CN114048999A - 家庭户用能源管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了家庭户用能源管理系统,属于能源管理技术领域,包括监测统计模块、统计分析模块、监测调控模块和云端数据库;监测统计模块包含用电监测单元和储能监测单元,用电监测单元用于采集家庭的用电设备数据,并根据用电设备数据获取实时用电信息和历史用电信息,实时用电信息包含实时用电功率数据和实时用电时长数据;历史用电信息包含历史用电功率和历史用电时长数据;本发明用于解决家庭户用能源的使用不能合理有效的管理的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及能源管理技术领域,尤其涉及家庭户用能源管理系统。
背景技术
家庭户用能源管理系统是对家庭能源使用进行管理的系统。现有的家庭户用能源管理系统在使用时,没有将实时的能源使用情况与历史的能源样本情况进行联立分析,导致能源的监测和调控不能有效的进行管理;并且没有将储能设备的储能总量与实时耗电情况和历史耗电情况进行匹配和预测,使得储能能源的管理效果不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供家庭户用能源管理系统,其主要目的在于解决现有方案中家庭户用能源的使用不能合理有效的管理的技术问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
家庭户用能源管理系统,包括监测统计模块、统计分析模块、监测调控模块和云端数据库;
监测统计模块包含用电监测单元和储能监测单元,用电监测单元用于采集家庭的用电设备数据,并根据用电设备数据获取实时用电信息和历史用电信息,实时用电信息包含实时用电功率数据和实时用电时长数据;历史用电信息包含历史用电功率和历史用电时长数据;
用电设备数据包含用电设备的类型和用电设备的标准功率,根据标准功率的大小对用电设备进行降序排列并编号,同时根据标准功率的大小对用电设备进行标记分类,将大于预警功率的用电设备标记为监测设备,将若干个监测设备按编号进行排序,得到用电设备标记集;
在设定的时段内,获取用电设备标记集中监测设备对应的实时用电功率和实时用电时长,根据实时用电功率和实时用电时长的乘积获取到监测设备的实时耗电量;
将若干个监测设备的实时耗电量进行求和,得到实时耗电总量;根据监测设备的标准功率获取若干个监测设备的标准耗电总量;
统计分析模块获取设定的时段内,监测设备的实时耗电量与标准时耗电量之间的差值并进行分析,若差值属于[k,k+n],则判定该监测设备正常运行;若差值小于k或者大于k+n,则判定该监测设备非正常运行,将该用电设备标记为选中设备,将该差值标记为选中差值,并生成监测指令,根据监测指令统计选中差值的持续时长,监测调控模块根据持续时长对选中设备的运行进行提示;其中,k和n的取值均为正整数且不相同;
根据持续时长对选中设备的运行进行提示的具体步骤包括:
将持续时长与预设的调控时长进行匹配,若持续时长大于等于预设的调控时长,则判定该选中设备的耗电异常,并生成预警指令,根据预警指令对该选中设备的运行进行提示;
若持续时长不大于预设的调控时长,则判定该选中设备的耗电正常,并生成维护指令,根据维护指令对选中设备的运行不进行提示;
储能监测单元用于监测储能设备累计的储能数据和实时的供电数据;
获取历史调控时间段内的历史最大耗电量和历史平均耗电量,将历史最大耗电量标记为LZH;将历史平均耗电量标记为LPH;将储能数据中的储能总量标记为CZD;
统计分析模块将储能总量与历史最大耗电量和历史平均耗电量进行匹配分析,得到调控集。
进一步地,将储能总量与历史最大耗电量和历史平均耗电量进行匹配分析的具体步骤包括:
若储能总量CZD≥历史最大耗电量LZH,则判定储能设备的供电充沛,并生成第一调控指令,根据第一调控指令控制储能设备在调控时间段内,对家庭中用电设备的运行进行供电;
若历史最大耗电量LZH>储能总量CZD≥历史平均耗电量LPH;则判定储能设备的供电紧张,并生成第二调控指令;根据第二调控指令控制储能设备在调控时间段内,对家庭中用电设备的运行进行供电;根据实时的耗电总量和储能总量进行提示和调控;
若储能总量CZD<历史平均耗电量LPH,则判定储能设备的供电不充沛,并生成第三调控指令,根据第三调控指令控制储能设备在调控时间段内,对家庭中用电设备的运行进行供电,同样根据实时的耗电总量和储能总量进行提示和调控。
进一步地,根据实时的耗电总量和储能总量进行提示和调控的具体步骤包括:
根据实时的北京时间和供电值,可以得到储能设备供电的结束时间,根据结束时间对家庭用电设备的用电进行提醒,并根据结束时间提前将家庭用电设备的供电调整为电网供电。
进一步地,将预设的波动时长对应的开始时间点和结束时间点分别设定为第一时间点和第二时间点,获取第一时间点和第二时间点之间的最大耗电量和最小耗电量之间的差值,将结束时间点设定为下一个波动时长的开始时间点,并继续对最大耗电量和最小耗电量之间的差值进行监测,并将得到的最大的差值设定为波动电量。
进一步地,云端数据库用于存储采集的家庭设备的实时用电信息和历史用电信息以及储能设备累计的储能数据和实时的供电数据;监测统计模块与若干个用电设备以及储能设备均进行通信和/或电气连接。
本发明的有益效果:
本发明公开的一方面,通过将历史用电信息与实时用电信息相结合,先从整体来分析是否存在能源使用异常的情况,当监测分析后存在能源使用异常的情况时,从局部进一步对监测设备的运行进行监测分析,判断监测设备的运行是否正常,并及时进行预警提示,提高了家庭户用能源管理的效果。
本发明公开的另一方面,通过将当天的实时的耗电情况与历史的耗电情况进行匹配,并与储能设备的储能总量进行联立,判断当天的储能总量能否独立供电,不能独立供电的情况下及时进行提示并对供电进行调控,使得能源的管理达到最佳。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明家庭户用能源管理系统的模块示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,本发明为家庭户用能源管理系统,包括监测统计模块、统计分析模块、监测调控模块和云端数据库;
本实施例中,通过将家庭户用的历史用电信息与实时用电信息相结合,监测判定不同的时间段内用电设备的运行是否正常,以及是否存在能源浪费的问题,可以及时发现耗电异常的用电设备并进行预警提示,提高了用电设备监测管理的效果,并且可以根据储能设备的储能情况进行监测分析,预测判断储能设备能否完整的进行供电,并及时进行提示和调控,使得储能设备存储的能源可以得到及时有效的管理。
监测统计模块包含用电监测单元和储能监测单元,用电监测单元用于采集家庭的用电设备数据,并根据用电设备数据获取实时用电信息和历史用电信息,实时用电信息包含实时用电功率数据和实时用电时长数据;历史用电信息包含历史用电功率和历史用电时长数据;
本实施例中,历史的时间以两周为一个周期,即第一周的工作日为第二周的工作日的历史信息,第一周的休息日为第二周的休息日的历史信息;因为工作日和休息日的作息习惯不同,历史信息的选择对能源的实时管理的效果产生比较大的影响,因此,本实施例中通过选择不同的历史样本来进行监测分析,提高了实时用电监测分析的准确性;
用电设备数据包含用电设备的类型和用电设备的标准功率,根据标准功率的大小对用电设备进行降序排列并编号,同时根据标准功率的大小对用电设备进行标记分类,将大于预警功率的用电设备标记为监测设备,将若干个监测设备按编号进行排序,得到用电设备标记集;
本实施例中,通过预先将用电设备进行标记分类,使得必要的用电设备不会被误调控,比如用电设备为小功率的灯具可以进行标记,不对其进行监测调控,重点监测大功率的用电设备,比如电视、电脑和空调等等,并且实时情况下小功率设备对总耗电异常的影响比较小,通过直接对大功率设备的耗电情况进行监测分析,可以提高用电监测和处理的准确性;
在设定的时段内,时长可以为10min,比如8:00-8:10、8:10-8:20等等不同的时段,获取用电设备标记集中监测设备对应的实时用电功率和实时用电时长,根据实时用电功率和实时用电时长的乘积获取到监测设备的实时耗电量;
将若干个监测设备的实时耗电量进行求和,得到实时耗电总量;根据监测设备的标准功率获取若干个监测设备的标准耗电总量;
统计分析模块获取设定的时段内,监测设备的实时耗电量与标准时耗电量之间的差值并进行分析,若差值属于[k,k+n],则判定该监测设备正常运行;若差值小于k或者大于k+n,则判定该监测设备非正常运行,将该用电设备标记为选中设备,将该差值标记为选中差值,并生成监测指令,根据监测指令统计选中差值的持续时长,监测调控模块根据持续时长对选中设备的运行进行提示;其中,k和n的取值均为正整数且不相同;
根据持续时长对选中设备的运行进行提示的具体步骤包括:
将持续时长与预设的调控时长进行匹配,若持续时长大于等于预设的调控时长,则判定该选中设备的耗电异常,并生成预警指令,根据预警指令对该选中设备的运行进行提示;
若持续时长不大于预设的调控时长,则判定该选中设备的耗电正常,并生成维护指令,根据维护指令对选中设备的运行不进行提示;其中,调控时长可以为15min,超过15min则判定该选中设备的耗电异常;
本实施例中,通过将监测设备的实时耗电总量与历史同期进行匹配判断,从整体来分析是否存在能源使用异常的情况,当监测分析后存在能源使用异常的情况时,从局部进一步对监测设备的运行进行监测分析,判断监测设备的运行是否正常,本实施例中的异常运行包括但不限于选中设备的长时间待机以及选中设备存在故障或者老化导致耗电增加;
储能监测单元用于监测储能设备累计的储能数据和实时的供电数据;
本实施例中,储能设备可以为蓄电池组,用于将太阳能产生的电能进行存储并进行供电,其中,供电的场景为晚上,具体的时间可以为19:00;此时由储能设备进行供电,而白天由电网进行供电,实现能源的动态切换;由于太阳能产生的电能容易受到天气的影响,使得每天产生的电能不能稳定的供给,本实施例中,通过将当天的实时的耗电情况与历史的耗电情况进行匹配,并与储能设备的储能总量进行联立,判断当天的储能总量能否独立供电,不能独立供电的情况下及时进行提示并对供电进行调控和提示,使得能源的管理达到最佳;
获取历史调控时间段内的历史最大耗电量和历史平均耗电量,将历史最大耗电量标记为LZH;将历史平均耗电量标记为LPH;将储能数据中的储能总量标记为CZD;
统计分析模块将储能总量与历史最大耗电量和历史平均耗电量进行匹配分析,得到调控集;具体的步骤包括:
若储能总量CZD≥历史最大耗电量LZH,则判定储能设备的供电充沛,并生成第一调控指令,根据第一调控指令控制储能设备在调控时间段内,对家庭中用电设备的运行进行供电;其中,调控时间段的时长可以为10h,本实施中的调控时间段可以为19:00-5:00;
若历史最大耗电量LZH>储能总量CZD≥历史平均耗电量LPH;则判定储能设备的供电紧张,并生成第二调控指令;根据第二调控指令控制储能设备在调控时间段内,对家庭中用电设备的运行进行供电;根据实时的耗电总量和储能总量进行提示和调控;
若储能总量CZD<历史平均耗电量LPH,则判定储能设备的供电不充沛,并生成第三调控指令,根据第三调控指令控制储能设备在调控时间段内,对家庭中用电设备的运行进行供电,同样根据实时的耗电总量和储能总量进行提示和调控;
根据实时的耗电总量和储能总量进行提示和调控的具体步骤包括:
将供电值进行单位化,根据实时的北京时间和单位化后的供电值,可以得到储能设备供电的结束时间,根据结束时间对家庭用电设备的用电进行提醒,并根据结束时间提前将家庭用电设备的供电调整为电网供电;其中,供电值的单位化是将供电值与1h进行相乘;比如,实时的北京时间为8:20,供电值为3.5,单位化后的供电值为3.5h,则储能设备供电的结束时间为23:50;提前的具体取值可以为结束时间的前10min;
其中,用电设备的波动电量的获取步骤包括:将预设的波动时长对应的开始时间点和结束时间点分别设定为第一时间点和第二时间点,波动时长可以为10min,获取第一时间点和第二时间点之间的最大耗电量和最小耗电量之间的差值,将结束时间点设定为下一个波动时长的开始时间点,并继续对最大耗电量和最小耗电量之间的差值进行监测,并将得到的最大的差值设定为波动电量;
云端数据库用于存储采集的家庭设备的实时用电信息和历史用电信息以及储能设备累计的储能数据和实时的供电数据;监测统计模块与若干个用电设备以及储能设备均进行通信和/或电气连接。
上述公式均是去除量纲取其数值计算,通过采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式,公式中的预设比例系数和阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者通过大量数据模拟获取。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (8)
1.家庭户用能源管理系统,其特征在于,包括监测统计模块、统计分析模块、监测调控模块和云端数据库;监测统计模块包含用电监测单元和储能监测单元,用电监测单元用于采集家庭的用电设备数据,并根据用电设备数据获取实时用电信息和历史用电信息;
用电设备数据包含用电设备的类型和用电设备的标准功率,根据标准功率的大小对用电设备进行降序排列并编号,同时根据标准功率的大小对用电设备进行标记分类,将大于预警功率的用电设备标记为监测设备,将若干个监测设备按编号进行排序,得到用电设备标记集;
统计分析模块获取设定的时段内,监测设备的实时耗电量与标准时耗电量之间的差值并进行分析,若差值小于k或者大于k+n,k和n的取值均为正整数且不相同,则将该用电设备标记为选中设备,将该差值标记为选中差值,并生成监测指令,根据监测指令统计选中差值的持续时长,监测调控模块根据持续时长对选中设备的运行进行提示;包括:
将持续时长与预设的调控时长进行匹配,若持续时长大于等于预设的调控时长,则判定该选中设备的耗电异常并对该选中设备的运行进行异常提示;
若持续时长不大于预设的调控时长,则对选中设备的运行不进行提示。
2.根据权利要求1所述的家庭户用能源管理系统,其特征在于,在设定的时段内,获取用电设备标记集中监测设备对应的实时用电功率和实时用电时长以及实时耗电量;根据若干个监测设备的实时耗电量获取实时耗电总量;根据监测设备的标准功率获取若干个监测设备的标准耗电总量。
3.根据权利要求1所述的家庭户用能源管理系统,其特征在于,实时用电信息包含实时用电功率数据和实时用电时长数据;历史用电信息包含历史用电功率和历史用电时长数据。
4.根据权利要求1所述的家庭户用能源管理系统,其特征在于,储能监测单元用于监测储能设备累计的储能数据和实时的供电数据,获取历史调控时间段内的历史最大耗电量LZH和历史平均耗电量LPH;获取储能数据中的储能总量CZD;统计分析模块将储能总量与历史最大耗电量和历史平均耗电量进行匹配分析,得到调控集。
5.根据权利要求4所述的家庭户用能源管理系统,其特征在于,进行匹配分析的具体步骤包括:若CZD≥LZH,则生成第一调控指令并控制储能设备在调控时间段内对家庭中用电设备的运行进行供电;若LZH>CZD≥LPH;则生成第二调控指令并控制储能设备在调控时间段内对家庭中用电设备的运行进行供电;根据实时的耗电总量和储能总量进行提示和调控;若CZD<LPH,则生成第三调控指令并控制储能设备在调控时间段内对家庭中用电设备的运行进行供电,同样根据实时的耗电总量和储能总量进行提示和调控。
7.根据权利要求6所述的家庭户用能源管理系统,其特征在于,在预设的波动时长内获取最大耗电量和最小耗电量之间的差值,并将得到的最大的差值设定为波动电量。
8.根据权利要求7所述的家庭户用能源管理系统,其特征在于,云端数据库用于存储采集的家庭设备的实时用电信息和历史用电信息以及储能设备累计的储能数据和实时的供电数据。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20220215 |
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