CN112363417A - 一种基于物联网的设备通信系统及方法 - Google Patents

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CN112363417A CN202011349195.2A CN202011349195A CN112363417A CN 112363417 A CN112363417 A CN 112363417A CN 202011349195 A CN202011349195 A CN 202011349195A CN 112363417 A CN112363417 A CN 112363417A
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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的设备通信系统及方法，包括：物联网服务器、中央处理器、水流量监测传感器、电量监测传感器、数据库、水、电量数据采集单元、控制器、手机终端、智能断电模块和智能断水模块，通过物联网将电量监测传感器和水流量监测传感器以往采集到的数据传输到数据库，进行大数据分析统计用户以往每天的用水量和用电量集合，根据统计结果计算用户平均每天的用水量和平均每天的用电量，再按照水费和电费的计收标准计算该用户以往每天的总的平均水费和平均电费，以此为标准和后面每天实时采集到的固定时间的水电费作比较，当水电费超出标准后将信息发送到用户手机终端，用户可以通过控制器远程进行断电或断水，节省了水电费用。

Description

一种基于物联网的设备通信系统及方法
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，具体为一种基于物联网的设备通信系统及方法。
背景技术
根据物联网的定义可知，物联网所要实现的物与物之间的通信基本上是基于无线传感技术的，物联网设备可以是各种信息传感器和控制器，也可以是各种智能化的家用电器，物联网相对于传统的互联网对移动通信性能有了更高的要求，是一个瞬息万变的网络，互联网的移动性不足造成了物联网移动能力的瓶颈，在物联网应用中，设备通过多种方式接入互联网，形成一个巨大的网络，实现了互联网从人向物的延伸，家用设备和用户手机间的通信也可以通过物联网来实现，在不方便时无法远程对家用设备进行操控给用户带来了很大的困扰，而且，用户只有在交付水电费时才知道自己用了多少水和电，并且在超出费用时也并不清楚原因，若用户能够实时监测家里设备的使用情况以及水电的消耗情况，收到实时的数据后也能对水电进行控制，遇到异常情况（如：水电费超出正常范围）时也可以在手机上进行查看，可以在一定程度上节省水电费用，也起到了节能的作用。
所以，人们需要一种基于物联网的设备通信系统及方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于物联网的设备通信系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网的设备通信系统，其特征在于：包括：物联网服务器、中央处理器、水流量监测传感器、电量监测传感器、数据库、水、电量数据采集单元、控制器、手机终端、智能断电模块和智能断水模块，所述中央处理器的输入端连接所述电量监测传感器和水流量监测传感器的输出端，所述中央处理器的输出端连接所述物联网服务器的输入端，所述物联网服务器的输出端连接所述数据库的输入端，所述水、电量数据采集单元的输出端连接所述数据分析单元、数据库的输入端，所述数据分析单元的输出端连接所述数据库的输入端，所述数据库的输出端连接所述控制器的输入端，所述控制器的输出端连接所述手机终端的输入端，所述手机终端的输出端连接所述控制器的输入端，所述控制器的输出端连接所述智能断电模块、智能断水模块的输入端，实现了家用设备和用户手机之间的通信，帮助用户远程操控设备的开关以达到控制水电的目的。
进一步的，所述水流量监测传感器用于监测智能家居设备的用水量，所述电量监测传感器用于监测智能家居设备的用电量，所述中央处理器用于将所述水流量监测传感器和所述电量监测传感器监测到的数据通过所述物联网服务器传输到所述数据库中，所述水、电量数据采集单元用于实时采集数据库中对应用户当天的用水和用电量，所述手机终端用于接收所述数据分析单元传输的分析比较结果，通过物联网服务器实时采集水量和电量并传输到用户手机终端上，用户能够实时地监控家里的用水、用电情况以进行远程控制。
进一步的，所述控制器用于将比较的结果和建议信息传输到所述手机终端，用户在所述手机终端接收到信息后决定远程操控是否断电、断水，并将结果反馈给所述控制器，通过所述控制器控制所述智能断电模块和所述智能断水模块进行断电和断水，在不必须的情况下远程进行断电和断水在一定程度上节省了水电的成本，起到了节能的作用。
进一步的，所述电量监测传感器和所述水流量监测传感器分别安装于所述智能家居设备的电能表和水表上，所述电量监测传感器用于采集用户家里各个设备的用电量，所述水流量传感器用于采集用户家里的用水总量，对设备的用电和用水量进行实时采集有利于用户对水电消耗进行实时监测，出现异常情况也能及时做好准备措施。
一种基于物联网的设备通信方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：传感器监测到用水量和用电量，通过物联网服务器采集数据并传输到数据库中；
S2：水、电量数据采集单元采集数据库中当天的用水和用电量；
S3：根据用户以往的用水、用电记录计算平均每天用水和用电费用的最高值；
S4：将数据与数据库中实时更新的用水、用电量进行比较，将比较结果传输至控制器；
S5：控制器将结果和建议信息发送到用户的手机终端；
S6：用户根据接收到的信息选择是否远程操控断电和断水。
进一步的，在步骤S1中：利用电量监测传感器和水流量监测传感器采集用户日常的用水量和用电量，设置用户日常每天的用水量集合为{q1，q2，...，qn}，用户日常每天的用电量集合为{W1，W2，...，Wn}，通过中央处理器传输到物联网服务器，物联网服务器采集整理这些数据并将数据传输到数据库中存储。
进一步的，在步骤S2中：利用水、电量数据采集单元采集数据库中用户当天各个时间段的用水量、用电量，每隔一个小时采集一次，每次采集的用水量设置为qi，每次采集的用电量设置为Wi，根据数据库中存储的数据计算用户平均每天的用水量为
Figure 97851DEST_PATH_IMAGE001
，根据公式
Figure 687095DEST_PATH_IMAGE002
计算用户平均每天的用电量，设置水费计收的标准为a元/吨，设置电费计收的标准为b元/千瓦时，根据公式
Figure 997991DEST_PATH_IMAGE003
计算每次采集用水量的水费Ai，根据公式
Figure 48992DEST_PATH_IMAGE004
计算每次采集用电量的电费Bi。
进一步的，在步骤S3中：根据用户当月的预算消费推测用水和用电的最高值：根据用户平均每天的用水量计算用户每天的用水费用，根据公式
Figure 535469DEST_PATH_IMAGE005
计算该用户每天的总的平均水费A；根据用户平均每天的用电量计算用户每天的电费，根据公式
Figure 889089DEST_PATH_IMAGE006
计算该用户每天的总的平均电费B。
进一步的，在步骤S4-S5中：在数据分析单元中将每次采集的用水量的水费Ai与用户每天的总的平均水费A进行比较，当Ai大于A时，说明当天用水量超过了用户日常的平均用水量，将比较的结果和建议信息反馈到数据库，所述数据库通过控制器将反馈到的结果和建议信息传输到手机终端；在数据复分析单元中将每次采集的用电量的电费Bi与用户每天的总的平均电费B进行比较，当Bi大于B时，说明当天用电量超过了用户日常的平均用电量，将比较的结果和建议信息反馈到数据库，所述数据库通过控制器将反馈到的结果和建议信息传输到用户的手机终端。
进一步的，在步骤S6中：用户根据接收到的信息选择是否要远程操控断水和断电：若当天用水费用超过了用户日常的平均用水费用，用户根据实际情况选择是否要远程操控断水，若确认当时没有用水需求，用户可以通过手机终端远程操控控制器控制智能断水模块进行断水；若当天用电费用超过了用户日常的平均用电费用，用户根据实际情况选择是否要远程操控断电，若确认当时家用设备没有用电需求，用户可以通过手机终端远程操控控制器控制智能断电模块对家用设备进行部分断电。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1. 本发明通过电量监测传感器和水流量监测传感器实时采集和监测用户家里的用电和用水情况，并将采集到的数据通过中央处理器传输到物联网服务器，物联网服务器采集整理这些数据并将数据传输到数据库中存储，以供水、电量数据采集单元调取整理和数据分析单元统计计算用的水电的费用，帮助用户更好地判断每天的花费有没有超出预期，也可以监测家里有没有出现“水电消耗异常”等情况，以便及时地做好应急准备：利用手机终端通过控制器控制智能断电模块和智能断水模块进行断电和断水的措施；
2. 本发明通过物联网将电量监测传感器和水流量监测传感器以往采集到的数据传输到数据库，进行大数据分析统计用户以往每天的用水量和用电量集合，根据统计结果计算用户平均每天的用水量和平均每天的用电量，再按照水费和电费的计收标准计算该用户以往每天的总的平均水费和每天的总的平均电费，以此为标准和后面每天实时采集到的固定时间的水电费作比较，若当天用水、用电费用超过了用户日常的平均每天的用水和用电费用，将“今天水、电费已超出，建议用户根据情况断电、断水”的信息反馈到数据库，数据库通过控制器将建议信息传输到手机终端，用户接收到信息后就可以远程通过控制器操控智能断电、断水模块对暂时不必须用电的设备进行断电和断水操作。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一种基于物联网的设备通信系统及方法的系统结构图；
图2是本发明一种基于物联网的设备通信系统及方法的方法步骤图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1-2，本发明提供技术方案： 一种基于物联网的设备通信系统，其特征在于：包括：物联网服务器、中央处理器、水流量监测传感器、电量监测传感器、数据库、水、电量数据采集单元、控制器、手机终端、智能断电模块和智能断水模块，中央处理器的输入端连接电量监测传感器和水流量监测传感器的输出端，中央处理器的输出端连接物联网服务器的输入端，物联网服务器的输出端连接数据库的输入端，水、电量数据采集单元的输出端连接数据分析单元、数据库的输入端，数据分析单元的输出端连接数据库的输入端，数据库的输出端连接控制器的输入端，控制器的输出端连接手机终端的输入端，手机终端的输出端连接控制器的输入端，控制器的输出端连接智能断电模块、智能断水模块的输入端，能够实现家用设备和用户手机之间的通信，帮助用户远程操控设备的开关以达到控制水电的目的。
水流量监测传感器用于监测智能家居设备的用水量，电量监测传感器用于监测智能家居设备的用电量，中央处理器用于将水流量监测传感器和电量监测传感器监测到的数据通过物联网服务器传输到数据库中，水、电量数据采集单元用于实时采集数据库中对应用户当天的用水和用电量，手机终端用于接收数据分析单元传输的分析比较结果，通过物联网服务器实时采集水量和电量并传输到用户手机终端上，用户能够实时地监控家里的用水、用电情况以进行远程控制。
控制器用于将比较的结果和建议信息传输到手机终端，用户在手机终端接收到信息后决定远程操控是否断电、断水，并将结果反馈给控制器，通过控制器控制智能断电模块和智能断水模块进行断电和断水，在不必须的情况下远程进行断电和断水，能够在一定程度上节省水电的成本，也能起到节能的作用。
电量监测传感器和水流量监测传感器分别安装于智能家居设备的电能表和水表上，电量监测传感器用于采集用户家里各个设备的用电量，水流量传感器用于采集用户家里的用水总量。
一种基于物联网的设备通信方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：传感器监测到用水量和用电量，通过物联网服务器采集数据并传输到数据库中；
S2：水、电量数据采集单元采集数据库中当天的用水和用电量；
S3：根据用户以往的用水、用电记录计算平均每天用水和用电费用的最高值；
S4：将数据与数据库中实时更新的用水、用电量进行比较，将比较结果传输至控制器；
S5：控制器将结果和建议信息发送到用户的手机终端；
S6：用户根据接收到的信息选择是否远程操控断电和断水。
在步骤S1中：利用电量监测传感器和水流量监测传感器采集用户日常的用水量和用电量，设置用户日常每天的用水量集合为{q1，q2，...，qn}，用户日常每天的用电量集合为{W1，W2，...，Wn}，通过中央处理器传输到物联网服务器，物联网服务器采集整理这些数据并将数据传输到数据库中存储，对设备的用电和用水量进行实时采集有利于用户对水电消耗进行实时监测，出现异常情况也能及时做好准备措施。
在步骤S2中：利用水、电量数据采集单元采集数据库中用户当天各个时间段的用水量、用电量，每隔一个小时采集一次，每次采集的用水量设置为qi，每次采集的用电量设置为Wi，根据数据库中存储的数据计算用户平均每天的用水量为
Figure 811915DEST_PATH_IMAGE001
，根据公式
Figure 541974DEST_PATH_IMAGE007
计算用户平均每天的用电量，设置水费计收的标准为a元/吨，设置电费计收的标准为b元/千瓦时，根据公式
Figure 617377DEST_PATH_IMAGE003
计算每次采集用水量的水费Ai，根据公式
Figure 141899DEST_PATH_IMAGE008
计算每次采集用电量的电费Bi。
在步骤S3中：根据用户当月的预算消费推测用水和用电的最高值：根据用户平均每天的用水量计算用户每天的用水费用，根据公式
Figure 552021DEST_PATH_IMAGE005
计算该用户每天的总的平均水费A；根据用户平均每天的用电量计算用户每天的电费，根据公式
Figure 820191DEST_PATH_IMAGE006
计算该用户每天的总的平均电费B。
在步骤S4-S5中：在数据分析单元中将每次采集的用水量的水费Ai与用户每天的总的平均水费A进行比较，当Ai大于A时，说明当天用水量超过了用户日常的平均用水量，将比较的结果和建议信息反馈到数据库，数据库通过控制器将反馈到的结果和建议信息传输到手机终端；在数据分析单元中将每次采集的用电量的电费Bi与用户每天的总的平均电费B进行比较，当Bi大于B时，说明当天用电量超过了用户日常的平均用电量，将比较的结果和建议信息反馈到数据库，数据库通过控制器将反馈到的结果和建议信息传输到用户的手机终端。
在步骤S6中：用户根据接收到的信息选择是否要远程操控断水和断电：若当天用水费用超过了用户日常的平均用水费用，用户根据实际情况选择是否要远程操控断水，若确认当时没有用水需求，用户可以通过手机终端远程操控控制器控制智能断水模块进行断水；若当天用电费用超过了用户日常的平均用电费用，用户根据实际情况选择是否要远程操控断电，若确认当时家用设备没有用电需求，用户可以通过手机终端远程操控控制器控制智能断电模块对家用设备进行部分断电。
实施例一：设置用户日常每天的用水量集合为{q1，q2，...，qn}={120升，150升，100升，90升，105升，112升，150升}，根据公式
Figure 750101DEST_PATH_IMAGE009
计算用户平均每天的用水量
Figure 711104DEST_PATH_IMAGE010
（升），设置用户日常每天的用电量集合为{W1，W2，...，Wn}={7度，6度，5度，5度，10度，15度，4度}，根据公式
Figure 218309DEST_PATH_IMAGE007
计算用户平均每天的用电量
Figure 146295DEST_PATH_IMAGE011
（度），设置水费计收的标准为a元/吨，a=3（元/吨），根据公式
Figure 320924DEST_PATH_IMAGE005
计算该用户每天的总的平均水费
Figure 62615DEST_PATH_IMAGE012
（元），设置电费计收的标准为b元/千瓦时，b=0.6（元/千瓦时），根据公式
Figure 322695DEST_PATH_IMAGE006
计算该用户每天的总的平均电费
Figure 57302DEST_PATH_IMAGE013
（元），水流量监测传感器采集到用户截止今天下午两点用水量为qi=120（升），计算当前水费Ai=0.36（元），Ai>A，说明今天的用水量已经超过了用户日常的平均用水量，将“今天水费已超出，建议用户根据情况断水”的信息反馈到数据库，数据库通过控制器将建议信息传输到手机终端，用户接收到信息，若不急用水，可以远程操控进行断水；电量监测传感器采集到用户截止今天下午两点用电量为Wi=8（度），计算当前电费Bi=4.8（元），Bi>B，说明今天的用电量已经超过了用户日常的平均用电量，将“今天电费已超出，建议用户根据情况断电”的信息反馈到数据库，数据库通过控制器将建议信息传输到手机终端，用户接收到信息后就可以远程操控对暂时不必须用电的设备进行断电。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于物联网的设备通信系统，其特征在于：包括：物联网服务器、中央处理器、水流量监测传感器、电量监测传感器、数据库、水、电量数据采集单元、控制器、手机终端、智能断电模块和智能断水模块，所述中央处理器的输入端连接所述电量监测传感器和水流量监测传感器的输出端，所述中央处理器的输出端连接所述物联网服务器的输入端，所述物联网服务器的输出端连接所述数据库的输入端，所述水、电量数据采集单元的输出端连接所述数据分析单元、数据库的输入端，所述数据分析单元的输出端连接所述数据库的输入端，所述数据库的输出端连接所述控制器的输入端，所述控制器的输出端连接所述手机终端的输入端，所述手机终端的输出端连接所述控制器的输入端，所述控制器的输出端连接所述智能断电模块、智能断水模块的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的设备通信系统，其特征在于：所述水流量监测传感器用于监测智能家居设备的用水量，所述电量监测传感器用于监测智能家居设备的用电量，所述中央处理器用于将所述水流量监测传感器和所述电量监测传感器监测到的数据通过所述物联网服务器传输到所述数据库中，所述水、电量数据采集单元用于实时采集数据库中对应用户当天的用水和用电量，所述手机终端用于接收所述数据分析单元传输的分析比较结果。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的设备通信系统，其特征在于：所述控制器用于将比较的结果和建议信息传输到所述手机终端，用户在所述手机终端接收到信息后决定远程操控是否断电、断水，并将结果反馈给所述控制器，通过所述控制器控制所述智能断电模块和所述智能断水模块进行断电和断水。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的设备通信系统，其特征在于：所述电量监测传感器和所述水流量监测传感器分别安装于所述智能家居设备的电能表和水表上，所述电量监测传感器用于采集用户家里各个设备的用电量，所述水流量传感器用于采集用户家里的用水总量。
5.一种基于物联网的设备通信方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：传感器监测到用水量和用电量，通过物联网服务器采集数据并传输到数据库中；
S2：水、电量数据采集单元采集数据库中当天的用水和用电量；
S3：根据用户以往的用水、用电记录计算平均每天用水和用电费用的最高值；
S4：将数据与数据库中实时更新的用水、用电量进行比较，将比较结果传输至控制器；
S5：控制器将结果和建议信息发送到用户的手机终端；
S6：用户根据接收到的信息选择是否远程操控断电和断水。
6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的设备通信方法，其特征在于：在步骤S1中：利用电量监测传感器和水流量监测传感器采集用户日常的用水量和用电量，设置用户日常每天的用水量集合为{q1，q2，...，qn}，用户日常每天的用电量集合为{W1，W2，...，Wn}，通过中央处理器传输到物联网服务器，物联网服务器采集整理这些数据并将数据传输到数据库中存储。
7.根据权利要求6所述的一种基于物联网的设备通信方法，其特征在于：在步骤S2中：利用水、电量数据采集单元采集数据库中用户当天各个时间段的用水量、用电量，每隔一个小时采集一次，每次采集的用水量设置为qi，每次采集的用电量设置为Wi，根据数据库中存储的数据计算用户平均每天的用水量为
Figure 318221DEST_PATH_IMAGE002
，根据公式
Figure 40190DEST_PATH_IMAGE004
计算用户平均每天的用电量，设置水费计收的标准为a元/吨，设置电费计收的标准为b元/千瓦时，根据公式
Figure 733339DEST_PATH_IMAGE006
计算每次采集用水量的水费Ai，根据公式
Figure 653891DEST_PATH_IMAGE008
计算每次采集用电量的电费Bi。
8.根据权利要求7所述的一种基于物联网的设备通信方法，其特征在于：在步骤S3中：根据用户当月的预算消费推测用水和用电的最高值：根据用户平均每天的用水量计算用户每天的用水费用，根据公式
Figure 407083DEST_PATH_IMAGE010
计算该用户每天的总的平均水费A；根据用户平均每天的用电量计算用户每天的电费，根据公式
Figure 616348DEST_PATH_IMAGE012
计算该用户每天的总的平均电费B。
9.根据权利要求5所述的一种基于物联网的设备通信方法，其特征在于：在步骤S4-S5中：在数据分析单元中将每次采集的用水量的水费Ai与用户每天的总的平均水费A进行比较，当Ai大于A时，说明当天用水量超过了用户日常的平均用水量，将比较的结果和建议信息反馈到数据库，所述数据库通过控制器将反馈到的结果和建议信息传输到手机终端；在数据复分析单元中将每次采集的用电量的电费Bi与用户每天的总的平均电费B进行比较，当Bi大于B时，说明当天用电量超过了用户日常的平均用电量，将比较的结果和建议信息反馈到数据库，所述数据库通过控制器将反馈到的结果和建议信息传输到用户的手机终端。
10.根据权利要求9所述的一种基于物联网的设备通信方法，其特征在于：在步骤S6中：用户根据接收到的信息选择是否要远程操控断水和断电：若当天用水费用超过了用户日常的平均用水费用，用户根据实际情况选择是否要远程操控断水，若确认当时没有用水需求，用户可以通过手机终端远程操控控制器控制智能断水模块进行断水；若当天用电费用超过了用户日常的平均用电费用，用户根据实际情况选择是否要远程操控断电，若确认当时家用设备没有用电需求，用户可以通过手机终端远程操控控制器控制智能断电模块对家用设备进行部分断电。
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