CN112421775A - 基于电力物联网的本地能耗控制系统及其控制方法 - Google Patents

基于电力物联网的本地能耗控制系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于电力物联网的本地能耗控制系统及其控制方法，在本地能耗控制平台中，无线智能集成控制开关装配于本地的用电设备上以控制用电设备的开关，智能终端上安装供用户配置和管理用电模式的智能终端应用模块；智能终端的定位模块用于采集用户的位置信息数据，并将位置信息数据发送给FTP/Web服务器；数据采集模块用于采集、处理和保存各用电设备的电力能耗数据，并将电力能耗数据发送给与FTP/Web服务器；FTP/Web服务器计算智能终端与用电设备之间的距离以判断用户与本地的距离是否超过阈值；云数据存储模块、云数据建模和分析模块分别与FTP/Web服务器通讯连接。本发明可提高用户电力管理的参与度，减轻服务提供商的管理负担。

Description

基于电力物联网的本地能耗控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及电力物联网与云计算技术领域，特别是涉及一种基于电力物联网的本地能耗控制平台及其控制方法。
背景技术
建筑电力消耗占据了我国大部分的电网能耗，现有的建筑电力能耗大都采用人为控制的方式，包括办公楼、家庭住宅、商场或学校等，人为控制的方式容易造成电力能源的浪费，比如家中无人时中非必要用电设备的能源消耗，非工作时间办公楼中办公设备的能源消耗等等，这些能源的浪费不利于我国环境友好型、资源节约型社会建设。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种基于电力物联网的本地能耗控制平台；
本发明的另一个目的是提供所述基于电力物联网的本地能耗控制平台的控制方法。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种基于电力物联网的本地能耗控制平台，包括智能终端、智能终端应用模块、云数据存储模块、数据采集模块、云数据建模和分析模块、无线智能集成控制开关和FTP/Web服务器，其中:
所述无线智能集成控制开关装配于本地的用电设备上以控制用电设备的开关，所述智能终端上安装供用户配置和管理用电模式的所述智能终端应用模块；
所述智能终端的定位模块用于采集用户的位置信息数据，并将所述位置信息数据发送给所述FTP/Web服务器；
所述数据采集模块用于采集、处理和保存各所述用电设备的电力能耗数据，并将所述电力能耗数据发送给与所述FTP/Web服务器；
所述FTP/Web服务器计算所述智能终端与用电设备之间的距离以判断用户与本地的距离是否超过阈值；
所述云数据存储模块与所述FTP/Web服务器通讯连接，以存储所述电力能耗数据；
所述云数据建模和分析模块与所述FTP/Web服务器通讯连接，以接收所述电力能耗数据和用户的位置信息数据并进行相关计算。
在上述技术方案中，所述智能终端采集用户的位置信息数据，所述数据采集模块采集、处理和保存各用电设备的电力能耗数据，并将所述位置信息数据和电力能耗数据传递给 FTP/Web服务器；
所述FTP/Web服务器通过所述位置信息数据判断用户与本地的距离是否超过阈值；
所述云数据建模和分析模块接收所述FTP/Web服务器传递来的所述电力能耗数据和用户的位置信息数据，通过相同时段的电力能耗数据以及用户的位置信息数据分析用户行为习惯与电力设备使用情况的相关性，生成自身用电习惯的分析报告，再结合用户与本地的距离是否超过阈值，完成人工智能分析模型的构建，用于判定是否发送各用电设备的开启/关闭的指令。
在上述技术方案中，所述云数据建模和分析模块通过服务器进行密集型计算建模和分析过程，判定是否发送各用电设备的开启/关闭的指令，当用户与本地的距离超过阈值，说明用户不在本地，发送非必要用电设备的关闭指令，当用户与本地的距离小于等于阈值时，说明用户接近本地，通过自动向用电设备智能控制模块发送指令自动打开/关闭相关用电设备。
在上述技术方案中，所述智能终端通过GPS传感器获取用户的位置信息数据，所述智能终端上设有一种或多种网络接口。
在上述技术方案中，所述智能终端为智能手机；所述智能终端应用模块为开放API调用的应用程序；所述云数据存储模块通过云端的数据存储服务器为电力能耗数据提供数据存储和检索服务。
在上述技术方案中，所述数据采集模块为智能电力计量设备，通过调用应用程序的API 接口与智能终端应用模块进行对接，完成身份验证服务，电子邮件服务以及远程发送指令的功能。
在上述技术方案中，在云数据建模分析模块中，电力能耗数据通过人工智能算法进行用户位置信息与本地能耗数据的相关性建模，构建智能分析模型，生成电力数据使用报表，标记能耗较大的设备，自动进行能耗分级。
在上述技术方案中，智能终端及数据采集模块生成的电力数据通过5G高速通信网络，采用对象存储技术按需定制服务与接口。
在上述技术方案中，无线智能集成控制开关将本地所有用电设备的开关通过硬件系统集成在一个控制模块中，由Web服务器根据智能终端或者自动服务程序，结合用户位置信息数据以及用户远程指令完成对相关设备的远程控制。
在上述技术方案中，所述FTP/Web服务器使用云数据建模分析模块构建完成的分析模型智能识别用户的位置信息数据与用电设备的关系，FTP/Web服务器计算智能终端与本地位置传感器之间的距离，确定该距离是否超过特定阈值以触发用电设备的开启/关闭状态，如果达到阈值将启动控制器以根据能源政策发送指令以打开/关闭其区域中的特定设备通过本地 Wifi发送控制指令至用电设备控制模块，完成对非必要电力设备的开启/关闭动作，完成整个本地非必要设备的智能控制。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明采用基于位置的电力能耗控制方法、通过融合云计算、大数据、物联网和人工智能等先进的现代技术构建了一种基于电力物联网的本地能耗控制平台，结合不同电力应用场景下用户的位置信息数据、用户的需求来调整本地的用电策略，充分的利用物联网技术带来的数据实时共享的特点，减少能源浪费，优化用电模式。
2.本发明通过采用带GPS传感器的智能终端确定用户位置信息数据，结合位置信息数据动态调整设备开关状态，充分降低设备无作用能耗情况，节约电力，为用户和组织减少了成本。
3.本发明通过采用基于Web的用户界面和应用程序可提高用户电力管理的参与度，减轻服务提供商的管理负担。
4.本发明针对电力领域非结构化业务数据量巨大、实时性要求高、并发性访问频繁的特点，本发明采用基于云架构的数据存储与数据分析服务，具有可扩展、低成本、高性能、易用性可靠的优点。
5.本发明采用先进的物联网技术，通过结合智能电表、智能开关等相关计量集成多设备的用电设备智能控制模块，通过多数据智能分析结果动态调整本地设备的开关状态，实现了用电设备无人干预情况智能调整用电策略，最大程度的减少能源浪费。
6.本发明通过泛在电力物联网提高电力网络中的能源利用效率，可用于校园、办公楼、工厂等不同的电力应用场景。
附图说明
图1所示为本发明的能耗控制平台示意图的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种基于电力物联网的本地能耗控制平台，包括智能终端101、智能终端应用模块102、云数据存储模块103、数据采集模块104、云数据建模和分析模块105、无线智能集成控制开关106和FTP/Web服务器107，其中:
所述无线智能集成控制开关106装配于本地的用电设备上以控制用电设备的开关，所述智能终端101上安装供用户配置和管理用电模式的所述智能终端应用模块102；
所述智能终端101的定位模块用于采集用户的位置信息数据，并将所述位置信息数据发送给所述FTP/Web服务器107；
所述数据采集模块104用于采集、处理和保存各所述用电设备的电力能耗数据，并将所述电力能耗数据发送给与所述FTP/Web服务器107；
所述FTP/Web服务器107计算所述智能终端101与用电设备之间的距离以判断用户与本地的距离是否超过阈值；
所述云数据存储模块103与所述FTP/Web服务器107通讯连接，以存储所述电力能耗数据；
所述云数据建模和分析模块105与所述FTP/Web服务器107通讯连接，以接收所述电力能耗数据和用户的位置信息数据，通过相同时段的电力能耗数据以及用户的位置信息数据分析用户行为习惯与电力设备使用情况的相关性，生成用户用电习惯的分析报告，再结合用户与本地的距离是否超过阈值，分析判定是否给所述无线智能集成控制开关106发送所述各用电设备的开启/关闭的指令。
实施例2
所述基于电力物联网的本地能耗控制平台的控制方法：
所述智能终端101采集用户的位置信息数据，所述数据采集模块104采集、处理和保存各用电设备的电力能耗数据，并将所述位置信息数据和电力能耗数据传递给FTP/Web服务器 107
所述FTP/Web服务器107通过所述位置信息数据判断用户与本地的距离是否超过阈值；
所述云数据建模和分析模块105接收所述FTP/Web服务器107传递来的所述电力能耗数据和用户的位置信息数据，通过相同时段的电力能耗数据以及用户的位置信息数据分析用户行为习惯与电力设备使用情况的相关性，生成自身用电习惯的分析报告，再结合用户与本地的距离是否超过阈值，完成人工智能分析模型的构建，用于判定是否发送各用电设备的开启/ 关闭的指令。
优选的，所述云数据建模和分析模块105通过服务器进行密集型计算建模和分析过程，判定是否发送各用电设备的开启/关闭的指令，当用户与本地的距离超过阈值，说明用户不在本地，发送非必要用电设备的关闭指令，当用户与本地的距离小于等于阈值时，说明用户接近本地，通过自动向用电设备智能控制模块105发送指令自动打开/关闭相关用电设备。
在此，非必要用电设备是除必要用电设备以外的设备，必要用电设备是指冰箱等，不可断电的设备。当用户接近本地时，根据用户习惯，打开相关用电设备，比如云数据建模和分析模块105分析用户在某个固定时间段(下班)达到本地(家庭住址)时会先启用热水器或空调，那么在当用户接近本地时，发送热水器或空调的打开指令。
实施例3
本实施例在实施例1或实施例2的基础上进行说明。
为了更加便携和方便快捷，所述智能终端101通过GPS传感器获取用户的位置信息数据，所述智能终端101上设有一种或多种网络接口，比如5G、WiFi或蓝牙等多种。通过利用这些网络结构实现基本的电力数据接收与相关指令的发送，其中智能终端的GPS传感器可帮助定位应用场所，协助控制平台进行电力服务的调度。
更进一步的，所述智能终端101为智能手机。采用智能手机进行远程监控，控制和管理本发明的能耗控制平台，具体的，当用户智能手机上的位置检测守护程序检测到用户已离开第一本地(其住宅房屋建筑物)的阈值距离范围，并正在进入第二本地(其办公室建筑物) 的阈值距离范围时，则将消息发送到集中式服务器(FTP/Web服务器107)以触发用电模式调整过程，具体的，云数据建模和分析模块105发出指令，可控制用户所在的办公楼房将开始预热/制冷，以准备用户自定义或优化的工作环境，同时该指令还触发第一本地用电转换为节能模式。
作为优选的，所述智能终端应用模块102为开放API调用的应用程序，该应用程序可由云提供商提供，用户通过智能终端101的智能终端应用模块102访问云数据存储模块103(云端)记录的电力数据以及云数据建模和分析模块105生成的自身用电习惯的分析报告，可通过基于Web的用户界面，由远程客户端(智能终端101)轻松配置和管理自己的用电模式。
作为优选的，所述云数据存储模块103通过云端的数据存储服务器为电力能耗数据提供了数据存储和检索服务，所述FTP/Web服务器107通过5G通信网络(5G电力专用网)分别与云数据建模和分析模块105、智能终端101、云数据存储模块103通讯，为云和智能终端之间的网络通信提供了可配置性、可靠性和安全性。
作为优选的，所述数据采集模块104为智能电力计量设备，比如基于NB-IoT技术的新型智能电表，智能开关等，通过调用应用程序的API接口与智能终端应用模块102(智能终端的用户界面)进行对接，完成身份验证服务，电子邮件服务以及远程发送指令等信息交互的功能。智能电表采用单片微控制器完成数据采集处理和保存，通过内置的Wifi模块将数据智能上传至本地Web服务器FTP/Web服务器107。某些应用场景下也可以使用其他智能电力计量设备，本实施例中所述的数据采集设备不仅限于智能电表。
更进一步的，在云数据建模分析模块105中，电力能耗数据通过人工智能算法进行用户位置信息与本地能耗数据的相关性建模，构建智能分析模型，生成电力数据使用报表，标记能耗较大的设备，自动进行能耗分级。
更进一步的，智能终端101及数据采集模块104生成的电力数据通过5G高速通信网络，采用对象存储技术按需定制服务与接口。
作为优选的，无线智能集成控制开关106将本地所有用电设备的开关通过硬件系统集成在一个控制模块中。由Web服务器根据智能终端或者自动服务程序，结合用户位置信息数据以及用户远程指令完成对相关设备的远程控制。
作为优选的，所述FTP/Web服务器107使用云数据建模分析模块构建完成的分析模型智能识别用户的位置信息数据与用电设备的关系，具体的，智能终端的GPS位置数据记录发送到FTP/Web服务器107的软件，以及WiFi路由器的配置和管理软件，该软件为从外部访问 Web提供端口映射服务，通过FTP/Web服务器107计算智能终端与本地位置传感器之间的距离，确定该距离是否超过特定阈值以触发用电设备的开启/关闭状态，如果达到阈值将启动控制器以根据能源政策发送指令以打开/关闭其区域中的特定设备通过本地Wifi发送控制指令至用电设备控制模块，完成对非必要电力设备的开启/关闭动作，完成整个本地非必要设备的智能控制。
特别的，非必要用电设备依据电力使用场景的不同根据用户需求自行确定，本实施例中不明确限制设备类型。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于电力物联网的本地能耗控制系统，其特征在于，包括智能终端、智能终端应用模块、云数据存储模块、数据采集模块、云数据建模和分析模块、无线智能集成控制开关和FTP/Web服务器，其中:
所述无线智能集成控制开关装配于本地的用电设备上以控制用电设备的开关，所述智能终端上安装供用户配置和管理用电模式的所述智能终端应用模块；
所述智能终端的定位模块用于采集用户的位置信息数据，并将所述位置信息数据发送给所述FTP/Web服务器；
所述数据采集模块用于采集、处理和保存各所述用电设备的电力能耗数据，并将所述电力能耗数据发送给与所述FTP/Web服务器；
所述FTP/Web服务器计算所述智能终端与用电设备之间的距离以判断用户与本地的距离是否超过阈值；
所述云数据存储模块与所述FTP/Web服务器通讯连接，以存储所述电力能耗数据；
所述云数据建模和分析模块与所述FTP/Web服务器通讯连接，以接收所述电力能耗数据和用户的位置信息数据并进行相关计算。
2.如权利要求1所述的基于电力物联网的本地能耗控制系统的控制方法，其特征在于：
所述智能终端采集用户的位置信息数据，所述数据采集模块采集、处理和保存各用电设备的电力能耗数据，并将所述位置信息数据和电力能耗数据传递给FTP/Web服务器
所述FTP/Web服务器通过所述位置信息数据判断用户与本地的距离是否超过阈值；
所述云数据建模和分析模块接收所述FTP/Web服务器传递来的所述电力能耗数据和用户的位置信息数据，通过相同时段的电力能耗数据以及用户的位置信息数据分析用户行为习惯与电力设备使用情况的相关性，生成自身用电习惯的分析报告，再结合用户与本地的距离是否超过阈值，完成人工智能分析模型的构建，用于判定是否发送各用电设备的开启/关闭的指令。
3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于：所述云数据建模和分析模块通过服务器进行密集型计算建模和分析过程，判定是否发送各用电设备的开启/关闭的指令，当用户与本地的距离超过阈值，说明用户不在本地，发送非必要用电设备的关闭指令，当用户与本地的距离小于等于阈值时，说明用户接近本地，通过自动向用电设备智能控制模块发送指令自动打开/关闭相关用电设备。
4.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于：所述智能终端通过GPS传感器获取用户的位置信息数据，所述智能终端上设有一种或多种网络接口。
5.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于：所述智能终端为智能手机；所述智能终端应用模块为开放API调用的应用程序；所述云数据存储模块通过云端的数据存储服务器为电力能耗数据提供数据存储和检索服务。
6.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于：所述数据采集模块为智能电力计量设备，通过调用应用程序的API接口与智能终端应用模块进行对接，完成身份验证服务，电子邮件服务以及远程发送指令的功能。
7.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于：在云数据建模分析模块中，电力能耗数据通过人工智能算法进行用户位置信息与本地能耗数据的相关性建模，构建智能分析模型，生成电力数据使用报表，标记能耗较大的设备，自动进行能耗分级。
8.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于：智能终端及数据采集模块生成的电力数据通过5G高速通信网络，采用对象存储技术按需定制服务与接口。
9.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于：无线智能集成控制开关将本地所有用电设备的开关通过硬件系统集成在一个控制模块中，由Web服务器根据智能终端或者自动服务程序，结合用户位置信息数据以及用户远程指令完成对相关设备的远程控制。
10.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于：所述FTP/Web服务器使用云数据建模分析模块构建完成的分析模型智能识别用户的位置信息数据与用电设备的关系，FTP/Web服务器计算智能终端与本地位置传感器之间的距离，确定该距离是否超过特定阈值以触发用电设备的开启/关闭状态，如果达到阈值将启动控制器以根据能源政策发送指令以打开/关闭其区域中的特定设备通过本地Wifi发送控制指令至用电设备控制模块，完成对非必要电力设备的开启/关闭动作，完成整个本地非必要设备的智能控制。
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