述通断指令。
更进一步地，所述将所述电力负载信息与预设阀值进行比较，根据比较结果确定相应插座的通断，还可以包括：若空载时长未超过第一时长预设阀值，则确定保持电力负载信息对应插座的电力供应；若空载时长超过所述第一时长预设阀值，则确定发送停止供电指令，中断电力负载信息对应插座的电力供应；或者，
若电力负载信息高于第一预设阀值，则确定保持电力负载信息对应插座电力供应；若电力负载信息低于第一预设阀值，则判断电力负载信息低于第一预设阀值时长是否超过第二时长预设阀值，然后根据比较结果确定相应插座的通断，并产生通断指令；
若电力负载信息低于第一预设阀值时长未超过第二时长预设阀值，则确定保持电力负载信息对应插座电力供应；若电力负载信息低于所述第一预设阀值时长超过第二时长预设阀值，则确定发送停止供电指令，中断电力负载信息对应插座的电力供应。
上述方法中的预定值、第一预设阀值、第一时长预设阀值、第二时长预设阀值均可根据用户实际需求进行个性化设置。
如图3所示，本发明实施例基于物联网的家庭电力控制系统，包括：用户电力控制装置31、家庭网关32、智能电表33以及一个以上单路负载监测通断器34；其中，用户电力控制装置31、智能电表33以及一个以上单路负载监测通断器34分别通过无线方式与家庭网关32连接；智能电表33通过电力线与各个单路负载监测通断器34连接。
具体地，用户电力控制装置31，用于通过家庭网关32发送控制指令至智能电表33，并通过家庭网关32接收智能电表33反馈的电力负载信息对应插座通断信息。
这里，所述用户电力控制装置31可以是装有智能交互系统的终端设备，该终端设备可以是个人电脑，智能手机，平板电脑等；在获得的电力负载信息对应插座35通断信息基础上，用户电力控制装置31可以在相应时刻开启电力负载信息对应插座35的电力供应功能，从而发送相应控制指令。
家庭网关32，用于接收来自各单路负载监测通断器34的电力负载信息，并发送给智能电表33；还用于接收用户电力控制装置31发送的控制指令并发送至智能电表33。
这里，所述家庭网关32通常可以由家庭无线路由器或类似路由交换设备组成，负责整个系统的网络中继，转发信息数据。
智能电表33，用于接收电力负载信息，将所述电力负载信息与预设阀值进行比较，根据比较结果确定相应插座的通断，产生通断指令，并将通断指令发送给相应的单路负载监测通断器34。
具体的，智能电表33可以包括第一无线通信装置、中央处理器(CPU)、存储设备；其中，第一无线通信装置，用于将智能电表33接入家庭网关32，接收电力负载信息；中央处理器，用于将接收到的电力负载信息与对应的预设阀值进行比较，根据比较结果确定相应插座35的通断，并将通断指令发送给相应的单路负载监测通断器34；存储设备，用于存储相应电力负载信息。
单路负载监测通断器34，用于采集各用户的电力负载信息，并通过家庭网关32将电力负载信息传输给智能电表33；还用于接收智能电表33发送的通断指令，并根据通断指令控制各电力负载信息对应插座35的通断。
具体的，所述单路负载监测通断器34可以包括第二无线通信装置、功耗测量装置、电路通断控制器；其中，第二无线通信装置，用于将单路负载监测通断器34接入家庭网关32；功耗测量装置，用于测量并得到电力负载信息；电路通断控制器，用于根据通断指令控制各电力负载信息对应插座35的通断。
当有多个插座35时，因为全部通信是通过家庭网关32来中继，每个设备都会获得独立的网际协议(IP)地址，所以，可通过IP地址协调多个插座35之间的信号匹配问题。
下面进一步结合示例性实例进一步说明本发明实施例基于物联网的家庭电力控制系统及方法。本实例中，所述预定值可以设为0，即0负载；所述第一预设阀值为待机负载阀值，可以根据负载具体情况和需要进行设置；所述第一时长预设阀值可设为1小时，所述第二时长预设阀值也可设为1小时。
举例来说，电脑首次接入插座35，此时插座35内的单路负载监测通断器34将负载变化通过家庭网关32发送至智能电表33，此时负载电力信息不为0，智能电表33通过家庭网关32向用户电力控制装置31(如手机)发送阀值确认信息，征询此时负载功率是否设置为待机负载阀值，用户确认后，智能电表33记录该信息并储存负载特征信息，用于以后相同设备再次插入时自动匹配控制策略。
用户开机，此时功耗高于所设置的待机负载阀值，插座35持续供电；当用户关机时，功耗恢复到待机负载阀值水平，智能电表33进入匹配待机时长策略步骤，待机时长阀值由用户通过用户电力控制装置31根据家庭实际需要预先灵活设置，例如此处预设为1小时，在1小时内插座35持续供电，当1小时内用户均未再次开机使用，智能电表33通过家庭网关32向对应的单路负载监测通断器34发送断电指令彻底停止该插座35电力供应。当用户于5小时后需要使用电脑，可通过自定义时间策略，设置插座35自动恢复电力供应时间或者通过用户电力控制装置31手动恢复插座35电力供应。
用户在插座35供电期间拔下电脑，负载电力信息变为0，此时智能电表33进入0负载时长匹配，例如默认0负载1小时，具体时长用户可根据具体使用习惯自行调整，0负载1小时后发送停止电力供应指令，单路负载监测通断器34切断插座35电力供应；此处，切断电力供应是为了预防低龄儿童误触插座35被电击而设计。
从上述技术方案实施例和实践中可以看出，本发明实施例提供的基于物联网的家庭电力控制系统及其方法中，单路负载监测通断器与智能电表间通过家庭网关进行数据交互，无需单独建立通信标准；其次，通过插座电力负载的变化能够实现电力通断的自动化管理；另外，单路负载监测通断器仅负责信息采集发送及对所述插座的电力输送控制，无需分析数据，结构简单，易于部署；能够解决家用电器未使用时电源插头未拔下产生的隐形功耗，通过自动关闭插座电力供应在起到节能的同时有效避免家中孩童误触插座被电击事件的发生。并且，本发明提供的技术方案应用范围广泛，适用于家庭物联网管理、物联网服务、物联网设备营销等场合。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于物联网的家庭电力控制方法，其特征在于，所述方法包括：
采集各用户的电力负载信息；
将所述电力负载信息与预设阀值进行比较，根据比较结果确定相应插座的通断，并产生通断指令；
根据所述通断指令控制各电力负载信息对应插座的通断。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述电力负载信息与预设阀值进行比较，根据比较结果确定相应插座的通断，包括：
判断所述电力负载信息是否为预设的预定值，根据比较结果确定所述相应插座的通断。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述电力负载信息与预设阀值进行比较，根据比较结果确定相应插座的通断，还包括：
若所述电力负载信息为预定值，则进入空载时长监测状态，并判断所述空载时长是否超过第一时长预设阀值，然后根据比较结果确定相应插座的通断；
若所述电力负载信息不为所述预定值，则判断所述电力负载信息是否低于第一预设阀值，然后根据比较结果确定相应插座的通断。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述电力负载信息与预设阀值进行比较，根据比较结果确定相应插座的通断，还包括：
若所述空载时长未超过所述第一时长预设阀值，则确定保持所述电力负载信息对应插座的电力供应；
若所述空载时长超过所述第一时长预设阀值，则确定发送停止供电指令，中断所述电力负载信息对应插座的电力供应；或者，
若所述电力负载信息高于所述第一预设阀值，则确定保持所述电力负载信息对应插座电力供应；
若所述电力负载信息低于所述第一预设阀值，则判断所述电力负载信息低于所述第一预设阀值时长是否超过第二时长预设阀值，然后根据比较结果确定相应插座的通断。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述电力负载信息与预设阀值进行比较，根据比较结果确定相应插座的通断，还包括：
若所述电力负载信息低于所述第一预设阀值时长未超过所述第二时长预设阀值，则确定保持所述电力负载信息对应插座电力供应；
若所述电力负载信息低于所述第一预设阀值时长超过所述第二时长预设阀值，则确定发送停止供电指令，中断所述电力负载信息对应插座的电力供应。
6.一种基于物联网的家庭电力控制系统，其特征在于，所述系统包括：用户电力控制装置、家庭网关、智能电表以及一个以上单路负载监测通断器；其中，
所述用户电力控制装置，用于通过所述家庭网关发送控制指令至所述智能电表，并通过所述家庭网关接收所述智能电表反馈的电力负载信息对应插座通断信息；
所述家庭网关，用于接收来自各所述单路负载监测通断器的电力负载信息，并发送给所述智能电表；接收所述用户电力控制装置发送的所述控制指令并发送至所述智能电表；
所述智能电表，用于接收电力负载信息，将所述电力负载信息与预设阀值进行比较，根据比较结果确定相应插座的通断，产生通断指令，并将所述通断指令发送给相应的所述单路负载监测通断器；
所述单路负载监测通断器，用于采集各用户的所述电力负载信息，并通过所述家庭网关将所述电力负载信息传输给所述智能电表；接收所述智能电表发送的通断指令，并根据所述通断指令控制各电力供应对应插座的通断。
7.根据权利要求6所述的基于物联网的家庭电力控制系统，其特征在于，所述用户电力控制装置、智能电表以及一个以上单路负载监测通断器分别通过无线方式与家庭网关连接；
所述智能电表通过电力线与各个所述单路负载监测通断器连接。
8.根据权利要求6所述的基于物联网的家庭电力控制系统，其特征在于，所述智能电表包括第一无线通信装置、中央处理器、存储设备；其中，
所述第一无线通信装置，用于接收来自所述家庭网关的所述电力负载信息；
所述中央处理器，用于将接收到的所述电力负载信息与对应的预设阀值进行比较，根据比较结果确定相应插座的通断，并将通断指令发送给相应的所述单路负载监测通断器；
所述存储设备，用于存储相应电力负载信息。
9.根据权利要求6所述的基于物联网的家庭电力控制系统，其特征在于，所述单路负载监测通断器包括第二无线通信装置、功耗测量装置、电路通断控制器；其中，
所述第二无线通信装置，用于将采集到的各用户的所述电力负载信息通过所述家庭网关传输给所述智能电表，接收所述智能电表发送的通断指令；
所述功耗测量装置，用于采集并得到各用户的所述电力负载信息；
所述电路通断控制器，用于根据所述通断指令控制各用户对应的插座的通断。
10.根据权利要求6所述的基于物联网的家庭电力控制系统，其特征在于，所述用户电力控制装置是具有智能交互系统的终端设备。
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