CN214506648U - 一种基于用户满意度的家庭智能电控系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种基于用户满意度的家庭智能电控系统，其结构包括系统控制器、智能电表模块和多个用电设备；智能电表模块包括电表控制器和智能电表本体，每个用电设备设置有相应的智能控制模块；智能控制模块的结构包括开关控制器和第一继电器，开关控制器连接第一继电器的线圈部分，第一继电器触点的一端连接智能电表的输出端，另一端连接相应用电设备的电源端；第一继电器的线圈部分并联设置有电容器，智能控制模块的还包括电源，电源包括蓄电池、变压器、整流器和第二继电器，变压器的原边连接所述智能电表本体的输出端，副边连接整流器的交流侧。出现系统断电是蓄电池保持用电设备的控制开关的动作，从而提高用户的体验。

Description

一种基于用户满意度的家庭智能电控系统
技术领域
本实用新型涉及家庭智能电控控制技术领域，具体涉及一种基于用户满意度的家庭智能电控系统。
背景技术
智能家居是在互联网影响之下物联化的体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备，如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服务器、影柜系统、网络家电等连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，提供全方位的信息交互功能，甚至为各种能源费用节约资金。
在智能家居中用电设备采用智能电控系统进行控制，即通过如继电器等控制开关控制各用设备的供电状态以控制其工作状态。各用电设备的控制开关的导通需要电力的维持，在用电设备的工作工程中，如果家庭用电中断，也会导致控制开关的动作不能保持。同样对于如跳闸等暂时性的断电，用电设备控制开关的动作也会断开，当重新合闸上电时还需要再控制用电设备的控制开关重新动作，如此便会造成用户体验差的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于用户满意度的家庭智能电控系统，以解决现有技术中家庭智能电控系统用户体验差的问题。
为实现上述目的，本实用新型的采用如下技术方案：
一种基于用户满意度的家庭智能用电控制系统，其结构包括系统控制器、智能电表模块和多个用电设备；所述智能电表模块包括电表控制器和智能电表本体，每个用电设备设置有相应的智能控制模块；智能控制模块的结构包括开关控制器和第一继电器，开关控制器连接第一继电器的线圈部分，第一继电器触点的一端连接智能电表的输出端，另一端连接相应用电设备的电源端；所述智能电表的输入端用于连接电网；所述系统控制器与所述电表控制器以及各开关控制器通讯连接，并连接有用于通讯连接电网的通讯模块；所述系统控制器用于根据从电网接收到的数据判断是否进入用电高峰期，并在用电高峰期向部分开关控制器发送中断信号，开关控制器用于在接收到该中断信号后断开相应的第一继电器触点，中断相应用电设备的工作；
所述第一继电器的线圈部分并联设置有电容器，所述智能控制模块的还包括电源，电源包括蓄电池、变压器、整流器和第二继电器，变压器的原边连接所述智能电表本体的输出端，副边连接整流器的交流侧；
所述第二继电器的线圈部分连接整流器的直流侧，常开触点的一端连接整流器的直流侧，另一端连接相应开关控制器和第一继电器线圈部分的电源端；第二继电器常闭触点的一端连接蓄电池，另一端连接相应开关控制器和第一继电器线圈部分的电源端。
进一步的，还包括第一断路器和第二断路器，其中第一断路器设置在智能电表本体输入端用于连接电网的线路上，第二断路器设置在智能电表本体用于连接分布式电源的线路上，所述系统控制器连接第一断路器和第二断路器的线圈部分，用于在用电高峰期控制第一断路器断开且第二断路器闭合。
进一步的，所述用电设备包括用电控制器，用电控制器连接有显示屏和选择按键；用电控制器与相应的开关控制器通讯连接，用于根据选择按键的动作信号判断是否接受系统控制器的控制策略，并将选择结果发送给相应的开关控制器。
进一步的，各用电控制器还分别连接有相应的输入按键，所述输入按键用于向相应的用电控制器输入其用电设备用电信息，用电设备的用电信息包括其最早启动时间、最晚关闭时间、完成一项工作所需的最小运行时间、完成一项工作过程中允许的最大中断次数和每次中断允许的最长中断时间；所述用电控制器用于将输入按键输入的用电信息发送给相应的开关控制器。
进一步的，所述蓄电池还连接整流器的直流侧，并在连接的线路上设置有第三继电器的触点，开关控制器连接第三继电器的线圈部分，用于在蓄电池的电量过低时控制第三继电器的触点闭合，为蓄电池充电。
进一步的，所述系统控制器与电表控制器、各开关控制器之间通过RS485总线通讯连接，所述通讯模块为无线通讯模块。
本实用新型所提供的技术方案，在智能控制模块的电源中设置有蓄电池，当系统的供电正常时变压器从电网取电为作为用电设备控制开关的第一继电器的线圈部分供电，当出现跳闸等原因导致系统的供电出现异常时，电容器存储的电能为第一继电器的线圈部分短时间的供电，且第二继电器的触点部分快速动作，在第二继电器的触点部分动作后由蓄电池为第一继电器的线圈部分供电，因此即使出现系统断电的现象也能保持用电设备的控制开关的动作，不需要用户再次去将其合并，从而提高用户的体验。
附图说明
图1是本实用新型实施例中基于用户满意度的家庭智能用电控制系统的结构示意图；
图2是本实用新型实施例中智能电表模块的结构示意图；
图3是本实用新型实施例中智能控制模块的结构示意图；
图4是本实用新型实施例中智能控制模块电源的结构示意图；
图5是本实用新型实施例中智能电表本体输入端的电路结构示意图；
图6是本实用新型实施例中用电设备的电路结构示意图。
具体实施方式
本实施例提供一种基于用户满意度的家庭智能用电控制系统，其结构如图1～6所示，包括系统控制器、智能电表模块和多个用电设备，每个用电设备设置有一个智能控制模块，本实施例中的用电设备包括电动汽车、洗衣机、电饭煲、热水器、消毒柜和空调，其他实施方式中用电设备的数量和种类可根据需求设置。
智能电表模块的结构如图2所示，包括电表控制器和智能电表本体，电表控制器与智能电表本体，用户获取智能电表本体的计量结果，并连接有第一通讯模块。智能电表本体的输入端用于连接电网，输出端用于连接各用电设备，用于获取各用电设备的用电量。
智能控制模块的结构如图3所示，包括开关控制器和第一继电器K1，开关控制器连接第一继电器K1的线圈部分，第一继电器K1触点的一端连接智能电表本体的输出端，另一端连接相应用电设备的电源端。开关控制器连接有第二通讯模块，并通过控制第一继电器K1触点的闭合和断开来控制相应用电设备的工作状态。
系统控制器连接有第三通讯模块和第四通讯模块，其中第四通讯模块为无线通讯模块，用于通讯连接电网，与电网进行信息交互。
第一通讯模块、第二通讯模块和第三通讯模块均为RS485通讯模块，第一通讯模块、各第二同模块均通过RS485总线与第三通讯模块连接，从而建立系统控制器与电表控制器、各开关控制器的通讯连接。电表控制器将获取的智能电表读数发送给系统控制器，系统控制器将其发送给电网，从而实现对家庭用电的计量；系统控制器从电网接收数据，判断是否到达用电高峰期；如果到达用电高峰期，则向部分开关控制器发送中断信号；当开关控制器接收到中断信号后，控制相应第一继电器的触点断开，中断相应用电设备的工作。
本实施例中，第一继电器K1的线圈部分并联设置有电容器C0，智能控制模块还包括电源，如图4所示，电源包括蓄电池BT、变压器T1、整流器T2和第二继电器K2，其中变压器T1的原边连接智能电表本体的输出端，副边连接整流器T2的交流侧，整流器T2的直流侧连接开关控制器和第一继电器K1线圈部分的电源端。第二继电器K2的线圈部分连接整流器T2的直流侧，常开触点设置在开关控制器和第一继电器K1线圈部分电源端连接整流器直流侧的线路上。蓄电池BT连接开关控制器和第一继电器K1线圈部分的电源端，第二继电器K2的常闭触点设置在蓄电池BT连接开关控制器和第一继电器K1线圈部分电源端的线路上。
当供电正常时，变压器T1的原边从智能电表本体的输出端取电并对其进行降压，得到低压交流电，整流器T2将该低压交流电整流成低压直流电后为第二继电器K2的线圈部分供电，使第二继电器K2的常开触点闭合、常闭触点断开，即整流器T2与开关控制器的电源端、第一继电器K1线圈部分的电源端与整流器T2的直流侧接通，整流器T2为开关控制器、第一继电器K1的线圈部分供电。
当供电异常时，电容器C0存储的电能为第一继电器K1的线圈部分短时间的供电，变压器T1的原边失电，第二继电器K2的线圈部分失电且触点快速动作，其常闭触点闭合，常开触点断开，蓄电池BT与开关控制器的电源端、第一继电器K1线圈部分的电源端与整流器T2的直流侧接通，蓄电池BT继续为开关控制器、第一继电器K1的线圈部分供电，从而保证第一继电器K1的触点不会断开。
作为其他实施方式，系统不仅从电网取电，还从分布式电源取电，即智能电表本体的输入端不仅连接电网，还连接分布式电源，如图5所示，第一断路器KT1设置在智能电表本体输入端连接电网的线路上，第二断路器KT2设置在智能电表本体输入端连接分布式电源的线路上。系统控制器连接第一断路器KT1和第二断路器KT2的控制部分，当系统控制器根据从电网接收到的信息判断不处于用电高峰期时，控制第一断路器KT1闭合、第二断路器KT2断开，采用电网为系统供电；当系统控制器根据从电网接收到的信息判断处于用电高峰期时，控制第一断路器KT1断开、第二断路器KT2闭合，采用分布式电源为系统供电，减少供电压力。
作为其他实施方式，各用电设备还分别包括相应的用电控制器，如图6所示，用电控制器连接有显示屏、选择按键SB0和第五通讯模块，通过第五通讯模块与相应智能控制模块中的开关控制器通讯连接。用户通讯选择按键选择相应的用电设备是否接受系统控制器的控制策略，用电控制器根据选择按键的动作信号得到选择结果，并将选择结果发送给相应的开关控制器；如果用户选择用电设备不接受系统控制器的控制策略，则当开关控制器接收到系统控制器的中断信号时不控制相应的第一继电器K1触点部分动作；如果用户选择用电设备接受系统控制器的控制策略，则当开关控制器接收到系统控制器的中断信号时，如果第一继电器K1的触点部分处于闭合状态，则控制其断开。
作为其他实施方式，用电控制器还连接有输入按键，输入按键为数字按键，当用户通过选择按键选择接受系统控制器的控制策略时，通过输入按键输入该用电设备的用电信息，用电设备的用电信息包括其最早启动时间Tstart、最晚关闭时间Tend、完成一项工作所需的最小运行时间T、完成一项工作过程中允许的最大中断次数Noff和每次中断允许的最长中断时间Toff；用电控制器将输入按键输入的用电信息发送给相应的开关控制器。开关控制器接收到用电设备的用电信息后，在最早启动时间Tstart之后控制第一继电器K1的触点闭合，在最晚关闭时间Tend之前控制第一继电器K1的触点断开，在完成一项工作所选的最小运行时间T内，中断用电设备工作的次数不大于最大中断次数Noff，每次中断的时间不大于允许的最长中断时间Toff。
作为其他实施方式，蓄电池还连接整流器T2的直流侧，并在连接的线路上设置有第三继电器的触点；开关控制器连接第三继电器的线圈部分，并连接有电压传感器和电流传感器，电压传感器和电流传感器均设置在蓄电池正极和负极的线路上，开关控制器通过电压传感器和电流传感器检测蓄电池的充放电电压和电流，并采用安时积分法计算蓄电池的剩余电量；当蓄电池的剩余电量过低时，控制第三继电器的触点闭合，为蓄电池充电。
本实施例中，系统控制器采用的是STM32系列的单片机，电表控制器、开关控制器和用电控制器采用的均为型号为80C52系列的单片机。电表控制器连接第一断路器KT1、第二断路器KT2控制部分的方法属于现有技术中，开关控制器连接继电器K1线圈部分的方法也属于现有技术，这里不多做说明。
以上公开的本实用新型的实施例只是用于帮助阐明本实用新型的技术方案，并没有尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于用户满意度的家庭智能电控系统，其特征在于，其结构包括系统控制器、智能电表模块和多个用电设备；所述智能电表模块包括电表控制器和智能电表本体，每个用电设备设置有相应的智能控制模块；智能控制模块的结构包括开关控制器和第一继电器，开关控制器连接第一继电器的线圈部分，第一继电器触点的一端连接智能电表的输出端，另一端连接相应用电设备的电源端；所述智能电表的输入端用于连接电网；所述系统控制器与所述电表控制器以及各开关控制器通讯连接，并连接有用于通讯连接电网的通讯模块；所述系统控制器用于根据从电网接收到的数据判断是否进入用电高峰期，并在用电高峰期向部分开关控制器发送中断信号，开关控制器用于在接收到该中断信号后断开相应的第一继电器触点，中断相应用电设备的工作；
所述第一继电器的线圈部分并联设置有电容器，所述智能控制模块的还包括电源，电源包括蓄电池、变压器、整流器和第二继电器，变压器的原边连接所述智能电表本体的输出端，副边连接整流器的交流侧；
所述第二继电器的线圈部分连接整流器的直流侧，常开触点的一端连接整流器的直流侧，另一端连接相应开关控制器和第一继电器线圈部分的电源端；第二继电器常闭触点的一端连接蓄电池，另一端连接相应开关控制器和第一继电器线圈部分的电源端。
2.根据权利要求1所述的基于用户满意度的家庭智能电控系统，其特征在于，还包括第一断路器和第二断路器，其中第一断路器设置在智能电表本体输入端用于连接电网的线路上，第二断路器设置在智能电表本体用于连接分布式电源的线路上，所述系统控制器连接第一断路器和第二断路器的线圈部分，用于在用电高峰期控制第一断路器断开且第二断路器闭合。
3.根据权利要求1所述的基于用户满意度的家庭智能电控系统，其特征在于，所述用电设备包括用电控制器，用电控制器连接有显示屏和选择按键；用电控制器与相应的开关控制器通讯连接，用于根据选择按键的动作信号判断是否接受系统控制器的控制策略，并将选择结果发送给相应的开关控制器。
4.根据权利要求3所述的基于用户满意度的家庭智能电控系统，其特征在于，各用电控制器还分别连接有相应的输入按键，所述输入按键用于向相应的用电控制器输入其用电设备用电信息，用电设备的用电信息包括其最早启动时间、最晚关闭时间、完成一项工作所需的最小运行时间、完成一项工作过程中允许的最大中断次数和每次中断允许的最长中断时间；所述用电控制器用于将输入按键输入的用电信息发送给相应的开关控制器。
5.根据权利要求1所述的基于用户满意度的家庭智能电控系统，其特征在于，所述蓄电池还连接整流器的直流侧，并在连接的线路上设置有第三继电器的触点，开关控制器连接第三继电器的线圈部分，用于在蓄电池的电量过低时控制第三继电器的触点闭合，为蓄电池充电。
6.根据权利要求1所述的基于用户满意度的家庭智能电控系统，其特征在于，所述系统控制器与电表控制器、各开关控制器之间通过RS485总线通讯连接，所述通讯模块为无线通讯模块。
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