CN110531711A - 一种基于物联网技术的耗电控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网技术的耗电控制系统，包括智能电表、服务器、云存储和终端；所述智能电表检测和反馈用电设备的实时用电状态信息以及各个用电设备的总的耗电量，所述智能电表与服务器通讯连接，所述智能电表根据接收服务器发出的控制信号对用电设备的使用状态进行调控，所述服务器与终端通讯连接，所述终端被配置为向服务器录入用电设备信息以及用电设备调控程序，所述服务器与云存储通讯连接；利用物联网的技术实现对家庭用电设备的控制，避免电能的浪费和降低用户由于超高耗电量产生的高额电费，也提高用电设备使用的安全性和可靠性。

Description

一种基于物联网技术的耗电控制系统

技术领域

本发明涉及用电设备控制技术领域，具体涉及一种基于物联网技术的耗电控制系统。

背景技术

随着智能家居概念的普及以及物联网技术的发展，人们越来越关注于以更加智能化的方式管理家庭中的各个用电设备，随着智能控制技术的不断发展，越来越多的用电设备可以通过与用电设备通信的管理设备进行连接，实现自动控制，从而能在节能、环保、舒适性以及便捷性能方面对用电设备的管理有较大的提高。

为了保证控制效果，在通过管理设备对用电设备进行智能控制时，通常需要监控用电设备的实时状态，但是，无论是传统电表还是智能电表，都只能反映出整个家庭用电的总和，不能准确的计算和反映出每个电器的耗电情况；此外，用电设备所标配的额定电压和额定功率值并不能让人明确知道电器的耗电量，而即使有些冰箱有提供标称耗电量数值，但在实际使用过程中，会因其他因素的影响，而导致实际耗电量与所提供的参考值存在误差，根据日常经验所总结出的电器耗电量并不准确，可靠性差；同时，伴随着家用电器的功能越来越多，耗电设备对供电电路的电能质量要求也越来越高，供电电路的不稳定性也会对用电设备的正常使用造成一定的影响。

同时，家用电器的功率也越来越大，随着家用电器的增多以及电价的阶梯式设置，有时候因无用电器设备耗电导致电能消耗过多而导致电费较多，一方面造成了资源的浪费，另一方也导致用户用电成本过高。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种基于物联网技术的耗电控制系统。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于物联网技术的耗电控制系统，包括智能电表、服务器、云存储和终端；所述智能电表检测和反馈用电设备的实时用电状态信息以及各个用电设备的总的耗电量，所述智能电表与服务器通讯连接，所述智能电表根据接收服务器发出的控制信号对用电设备的使用状态进行调控，所述服务器与终端通讯连接，所述终端被配置为向服务器录入用电设备信息以及用电设备调控程序，所述服务器与云存储通讯连接。

进一步，所述的智能电表包括CPU处理器，CPU处理器与瞬时电价接收单元、瞬时电费信息累计单元、耗电量采集单元、电能质量分析模块电连接，所述的瞬时电价接收单元用于接收基于用电设备电力消耗量而发生变化且针对电力消耗所收取的电费的信息；瞬时电费信息累计单元用于累积用电设备在瞬时电价作用下消耗的累积瞬时电费信息；耗电量采集单元用于检测用电设备在开启时产生的电信号、耗电功率以及用电设备总耗电量；所述的电能质量分析模块对用电设备联通的供电电路进行电能质量检测分析，CPU处理器将采集到的瞬时电价信息、累积瞬时电费信息、电信号信息、耗电功率信息、总耗电量信息以及电能质量信息通过智能电表的通信模块反馈给服务器。

本发明具有如下的优点和有益效果：

本发明采用物联网的技术与智能电表的结合实现对家庭用电设备的控制，通过在设备正式使用前对用电设备的正常使用信息进行备案，然后用电设备在开启时，通过检测相应数据信息，并通过处理器的统计、分析、计算后与判断单元内预设的判断条件进行比较，并得出判断结果，服务器内的执行单元用以根据判断结果选择用电设备管理程序并反馈给智能电表，所述的用电设备管理程序在反馈时包括主动型对用电设备使用状态的改变和被动型对用电设备使用状态的改变，实现对用电设备的供电管理，一方面通过主动的和被动的方式提高用户在使用用电设备的节能意识，避免电能的浪费和降低用户由于超高耗电量产生的高额电费，另一方面也保证了用电设备在使用时处于安全的供电电路下，提高用电设备使用的安全性和可靠性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中所述的智能电表的功能框图。

图3为本发明中所述服务器与终端连接的功能框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明公开了一种基于物联网技术的耗电控制系统，包括智能电表1、多个用电设备2，所述的智能电表1检测和反馈各个用电设备2的实时用电状态信息以及各个用电设备2的总的耗电量，智能电表1与服务器3通过通讯单元6实现通讯连接，智能电表1根据接收服务器3发出的用电设备管理程序对用电设备2的使用状态进行调整，服务器3通过通讯单元6与终端5通讯连接，所述的终端5被配置为向服务器3录入用电设备信息以及用电设备管理程序。其中，用电设备2可以是智能设备，也可以是非智能设备，用电设备2在使用之前需要将用电设备正常工作的信息录入至服务器，包括设备编号、额定功率、额定工作电压、额定工作电流等信息；所述的终端5可以是台式机等固定终端，也可以是平板、智能手机等移动终端；智能电表1能够检测各个用电设备2的开启时产生的电信号、总耗电量、单位时间内的瞬时电价信息、单位时间内瞬时电费累计信息以及用电设备供电电路的电能质量信息，并将检测到的信息反馈给服务器，服务器可通过接收上述信息分析出对应用电设备的实时耗电信息、供电电路电能质量是否满足预设的阈值信息，进而向智能电表发出对应的用电设备管理程序的指令，实现对用电设备的自动控制。用户还可以通过终端5查看用电设备的用电情况，选择性的对用电设备进行强制启动或者强制关闭等控制，便于用户对用电设备的多样化使用的需求。

如图2～3所示，作为本发明的一个实施例，提供一种智能电表1，所述的智能电表1包括CPU处理器，CPU处理器与瞬时电价接收单元、瞬时电费信息累计单元、耗电量采集单元、电能质量分析模块电连接，所述的瞬时电价接收单元用于接收基于用电设备电力消耗量而发生变化且针对电力消耗所收取的电费的信息；瞬时电费信息累计单元用于累积用电设备在瞬时电价作用下消耗的累积瞬时电费信息；耗电量采集单元用于检测用电设备在开启时产生的电信号、耗电功率以及用电设备总耗电量；所述的电能质量分析模块对用电设备联通的供电电路进行电能质量检测分析，所述的电能质量包括相/线电压总谐波畸变率、相/线电压各次谐波分量、波峰系数、电流总谐波畸变率、电压不平衡度、电流不平衡度、供电连续性闪退频率等信息；CPU处理器将采集到的瞬时电价信息、累积瞬时电费信息、电信号信息、耗电功率信息、总耗电量信息以及电能质量信息通过智能电表1的通信模块反馈给服务器3，服务器3根据接收到的信息与服务器3的判断单元进行判断比较，根据比较结果通过执行单元选择相应的用电设备管理程序反馈给智能电表1的CPU处理器，CPU处理器执行用电设备管理程序从而实现对用电设备的自动控制。

在本发明所述的实施例中，所述的瞬时电价接收单元通过智能电表的通信模块定期或者不定期的接收最新的瞬时电价信息，将一个统计周期内的瞬时电价信息在统计时间内每分钟的瞬时电价的平均值，作为该次循环内瞬时电价信息的统计值，，可以考虑例如以每2分钟、5分钟、7分钟、10分钟再依次循环的时间间隔接收瞬时电价信息，每一个循环求出统计时间内每分钟的瞬时电价的平均值，作为该次循环内瞬时电价信息的统计值，在判断用电设备是否满足预设的瞬时电价阈值时，也是用该统计值作为判断数值与预设的瞬时电价阈值进行判断；累积瞬时电费信息根据用电设备耗电时间内接收到的瞬时电价的统计值与用电设备的使用功率以及耗电时长的乘积得到累积瞬时电费信息。

所述的电信号是指随时间而变化的电压和/或电流，任何用电设备同电后都会产生电信号，不同的用电涉笔产生的电信号不同，智能电表的耗电量采集单元能够检测到用电设备产生的电信号，并将采集到的电信号反馈至服务器，服务器的处理器将电信号从时域转换到频域，计算该电信号对应的谐波特征，从而获得该对应设备的编号与名称，为了方便对用电设备进行管理，对每一个用电设备在录入信息时进行统一编号，每一个用电设备都分配有唯一一个设备编号。在本实施例中，耗电量采集单元检测到的是用电设备的电信号是时间的函数，智能电表的CPU处理器将检测到的电信号发送给服务器，服务器首先将该电信号描述从时域转换到频域，得到电信号在频域的谐波表示，通过三角函数运算求出谐波的振幅和相位值，进而得到该电信号对应的谐波特征值，服务器存储的有谐波特征值与用电设备的编号和名称的对应关系，从而获得当前开启的一个或多个用电设备的状态。

在本实施例中，智能电表总是记录各个时间点对应的总耗电量值，服务器可以根据用电设备的瞬时功率以及用电设备运行的时间参数计算获得用电设备的耗电量，并通过瞬时电价接收单元获得的瞬时电价信息得到累积瞬时电费信息，智能电表的CPU处理器接收服务器反馈回来的用电设备的耗电量以及累积瞬时电费信息并在显示单元上进行显示，从而使得用户可以直观的获得用电设备的耗电状态，便于用户主动调整用电设备的控制电路，达到节能的目的。

作为本发明的一些实施例，所述的CPU处理器通过分路继电器控制电路实现对用电设备的电路控制，若服务器3接收到的电能质量与预设的用电设备正常工作的信息不相符时，则CPU处理器控制补偿电路模块与分路继电器控制电路联通，通过补偿电路模块对用电设备进行补偿供电；若服务器3接收到的电能质量满足用电设备的正常使用时，则CPU处理器直接通过分路继电器控制电路对用电设备进行供电。作为本发明的实施例，所述的分路继电器控制电路控制至少一个以上的用电设备，通过通断与用电设备联通的供电电路实现对用电设备的供电控制，所述的补偿电路模块包括储能模块和补偿电路单元，储能模块中储存的电能作为补偿电路单元的供电单元，需要对储能模块进行充电时，根据服务器接收的瞬时电价信息的较低时，CPU处理器控制供电电路对储能模块进行充电。该设置公开一种补偿电路模块的供电电源，储能模块一方面在瞬时电价较低时存储电能，减少了能量的损耗，实现节能的目的，另一方面也保证了用电设备的正常使用，从而起到对用电设备保护的作用，提高用电设备的使用寿命。

优选的，若CPU处理器控制控制补偿电路模块对用电设备进行供电时，则智能电表1的耗电量采集单元分别读取主供电电路和补偿电路模块的储能模块各自的耗电量，所述的CPU处理器判断主供电电路和补偿电路模块的供电电路耗电都有效时，补偿电路模块的供电电路在充放电瞬时电价一致时，则判断为有效电路；若充放电瞬时电价不一致，判断为无效电路，通过服务器统计、分析、计算将其转化为对应的有效电路，进而对用电量进行统计，则将主供电电路和补偿电路模块的耗电量进行累加得到用电设备总的耗电量；若CPU处理器直接通过分路继电器控制主供电电路对用电设备进行供电，则PU处理器根据主供电电路耗电信息即为用电设备总的耗电量。

作为本发明的一些实施例，所述的服务器3包括处理器，处理器的处理模块包括信息接收单元、用电设备信息数据库、判断单元、以及执行单元，所述的信息接收单元用以接收智能电表1的CPU处理器发送的采集到的瞬时电价信息、累积瞬时电费信息、电信号信息、耗电功率信息、总耗电量信息以及电能质量信息；所述的用电设备信息数据库用以存储用电设备正常使用的信息，包括设备编号、额定功率、额定工作电压、额定工作电流以及用电设备正常使用状态下的电能质量信息；所述的判断单元被配置为将信息接收单元接收的信息与在判断单元内预设的判断条件进行比较，并得出判断结果；所述的执行单元用以根据判断结果选择用电设备管理程序并反馈给智能电表，实现对用电设备的供电管理，在本发明所述的实施例中，所述的判断条件包括判断用电设备是否在服务器内备案、判断用电设备的使用是否满足预设的耗电功率阈值和/或瞬时电价阈值、判断用电设备供电电路的电能质量是否满足正常使用的需求等其他判断条件，该设置公开一种用电设备的服务器，用以支撑整个用电设备耗电检测和管理控制的正常运行。

优选的，所述的终端5包括输入单元、显示单元、记录单元以及提示单元，所述的输入单元用来向服务期内输入相关信息以及用电设备管理程序等控制指令；所述的显示单元被配置为显示当前用电设备的使用状态信息以及耗电信息，所述的记录单元被配置为用户选择使用过的用电设备管理程序；所述的提示单元用以向用户发出提示信息；通过输入单元输入、以及记录单元记录的用电设备管理程序存储在服务器内的存储单元内，存储单元内存储的用电设备管理程序通过终端实现编辑、更改、保存、删除等控制。该设置公开了一种用以实现用电设备耗电检测的管理的终端，大大提高用户对用电设备管理的便捷性。

在本发明所述的实施例中，用电设备一般包括空调、冰箱、微波炉、洗衣机、挂烫机、油烟机、家庭用电照明灯、热水器、电视、电脑等用户可以根据需要通过使电源开关接通或者断开而将其置于工作状态的装置，用户在正式使用用电设备之前，会将用电设备在服务器内进行备案，将用电设备的设备编号、额定功率、额定工作电压、额定工作电流、正常工作状态下的电信号谐波特征值等正常工作状态信息存储至服务器，用户可以根据自己的生活习惯，编辑对应的包含使用时间段特征、功率范围特征以及强制执行特征用电设备管理程序，在每一个用电设备管理程序中，用电设备的优先级权限不同，开启同一个用电设备的使用状态也不相同。例如在晚上6点至11点，用户习惯进行洗澡、做饭、看电视、读书，则在该段时间内，将包含洗澡、做饭、看电视、读书功能的用电设备编号作为一项优先级高的用电设备管理程序，当用户在该段时间内开启较多的用电设备，达到用户预设的耗电功率阈值和/或瞬时电价阈值时，则服务器优先保证优先级高的用电设备正常通电，适时关闭非必要通电的用电设备，若需要关闭处于正在使用状态下的用电设备，并且运行程序还没有结束，例如洗衣机，则该用电设备的暂停使用首先需要通过用户确认是否要暂停，当用户无操作时，则服务器默然的采用预设的对用电设备管理程对用电设备进行调整，并将该暂停信息反馈给用户，提示用户对该用电设备的功能重新操作；若被开启的用电设备在开启时被用电设备管理程序被默认为是需要改变使用状态的用电设备，例如洗衣机，则服务器将该信息反馈给用户，用户可以选择强制执行，也可以接受服务器的反馈意见，等待到合适的时间段根据预设的用电设备管理程序再自动启动用电设备，若用户在预定的时间段内不进行选择，则默认为接受服务器的反馈意见；从而使得用电设备使用的耗电信息在预设的范围值之内，从而实现主动节能的目的；若用户认为用电设备必须处于常开状态下，则在用电设备管理程序中将该用电设备设置为优先级常开；若用户只是临时对某个用电设备在飞常规生活习惯内使用，可以根据终端强制启动该用电设备。

优选的，所述的服务器3与云存储4通过通讯单元6实现通讯连接，服务器3能够根据用电设备耗电检测系统内用电设备2的信息从云存储4下载适用的用电设备管理程序，用户通过终端编辑的用电设备管理程序也可以上传至云存储4，该设置进一步保证了用户可以根据自己的需要，选择自己适用的用电设备管理程序，从而达到合理利用电能、保证用电设备的正常使用以及使用的多样性，进一步达到节约用电的目的。

本发明公开的一种基于物联网技术的耗电控制系统，利用物联网的技术实现对家庭用电设备的控制，通过在设备正式使用前对用电设备的正常使用信息进行备案，然后用电设备在开启时，通过检测瞬时电价信息、累积瞬时电费信息、电信号信息、耗电功率信息、总耗电量信息以及电能质量信息，通过服务器的判断单元将信息接收单元接收的信息与在判断单元内预设的判断条件进行比较，并得出判断结果，服务器内的执行单元用以根据判断结果选择用电设备管理程序并反馈给智能电表，所述的用电设备管理程序在反馈时包括主动型对用电设备使用状态的改变和被动型对用电设备使用状态的改变，实现对用电设备的供电管理，一方面通过主动的和被动的方式提高用户在使用用电设备的节能意识，避免电能的浪费和降低用户由于超高耗电量产生的高额电费，另一方面也保证了用电设备在使用时处于安全的供电电路下，提高用电设备使用的安全性和可靠性。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于物联网技术的耗电控制系统，其特征在于，包括智能电表、服务器、云存储和终端；所述智能电表检测和反馈用电设备的实时用电状态信息以及各个用电设备的总的耗电量，所述智能电表与服务器通讯连接，所述智能电表根据接收服务器发出的控制信号对用电设备的使用状态进行调控，所述服务器与终端通讯连接，所述终端被配置为向服务器录入用电设备信息以及用电设备调控程序，所述服务器与云存储通讯连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的耗电控制系统，其特征在于，所述的智能电表包括CPU处理器，CPU处理器与瞬时电价接收单元、瞬时电费信息累计单元、耗电量采集单元、电能质量分析模块电连接，所述的瞬时电价接收单元用于接收基于用电设备电力消耗量而发生变化且针对电力消耗所收取的电费的信息；瞬时电费信息累计单元用于累积用电设备在瞬时电价作用下消耗的累积瞬时电费信息；耗电量采集单元用于检测用电设备在开启时产生的电信号、耗电功率以及用电设备总耗电量；所述的电能质量分析模块对用电设备联通的供电电路进行电能质量检测分析，CPU处理器将采集到的瞬时电价信息、累积瞬时电费信息、电信号信息、耗电功率信息、总耗电量信息以及电能质量信息通过智能电表的通信模块反馈给服务器。