CN114513521A - 基于区块链的居家用电数据管理方法与系统 - Google Patents

基于区块链的居家用电数据管理方法与系统 Download PDF

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CN114513521A CN202111622196.4A CN202111622196A CN114513521A CN 114513521 A CN114513521 A CN 114513521A CN 202111622196 A CN202111622196 A CN 202111622196A CN 114513521 A CN114513521 A CN 114513521A
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Abstract

本发明提供了基于区块链的居家用电数据管理方法与系统，其能够采集居家电器的用电量数据，并对用电量数据进行区分化的身份标识后进行打包加密和存储至区块链，这样能够提高用电量数据的可识别性和存储安全性；并且还根据用电量数据，确定居家场所用电超荷与否，以及能够将区块链上存储的用电量数据同步传送至移动终端上，以此便于用户能够通过移动终端随时随地查询居家场所的用电状态；再根据居家空间的人员存在情况和居家电器的用电量数据，用过移动终端改变居家电器的工作状态，这样便于用户在不需要开启电器或者电器耗电过高的情况下，能够通过遥控的方式关闭电器，以此有效地节省电能和避免家庭电网负荷过高而损坏。

Description

基于区块链的居家用电数据管理方法与系统
技术领域
本发明涉及居家用电管理的技术领域，特别涉及基于区块链的居家用电数据管理方法与系统。
背景技术
现代家庭通常会安装空调、冰箱、电热水器等大功率电器，这些大功率电器不仅用电量大，并且若同时开启工作会对居家电网造成较大的负荷。目前，对于家庭用电量情况都是通过电表来实现的，但是电表只能对家庭整体的用电量大小进行数据记录，其无法将一天内不同时间段不同电器自身的用电量进行区分化记录和存储，从而不利于对居家电器的工作状态进行个性化的调整；此外，现有的居家电器工作状态调整方式仍然是依靠遥控器等工具来实现，其并未实现居家电器工作状态的智能化和自动化改变。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供基于区块链的居家用电数据管理方法与系统，其能够采集居家电器的用电量数据，并对用电量数据进行区分化的身份标识后进行打包加密和存储至区块链，这样能够提高用电量数据的可识别性和存储安全性；并且还根据用电量数据，确定居家场所用电超荷与否，以及能够将区块链上存储的用电量数据同步传送至移动终端上，以此便于用户能够通过移动终端随时随地查询居家场所的用电状态；再根据居家空间的人员存在情况和居家电器的用电量数据，用过移动终端改变居家电器的工作状态，这样便于用户在不需要开启电器或者电器耗电过高的情况下，能够通过遥控的方式关闭电器，以此有效地节省电能和避免家庭电网负荷过高而损坏。
本发明提供基于区块链的居家用电数据管理方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤S1，当居家电器启动工作时，采集所述居家电器的用电量数据；将所述用电量数据标记所述居家电器的身份信息后，打包加密并传送至云端平台的区块链进行存储；
步骤S2，根据所述用电量数据，确定居家场所整体的用电量，以此确定居家场所当前是否处于用电超荷状态；当确定居家场所当前处于用电超荷状态，则将区块链打包加密的用电量数据传送至移动终端上；
步骤S3，获取居家电器所处居家空间对应的人员存在情况；根据所述人员存在情况和居家电器的用电量数据，通过移动终端改变居家电器的工作状态；
进一步，在所述步骤S1中，当居家电器启动工作时，采集所述居家电器的用电量数据；将所述用电量数据标记所述居家电器的身份信息后，打包加密并传送至云端平台的区块链进行存储具体包括：
步骤S101，获取居家电器连接的插座对应的电流传输值，并将所述电流传输值与预设电流阈值进行比对；若所述电流传输值小于预设电流阈值，则确定居家电器未启动工作；若所述电流传输值大于或者等于预设电流阈值，则确定居家电器启动工作；
步骤S102，当确定居家电器启动工作时，采集所述居家电器的用电量数据；其中，所述用电量数据是指居家电器的用电度数、实际工作电压和实际工作电流中的至少一者；同时将居家电器连接插座在居家场所供电电路中的供电端口编号作为居家电器的身份信息；
步骤S103，将用电量数据与供电端口编号进行一一标记对应后形成居家电器用电数据记录，再对所述居家电器用电数据记录进行打包加密后，将其传送至云端平台的区块链进行存储；
进一步，在所述步骤S2中，根据所述用电量数据，确定居家场所整体的用电量，以此确定居家场所当前是否处于用电超荷状态；当确定居家场所当前处于用电超荷状态，则将区块链打包加密的用电量数据传送至移动终端上具体包括：
步骤S201，根据居家场所每个居家电器的用电量数据，确定居家场所整体在一天24小时内的最高瞬时用电量和平均用电量；
步骤S202，将所述最高瞬时用电量与居家场所供电电路的可允许的最大用电量进行对比，以及所述平均用电量与预设用电量阈值进行比对；若所述最高瞬时用电量超过可允许的最大用电量或者所述平均用电量超过预设用电量阈值，则确定居家场所当前处于用电超荷状态；否则，确定居家场所当前不处于用电超荷状态；
步骤S203，当确定居家场所当前处于用电超荷状态，则指示移动终端向云端平台发送数据获取请求；并在云端平台成功认证数据获取请求后，将区块链打包加密的用电量数据传送至移动终端上；
进一步，在所述步骤S201中，根据居家场所每个居家电器的用电量数据，确定居家场所整体在一天24小时内的最高瞬时用电量和平均用电量具体包括：
由于对所述居家场所进行供电的供电电压是趋于稳定的，所以在一天24小时内的最高瞬时用电链会出现在所述居家场所中的居家电器刚接通电压时瞬间产生的用电量，则此时需要利用居家场所每个居家电器的用电量数据中的电流变化情况，得到在一天24小时内的多个电流激增时的电流大小和激增电流维持时间，进而根据在一天24小时内的多个电流激增时的电流大小和激增电流维持时间确定居家场所整体在一天24小时内的最高瞬时用电量，然后再根据居家场所每个居家电器的用电量数据以及采集每个居家电器的用电量数据对应的采集频率，得到居家场所整体在一天24小时内的平均用电量，其具体过程为：
步骤S2011，利用下面公式(1)，根据居家场所每个居家电器的用电量数据中的电流变化情况，得到在一天24小时内的多个电流激增时的电流大小和激增电流维持时间，
Figure BDA0003438463490000041
在上述公式(1)中，Imax(a)表示当居家场所的第a个居家电器被接入时的居家场所总电流大小；t0(a)表示当居家场所的第a个居家电器被接入时的时刻；Ia[t0(a)]表示t0(a)时刻第a个居家电器的用电量数据中的电流值；Ib[t0(a)]表示t0(a)时刻第b个居家电器的用电量数据中的电流值；n表示一天24小时内接入居家场所的居家电器数量；
从t0(a)时刻开始第a个居家电器的用电量数据中的电流值会在后续的某一时刻电流值骤降，记录电流值骤降时的时刻为t1(a)，则居家场所的第a个居家电器被接通时的激增电流维持时间为t1(a)-t0(a)；
步骤S2012，利用下面公式(2)，根据在一天24小时内的多个电流激增时的电流大小和激增电流维持时间确定居家场所整体在一天24小时内的最高瞬时用电量，
Figure BDA0003438463490000042
在上述公式(2)中，Qmax表示居家场所整体在一天24小时内的最高瞬时用电量；U表示所述居家场所的市电供电电压值；
Figure BDA0003438463490000043
表示将a的值从1取值到n得到括号内的最大值；
步骤S2013，利用下面公式(3)，根据居家场所每个居家电器的用电量数据以及采集所述每个居家电器的用电量数据对应的采集频率得到居家场所整体在一天24小时内的平均用电量，
Figure BDA0003438463490000044
在上述公式(3)中，
Figure BDA0003438463490000045
表示居家场所整体在一天24小时内的平均用电量；f表示采集所述每个居家电器的用电量数据对应的采集频率；k表示采集次数；t表示一天24小时的最终时刻；t0表示一天24小时的初始时刻；
Figure BDA0003438463490000046
表示向下取整运算；
Figure BDA0003438463490000047
表示在
Figure BDA0003438463490000048
时刻所有居家电器的用电量数据中的电流值之和；
通过上述过程，得到居家场所整体在一天24小时内的最高瞬时用电量和平均用电量；
进一步，在所述步骤S3中，获取居家电器所处居家空间对应的人员存在情况；根据所述人员存在情况和居家电器的用电量数据，通过移动终端改变居家电器的工作状态具体包括：
步骤S301，采集居家电器所处居家空间的影像，并对于所述影像进行人物识别处理，以此确定居家电器所处居家空间对应存在的人员数量；
步骤S302，若所述人员数量大于或等于预设人员数量阈值以及居家电器的用电量在单位时间内的变化量小于预设变化量阈值，则保持居家电器当前的工作状态不变；
步骤S303，若所述人员数量小于预设人员数量阈值或者居家电器的用电量在单位时间内的变化量大于或等于预设变化量阈值，则通过移动终端关闭居家电器或者通过移动终端对居家电器设置进入相应的定时关闭模式。
本发明还提供基于区块链的居家用电数据管理系统，其特征在于，其包括用电量数据采集模块、用电量数据加密存储模块、居家场所用电状态确定模块、用电量数据传送模块、居家空间人员存在确定模块和居家电器工作状态改变模块；其中，
所述用电量数据采集模块用于当居家电器启动工作时，采集所述居家电器的用电量数据；
所述用电量数据加密存储模块用于将所述用电量数据标记所述居家电器的身份信息后，打包加密并传送至云端平台的区块链进行存储；
所述居家场所用电状态确定模块用于根据所述用电量数据，确定居家场所整体的用电量，以此确定居家场所当前是否处于用电超荷状态；
所述用电量数据传送模块用于当确定居家场所当前处于用电超荷状态，则将区块链打包加密的用电量数据传送至移动终端上；
所述居家空间人员存在确定模块用于获取居家电器所处居家空间对应的人员存在情况；
所述居家电器工作状态改变模块用于根据所述人员存在情况和居家电器的用电量数据，通过移动终端改变居家电器的工作状态；
进一步，所述用电量数据采集模块用于当居家电器启动工作时，采集所述居家电器的用电量数据具体包括：
获取居家电器连接的插座对应的电流传输值，并将所述电流传输值与预设电流阈值进行比对；若所述电流传输值小于预设电流阈值，则确定居家电器未启动工作；若所述电流传输值大于或者等于预设电流阈值，则确定居家电器启动工作；
当确定居家电器启动工作时，采集所述居家电器的用电量数据；其中，所述用电量数据是指居家电器的用电度数、实际工作电压和实际工作电流中的至少一者；同时将居家电器连接插座在居家场所供电电路中的供电端口编号作为居家电器的身份信息；
以及，
所述用电量数据加密存储模块用于将所述用电量数据标记所述居家电器的身份信息后，打包加密并传送至云端平台的区块链进行存储具体包括：
将用电量数据与供电端口编号进行一一标记对应后形成居家电器用电数据记录，再对所述居家电器用电数据记录进行打包加密后，将其传送至云端平台的区块链进行存储；
进一步，所述居家场所用电状态确定模块用于根据所述用电量数据，确定居家场所整体的用电量，以此确定居家场所当前是否处于用电超荷状态具体包括：
根据居家场所每个居家电器的用电量数据，确定居家场所整体在一天24小时内的最高瞬时用电量和平均用电量；
将所述最高瞬时用电量与居家场所供电电路的可允许的最大用电量进行对比，以及所述平均用电量与预设用电量阈值进行比对；若所述最高瞬时用电量超过可允许的最大用电量或者所述平均用电量超过预设用电量阈值，则确定居家场所当前处于用电超荷状态；否则，确定居家场所当前不处于用电超荷状态；
以及，
所述用电量数据传送模块用于当确定居家场所当前处于用电超荷状态，则将区块链打包加密的用电量数据传送至移动终端上具体包括：
当确定居家场所当前处于用电超荷状态，则指示移动终端向云端平台发送数据获取请求；并在云端平台成功认证数据获取请求后，将区块链打包加密的用电量数据传送至移动终端上；
进一步，所述居家空间人员存在确定模块用于获取居家电器所处居家空间对应的人员存在情况具体包括：
采集居家电器所处居家空间的影像，并对于所述影像进行人物识别处理，以此确定居家电器所处居家空间对应存在的人员数量；
以及，
所述居家电器工作状态改变模块用于根据所述人员存在情况和居家电器的用电量数据，通过移动终端改变居家电器的工作状态具体包括：
若所述人员数量大于或等于预设人员数量阈值以及居家电器的用电量在单位时间内的变化量小于预设变化量阈值，则保持居家电器当前的工作状态不变；
若所述人员数量小于预设人员数量阈值或者居家电器的用电量在单位时间内的变化量大于或等于预设变化量阈值，则通过移动终端关闭居家电器或者通过移动终端对居家电器设置进入相应的定时关闭模式。
相比于现有技术，该基于区块链的居家用电数据管理方法与系统能够采集居家电器的用电量数据，并对用电量数据进行区分化的身份标识后进行打包加密和存储至区块链，这样能够提高用电量数据的可识别性和存储安全性；并且还根据用电量数据，确定居家场所用电超荷与否，以及能够将区块链上存储的用电量数据同步传送至移动终端上，以此便于用户能够通过移动终端随时随地查询居家场所的用电状态；再根据居家空间的人员存在情况和居家电器的用电量数据，用过移动终端改变居家电器的工作状态，这样便于用户在不需要开启电器或者电器耗电过高的情况下，能够通过遥控的方式关闭电器，以此有效地节省电能和避免家庭电网负荷过高而损坏。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的基于区块链的居家用电数据管理方法的流程示意图。
图2为本发明提供的基于区块链的居家用电数据管理系统的结构示意图。
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他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1，为本发明实施例提供的基于区块链的居家用电数据管理方法的流程示意图。该基于区块链的居家用电数据管理方法包括如下步骤：
步骤S1，当居家电器启动工作时，采集该居家电器的用电量数据；将该用电量数据标记该居家电器的身份信息后，打包加密并传送至云端平台的区块链进行存储；
步骤S2，根据该用电量数据，确定居家场所整体的用电量，以此确定居家场所当前是否处于用电超荷状态；当确定居家场所当前处于用电超荷状态，则将区块链打包加密的用电量数据传送至移动终端上；
步骤S3，获取居家电器所处居家空间对应的人员存在情况；根据该人员存在情况和居家电器的用电量数据，通过移动终端改变居家电器的工作状态。
上述技术方案的有益效果为：该基于区块链的居家用电数据管理方法能够采集居家电器的用电量数据，并对用电量数据进行区分化的身份标识后进行打包加密和存储至区块链，这样能够提高用电量数据的可识别性和存储安全性；并且还根据用电量数据，确定居家场所用电超荷与否，以及能够将区块链上存储的用电量数据同步传送至移动终端上，以此便于用户能够通过移动终端随时随地查询居家场所的用电状态；再根据居家空间的人员存在情况和居家电器的用电量数据，用过移动终端改变居家电器的工作状态，这样便于用户在不需要开启电器或者电器耗电过高的情况下，能够通过遥控的方式关闭电器，以此有效地节省电能和避免家庭电网负荷过高而损坏。
优选地，在该步骤S1中，当居家电器启动工作时，采集该居家电器的用电量数据；将该用电量数据标记该居家电器的身份信息后，打包加密并传送至云端平台的区块链进行存储具体包括：
步骤S101，获取居家电器连接的插座对应的电流传输值，并将该电流传输值与预设电流阈值进行比对；若该电流传输值小于预设电流阈值，则确定居家电器未启动工作；若该电流传输值大于或者等于预设电流阈值，则确定居家电器启动工作；
步骤S102，当确定居家电器启动工作时，采集该居家电器的用电量数据；其中，该用电量数据是指居家电器的用电度数、实际工作电压和实际工作电流中的至少一者；同时将居家电器连接插座在居家场所供电电路中的供电端口编号作为居家电器的身份信息；
步骤S103，将用电量数据与供电端口编号进行一一标记对应后形成居家电器用电数据记录，再对该居家电器用电数据记录进行打包加密后，将其传送至云端平台的区块链进行存储。
上述技术方案的有益效果为：在实际操作中，当空调或者电脑等电器通过插座与电网连接后，这些电器会处于待机状态，而处于待机状态的电器并不是完全不通电的，其与插座之间会传输相应的待机电流，只是该待机电流相比于电器的工作电流较小；可见当电器与插座之间存在传输电流时，并不代表电器当前被开启而处于工作状态。为了准确区分居家电器当前处于待机状态还是正常开启工作状态，可获取居家电器连接的插座对应的电流传输值，并将该电流传输值与预设电流阈值进行比对，其中该预设电流阈值可为但不限于与电器的待机电流相关，这样能够保证后续采集的用电量数据居家电器被启动工作后的真实用电量数据。对于采集居家电器的用电量数据可通过在插座上设置相应的微型电表来实现，这样当居家电器被启动后，该微型电表能够实时地检测到居家电器的用电度数、实际工作电压和实际工作电流中至少一者，以此作为用电量数据。同时居家场所中不同插座分别在家庭电网的供电电路中分别对应连接不同的供电端口，这样以供电端口编号作为居家电器的身份信息能够保证居家电器身份信息的唯一性。最后，将用电量数据与供电端口编号进行一一标记对应后形成居家电器用电数据记录，能够便于将用电量数据进行对应标识，从而防止不同电器的用电量数据被混淆。而对该居家电器用电数据记录进行打包加密后，将其传送至云端平台的区块链进行存储，能够利用区块链对所有居家电器的用电数据记录进行集中和保密存储，这样不仅能够提高数据的安全性的管理便捷性，同时还能够避免将用电数据记录直接存储至移动终端而占用移动终端的大量存储空间。
优选地，在该步骤S2中，根据该用电量数据，确定居家场所整体的用电量，以此确定居家场所当前是否处于用电超荷状态；当确定居家场所当前处于用电超荷状态，则将区块链打包加密的用电量数据传送至移动终端上具体包括：
步骤S201，根据居家场所每个居家电器的用电量数据，确定居家场所整体在一天24小时内的最高瞬时用电量和平均用电量；
步骤S202，将该最高瞬时用电量与居家场所供电电路的可允许的最大用电量进行对比，以及该平均用电量与预设用电量阈值进行比对；若该最高瞬时用电量超过可允许的最大用电量或者该平均用电量超过预设用电量阈值，则确定居家场所当前处于用电超荷状态；否则，确定居家场所当前不处于用电超荷状态；
步骤S203，当确定居家场所当前处于用电超荷状态，则指示移动终端向云端平台发送数据获取请求；并在云端平台成功认证数据获取请求后，将区块链打包加密的用电量数据传送至移动终端上。
上述技术方案的有益效果为：居家场所每个居家电器的实际用电量情况会影响居家场所供电电网的负荷大小和供电稳定性。比如，当居家场所整体在一天24小时内的最高瞬时用电量或者平均用电量过高，会对供电电网造成冲击。而将该最高瞬时用电量与居家场所供电电路的可允许的最大用电量进行对比，以及该平均用电量与预设用电量阈值进行比对，能够及时地确定居家场所的供电电网是否存在超负荷和用电冲击的情况；其中，该居家场所供电电路的可允许的最大用电量与居家场所供电电路自身的电路布线质量成正相关，而该预设用电量阈值可根据居家场所中设备的居家电器数量和每个居家电器自身的功耗相关，当居家电器数量越大或者每个居家电器自身的功耗越高，则该预设用电量阈值也相应较高。当确定居家场所当前处于用电超荷状态，则表明需要及时通过移动终端调整不同居家电器的运作情况，从而避免居家场所的供电电路长期处于超负荷状态而导致不可逆的损坏以及安全事故等。
优选地，在该步骤S201中，根据居家场所每个居家电器的用电量数据，确定居家场所整体在一天24小时内的最高瞬时用电量和平均用电量具体包括：
由于对该居家场所进行供电的供电电压是趋于稳定的，所以在一天24小时内的最高瞬时用电链会出现在该居家场所中的居家电器刚接通电压时瞬间产生的用电量，则此时需要利用居家场所每个居家电器的用电量数据中的电流变化情况，得到在一天24小时内的多个电流激增时的电流大小和激增电流维持时间，进而根据在一天24小时内的多个电流激增时的电流大小和激增电流维持时间确定居家场所整体在一天24小时内的最高瞬时用电量，然后再根据居家场所每个居家电器的用电量数据以及采集每个居家电器的用电量数据对应的采集频率，得到居家场所整体在一天24小时内的平均用电量，其具体过程为：
步骤S2011，利用下面公式(1)，根据居家场所每个居家电器的用电量数据中的电流变化情况，得到在一天24小时内的多个电流激增时的电流大小和激增电流维持时间，
Figure BDA0003438463490000121
在上述公式(1)中，Imax(a)表示当居家场所的第a个居家电器被接入时的居家场所总电流大小；t0(a)表示当居家场所的第a个居家电器被接入时的时刻；Ia[t0(a)]表示t0(a)时刻第a个居家电器的用电量数据中的电流值；Ib[t0(a)]表示t0(a)时刻第b个居家电器的用电量数据中的电流值；n表示一天24小时内接入居家场所的居家电器数量；
从t0(a)时刻开始第a个居家电器的用电量数据中的电流值会在后续的某一时刻电流值骤降，记录电流值骤降时的时刻为t1(a)，则居家场所的第a个居家电器被接通时的激增电流维持时间为t1(a)-t0(a)；
步骤S2012，利用下面公式(2)，根据在一天24小时内的多个电流激增时的电流大小和激增电流维持时间确定居家场所整体在一天24小时内的最高瞬时用电量，
Figure BDA0003438463490000122
在上述公式(2)中，Qmax表示居家场所整体在一天24小时内的最高瞬时用电量；U表示该居家场所的市电供电电压值；
Figure BDA0003438463490000123
表示将a的值从1取值到n得到括号内的最大值；
步骤S2013，利用下面公式(3)，根据居家场所每个居家电器的用电量数据以及采集该每个居家电器的用电量数据对应的采集频率得到居家场所整体在一天24小时内的平均用电量，
Figure BDA0003438463490000131
在上述公式(3)中，
Figure BDA0003438463490000132
表示居家场所整体在一天24小时内的平均用电量；f表示采集该每个居家电器的用电量数据对应的采集频率；k表示采集次数；t表示一天24小时的最终时刻；t0表示一天24小时的初始时刻；
Figure BDA0003438463490000133
表示向下取整运算；
Figure BDA0003438463490000134
表示在
Figure BDA0003438463490000135
时刻所有居家电器的用电量数据中的电流值之和；
通过上述过程，得到居家场所整体在一天24小时内的最高瞬时用电量和平均用电量。
上述技术方案的有益效果为：利用上述公式(1)居家场所每个居家电器的用电量数据中的电流变化情况，得到在一天24小时内的多个电流激增时的电流大小和激增电流维持时间，由于最高瞬时用电量会出现在居家电器刚接入的时刻，所以利用公式(1)对每个居家电器的用电量数据进行有选择性的提取，保证系统运算的效率，节省运算时间；然后利用上述公式(2)根据在一天24小时内的多个电流激增时的电流大小和激增电流维持时间确定居家场所整体在一天24小时内的最高瞬时用电量，进而得到居家场所整体在一天24小时内的最高瞬时用电量，并且还能确定是哪一个居家电器的接入导致的瞬时用电量提升最高，有利于提醒用户对所述居家电器进行合理利用；最后利用上述公式(3)根据居家场所每个居家电器的用电量数据以及采集所述每个居家电器的用电量数据对应的采集频率得到居家场所整体在一天24小时内的平均用电量，从而从宏观角度得到可以衡量居家场所一天用电量情况的数值，进而方便对居家场所的后续供电控制以及在超负荷时的合理限制。
优选地，在该步骤S3中，获取居家电器所处居家空间对应的人员存在情况；根据该人员存在情况和居家电器的用电量数据，通过移动终端改变居家电器的工作状态具体包括：
步骤S301，采集居家电器所处居家空间的影像，并对于该影像进行人物识别处理，以此确定居家电器所处居家空间对应存在的人员数量；
步骤S302，若该人员数量大于或等于预设人员数量阈值以及居家电器的用电量在单位时间内的变化量小于预设变化量阈值，则保持居家电器当前的工作状态不变；
步骤S303，若该人员数量小于预设人员数量阈值或者居家电器的用电量在单位时间内的变化量大于或等于预设变化量阈值，则通过移动终端关闭居家电器或者通过移动终端对居家电器设置进入相应的定时关闭模式。
上述技术方案的有益效果为：采集居家电器所处居家空间的影像，并对于该影像进行人物识别处理，以此确定居家电器所处居家空间对应存在的人员数量，能够准确确定当前居家空间存在的人员数量是否真正需要启动居家电器工作(比如安装有空调的房间内部存在的人员数量，若人员数量过少就没有必要开启空调)；其中，对该影像进行的人物识别处理可通过人物身体轮廓识别或者人物轮廓识别在实现，这属于现有技术就不做详细的累述。此外，当该人员数量小于预设人员数量阈值或者居家电器的用电量在单位时间内的变化量大于或等于预设变化量阈值，表明对应居家空间存在的人员过少，没有必要开启居家电器，或者居家电器的用电量过大而对供电电路造成负担，此时可通过移动终端与居家电器进行无线连接后，将居家电器直接关闭或者指示居家电器进入到定时关闭模式(比如在半小时或者一小时后直接关闭)，这样能够实现对居家电器的智能化和自动化控制，同时也能够降低居家场所供电电路的工作负担。
参阅图2，为本发明实施例提供的基于区块链的居家用电数据管理系统的结构示意图。该基于区块链的居家用电数据管理系统包括用电量数据采集模块、用电量数据加密存储模块、居家场所用电状态确定模块、用电量数据传送模块、居家空间人员存在确定模块和居家电器工作状态改变模块；其中，
该用电量数据采集模块用于当居家电器启动工作时，采集该居家电器的用电量数据；
该用电量数据加密存储模块用于将该用电量数据标记该居家电器的身份信息后，打包加密并传送至云端平台的区块链进行存储；
该居家场所用电状态确定模块用于根据该用电量数据，确定居家场所整体的用电量，以此确定居家场所当前是否处于用电超荷状态；
该用电量数据传送模块用于当确定居家场所当前处于用电超荷状态，则将区块链打包加密的用电量数据传送至移动终端上；
该居家空间人员存在确定模块用于获取居家电器所处居家空间对应的人员存在情况；
该居家电器工作状态改变模块用于根据该人员存在情况和居家电器的用电量数据，通过移动终端改变居家电器的工作状态。
上述技术方案的有益效果为：该基于区块链的居家用电数据管理系统能够采集居家电器的用电量数据，并对用电量数据进行区分化的身份标识后进行打包加密和存储至区块链，这样能够提高用电量数据的可识别性和存储安全性；并且还根据用电量数据，确定居家场所用电超荷与否，以及能够将区块链上存储的用电量数据同步传送至移动终端上，以此便于用户能够通过移动终端随时随地查询居家场所的用电状态；再根据居家空间的人员存在情况和居家电器的用电量数据，用过移动终端改变居家电器的工作状态，这样便于用户在不需要开启电器或者电器耗电过高的情况下，能够通过遥控的方式关闭电器，以此有效地节省电能和避免家庭电网负荷过高而损坏。
优选地，该用电量数据采集模块用于当居家电器启动工作时，采集该居家电器的用电量数据具体包括：
获取居家电器连接的插座对应的电流传输值，并将该电流传输值与预设电流阈值进行比对；若该电流传输值小于预设电流阈值，则确定居家电器未启动工作；若该电流传输值大于或者等于预设电流阈值，则确定居家电器启动工作；
当确定居家电器启动工作时，采集该居家电器的用电量数据；其中，该用电量数据是指居家电器的用电度数、实际工作电压和实际工作电流中的至少一者；同时将居家电器连接插座在居家场所供电电路中的供电端口编号作为居家电器的身份信息；
以及，
该用电量数据加密存储模块用于将该用电量数据标记该居家电器的身份信息后，打包加密并传送至云端平台的区块链进行存储具体包括：
将用电量数据与供电端口编号进行一一标记对应后形成居家电器用电数据记录，再对该居家电器用电数据记录进行打包加密后，将其传送至云端平台的区块链进行存储。
上述技术方案的有益效果为：在实际操作中，当空调或者电脑等电器通过插座与电网连接后，这些电器会处于待机状态，而处于待机状态的电器并不是完全不通电的，其与插座之间会传输相应的待机电流，只是该待机电流相比于电器的工作电流较小；可见当电器与插座之间存在传输电流时，并不代表电器当前被开启而处于工作状态。为了准确区分居家电器当前处于待机状态还是正常开启工作状态，可获取居家电器连接的插座对应的电流传输值，并将该电流传输值与预设电流阈值进行比对，其中该预设电流阈值可为但不限于与电器的待机电流相关，这样能够保证后续采集的用电量数据居家电器被启动工作后的真实用电量数据。对于采集居家电器的用电量数据可通过在插座上设置相应的微型电表来实现，这样当居家电器被启动后，该微型电表能够实时地检测到居家电器的用电度数、实际工作电压和实际工作电流中至少一者，以此作为用电量数据。同时居家场所中不同插座分别在家庭电网的供电电路中分别对应连接不同的供电端口，这样以供电端口编号作为居家电器的身份信息能够保证居家电器身份信息的唯一性。最后，将用电量数据与供电端口编号进行一一标记对应后形成居家电器用电数据记录，能够便于将用电量数据进行对应标识，从而防止不同电器的用电量数据被混淆。而对该居家电器用电数据记录进行打包加密后，将其传送至云端平台的区块链进行存储，能够利用区块链对所有居家电器的用电数据记录进行集中和保密存储，这样不仅能够提高数据的安全性的管理便捷性，同时还能够避免将用电数据记录直接存储至移动终端而占用移动终端的大量存储空间。
优选地，该居家场所用电状态确定模块用于根据该用电量数据，确定居家场所整体的用电量，以此确定居家场所当前是否处于用电超荷状态具体包括：
根据居家场所每个居家电器的用电量数据，确定居家场所整体在一天24小时内的最高瞬时用电量和平均用电量；
将该最高瞬时用电量与居家场所供电电路的可允许的最大用电量进行对比，以及该平均用电量与预设用电量阈值进行比对；若该最高瞬时用电量超过可允许的最大用电量或者该平均用电量超过预设用电量阈值，则确定居家场所当前处于用电超荷状态；否则，确定居家场所当前不处于用电超荷状态；
以及，
该用电量数据传送模块用于当确定居家场所当前处于用电超荷状态，则将区块链打包加密的用电量数据传送至移动终端上具体包括：
当确定居家场所当前处于用电超荷状态，则指示移动终端向云端平台发送数据获取请求；并在云端平台成功认证数据获取请求后，将区块链打包加密的用电量数据传送至移动终端上。
上述技术方案的有益效果为：居家场所每个居家电器的实际用电量情况会影响居家场所供电电网的负荷大小和供电稳定性。比如，当居家场所整体在一天24小时内的最高瞬时用电量或者平均用电量过高，会对供电电网造成冲击。而将该最高瞬时用电量与居家场所供电电路的可允许的最大用电量进行对比，以及该平均用电量与预设用电量阈值进行比对，能够及时地确定居家场所的供电电网是否存在超负荷和用电冲击的情况；其中，该居家场所供电电路的可允许的最大用电量与居家场所供电电路自身的电路布线质量成正相关，而该预设用电量阈值可根据居家场所中设备的居家电器数量和每个居家电器自身的功耗相关，当居家电器数量越大或者每个居家电器自身的功耗越高，则该预设用电量阈值也相应较高。当确定居家场所当前处于用电超荷状态，则表明需要及时通过移动终端调整不同居家电器的运作情况，从而避免居家场所的供电电路长期处于超负荷状态而导致不可逆的损坏以及安全事故等。
优选地，该居家空间人员存在确定模块用于获取居家电器所处居家空间对应的人员存在情况具体包括：
采集居家电器所处居家空间的影像，并对于该影像进行人物识别处理，以此确定居家电器所处居家空间对应存在的人员数量；
以及，
该居家电器工作状态改变模块用于根据该人员存在情况和居家电器的用电量数据，通过移动终端改变居家电器的工作状态具体包括：
若该人员数量大于或等于预设人员数量阈值以及居家电器的用电量在单位时间内的变化量小于预设变化量阈值，则保持居家电器当前的工作状态不变；
若该人员数量小于预设人员数量阈值或者居家电器的用电量在单位时间内的变化量大于或等于预设变化量阈值，则通过移动终端关闭居家电器或者通过移动终端对居家电器设置进入相应的定时关闭模式。
上述技术方案的有益效果为：采集居家电器所处居家空间的影像，并对于该影像进行人物识别处理，以此确定居家电器所处居家空间对应存在的人员数量，能够准确确定当前居家空间存在的人员数量是否真正需要启动居家电器工作(比如安装有空调的房间内部存在的人员数量，若人员数量过少就没有必要开启空调)；其中，对该影像进行的人物识别处理可通过人物身体轮廓识别或者人物轮廓识别在实现，这属于现有技术就不做详细的累述。此外，当该人员数量小于预设人员数量阈值或者居家电器的用电量在单位时间内的变化量大于或等于预设变化量阈值，表明对应居家空间存在的人员过少，没有必要开启居家电器，或者居家电器的用电量过大而对供电电路造成负担，此时可通过移动终端与居家电器进行无线连接后，将居家电器直接关闭或者指示居家电器进入到定时关闭模式(比如在半小时或者一小时后直接关闭)，这样能够实现对居家电器的智能化和自动化控制，同时也能够降低居家场所供电电路的工作负担。
从上述实施例的内容可知，该基于区块链的居家用电数据管理方法与系统能够采集居家电器的用电量数据，并对用电量数据进行区分化的身份标识后进行打包加密和存储至区块链，这样能够提高用电量数据的可识别性和存储安全性；并且还根据用电量数据，确定居家场所用电超荷与否，以及能够将区块链上存储的用电量数据同步传送至移动终端上，以此便于用户能够通过移动终端随时随地查询居家场所的用电状态；再根据居家空间的人员存在情况和居家电器的用电量数据，用过移动终端改变居家电器的工作状态，这样便于用户在不需要开启电器或者电器耗电过高的情况下，能够通过遥控的方式关闭电器，以此有效地节省电能和避免家庭电网负荷过高而损坏。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.基于区块链的居家用电数据管理方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤S1，当居家电器启动工作时，采集所述居家电器的用电量数据；将所述用电量数据标记所述居家电器的身份信息后，打包加密并传送至云端平台的区块链进行存储；
步骤S2，根据所述用电量数据，确定居家场所整体的用电量，以此确定居家场所当前是否处于用电超荷状态；当确定居家场所当前处于用电超荷状态，则将区块链打包加密的用电量数据传送至移动终端上；
步骤S3，获取居家电器所处居家空间对应的人员存在情况；根据所述人员存在情况和居家电器的用电量数据，通过移动终端改变居家电器的工作状态。
2.如权利要求1所述的基于区块链的居家用电数据管理方法，其特征在于：在所述步骤S1中，当居家电器启动工作时，采集所述居家电器的用电量数据；将所述用电量数据标记所述居家电器的身份信息后，打包加密并传送至云端平台的区块链进行存储具体包括：
步骤S101，获取居家电器连接的插座对应的电流传输值，并将所述电流传输值与预设电流阈值进行比对；若所述电流传输值小于预设电流阈值，则确定居家电器未启动工作；若所述电流传输值大于或者等于预设电流阈值，则确定居家电器启动工作；
步骤S102，当确定居家电器启动工作时，采集所述居家电器的用电量数据；其中，所述用电量数据是指居家电器的用电度数、实际工作电压和实际工作电流中的至少一者；同时将居家电器连接插座在居家场所供电电路中的供电端口编号作为居家电器的身份信息；
步骤S103，将用电量数据与供电端口编号进行一一标记对应后形成居家电器用电数据记录，再对所述居家电器用电数据记录进行打包加密后，将其传送至云端平台的区块链进行存储。
3.如权利要求1所述的基于区块链的居家用电数据管理方法，其特征在于：在所述步骤S2中，根据所述用电量数据，确定居家场所整体的用电量，以此确定居家场所当前是否处于用电超荷状态；当确定居家场所当前处于用电超荷状态，则将区块链打包加密的用电量数据传送至移动终端上具体包括：
步骤S201，根据居家场所每个居家电器的用电量数据，确定居家场所整体在一天24小时内的最高瞬时用电量和平均用电量；
步骤S202，将所述最高瞬时用电量与居家场所供电电路的可允许的最大用电量进行对比，以及所述平均用电量与预设用电量阈值进行比对；若所述最高瞬时用电量超过可允许的最大用电量或者所述平均用电量超过预设用电量阈值，则确定居家场所当前处于用电超荷状态；否则，确定居家场所当前不处于用电超荷状态；
步骤S203，当确定居家场所当前处于用电超荷状态，则指示移动终端向云端平台发送数据获取请求；并在云端平台成功认证数据获取请求后，将区块链打包加密的用电量数据传送至移动终端上。
4.如权利要求3所述的基于区块链的居家用电数据管理方法，其特征在于：在所述步骤S201中，根据居家场所每个居家电器的用电量数据，确定居家场所整体在一天24小时内的最高瞬时用电量和平均用电量具体包括：
由于对所述居家场所进行供电的供电电压是趋于稳定的，所以在一天24小时内的最高瞬时用电链会出现在所述居家场所中的居家电器刚接通电压时瞬间产生的用电量，则此时需要利用居家场所每个居家电器的用电量数据中的电流变化情况，得到在一天24小时内的多个电流激增时的电流大小和激增电流维持时间，进而根据在一天24小时内的多个电流激增时的电流大小和激增电流维持时间确定居家场所整体在一天24小时内的最高瞬时用电量，然后再根据居家场所每个居家电器的用电量数据以及采集每个居家电器的用电量数据对应的采集频率，得到居家场所整体在一天24小时内的平均用电量，其具体过程为：
步骤S2011，利用下面公式(1)，根据居家场所每个居家电器的用电量数据中的电流变化情况，得到在一天24小时内的多个电流激增时的电流大小和激增电流维持时间，
Figure FDA0003438463480000031
在上述公式(1)中，Imax(a)表示当居家场所的第a个居家电器被接入时的居家场所总电流大小；t0(a)表示当居家场所的第a个居家电器被接入时的时刻；Ia[t0(a)]表示t0(a)时刻第a个居家电器的用电量数据中的电流值；Ib[t0(a)]表示t0(a)时刻第b个居家电器的用电量数据中的电流值；n表示一天24小时内接入居家场所的居家电器数量；
从t0(a)时刻开始第a个居家电器的用电量数据中的电流值会在后续的某一时刻电流值骤降，记录电流值骤降时的时刻为t1(a)，则居家场所的第a个居家电器被接通时的激增电流维持时间为t1(a)-t0(a)；
步骤S2012，利用下面公式(2)，根据在一天24小时内的多个电流激增时的电流大小和激增电流维持时间确定居家场所整体在一天24小时内的最高瞬时用电量，
Figure FDA0003438463480000032
在上述公式(2)中，Qmax表示居家场所整体在一天24小时内的最高瞬时用电量；U表示所述居家场所的市电供电电压值；
Figure FDA0003438463480000033
表示将a的值从1取值到n得到括号内的最大值；
步骤S2013，利用下面公式(3)，根据居家场所每个居家电器的用电量数据以及采集所述每个居家电器的用电量数据对应的采集频率得到居家场所整体在一天24小时内的平均用电量，
Figure FDA0003438463480000041
在上述公式(3)中，
Figure FDA0003438463480000042
表示居家场所整体在一天24小时内的平均用电量；f表示采集所述每个居家电器的用电量数据对应的采集频率；k表示采集次数；t表示一天24小时的最终时刻；t0表示一天24小时的初始时刻；
Figure FDA0003438463480000043
表示向下取整运算；
Figure FDA0003438463480000044
表示在
Figure FDA0003438463480000045
时刻所有居家电器的用电量数据中的电流值之和；
通过上述过程，得到居家场所整体在一天24小时内的最高瞬时用电量和平均用电量。
5.如权利要求1所述的基于区块链的居家用电数据管理方法，其特征在于：在所述步骤S3中，获取居家电器所处居家空间对应的人员存在情况；根据所述人员存在情况和居家电器的用电量数据，通过移动终端改变居家电器的工作状态具体包括：
步骤S301，采集居家电器所处居家空间的影像，并对于所述影像进行人物识别处理，以此确定居家电器所处居家空间对应存在的人员数量；
步骤S302，若所述人员数量大于或等于预设人员数量阈值以及居家电器的用电量在单位时间内的变化量小于预设变化量阈值，则保持居家电器当前的工作状态不变；
步骤S303，若所述人员数量小于预设人员数量阈值或者居家电器的用电量在单位时间内的变化量大于或等于预设变化量阈值，则通过移动终端关闭居家电器或者通过移动终端对居家电器设置进入相应的定时关闭模式。
6.基于区块链的居家用电数据管理系统，其特征在于，其包括用电量数据采集模块、用电量数据加密存储模块、居家场所用电状态确定模块、用电量数据传送模块、居家空间人员存在确定模块和居家电器工作状态改变模块；其中，
所述用电量数据采集模块用于当居家电器启动工作时，采集所述居家电器的用电量数据；
所述用电量数据加密存储模块用于将所述用电量数据标记所述居家电器的身份信息后，打包加密并传送至云端平台的区块链进行存储；
所述居家场所用电状态确定模块用于根据所述用电量数据，确定居家场所整体的用电量，以此确定居家场所当前是否处于用电超荷状态；
所述用电量数据传送模块用于当确定居家场所当前处于用电超荷状态，则将区块链打包加密的用电量数据传送至移动终端上；
所述居家空间人员存在确定模块用于获取居家电器所处居家空间对应的人员存在情况；
所述居家电器工作状态改变模块用于根据所述人员存在情况和居家电器的用电量数据，通过移动终端改变居家电器的工作状态。
7.如权利要求6所述的基于区块链的居家用电数据管理系统，其特征在于：所述用电量数据采集模块用于当居家电器启动工作时，采集所述居家电器的用电量数据具体包括：
获取居家电器连接的插座对应的电流传输值，并将所述电流传输值与预设电流阈值进行比对；若所述电流传输值小于预设电流阈值，则确定居家电器未启动工作；若所述电流传输值大于或者等于预设电流阈值，则确定居家电器启动工作；
当确定居家电器启动工作时，采集所述居家电器的用电量数据；其中，所述用电量数据是指居家电器的用电度数、实际工作电压和实际工作电流中的至少一者；同时将居家电器连接插座在居家场所供电电路中的供电端口编号作为居家电器的身份信息；
以及，
所述用电量数据加密存储模块用于将所述用电量数据标记所述居家电器的身份信息后，打包加密并传送至云端平台的区块链进行存储具体包括：
将用电量数据与供电端口编号进行一一标记对应后形成居家电器用电数据记录，再对所述居家电器用电数据记录进行打包加密后，将其传送至云端平台的区块链进行存储。
8.如权利要求6所述的基于区块链的居家用电数据管理系统，其特征在于：所述居家场所用电状态确定模块用于根据所述用电量数据，确定居家场所整体的用电量，以此确定居家场所当前是否处于用电超荷状态具体包括：
根据居家场所每个居家电器的用电量数据，确定居家场所整体在一天24小时内的最高瞬时用电量和平均用电量；
将所述最高瞬时用电量与居家场所供电电路的可允许的最大用电量进行对比，以及所述平均用电量与预设用电量阈值进行比对；若所述最高瞬时用电量超过可允许的最大用电量或者所述平均用电量超过预设用电量阈值，则确定居家场所当前处于用电超荷状态；否则，确定居家场所当前不处于用电超荷状态；
以及，
所述用电量数据传送模块用于当确定居家场所当前处于用电超荷状态，则将区块链打包加密的用电量数据传送至移动终端上具体包括：
当确定居家场所当前处于用电超荷状态，则指示移动终端向云端平台发送数据获取请求；并在云端平台成功认证数据获取请求后，将区块链打包加密的用电量数据传送至移动终端上。
9.如权利要求6所述的基于区块链的居家用电数据管理系统，其特征在于：所述居家空间人员存在确定模块用于获取居家电器所处居家空间对应的人员存在情况具体包括：
采集居家电器所处居家空间的影像，并对于所述影像进行人物识别处理，以此确定居家电器所处居家空间对应存在的人员数量；
以及，
所述居家电器工作状态改变模块用于根据所述人员存在情况和居家电器的用电量数据，通过移动终端改变居家电器的工作状态具体包括：
若所述人员数量大于或等于预设人员数量阈值以及居家电器的用电量在单位时间内的变化量小于预设变化量阈值，则保持居家电器当前的工作状态不变；
若所述人员数量小于预设人员数量阈值或者居家电器的用电量在单位时间内的变化量大于或等于预设变化量阈值，则通过移动终端关闭居家电器或者通过移动终端对居家电器设置进入相应的定时关闭模式。
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