CN203014485U - 基于Z-Wave的家庭智能用电交互装置 - Google Patents

基于Z-Wave的家庭智能用电交互装置 Download PDF

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韦延方
卫志农
孙国强
许晓慧
黄莉
杨雄
袁阳
陆子刚
张伟
陈凡
刘玉娟
潘春兰
李升�
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Hohai University HHU
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China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Hohai University HHU
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Abstract

本实用新型公开了一种基于Z-Wave的家庭智能用电交互装置，包括控制模块、电源模块、电平转换模块、显示模块和外围电路模块，所述电源模块、电平转换模块和外围电路模块均连接所述控制模块，所述显示模块连接所述电平转换模块，还包括Z-Wave通信模块，所述Z-Wave通信模块连接所述控制模块。本实用新型简单易行，组网方便，操作简单、直接；成本低、功耗低；Z-Wave模块体积很小，可以方便地集成到各种设备中；具有很好的抗干扰能力，而且通用性和可升级性好。

Description

基于Z-Wave的家庭智能用电交互装置
技术领域
本实用新型属于电力系统通信技术领域，具体涉及一种基于Z-Wave的家庭智能用电交互装置。
背景技术
智能用电终端是户内用电设备的集中管理器，通过无线网络对智能家居设备进行检测与控制，并提供友好的人机界面满足用户的实时浏览、在线监控、任务设定等功能。它作为用户与电网互动的末端，能够根据用户的具体需求及来自电网的相关信息，实现智能化的综合分析与判断，完成对用电设备的综合能效管理。
用户侧的智能用电终端一般可以实现如下功能:随时查看分类的用电设备数据、通过智能化的场景模式对用电设备进行自动化节能控制、当用电设备出现异常故障或者电能浪费时、及时发出报警、可获取结合自身实际需求和电网的分时与阶梯电价综合判断而推荐给用户的最佳用电方案，以及进行相应的用电成本展示等。
智能交互终端可以对用电实施智能管理。智能交互终端，作为电网和用户的主要交互平台，是电网信息发布、客户数据采集、信息上送的主要媒介，是社会公众感知电网智能化服务的关键所在。
智能交互终端的主要功能:
（a）接收智能电表、智能插座/开关发送的大量数据信息并实时显示。
（b）为用户提供友好的人机界面，满足用户的实时浏览用电情况、在线监控、任务设定等功能，协助用户分析调整电能的使用。
（c）将用户下达的控制指令发送给各智能插座/开关。
（d）具有较高的扩展性，随着其他领域的发展，能够集水、电、气等诸多户内控制于一身，同时可为用户提供家庭安防、社区服务、Internet服务等增值服务。
（e）综合分布式能源、储能装置和电动汽车进行用电调节，分析预测分布式发电情况，优化控制分布式能源接入。
（f）自动需求响应。
智能用电是智能电网的重要组成部分。而家庭用电作为电能消耗的终端部分，其智能化水平是智能用电的一个重要方面。智能家庭用电就是利用各种通讯技术、电力自动化技术、计算机技术、无线电技术，将与居家生活有关的各种设备有机地结合在一起，通过网络化的综合管理，让居家生活更惬意轻松。
随着无线通信技术、网络技术和人工智能技术的发展，人们对家居环境的自动化提出了更高的要求，对智能家庭用电的功能方面有了更高的要求，对无线设施的需求也不断增加，家庭网络特别是简单、灵活与可靠的无线家庭网络日益受到人们的关注。收发频率 收发功耗、传输距离、传输稳定性、模块大小等一系列重要指标都被大家所关注。通常在家庭应用领域，低频率、低功耗、低成本的技术更加受到青睐。因而各种短距离无线通信技术越来越得到人们的重视。短距离无线通信技术种类比较多，包括大家熟悉的WiFi技术、ZigBee技术等。 
几种常见的无线技术的主要缺点：
1）315MHz最大的缺点是只能单向通讯；
2）433MHz是双向通讯，但频率太低，远距离传输时辐射较大，容易造成信道堵塞；
3）Zigbee在工控、汽车自动化、医疗等方面应用广泛，但家庭自动化不是它的专长；
4）WiFi是一个很好的无线通讯协议，但其功耗大，必须配电使用，成本太高。
综上所述，考虑到智能电网下家庭智能用电当前无线网络的结构复杂、组网不方便、成本较高、功耗较高、体积庞大、抗干扰能力不足、通用性和可升级能力较差等缺陷，需要一种新的家庭智能用电交互装置以解决上述问题。
发明内容
发明目的：本实用新型针对现有中家庭智能用电交互装置的缺陷，提供一种简单方便的基于Z-Wave的家庭智能用电交互装置。
技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型的基于Z-Wave的家庭智能用电交互装置采用如下技术方案：
一种基于Z-Wave的家庭智能用电交互装置，包括控制模块、电源模块、电平转换模块、显示模块和外围电路模块，所述电源模块、电平转换模块和外围电路模块均连接所述控制模块，所述显示模块连接所述电平转换模块，还包括Z-Wave通信模块，所述Z-Wave通信模块连接所述控制模块。
发明原理：Z-Wave是提供智能用电通信的理想技术：无需重新排线，可以穿墙越壁。主要用来进行电力用户用电信息的采集工作，设备简单，组网灵活，同时可以改善通信的速度，安全性和实时性。采用Z-Wave网络通信技术为家庭用电信息化、自动化、互动化的智能管理提供了技术支持。
有益效果：本实用新型的基于Z-Wave的家庭智能用电交互装置具有以下优势：1)简单易行：组网方便，操作简单、直接；2)成本低；3)低功耗：Z-Wave采用轻权协议和压缩帧格式实现低功耗；4)Z-Wave模块体积很小，可以方便地集成到各种设备中；5)具有很好的抗干扰能力：Z-Wave使用的是免授权通信频带，采用双向应答式的传送机制、压缩帧格式、随机式的逆演算法来减少干扰和失真，同时每个Z-Wave网络都有其自身的独特的网络标识符，这样可以防止由于邻近网络而引起的控制问题或干扰；6)通用性和可升级性好。
附图说明
图1 本实用新型的基于Z-Wave的家庭智能用电交互装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
请参阅图1所示，本实用新型的基于Z-Wave的家庭智能用电交互装置，包括控制模块、电源模块、电平转换模块、显示模块和外围电路模块，电源模块、电平转换模块和外围电路模块均连接控制模块。控制模块用于家庭用电的智能管理。控制模块自身是现有技术的内容，但是当前的控制模块在智能家庭用电方面的应用均未涉及与Z-Wave的通信等内容。显示模块连接电平转换模块，其中，电平转换模块连接控制模块和显示模块，用于实现控制模块和显示模块之间电平的转换。显示模块与电平转换模块单向相连，用于显示控制模块输出的数据。还包括Z-Wave通信模块，其中，Z-Wave是提供智能用电通信的理想技术：无需重新排线，可以穿墙越壁。主要用来进行电力用户用电信息的采集工作，设备简单，组网灵活，同时可以改善通信的速度，安全性和实时性。采用Z-Wave网络通信技术为家庭用电信息化、自动化、互动化的智能管理提供了技术支持。Z-Wave通信模块连接控制模块。Z-Wave通信模块与控制模块双向连接，并与智能电表和智能插座/开关通信，并接收来电网的电价信息。还包括数据存储模块，数据存储模块连接控制模块，其中，数据存储模块与控制模块双向连接。控制模块与电源模块、电平转换模块和外围电路模块均为单向连接。电源模块与控制模块单向相连，用于向控制模块提供直流电能。外围电路模块包括时钟电路和看门狗电路。外围电路模块与控制模块单向相连，为控制模块提供时钟信息和保护。
本实用新型的基于Z-Wave的家庭智能用电交互装置具有以下优点：
1)简单易行：组网方便，操作简单、直接。
2)成本低。
3)低功耗：Z-Wave采用轻权协议和压缩帧格式实现低功耗。
4) Z-Wave模块体积很小，可以方便地集成到各种设备中。 
5)具有很好的抗干扰能力：Z-Wave使用的是免授权通信频带，采用双向应答式的传送机制、压缩帧格式、随机式的逆演算法来减少干扰和失真，同时每个Z-Wave网络都有其自身的独特的网络标识符，这样可以防止由于邻近网络而引起的控制问题或干扰。
6)通用性和可升级性好。

Claims (5)

1.一种基于Z-Wave的家庭智能用电交互装置，包括控制模块、电源模块、电平转换模块、显示模块和外围电路模块，所述电源模块、电平转换模块和外围电路模块均连接所述控制模块，所述显示模块连接所述电平转换模块，其特征在于，还包括Z-Wave通信模块，所述Z-Wave通信模块连接所述控制模块，还包括数据存储模块，所述数据存储模块连接所述控制模块。 
2.如权利要求1所述的基于Z-Wave的家庭智能用电交互装置，其特征在于，所述Z-Wave通信模块与所述控制模块双向连接。 
3.如权利要求1所述的基于Z-Wave的家庭智能用电交互装置，其特征在于，所述控制模块与所述电源模块、电平转换模块和外围电路模块均为单向连接。 
4.如权利要求1所述的基于Z-Wave的家庭智能用电交互装置，其特征在于，所述外围电路模块包括时钟电路和看门狗电路。 
5.如权利要求1所述的基于Z-Wave的家庭智能用电交互装置，其特征在于，所述数据存储模块与所述控制模块双向连接。 
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