CN108519762A - 基于云平台的智能家居柔性负荷控制框架系统 - Google Patents

Abstract

基于云平台的智能家居柔性负荷控制框架系统，通过预处理单元接收来自用户的控制信息，通过智能柔性负荷控制任务生成单元利用储存在云数据单元的外部环境数据、智能传感器信息以及用户用电特征模型，产生对家电设备的柔性负荷控制任务，并通过智能任务处理单元实现对柔性需求和刚性需求优先级分配，并通过指令发送单元控制家电进行柔性负荷调整。另外，安全任务处理单元可以通过智能传感器单元的数据实现防火防盗、电流保护、负荷信息推送等功能。

Description

基于云平台的智能家居柔性负荷控制框架系统

技术领域

本发明涉及一种基于云平台的远程智能家居控制框架系统。

背景技术

21世纪以来，能源的紧缺与环境的持续恶化已经成为全球面临的巨大问题，发展低碳经济、建设生态文明、实现可持续发展已经成为人类社会的普遍共识。而在传统的电力优化系统中将电力负荷是为被动接受、刚性的系统参数，无法实现负荷和电网的双向互动，导致电力管理出现不平衡、不科学的情况。然而，随着科技和互联网的发展，智能家居设备的应用越来越广泛，也为建立用电柔性负荷管理系统提供了可能。柔性负荷是指用电量可在指定区间内变化或不同时段内转移的负荷，包含具备需求弹性的可调节负荷或可转移负荷、具备双向调节能力的电动汽车、储能、蓄能、分布式电源等。作为发电调度的补充，柔性负荷调度能够削峰填谷、平衡间歇式能源波动和提供辅助服务，有利于丰富电网调度运行的调节手段。

当前，柔性负荷需求侧管理在国外已经开始了实践化研究和探索，但我国仍主要侧重于对发电侧的管理。国家发改委从能源战略角度出发，大力引导和推进柔性负荷管理在我国的分析研究、实验实践以及推广应用。在电力行业，国网公司提出了坚强智能电网技术标准体系架构研究框架，所涉及技术领域中的“双向互动服务”、“用电信息采集”、“智能用能服务”、“智能用电检测”、“智能电网调度技术支持系统”等领域都和用户侧柔性负荷管理紧密相关。

发明内容

本发明要克服现有技术的上述缺点，本发明提供一种基于云平台的智能家居柔性负荷控制框架系统，通过智能传感数据和云平台数据，生成柔性负荷控制任务，实现用户侧用电智能管理。

本发明的基于云平台的智能家居柔性负荷控制框架系统，主要实现两个功能，功能一可以利用多种智能传感器收集用户用电信息、室内外温湿度情况、光线强度、人体活动情况、环境气体情况等数据，结合云平台大数据及用户用电特征规律，实现对家居设备的柔性负荷智能控制。功能二可以利用智能传感器的信息实现防火防盗、电流保护、负荷信息推送等功能。

为解决上述的技术问题，本发明通过预处理单元接收来自用户的控制信息，通过智能柔性负荷控制任务生成单元利用储存在云数据单元的外部环境数据、智能传感器信息以及用户用电特征模型，产生对家电设备的柔性负荷控制任务，并通过智能任务处理单元实现对柔性需求和刚性需求优先级分配，并通过指令发送单元控制家电进行柔性负荷调整。另外，安全任务处理单元可以通过智能传感器单元的数据实现防火防盗、电流保护、负荷信息推送等功能。

基于云平台的智能家居柔性负荷控制框架系统，收集室内以及电器的各类参数的智能传感器单元、云数据单元、智能柔性负荷控制任务生成单元、智能任务处理单元、指令发送单元依次连接并馈送数据信息，其中云数据单元与智能柔性负荷控制任务生成单元之间双向馈送数据信息；接收用户的控制信息的预处理单元分别向智能柔性负荷控制任务生成单元、智能任务处理单元馈送信息；智能传感器单元、安全任务处理单元、推送发送单元依次连接并馈送数据信息；指令发送单元向用电设备发出控制信号，推送发送单元连接用户终端；

预处理单元与智能柔性负荷控制任务生成单元和智能任务处理单元相连；预处理单元通过Https协议接收来自用户的控制信息，并将控制信息分为两类，将柔性负荷控制信息通过脚本协议发送到智能柔性负荷控制单元，将刚性控制信息直接转换为刚性控制任务信息通过脚本协议发送到智能任务处理单元；柔性负荷控制信息是指控制具备需求弹性的可调节负荷或可转移负荷、具备双向调节能力的电动汽车、储能、蓄能、分布式电源的信息；刚性控制信息是指按照用户需求必须执行的控制电器的信息；

智能柔性负荷控制任务生成单元与预处理单元、云数据单元和智能任务处理单元相连；智能柔性负荷控制任务生成单元通过脚本协议接收来自预处理单元的柔性控制信息，根据控制信息的需要向云数据单元发起Https请求，以获得生成柔性负荷控制任务所需的数据，云数据单元会根据其请求将所需的数据及用户特征模型通过Https协议发送给智能柔性负荷控制任务生成单元；在收到数据后，智能柔性负荷控制任务生成单元会根据数据生成相应的柔性控制任务，通过脚本协议发送到智能任务处理单元；

云数据单元建立在远程服务器上，与智能传感器单元和智能柔性负荷控制任务生成单元相连，三者之间的通信均通过Https协议进行；云数据单元接收和存储来自智能传感器单元的数据，响应来自智能柔性负荷控制任务生成单元的请求，并建立和完善用户的特征模型和数据库；

智能传感器单元与云数据单元、安全任务处理单元相连；智能传感器单元由分布在室内各个地方的传感器组成，包含温湿度传感器、光线传感器、人体感应传感器、有害气体传感器、烟雾传感器、电器负荷传感器、电子栅栏、红外控制器，用于收集室内以及电器的各类参数；智能传感器单元将收集到的所有数据通过Https协议的方式发送到云数据单元，将安全任务传感数据包括火灾情况、有害气体情况、电子栅栏异常、电流保护情况信息发送到安全任务处理单元；

智能任务处理单元分别通过脚本协议接收来自预处理单元的刚性控制任务信息和来自智能柔性负荷控制任务生成单元的柔性控制任务信息，并对两种不同的任务进行优先级的排序，并将任务信息转换为控制信息，通过脚本协议传送到指令发送单元；

指令发送单元与智能任务处理单元相连，在接收到智能任务处理单元的控制信息之后，将控制信息转换为可以控制用电设备的控制指令，采用网络控制或红外控制的方法，通过Modbus、NEC协议将控制指令发送到用电设备，控制用电设备的开关状态、充放电状态、温湿度高低状态；

安全任务处理单元与智能传感单元和推送发送单元相连，接收来自智能传感单元的传感数据，根据预设的阈值和模型，对火灾、有害气体、电子栅栏异常、电流保护信息进行报警，生成相应的安防信息，通过脚本协议发送给推送发送单元；

推送发送单元与安全任务处理单元和用户终端相连，在接收到安全任务处理单元的安防信息之后，将安防信息转换为可以推送给用户的安防推送，并通过Https协议发送到用户终端，提醒用户进行处理。

上述技术方案可以有效地利用不同数据源地多种信息，并将柔性控制和刚性控制信息区分开来，通过智能任务处理单元可以有效安排两种信息地优先级，统一地指令发送单元对设备地兼容性更好。设计地安全任务处理单元可以有效对室内环境进行分析，将火灾、有害气体、电子栅栏异常、电流保护等信息通过网络实时发送到用户的终端。

本发明涉及的基于云平台的智能家居柔性负荷控制框架系统主要实现两个功能：一、通过云数据库信息、智能设备传感设备对电气进行柔性负荷控制；二、对用电安全及家庭生活进行安全保护。其中功能一包括以下工作步骤：

步骤1.1：用户通过网络发起控制信息到预处理单元；

步骤1.2：预处理单元将收到的控制信息进行分类，分为柔性控制信息和刚性控制信息，将柔性控制信息发送给智能柔性负荷控制任务生成单元，将刚性控制信息被转换为刚性控制任务信息后发送给任务处理单元进行排序和转换；

步骤1.3：智能柔性负荷控制生成单元收到柔性控制信息后，向云数据库单元发起数据请求，获取电网实时负荷数据、环境数据、用户特征模型等信息，获取的环境数据包括室内外温湿度、室内光线强度、室内人体活动情况等，随后根据预设的模型，生成合理的柔性控制任务信息并发送到智能任务处理单元；

步骤1.4：智能任务处理单元收到相应的控制任务后，根据任务的优先等级对柔性控制任务和刚性控制任务进行排序，并转换为控制信息发送到指令发送单元；

步骤1.5：指令发送单元收到控制信息后将其转换为控制指令发送给设备，控制设备的开关状态、充放电状态、温湿度高低状态等。

其中功能二主要包括以下步骤：

步骤2.1：智能传感器收集环境的信息，包括火灾情况、有害气体情况、电子栅栏异常、电流保护情况等，并发送给安全任务处理单元；

步骤2.2：安全处理单元通过收到的传感设备信息对事件进行分析，将防火警报、有害气体警报、电子栅栏异常警报、电流保护警报等发送到推送发送单元；

步骤2.3：推送发送单元将各类安防信息进行优先级排序，并推送到用户的终端。

优选的，所述的智能任务处理单元中，刚性负荷控制任务优先级大于柔性负荷控制任务。

优选的，所述的推送发送单元中，安防信息的优先级顺序如下：防火警报、有害气体警报、电子栅栏异常警报、电流保护警报。

本发明的优点是：提高电能利用效率，促进电子资源优化配置，保障用电秩序，降低用电成本。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步描述本发明的技术方案：

在本实施例中，本实施例的基于云平台的智能家居柔性负荷控制框架系统，如图1所示，包括预处理单元、智能柔性负荷控制任务生成单元、云数据库单元、智能传感器单元、智能任务处理单元、指令发送单元、安全任务处理单元、推送发送单元。其中预处理单元主要对数据进行分类，将柔性控制信息传输给智能柔性负荷控制任务生成单元和智能任务，将刚性控制信息直接转换为刚性控制任务信息发送给智能任务处理单元；智能柔性负荷控制任务生成单元根据柔性控制信息请求向云数据单元发起数据请求，获得储存在云数据单元的各类数据，根据预设模型生成柔性控制任务信息，并发送给智能任务处理单元；云数据库单元主要收集电网中实时的负荷数据，接收来自智能传感器单元的信息，并以此完善用户特征模型和数据库，为柔性负荷调度提供数据支撑；智能传感器收集各类室内环境信息，主要收集室内外温湿度、室内光线强度、室内人体活动情况等数据为柔性负荷做数据职称，收集火灾情况、有害气体情况、电子栅栏异常、电流保护情况等数据给安全任务处理单元进行安防信息的输出；智能任务处理单元对不同的柔性控制任务和刚性控制任务进行优先级的排序，并将任务信息转换为控制信息发送给指令发送单元；指令发送单元将控制信息转换为控制指令发送给相应的设备，控制设备的开关状态、充放电状态、温湿度高低状态等；安全任务处理单元主要将传感器收集到的数据输入预设的模型，从而实现防火防盗、控制信息发送、电流保护等功能；推送发送单元主要将安全推送通过网络传送到用户的终端设备。

上述技术方案可以有效地利用不同数据源地多种信息，并将柔性控制和刚性控制信息区分开来，通过智能任务处理单元可以有效安排两种信息地优先级，统一地指令发送单元对设备地兼容性更好。设计地安全任务处理单元可以有效对室内环境进行分析，将火灾、有害气体、电子栅栏异常、电流保护等信息通过网络实时发送到用户的终端。

本发明涉及的基于云平台的智能家居柔性负荷控制框架系统主要实现两个功能：一、通过云数据库信息、智能设备传感设备对电气进行柔性负荷控制；二、对用电安全及家庭生活进行安全保护。其中功能一包括以下工作步骤：

步骤1.1：用户通过网络发起控制信息到预处理单元，采用的通信协议为Https协议；

步骤1.2：预处理单元将收到的控制信息进行分类，分为柔性控制信息和刚性控制信息，将柔性控制信息发送给智能柔性负荷控制任务生成单元，将刚性控制信息被转换为刚性控制任务信息后发送给任务处理单元进行排序和转换；

步骤1.3：智能柔性负荷控制生成单元收到柔性控制信息后，向云数据库单元发起数据请求，获取电网实时负荷数据、环境数据、用户特征模型等信息，获取的环境数据包括室内外温湿度、室内光线强度、室内人体活动情况等，随后根据预设的模型，生成合理的柔性控制任务信息并发送到智能任务处理单元；

步骤1.4：智能任务处理单元收到相应的控制任务后，根据任务的优先等级对柔性控制任务和刚性控制任务进行排序，并转换为控制信息发送到指令发送单元；

步骤1.5：指令发送单元收到控制信息后将其转换为控制指令发送给设备，控制设备的开关状态、充放电状态、温湿度高低状态等。

其中功能二主要包括以下步骤：

步骤2.1：智能传感器收集环境的信息，包括火灾情况、有害气体情况、电子栅栏异常、电流保护情况等，并发送给安全任务处理单元；

步骤2.2：安全处理单元通过收到的传感设备信息对事件进行分析，将防火警报、有害气体警报、电子栅栏异常警报、电流保护警报等发送到推送发送单元；

步骤2.3：推送发送单元将各类安防信息进行优先级排序，并推送到用户的终端。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (1)

1.基于云平台的智能家居柔性负荷控制框架系统，其特征在于：收集室内以及电器的各类参数的智能传感器单元、云数据单元、智能柔性负荷控制任务生成单元、智能任务处理单元、指令发送单元依次连接并馈送数据信息，其中云数据单元与智能柔性负荷控制任务生成单元之间双向馈送数据信息；接收用户的控制信息的预处理单元分别向智能柔性负荷控制任务生成单元、智能任务处理单元馈送信息；智能传感器单元、安全任务处理单元、推送发送单元依次连接并馈送数据信息；指令发送单元向用电设备发出控制信号，推送发送单元连接用户终端；

预处理单元与智能柔性负荷控制任务生成单元和智能任务处理单元相连；预处理单元通过Https协议接收来自用户的控制信息，并将控制信息分为两类，将柔性负荷控制信息通过脚本协议发送到智能柔性负荷控制单元，将刚性控制信息直接转换为刚性控制任务信息通过脚本协议发送到智能任务处理单元；柔性负荷控制信息是指控制具备需求弹性的可调节负荷或可转移负荷、具备双向调节能力的电动汽车、储能、蓄能、分布式电源的信息；刚性控制信息是指按照用户需求必须执行的控制电器的信息；

智能柔性负荷控制任务生成单元与预处理单元、云数据单元和智能任务处理单元相连；智能柔性负荷控制任务生成单元通过脚本协议接收来自预处理单元的柔性控制信息，根据控制信息的需要向云数据单元发起Https请求，以获得生成柔性负荷控制任务所需的数据，云数据单元会根据其请求将所需的数据及用户特征模型通过Https协议发送给智能柔性负荷控制任务生成单元；在收到数据后，智能柔性负荷控制任务生成单元会根据数据生成相应的柔性控制任务，通过脚本协议发送到智能任务处理单元；

云数据单元建立在远程服务器上，与智能传感器单元和智能柔性负荷控制任务生成单元相连，三者之间的通信均通过Https协议进行；云数据单元接收和存储来自智能传感器单元的数据，响应来自智能柔性负荷控制任务生成单元的请求，并建立和完善用户的特征模型和数据库；

智能传感器单元与云数据单元、安全任务处理单元相连；智能传感器单元由分布在室内各个地方的传感器组成，包含温湿度传感器、光线传感器、人体感应传感器、有害气体传感器、烟雾传感器、电器负荷传感器、电子栅栏、红外控制器，用于收集室内以及电器的各类参数；智能传感器单元将收集到的所有数据通过Https协议的方式发送到云数据单元，将安全任务传感数据包括火灾情况、有害气体情况、电子栅栏异常、电流保护情况信息发送到安全任务处理单元；

智能任务处理单元分别通过脚本协议接收来自预处理单元的刚性控制任务信息和来自智能柔性负荷控制任务生成单元的柔性控制任务信息，并对两种不同的任务进行优先级的排序，并将任务信息转换为控制信息，通过脚本协议传送到指令发送单元；

指令发送单元与智能任务处理单元相连，在接收到智能任务处理单元的控制信息之后，将控制信息转换为可以控制用电设备的控制指令，采用网络控制或红外控制的方法，通过Modbus、NEC协议将控制指令发送到用电设备，控制用电设备的开关状态、充放电状态、温湿度高低状态；

安全任务处理单元与智能传感单元和推送发送单元相连，接收来自智能传感单元的传感数据，根据预设的阈值和模型，对火灾、有害气体、电子栅栏异常、电流保护信息进行报警，生成相应的安防信息，通过脚本协议发送给推送发送单元；

推送发送单元与安全任务处理单元和用户终端相连，在接收到安全任务处理单元的安防信息之后，将安防信息转换为可以推送给用户的安防推送，并通过Https协议发送到用户终端，提醒用户进行处理。