CN206533195U - 一种智能家电管控系统 - Google Patents

Abstract

本专利申请一种智能家电管控系统。包括用电信息采集装置、智能电表、主站、用户终端、数据处理中心、控制中心、用电设备控制装置，涵盖多种通信方式，其中用电信息采集装置与用电设备控制装置以嵌入式方式内置于用电设备中或以非嵌入式方式与用电设备直接相连，同时用户侧各设备的用电数据汇集于智能电表，进一步与电网侧主站进行交互，电网侧数据处理中心及控制中心根据运行状态信息进行分析并发出控制指令，经由智能电表向设备端发送指令，实现设备管控。该系统可以根据用户的用电习惯和当日下发的电价信息、电网负荷制定出家电智能管控方案，从而在保证电网负荷平稳过渡的前提下，尽可能的减少用户的用电量。

Description

一种智能家电管控系统

技术领域

本实用新型涉及家庭智能用电管理领域，尤其涉及一种智能家电管控系统。

背景技术

近年来我国高峰负荷逐年攀升，特别是一些经济发达省份的尖峰负荷屡创新高，对系统可靠运行造成了很大的威胁。为满足电力峰荷需求，需要大量备用电能，这将造成非峰荷时段的资源浪费。在夏季用电高峰，空调负荷非常大，但是如果能够将空调的温度提高2摄氏度，就可以削减空调电力负荷的10％到15％，也就是可以削减大约50万到75万kw的电力高峰期容量需求。

在电网调峰方面，传统的做法是拉闸限电的调峰策略，会对居民的生活造成很多不便，甚至会造成用户经济上的损失；在智能电网的环境下，智能电网的双向交互技术可以指导用户合理用电，有效的调节电网负荷峰谷差，从而提高电能利用率和电网的运行效率。智能用电作为电力“发、输、调、变、配、用”的重要一环，是智能电网建设的关键所在。越来越多的研究者开始从需求侧响应入手，研究需求侧管理。传统的需求响应DR主要针对工商业等大型电力用户展开，电方式比较被动。在智能电网的环境下，智能终端设备的接入，电力通信技术的发展促进了智能用电双向交互技术的发展，为实现家电智能管控提供了技术基础。家电智能管控充分考虑了用户用电的自由行和差异性，可以在保证用户正常用电的前提下实现配电网负荷的调峰目的并利用需求响应技术实现削峰填谷。

对于目前的智能家电管控系统，系统各个组件之间的通信系统层次性凌乱，往往需要各个组件都能够具有相同的信息传输功能，不利于各个设备的设计和制造。并且现有的系统没有考虑家电与用户的远程控制方面。因此，本专利基于智能用电双向交互技术，针对居民用户参与家电智能管控，以削峰填谷为目标，在考虑用户用电舒适度的情况下，尽可能改善电网的负荷曲线。本专利制定了新的的通信策略，主站承担绝大多数的信息交互功能，其它设备只具有收信息或者发信息的功能。这样系统内的信息传输会更有规律，维护也更加方便。最重要的是，通信功能的简化对于设备的设计也更有利。

实用新型内容

为解决现有技术的不足，本实用新型提供给了一种家电智能管控系统，包括用电信息采集装置、智能电表、主站、用户终端、数据处理中心、控制中心、用电设备控制装置，中用电信息采集装置与用电设备控制装置以嵌入式方式内置于用电设备中或以非嵌入式方式与用电设备直接相连，同时用户侧各设备的用电数据汇集于智能电表，进一步与电网侧主站进行交互，电网侧数据处理中心及控制中心根据运行状态信息进行分析并发出控制指令，经由智能电表向设备端发送指令，实现设备管控。

用电信息采集装置一端用于插座，一端用于用电设备，当有用电设备开始工作后，各用电设备的用电信息采集装置将采集到的用户用电信息汇总到相连的智能电表上。

智能电表在汇总收集到的用电信息后，将用户的用电信息显示在屏幕上，并且将用电信息通过电力线专网传输到位于供电局的主站中。

主站是进行信息汇总的中心，主站安装在供电局内，可以和用户终端利用无线通信公网进行通信，将智能电表传送来的用电信息传送都数据处理中心，可以接受供电局下发的电价信息和电网负荷信息，可以和数据处理中心、用户终端进行双向通信，可以向控制中心下发控制指令。

用户终端是用户可操作的智能设备，所述用户终端包括智能手机和笔记本电脑，用户可以利用用户终端向主站发送控制、查询、访问等各种指令，主站也可以向用户终端发送用电信息。

数据处理中心位于供电局内，是系统进行数据存储和数据处理的中心，主站将电价信息、用电信息、电网负荷状态信息发送到数据处理中心，数据处理中心进行数据分析，制定管控家电状态的策略，并将得到的家电智能控制方案发送到主站。

控制中心位于小区或片区的集中机房，当主站在得到数据分析中心下发的管控方案后，将管控方案发送到控制中心，控制中心将控制方案拆分成单个家庭的控制信息，下发到位于家庭内部的用电设备控制装置。

用电设备控制装置位于用户家中，只能够接受控制中心下发的控制命令，不能发送信息，可以根据控制中心下发的控制信息调控家用电器的用电状态。

本实用新型具有如下技术效果：

1.本实用新型系统可以实时采集用户家庭中的各种用电设备的电力信息，对于用户来说，可以随时了解家庭的用电信息。通过用户的用电习惯制定相应的用电策略，使用户获得更好的经济效益，对于配电网来说，主站可以获取实时的电价信息和负荷信息，在指定家电控制策略时，可以通过制定相应的家电控制策略来使得电网负荷平稳过渡。

2.本实用新型的智能家电管控系统中的各组件可以通过无线通信公网和电力网等网络进行信息的双向传输，在主站将用户的实时用电信息传送给用户终端时，可以利用公用无线网和传统的通信手段将信息发送到用户终端，这种通信方式的覆盖面广，稳定，通信容量大，适合用于和大量用户之间通信；在主站获取配电网负荷状态时，可以利用电力网来获取；供电局在下发电价信息也可以通过电力网进行传输；电力网传输方式适合用于传输保密性较高，实时性较强的信息。

3.本实用新型可以融合现有的多种通信网，如以太网、无线通信网、电力网等，用户可以通过不同的网络来和供电部门进行通信，也可以实时远程控制家庭的用电设备，了解实时的家庭用电信息，供电部门也可以通过不同的网络方式向用户发送实时的电价信息。

4.本实用新型的智能家电管控系统可以实现对外部电能表的信息采集功能，在实现了传统的电表计费功能之外，还扩展了远程向主站交互电表信息及控制指令的功能，智能电表采集当前用电设备的用电信息，并通过通信网络将用电信息传输到主站，主站将用电信息传送到数据分析中心，数据分析中心可以根据用户的用电信息得到用于的用电习惯；主站在获得受电商的电价信息和电网负荷情况，也传送到数据分析中心；数据分析中心通过综合分析用户用电习惯、电价、配电网负荷情况建模求解得到最佳的家电智能管控方案，智能管控系统根据管控方案调整家电的运行状态，实现了供电的远停远送，避免了采用人工管理的各种弊端。

附图说明

图1是本实用新型所述的智能家电管控系统结构示意图

图2是本实用新型所述的数据处理中心获取家电控制方案流程图

具体实施方式

下面参照附图来说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示：本实用新型提供了一种家电智能管控系统，包括用电信息采集装置、智能电表、主站、用户终端、数据处理中心、控制中心、用电设备控制装置。

各用电信息采集装置，智能电表，用电设备控制装置可以设置在用户家中，用户终端可以是用户的通讯工具，含笔记本电脑，智能手机等；控制中心可以安置在小区或划分片区的集中机房；主站，数据分析中心安装在供电局。

用电设备分成四类，不可调控设备，如电灯，电脑等设备；可调控即时设备，如空调；可调控能量转移设备，如热水器；充电设备，如蓄电池等；系统会根据设备的用电类型不同，制定相应的用电管控方案。

用电信息采集装置和智能电表安装有无线局域网接口，用电信息采集设备可以向智能电表传送采集到的用电信息。智能电表除了拥有无线局域网络接口外，还具有电力网接口，可以通过电力线向主站传输信息。

电力信息采集装置和智能电表安装有局域网接口，可以和智能电表进行通信，每一类用电设备都连接一个用电信息采集设备，用电信息采集设备的一端接插座，另一端接用电设备；当插座给用电设备供电时，电力信息采集设备会采集到用户的用电信息，多个用电信息采集装置可以通过家庭局域网，如WIFI，将采集到的用电信息传送到智能电表，智能电表经过汇总，在屏幕上显示用户的用电量和已用电费。

智能电表除了安装有无线局域网接口，还安装有电力网通信接口，在收集到用户的用电信息后，将用户的用电信息通过电力线专网，传送到设置于供电局的主站中。

主站是整个家电智能管控系统通信的中心，主站中设有各种无线网接口和有线网接口，主站可以通过无线通信公网和用户终端互通消息，也可以通过电力网向中心控制装置互通消息。

主站收到来自智能电表发送到的用户的用电信息后，将用户的用电信息传送到位于供电局的数据处理中心，供电局下发的电价和信息和电网负荷状态也通过主站传出到数据处理中心。

数据处理中心在收到一定量的当用电信息后，通过数学模型，建模求解，得出用户的用电习惯，并且存储与数据处理中心的存储模块中，为制定符合用户用电习惯的用电方案做准备。

数据处理中心和主站之间可以进行专网通信，专网通信的优势是安全性高，容量大，延时小，适用于拓扑简单，数据实时性要求较高的通信环境，如图2所示，数据处理中心将用户的用电信息分类，将可以用于智能调控的用电信息，如空调用电，热能用电分为可调控负荷，将不能用于智能调控的用电信息，如电灯，电脑等用电作为不可调控负荷。数据处理中心根据用户的用电习惯、用电设备的功率和用电特点将可调控负荷进行优先级的划分，在综合考虑电网负荷和电价，利用数学求解得到能够满足电网负荷平稳过渡和用户用电经济化的智能家电调控方案。

由于电网供电一般是对整个小区统一进行供电，一次主站在得到家电管控模型后，通过电力线专网，将整个小区的家电智能管控方案信息打包下发到位于小区或者街道的控制中心。

控制中心的功能是接受来自主站的控制信息，并且对整个小区的家电管控方案进行拆分，并将具体每个家庭的控制信息下发到用户家庭中的用电设备控制装置。

用电设备控制装在收到控制信息后，根据控制信息调控相应的用电设备，从而实现系统智能管控用户家电的目的。

主站在通过智能电表收集到用户的用电信息后，可以通过无线通信公网，将家用电器的用电信息传送到用户终端上，用户可以随时随地了解到家中电器的运行状态。

进一步的，供电局可以将该段时间的实时电价发送到用户终端上，用户可以随时了解详细的电价信息，并且根据当日的电价信息来决定自己的业务需求。

用户可以利用用户终端，所述用户终端包括智能手机和笔记本电脑，通过无线通信公网向主站发送家电控制信息，用户的控制信息分为紧急控制信息和非紧急控制信息，紧急控制信息是指立刻执行该家电控制信息，不考虑家电优化的问题，非紧急控制信息则是根据综合考虑多方面因素得到的智能优化管控方案来控制家电的运行状态。

主站收到用户终端发送的家电控制信息后，将一个小区的家电控制信息打包通过电力线专网下发至位于小区内或街道的控制中心，控制中心在把控制信息拆封，分别下传到各个用户家庭的用电设备控制装置中，用电设备控制装置在根据控制信息来实时调控家庭内部的家电运行状态。

用户也可以根据自己的实际情况在智能终端上制定自己的用电习惯和用电规律，通过无线通信公网发送到位于供电局的主站，主站收到用户终端的用电习惯后，将替换掉原来由用户用电信息建模求解得出的用电信息，进而存储由用户自己制定的用电习惯。

本实用新型的智能家电控制模型对家庭中各种具体的用电信息进行分类采集，并且能实现和智能电表，主站之间的通信，主站和用户终端也可以进行双向通信；用户可以通过电脑或者智能手机实时了解电价信息和自己的用电情况，同时也可以在自己的终端上编辑控制信息，对自己的家电进行远程调控，本实用新型充分体现了现在的互联网+的思维，将电子科技融入到了人们的日常用电环节，使用户有了更优质的生活服务。

本实用新型的智能家电控制模型还可以给设社会带来经济效益，通过用户的用电习惯和电价信息，优化用户的用电规律，不仅可以为用户节省电价，还可以有效的节省电能，充分利用弃能，负荷现在绿色能源的发展理念；同时，综合电网负荷的家电智能优化模型还可以通过控制家电的运行状态，使得电网负荷平稳过渡，达到削峰填谷的目的。

虽然已经详细的说明了本实用新型的内容和优点，但是应当理解在不超出所附的权利要求所限定的本实用新型的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替换和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施。本领域内的普通技术人员从本实用新型的公开内容将容易理解，根据本实用新型可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (8)

1.一种智能家电管控系统，其特征在于，包括用电信息采集装置、智能电表、主站、用户终端、数据处理中心、控制中心、用电设备控制装置，其中用电信息采集装置与用电设备控制装置以嵌入式方式内置于用电设备中或以非嵌入式方式与用电设备直接相连，同时用户侧各设备的用电数据汇集于智能电表，进一步与电网侧主站进行交互，电网侧数据处理中心及控制中心根据运行状态信息进行分析并发出控制指令，经由智能电表向设备端发送指令，实现设备管控。

2.如权利要求1所述的一种智能家电管控系统，其特征在于，所述用电信息采集装置一端用于插座，一端用于用电设备，当有用电设备开始工作后，各用电设备的用电信息采集装置将采集到的用户用电信息汇总到相连的智能电表上。

3.如权利要求1所述的一种智能家电管控系统，其特征在于，所述智能电表将汇总到的用户用电信息显示在屏幕上，并且通过电力线专网传送到主站。

4.如权利要求1所述的一种智能家电管控系统，其特征在于，所述主站安装在供电局内，可以收集智能电表传输的用电信息；可以接受供电局下发的电价和电网负荷信息；可以和数据处理中心、用户终端进行双向通信；可以向控制中心下发指令。

5.如权利要求1所述的一种智能家电管控系统，其特征在于，所述用户终端通常是用户的智能移动设备，用户可以利用用户终端向主站发送家电控制命令，也可以利用用户终端接受主站发布的电价信息和家中家电的运行状态。

6.如权利要求1所述的一种智能家电管控系统，其特征在于，所述数据处理中心安装在供电局内，可以存储供电局下发的实时电价和电网负荷信息，也可以存储用户上传的用电信息；数据处理中心可以根据用户上传的用电信息来分析用户的用电习惯，制定管控家电状态的策略。

7.如权利要求1所述的一种智能家电管控系统，其特征在于，所述控制中心位于用户小区中，把从主站收到的一个小区的控制信息进行区分并分别下发到各个用户的用电设备控制装置。

8.如权利要求1所述的一种智能家电管控系统，其特征在于，用电设备控制装置位于用户家中，只能够接受控制中心下发的控制命令，不能发送信息，用电设备控制装置在收到控制命令后，对相应的家电进行调控。