CN108267964A - 面向用户的能源利用综合管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了面向用户的能源利用综合管理系统，属于物联网技术领域，解决了现有家庭用能缺乏管理，存在盲目用能的问题。本发明的能源利用综合管理系统包括用户家庭局域网和后台分析主站，用户家庭局域网与后台分析主站之间通过远传网络进行数据交互与传输；用户家庭局域网包括传感设备、用能设备、能源计量设备以及调控管理设备；其中，能源计量设备实现对家居用能信息的采集与计量；调控管理设备用于调节控制用能设备，并将能源计量设备采集的数据信息传输至后台分析主站；后台分析主站对数据进行分析整合并将分析结果反馈至调控管理设备，调控管理设备根据后台分析主站的分析结果对多个用能设备进行调控管理。

Description

面向用户的能源利用综合管理系统
【技术领域】
本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及面向用户的能源利用综合管理系统。
【背景技术】
随着我国经济迅猛发展，能源消费总量持续增长，传统家庭能源消费主要以燃煤电力主导的消费模式，消费过程中产生的污染较大，同时能源利用率较低。随着全球气候的变化及各地区节能减排政策的推动，世界各国均在探索更为优化的能源消耗模式，实现清洁能源利用与节能减排。
近年来煤改气技术得到迅速推广，家庭能源消费模式也从传统的电力能源供给转变为电、气能源交互式能源模式。比如以电力为为主的空调制暖、以燃煤为主的的暖气供热、以及以燃气为主的锅炉供热，目前现有家庭具有多种能源用能的交互方式进行。传统家庭能源消费模式不能实现能源利用的数据化分析，存在盲目用能的缺陷，而且随着家庭用能设备的增加，大多数家庭对用能设备的运行情况了解不充分、缺乏对各种能耗数据的统计、分析、对比等，导致能源利用效率低，能耗居高不下。有鉴于此，实现家庭用户的能源数据的大数据、个性化分析，加强能源利用的监控与引导，提高家庭能源利用效率，实现合理经济用能，根据家居环境实现能源利用的优化调节，创建能源消费模式的宜居环境具有重要意义。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供一种面向用户的能源利用综合管理系统，可实现家庭用能设备的集中化管理，集中用能数据采集与分析功能，实现能源利用合理分配与有效利用。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
面向用户的能源利用综合管理系统，包括用户家庭局域网和后台分析主站，所述用户家庭局域网与所述后台分析主站之间通过远传网络进行数据交互与传输；所述用户家庭局域网包括对家居信息进行数据采集的传感设备、用能设备、能源计量设备以及对家居设备进行调控管理的调控管理设备；其中，所述能源计量设备实现对家居用能信息的采集与计量；所述调控管理设备用于调节控制用能设备，并将能源计量设备采集的数据信息传输至后台分析主站；所述后台分析主站对数据进行分析整合并将分析结果反馈至所述调控管理设备，所述调控管理设备根据所述后台分析主站的分析结果对多个用能设备进行调控管理。
在上述面向用户的能源利用综合管理系统中，所述调控管理设备包括用能显示模块，所述用能显示模块显示所述能源计量设备采集的用能信息；或者，所述用能显示模块根据所述后台分析主站的分析结果显示家庭用能数据。
在上述面向用户的能源利用综合管理系统中，所述调控管理设备包括调控模块，所述调控模块根据所述后台分析主站的分析结果调控用能设备的工作模式。
在上述面向用户的能源利用综合管理系统中，所述调控管理设备包括用能切换模块，所述用能切换模块根据所述后台分析主站的分析结果切换能源输入。
在上述面向用户的能源利用综合管理系统中，用户家庭具有煤能输入端、气能输入端和电能输入端，所述用能切换模块根据所述后台分析主站的分析结果选择煤能输入端、气能输入端和电能输入端其中一个进行能源输入。
在上述面向用户的能源利用综合管理系统中，所述调控管理设备包括网关模块，所述网关模块用于完成用户家庭局域网与所述后台分析主站之间的数据传输。
在上述面向用户的能源利用综合管理系统中，所述用能设备与所述调控管理设备之间通过ZigBee通信模块、WM-Bus通信模块、家庭WiFi、蓝牙中的一种建立通信。
在上述面向用户的能源利用综合管理系统中，所述网关模块通过GPRS、NB-IoT或LoRa收发数据。
在上述面向用户的能源利用综合管理系统中，述用能设备包括分布式发电设备、对能源进行存储的储能设备以及能源消耗设备，所述能源消耗设备包括电视机、空调、厨房家电、洗衣机、采暖设备中的至少一种，所述分布式发电设备或储能设备可直接为所述能源消耗设备供能。
在上述面向用户的能源利用综合管理系统中，所述能源计量设备包括燃气表、电能表、热能表和水表中的至少一种。
在上述面向用户的能源利用综合管理系统中，所述用户家庭局域网还包括扩展设备，所述扩展设备至少包括车载设备。
本发明的有益效果：
本发明面向用户的能源利用综合管理系统，包括用户家庭局域网和后台分析主站，所述用户家庭局域网与所述后台分析主站之间通过远传网络进行数据交互与传输；所述用户家庭局域网包括对家居信息进行数据采集的传感设备、用能设备、能源计量设备以及对家居设备进行调控管理的调控管理设备；其中，所述能源计量设备实现对家居用能信息的采集与计量；所述调控管理设备用于调节控制用能设备，并将能源计量设备采集的数据信息传输至后台分析主站；所述后台分析主站对数据进行分析整合并将分析结果反馈至所述调控管理设备，所述调控管理设备根据所述后台分析主站的分析结果对多个用能设备进行调控管理。
用户家庭局域网的组建，可以实现家庭各种用能设备、能源计量设备、传感设备的局部网络互联，适应智能家居的物联化时代发展趋势，利于打造智能家庭；后台分析主站对数据进行分析整合并将分析结果反馈至调控管理设备，后台分析主站的分析结果反馈给用户，可以向用户推荐最佳的能源消费模式，使用户实现能源的高效利用，达到最大性价消费比；调控管理设备根据后台分析主站的分析结果对多个用能设备进行调控管理，实现用能调度与优化匹配；采用本发明的能源利用综合管理系统，实现了家庭用能设备的集中化管理，集中用能数据采集与分析功能，实现能源利用合理分配与有效利用。
所述调控管理设备包括用能显示模块，所述用能显示模块显示所述能源计量设备采集的用能信息；或者，所述用能显示模块根据所述后台分析主站的分析结果显示家庭用能数据。前者，通过用能显示模块对能源计量设备采集的用能信息进行显示，实现家庭用能设备能源消耗的可视化，便于用户实时了解家庭多个用能设备的用能情况，给用户更直观的用能消耗数据；后者，利于后台分析主站的数据整合，能显示家庭总体能源的消耗量，并将最佳的能耗消费模式推荐给用户，优化能源利于。
所述调控管理设备包括调控模块，所述调控模块根据所述后台分析主站的分析结果调控用能设备的工作模式，实现能源的高效利用，通过调控模块的调控，可以实现各用能设备之间的用能错峰与能源消耗模式的合理切换，帮助家庭能源消费模式优化升级，节约能源，降低碳排放。
所述调控管理设备包括用能切换模块，所述用能切换模块根据所述后台分析主站的分析结果切换能源输入。实现能源输入的优化利用，尤其是对能源多样化的家庭来说，可以根据实际的用能需求，选择更加经济的能源来维持用能设备的稳定工作。
所述调控管理设备包括网关模块，所述网关模块用于完成用户家庭局域网与所述后台分析主站之间的数据传输。相比现有各种能源计量设备相互独立的单钱远程传输，本方案可以将多个能源计量设备的数据汇总到网关模块，再由网关模块单线传输至后台分析主站，实现了多表信息的统一传输与管理。
本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。
【附图说明】
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明实施例中能源利用综合管理系统的结构框图。
附图标记：
100后台分析主站
200数据传输基站
300用户家庭局域网、310传感设备、320用能设备、330能源计量设备、340用能切换模块、350调控模块、360用能显示模块、370网关模块、380扩展设备
【具体实施方式】
参照图1，本发明实施例提出的面向用户的能源利用综合管理系统，包括用户家庭局域网300和后台分析主站100，用户家庭局域网300与后台分析主站100之间通过远传网络进行数据交互与传输；用户家庭局域网300包括对家居信息进行数据采集的传感设备310、用能设备320、能源计量设备330以及对家居设备进行调控管理的调控管理设备；其中，能源计量设备330实现对家居用能信息的采集与计量；调控管理设备用于调节控制用能设备320，并将能源计量设备330采集的数据信息传输至后台分析主站100；后台分析主站100对数据进行分析整合并将分析结果反馈至调控管理设备，调控管理设备根据后台分析主站100的分析结果对多个用能设备320进行调控管理。其中，用户家庭局域网300的组建，可以实现家庭用能设备320的局部网络互联，适应智能家居的物联化时代发展趋势，利于打造智能家庭；后台分析主站100对数据进行分析整合，主要实现对用能数据的评估分析，调控管理设备根据后台分析主站100的分析结果对多个用能设备320进行调控管理，实现用能调度与优化匹配；采用本发明的能源利用综合管理系统，实现了家庭用能设备320的集中化管理，集中用能数据采集与分析功能，实现能源利用合理分配与有效利用。
本实施例的用能设备320包括但不限于家庭中常用的分布式发电设备、对能源进行存储的储能设备以及能源消耗设备，其中的能源消耗设备可以包括电视机、空调、厨房家电、洗衣机、采暖设备中的至少一种，分布式发电设备可以是电锅炉和/或气锅炉，储能设备通常为蓄电池，这些分布式发电设备或储能设备可直接为上述的能源消耗设备供能。
本实施例的能源计量设备330包括燃气表、电能表、热能表和水表，基本可以满足对用户家庭水、电、气、供热、供冷能源消耗的采集、监测、分析和诊断，由此组建的用户家庭局域网300可以实现家庭内部用气量、用电量、用水量等用能数据的集中采集，便于用能数据的统一化管理。
本实施例的传感设备310包括但不限于家庭中独立设置的温度传感器、湿度传感器、室内空气监测仪等，单独采集家庭环境的温度、湿度和空气污染程度等，这些采集到的数据发送到后台分析主站100进行分析整合，在反馈到用户家庭局域网300中，调控管理设备根据后台分析主站100的分析结果对相应用能设备320进行调控管理，根据室内环境温湿度做出适应性调整，例如在开启/关闭空调、调节空调温度等。
本实施例的后台分析主站100包括各种数据库服务器、应用服务器等，利用AI技术实现家庭用能数据的大数据分析与整合，同时将分析结果发送至用户家庭局域网300，利用调控管理设备实现用能设备320的调控管理。本实施例所述的远传网络为数据传输基站，用户家庭局域网300与后台分析主站100之间通过数据传输基站进行数据交互与传输，例如：调控管理设备采集的数据信息通过数据传输基站传输至后台分析主站100。应当理解：远传网络不局限于数据传输基站，也可以采用现有已知的其它远程通信技术，例如用户家庭局域网300通过GPRS与后台分析主站100进行通信。
调控管理设备包括用能显示模块360、调控模块350、用能切换模块340以及网关模块370，其中：
用能显示模块360显示能源计量设备330采集的用能信息，这里的用能信息主要是家庭中对同种能源的消耗量，以电能表为例，电能表采集家庭中多个耗电设备的耗电量，并通过用能显示模块360进行显示，这样就实现家庭用能设备320的能源消耗的可视化，便于用户实时了解家庭多个用能设备320的用能情况，给用户更直观的用能消耗数据。除此之外，用能显示模块360也可以根据后台分析主站100的分析结果显示家庭用能数据，例如显示家庭总体能源的消耗量，并将最佳的能耗消费模式推荐给用户，优化能源利于。
调控模块350根据后台分析主站100的分析结果调控用能设备320的工作模式，通过调控模块350的调控，可以实现用能错峰与能源消耗模式的合理切换，帮助家庭能源消费模式优化升级，节约能源，降低碳排放。例如：对于耗电较大的用电设备，调控模块350可以控制该用电设备在夜间启动，可以实现峰谷电电价，节约成本；再如：冰箱的化霜模式相比较冰箱的其他工作模式是高能耗模式，调控模块350可以控制冰箱在夜间启动化霜模式，降低用电成本。
用能切换模块340根据后台分析主站100的分析结果切换能源输入。实现能源输入的优化利用，尤其是对能源多样化的家庭来说，可以根据实际的用能需求，选择更加经济的能源来维持用能设备320的稳定工作。能源多样化的家庭一般具有煤能输入端、气能输入端和电能输入端，用能切换模块340根据后台分析主站100的分析结果选择煤能输入端、气能输入端和电能输入端其中一个进行能源输入。例如：对于家庭的供暖设备，可以采用煤能或者气能供暖，在煤能用能高峰时可以切换到气能输入，降低碳排放，保护环境。
上述用能设备320与调控管理设备之间通过ZigBee通信模块、WM-Bus通信模块、家庭WiFi、蓝牙中的一种建立通信，例如：空调与调控模块350之间通过家庭WiFi进行无线通信，调控空调的制冷/制热模式。调控模块350与传感设备310之间也可以ZigBee通信模块、WM-Bus通信模块、家庭WiFi、蓝牙中的一种建立通信，例如：调控模块350与温度传感器通过蓝牙进行无线通信，温度传感器将采集到的温度信息传输给调控模块350，调控模块350根据温度信息控制空调开启/关闭，或者设定空调温度。
调控模块350和用能切换模块340配合，实现用户家庭中各类能源的合理转化与最优化利用，根据用能需求及用能高峰转化调节最佳能源供给模式，实现能源供给网络的负担匹配，减少碳排放、实现最优消费模式，对提升用户能源利用意识具有重要意义。
网关模块370用于完成用户家庭局域网300与后台分析主站100之间的数据传输，例如：用户家庭局域网300中多个能源计量设备330的计量信息汇总到网关模块370，再由网关模块370单线传输至数据传输基站或者后台分析主站100，相比现有各种能源计量设备330相互独立的单钱远程传输，本方案可以将多个能源计量设备330的数据汇总到网关模块370，再由网关模块370单线传输至后台分析主站100，实现了多表信息的统一传输与管理。应当理解：能源计量设备330也能单独与后台分析主站100进行远程通信，例如燃气表、电能表、水表分别与后台分析主站100进行单线传输。优选的，本实施例的网关模块370通过GPRS、NB-IoT或LoRa收发数据。
以家庭中电气两用的用能设备320(电气两用灶具、电气两用蒸箱等)为例，采用本实施例的能源利用综合管理系统进行用能管理：
燃气表、电能表与其他用能设备320组建局域网，燃气表和电能表通过ZigBee通信模块或者WM-Bus通信模块与调控管理设备中的网关模块370建立通信，将采集到的家庭用气量和用电量统一汇总至网关模块370，由网关模块370单线传输至后台分析主站100；
后台分析主站100对用气量和用电量进行分析整合并将分析结果反馈至调控管理设备；
在调控管理设备中，用能显示模块360根据后台分析主站100的分析结果显示用气量和用电量，便于用户实时了解家庭中电能、气能的用能情况，并可以通过这些用能数据进行用能比对，真正实现大数据分析；
在调控管理设备中，用能切换模块340根据后台分析主站100的分析结果选择气能输入或者电能输入，例如在用电高峰时期切换为气能输入，电气两用设备改为用气模式，避开用电高峰，降低能源使用成本。
如果家庭的用能设备具有分布式发电设备和储能设备，采用本实施例的能源利用综合管理系统进行用能管理：白天启用储能设备为用电设备供电，晚上进入峰谷电价时，启用电网为储能设备进行充电，第二天由储能设备为用电设备供电，电能使用更经济，降低用电成本；同时，对电锅炉和气锅炉这类分布式发电设备来说，可设定为在气锅炉达到一定用气量时停止工作，切换到电锅炉工作，以节约燃气。
为扩展能源利用综合管理系统的应用范围，用户家庭局域网300还接入扩展设备380，扩展设备380至少包括车载设备，比如电动汽车的蓄电池、车载空气净化器、车载冰箱等等，实现家庭用能的全面管理。
采用本发明实施例的能源利用综合管理系统，不仅实现用能数据的采集、远程传输传与反馈，还可以通过此系统进行远程抄表、后台结算、远程控制关阀报警等功能。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (11)

1.面向用户的能源利用综合管理系统，其特征在于，包括用户家庭局域网和后台分析主站，所述用户家庭局域网与所述后台分析主站之间通过远传网络进行数据交互与传输；所述用户家庭局域网包括对家居信息进行数据采集的传感设备、用能设备、能源计量设备以及对家居设备进行调控管理的调控管理设备；其中，
所述能源计量设备实现对家居用能信息的采集与计量；
所述调控管理设备用于调节控制用能设备，并将能源计量设备采集的数据信息传输至后台分析主站；
所述后台分析主站对数据进行分析整合并将分析结果反馈至所述调控管理设备，所述调控管理设备根据所述后台分析主站的分析结果对多个用能设备进行调控管理。
2.如权利要求1所述面向用户的能源利用综合管理系统，其特征在于，所述调控管理设备包括用能显示模块，所述用能显示模块显示所述能源计量设备采集的用能信息；或者，所述用能显示模块根据所述后台分析主站的分析结果显示家庭用能数据。
3.如权利要求1所述面向用户的能源利用综合管理系统，其特征在于，所述调控管理设备包括调控模块，所述调控模块根据所述后台分析主站的分析结果调控用能设备的工作模式。
4.如权利要求1所述面向用户的能源利用综合管理系统，其特征在于，所述调控管理设备包括用能切换模块，所述用能切换模块根据所述后台分析主站的分析结果切换能源输入。
5.如权利要求4所述面向用户的能源利用综合管理系统，其特征在于，用户家庭具有煤能输入端、气能输入端和电能输入端，所述用能切换模块根据所述后台分析主站的分析结果选择煤能输入端、气能输入端和电能输入端其中一个进行能源输入。
6.如权利要求1所述面向用户的能源利用综合管理系统，其特征在于，所述调控管理设备包括网关模块，所述网关模块用于完成用户家庭局域网与所述后台分析主站之间的数据传输。
7.如权利要求6所述面向用户的能源利用综合管理系统，其特征在于，所述网关模块通过GPRS、NB-IoT或LoRa收发数据。
8.如权利要求1至7之一所述面向用户的能源利用综合管理系统，其特征在于，所述用能设备与所述调控管理设备之间通过ZigBee通信模块、WM-Bus通信模块、家庭WiFi、蓝牙中的一种建立通信。
9.如权利要求1至7之一所述面向用户的能源利用综合管理系统，其特征在于，所述用能设备包括分布式发电设备、对能源进行存储的储能设备以及能源消耗设备，所述能源消耗设备包括电视机、空调、厨房家电、洗衣机、采暖设备中的至少一种，所述分布式发电设备或储能设备可直接为所述能源消耗设备供能。
10.如权利要求1至7之一所述面向用户的能源利用综合管理系统，其特征在于，所述能源计量设备包括燃气表、电能表、热能表和水表中的至少一种。
11.如权利要求1至7之一所述面向用户的能源利用综合管理系统，其特征在于，所述用户家庭局域网还包括扩展设备，所述扩展设备至少包括车载设备。
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