CN201765487U - 基于云计算的智慧家居能源管理控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于云计算的智慧家居能源管理控制系统，该系统包括：现场控制器，用于根据用户设定参数对智慧家居的各个能耗设备进行现场控制；能耗参数采集器，用于采集与各个能耗设备的能耗有关的参数；云计算管理控制平台，用于根据采集到的与各个能耗设备的能耗有关的参数和用户设定参数调整现场控制器对各个能耗设备的现场控制模式；电源线联网模块，用于相互通讯。本实用新型通过云计算管理控制平台对分散特点突出的家居能耗设备进行能耗管理控制，能够实现能源的最优化配置，达到节约能源的目的；并且利用电源线联网模块进行通讯，不需要在家居中重新架设复杂网络进行数据传递，只要有电线即可，简单方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及能源管理控制技术领域，尤其涉及一种基于云计算的智慧家居能源管理控制系统。
背景技术
随着全世界范围内能源越来越紧缺，能够实现节能的能源管理控制系统也就越来越重要。
现有技术中的能源管理控制系统通常采用传统的电气自动化技术，对单个对象(如商场、商店、酒店、办公楼工业厂房)的各个耗能设备进行能耗管理控制，属于现场级的控制。厂家不同其使用的管理节能平台也不同，通常无法不兼容，相互之间也缺乏通信，从而无法形成一个统一的平台集中进行统一的能耗管理控制，以最大程度地实现节能的目的。并且在家居电器中只是电器生产厂家采用节能元器件实现单台设备的部分低能耗功能，而没有统一性的能源管理和控制平台。
美国TRIDIUM公司首次开发了统一平台系统进行能源管理，其可以兼容其它能源管理平台，为用户提供能耗参考数据。但本发明人发现其仍然存在以下问题：
1、系统在处理大量历史数据时遇到处理速度不迅速、数据保护无法实现的问题；
2、系统没有从能源因素、能源方针、能源指标、管理体系、能耗基准标杆、能源绩效、能源统计、能源优化等方面进行综合的能源统计、分析和管理控制，仅仅是将能耗统计结果提供给用户，让用户自己根据统计结果去修正现场控制模式，从而无法实现能源的最优化配置；
3、对于相对分散的家居能耗设备并没有进行能源监视、管理和控制，而随着人们生活水平日益提高，家居能耗设备种类越来越多，数量越来越多，由此带来的能耗也越来越大，有必要进行能耗管理控制以节约能源。
对家居能耗设备进行能耗管理控制还需要解决能耗信号采集和传输问题，对于家居能耗设备种类较多的情况，如果单独布线进行能耗信号的采集和传输，需要在家居房屋中布置大量的信号传输线，不但成本较高，也很不方便。
云计算是近几年发展起来的网络技术，它是将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使得各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务。各大IT公司纷纷推出自己的基于云计算的云计算的平台服务，如谷歌(GOOGLE)、微软、雅虎、亚马逊(Amazon)等等，总结起来云计算具有以下特点：
(1)超大规模。“云”具有相当的规模，Google云计算已经拥有100多万台服务器，Amazon、IBM、微软、Yahoo等的“云”均拥有几十万台服务器。企业私有云一般拥有数百上千台服务器，“云”能赋予用户前所未有的计算能力。
(2)虚拟化。云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务。所请求的资源来自“云”，而不是固定的有形的实体。应用在“云”中某处运行，但实际上用户无需了解、也不用担心应用运行的具体位置。只需要一台笔记本或者一个手机，就可以通过网络服务来实现我们需要的一切，甚至包括超级计算这样的任务。
(3)高可靠性。“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机可靠。
(4)通用性。云计算不针对特定的应用，在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用，同一个“云”可以同时支撑不同的应用运行。
(5)高可扩展性。“云”的规模可以动态伸缩，满足应用和用户规模增长的需要。
(6)按需服务。“云”是一个庞大的资源池，你按需购买；云可以象自来水，电，煤气那样计费。
(7)极其廉价。由于“云”的特殊容错措施可以采用极其廉价的节点来构成云，“云”的自动化集中式管理使大量企业无需负担日益高昂的数据中心管理成本，“云”的通用性使资源的利用率较之传统系统大幅提升，因此用户可以充分享受“云”的低成本优势，经常只要花费几百美元、几天时间就能完成以前需要数万美元、数月时间才能完成的任务。
实用新型内容
为了解决现有技术的上述问题，本实用新型的目的是提供一种基于云计算的智慧家居能源管理控制系统，能够简单方便地对家居能耗设备进行能耗管理控制，实现最大限度的节能降耗管理和网络化自动控制，从而实现能源的最优化配置，达到更好的节能效果。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种基于云计算的智慧家居能源管理控制系统，包括：
现场控制器，用于根据用户设定参数对智慧家居的各个能耗设备进行现场控制；
能耗参数采集器，用于采集与所述各个能耗设备的能耗有关的参数；
云计算管理控制平台，用于根据所述采集到的与所述各个能耗设备的能耗有关的参数和所述用户设定参数调整所述现场控制器对各个能耗设备的现场控制模式；
电力载波通讯模块，用于所述现场控制器与所述云计算管理控制平台之间、所述能耗参数采集器与所述云计算管理控制平台之间的相互通讯。电力载波通讯模块也可以利用基于其它家庭电源线联网协议标准的电源线联网模块替代，如基于Homeplug Powerline Allianc(家庭插电联盟)标准的电源线联网模块。
作为优选，所述云计算管理控制平台具体包括：
接收单元，用于接收所述能耗参数采集器采集到的与所述各个能耗设备的能耗有关的参数和所述用户设定参数；
第一判断单元，用于判断所述采集到的与所述各个能耗设备的能耗有关的参数和所述用户设定参数是否匹配并生产判断结果；
能耗模型生成单元，用于当所述第一判断单元的判断结果为匹配时根据所述各个能耗设备的能耗有关的参数生成相应的能耗模型；
历史能耗模型数据库，用于存储各种历史能耗模型；
第二判断单元，用于判断所述生成的能耗模型与历史能耗模型数据库中对应的历史能耗模型是否匹配并生成判断结果；
控制模式调整单元，用于当所述第一判断单元或所述第二判断单元的判断结果为不匹配时通过电力载波通讯模块或基于家庭插电联盟标准的电源线联网模块调整所述现场控制器对所述各个能耗设备的现场控制模式。
作为优选，所述的与所述各个能耗设备的能耗有关的参数包括实时能耗参数、运行参数和安全参数。
作为优选，所述历史能耗模型数据库中对应的历史能耗模型是指能耗约束参数与所述生成的能耗模型匹配的历史能耗模型，所述能耗约束参数包括所述各个能耗设备的应用环境参数、设计参数、应用场所类型参数和能源供应类型参数中的一种或者其组合。
作为优选，所述用户设定参数和采集到的与所述各个能耗设备的能耗有关的参数均先后通过电力载波通讯模块或基于家庭插电联盟标准的电源线联网模块、通讯网络传送给云计算管理控制平台，所述通讯网络为无线INTERNET网、有线INTERNET网、GPRS和3G网中的任一种。
本实用新型的有益效果是：
1、通过云计算能源管理控制平台对分散特点突出的家居能耗设备进行能耗管理控制，能够实现能源的最优化配置，达到节约能源的目的。
2、利用电源线联网模块和通信网络共同实现现场控制器与云计算管理控制平台之间、能耗参数采集器与云计算管理控制平台之间的相互通讯，不需要在家居中重新架设复杂网络进行数据传递，只要有电源线即可，简单方便。
附图说明
图1是本实用新型实施例的基于云计算的智慧家居能源管理控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型的实施例。
如图1所示的本实用新型实施例的基于云计算的智慧家居能源管理控制系统的结构示意图，该基于云计算的智慧家居能源管理控制系统包括：
现场控制器11，用于根据用户设定参数对各个能耗设备10进行现场控制；现场控制器11包括用户参数设定单元111，其用于用户设定参数。比如能耗设备是空调，则用户根据需要设定期望的温度、风量等参数。通常用于智慧家居的现场控制器11包括网络水阀、风阀控制器，网络电机控制器，网络加湿控制器，网络空调控制器，网络冰箱控制器，网络电视机控制器，网络灯光照明控制器，网络音响控制器，网络电动窗帘控制器，网络风机控制器，网络风扇控制器，网络洗衣机控制器，网络安全保护控制器，网络安防、门禁、报警控制器等等。
能耗参数采集器12，用于采集与所述各个能耗设备10的能耗有关的参数；与所述各个能耗设备的能耗有关的参数包括实时能耗参数、运行参数和安全参数。其中，实时能耗参数通常指电计量设备直接采集的各个能耗设备的电量参数，运行参数包括温度、湿度、风量、运行时间、频率等等各个能耗设备运行时相关的参数，安全参数包括运行状态、故障、报警等情况下各个能耗设备相关的参数。能耗参数采集器12一般由各类带网络传输功能的传感器、数据统计和汇总单元、数据分析上传单元等组成，完成数据的采集和初步统计分析功能。传感器可以是各种网络温度传感器，网络湿度传感器，网络风量传感器，网络电度计量传感器，网络风速传感器，网络空气品质传感器，网络冰箱、电视机、灯光照明、音响、电动窗帘、风机、风扇、洗衣机等家居电器设备运行参数网络采集器，网络门禁、安防、报警信号采集器，特殊信号网络采集器(如CO、CO2、甲醛、水流等)等等。
云计算管理控制平台13，用于根据所述采集到的与所述各个能耗设备10的能耗有关的参数和所述用户设定参数调整所述现场控制器11对所述各个能耗设备10的现场控制模式。调整的目的是实现能源的最优化配置，降低能耗。
电力载波通讯模块30，用于所述现场控制器11与所述云计算管理控制平台13之间、所述能耗参数采集器12与所述云计算管理控制平台13之间的相互通讯。电力载波通讯模块30主要利用了电力载波通讯(即PLC，英文Power line Communication的简称)技术，电力载波通讯是电力系统特有的通信方式，其是一种利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术，最大特点是不需要重新架设网络，只要有电源线，就能进行数据传递。目前该技术主要用于远程抄表、远程路灯控制等。由于家居能耗设备具有分散的特点，如果单独架设网络将十分复杂，需要在家居中布置众多网线；而无线网络应用也受到家居中众多的墙壁阻隔的限制。电力载波通讯模块30通过家居自有的电源线将现场控制器11和能耗参数采集器12的数据汇集后通过通信网络20传送给云计算管理控制平台13，以及将云计算管理控制平台13通过通信网络20传回的数据(调整所述现场控制器11对所述各个能耗设备10的现场控制模式)传送给现场控制器11。可以看出，利用电力载波通讯模块30进行通信，不需要在家居中单独布置网线，使用十分简单方便，特别适合家居能耗控制。电力载波通讯模块30也可以利用基于其它家庭电线联网协议标准的通信模块，如基于Homeplug Powerline Allianc(家庭插电联盟)的家庭电线联网标准。
通讯网络20可以是无线INTERNET网、有线INTERNET网、GPRS和3G网或者更先进的下一代传输网络等等通用通信网络。
本实施例的云计算管理控制平台13具体包括：
接收单元131，用于接收所述能耗参数采集器12采集到的与所述各个能耗设备10的能耗有关的参数和所述用户设定参数；
第一判断单元132，用于判断所述采集到的与所述各个能耗设备10的能耗有关的参数和所述用户设定参数是否匹配并生产判断结果；
能耗模型生成单元133，用于当所述第一判断单元的判断结果为匹配时根据所述各个能耗设备的能耗有关的参数生成相应的能耗模型；能耗模型包括整体耗能和运行耗能等等指标。
历史能耗模型数据库130，用于存储各种历史能耗模型；历史能耗模型数据库中存有各种符合行业标准(设计标准)的历史能耗模型以及被相关规范、标准等文件约定或承认的最优能耗模型，这些历史能耗模型是考虑了能耗标杆、效率标杆、绩效标杆等评价标准的，能耗相对来讲是最合理的。
第二判断单元134，用于判断所述生成的能耗模型与历史能耗模型数据库中对应的历史能耗模型是否匹配并生成判断结果；历史能耗模型的建立通常受到能耗约束参数的制约，能耗约束参数不同，对应的历史能耗模型就不同。所述能耗约束参数包括所述各个能耗设备的应用环境参数、设计参数、应用场所类型参数和能源供应类型参数中的一种或者其组合以及与其他约束参数(如控制模式)的组合。各个能耗设备的应用环境参数包括地理位置、气象参数等等，设计参数包括设计功率、测量范围而、设计能耗参数、设计能效等等，应用场所类型参数包括别墅、普通住宅、户型等等，能源供应类型参数包括煤炭、电力、天然气、石油、生物质能、热能、再生能源等等。用户通过能耗约束参数设定单元14输入当前生成的能耗模型的能耗约束参数，然后根据这些能耗约束参数在历史能耗模型数据库130中找到对应的历史能耗模型(即能耗约束参数与所述生成的能耗模型匹配的历史能耗模型)，再判断生成的能耗模型与对应的历史能耗模型是否匹配，如果不匹配说明能耗不合理，需要调整。例如生成的能耗模型单位面积年耗能200～300kWh，而具有相同能耗约束参数的历史能耗模型单位面积年耗能100kWh左右，则说明能耗不合理，需要进行调整。
控制模式调整单元135，用于当所述第一判断单元132或所述第二判断单元134的判断结果为不匹配时通过电力载波通讯模块30调整所述现场控制器11对所述各个能耗设备10的现场控制模式。不匹配说明能耗不符合要求，需要对现场控制模式进行调整以降低能耗，直到能耗匹配为止，从而实现能耗的最优化配置。当所述第一判断单元132的判断结果为不匹配时，说明能耗无法达到用户设定的要求，需要直接进行调整；当所述第二判断单元134的判断结果为不匹配时，说明能耗虽然能够达到用户设定要求，但还不是最优的，没有考虑能耗标杆、效率标杆、绩效标杆等评价标准，有必要进行调整从而进一步降低能耗。如果所述第二判断单元134的判断结果为匹配时，说明生产的能耗模型是合理的符合要求的，则将所述生成的能耗模型加入到所述历史能耗模型数据库中，丰富历史数据，为后续能耗管理控制提供参考。调整后的控制模式是通过电力载波通讯模块30传回到现场控制器11中的。
当然，云计算管理控制平台13对现场控制器11的控制模式有很多种，上述实施例仅仅给出了其中的一种。
为了用户使用方便，本实施例的基于云计算的智慧家居能源管理控制系统可以做成直观的显示界面，用户只需要通过显示界面进行管理控制即可。
使用云计算管理控制平台13进行能源管理控制的优势十分明显，云计算的规模性和可扩展性的特点使得超大规模能耗集中控制可以实现，理论上讲可以实现全球范围内的任何种类的能源管理控制，包括建筑物能耗管理控制、电力运输能耗管理控制等等，应用范围更广；云计算的虚拟化的特点使得各个用户进行能耗管理控制时无需单独配置独立的能源管理控制平台，而是在“云”中按需获得，大大降低了成本；云计算的资源共享的特点使得整个控制平台内历史数据十分丰富，可以匹配最佳历史数据作为参考，从而实现能源的最优化配置。
通过云计算管理控制平台对分散特点突出的家居能耗设备进行能耗管理控制，能够实现能源的最优化配置，达到节约能源的目的，特别是家居能耗越来越大，利用云计算管理控制平台进行家居能耗控制十分必要。而利用电源线联网模块和通信网络共同实现现场控制器与云计算管理控制平台之间、能耗参数采集器与云计算管理控制平台之间的相互通讯，不需要在家居中重新架设复杂网络进行数据传递，只要有电线即可，简单方便。
以上实施例仅为本实用新型的示例性实施例，不用于限制本实用新型，本实用新型的保护范围由附加的权利要求书限定。本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用新型的保护范围内。
Claims (2)
1.一种基于云计算的智慧家居能源管理控制系统，其特征在于，包括：
现场控制器，用于根据用户设定参数对智慧家居的各个能耗设备进行现场控制；
能耗参数采集器，用于采集与所述各个能耗设备的能耗有关的参数；
云计算管理控制平台，用于根据所述采集到的与所述各个能耗设备的能耗有关的参数和所述用户设定参数调整所述现场控制器对各个能耗设备的现场控制模式；
电力载波通讯模块或基于家庭插电联盟标准的电源线联网模块，用于所述现场控制器与所述云计算管理控制平台之间、所述能耗参数采集器与所述云计算管理控制平台之间的相互通讯。
2.根据权利要求1所述的基于云计算的智慧家居能源管理控制系统，其特征在于，所述用户设定参数和采集到的与所述各个能耗设备的能耗有关的参数均先后通过电力载波通讯模块或基于家庭插电联盟标准的电源线联网模块、通讯网络传送给云计算管理控制平台，所述通讯网络为无线INTERNET网、有线INTERNET网、GPRS和3G网中的任一种。
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