基于智能电表终端的智能家居控制系统及方法与流程

本发明涉及智能电表领域，尤其涉及一种基于智能电表终端的智能家居控制系统及方法。

背景技术：

智能电表是智能电网的智能终端，它已经不是传统意义上的电能表，智能电表除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外，为了满足智能电网的发展需求以及大量分布式清洁能源发电接入电网的要求，它还应具有精确的双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、支持多用户多场景使用、支持电价曲线发布和分时电价计费、电压电流数据的实时采集与传输以及基于“互联网+”思想的增值服务等智能化的功能，智能电表代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端的发展方向。

智能电表目前在现场已经得到相当程度的应用，相比传统的电能表而言，无论在计费准确度和灵活度、抄表的自动化程度、电费管理的科学性方面都有较大提升，但在很多方面仍然存在一定的问题和不足，主要体现在以下几个方面：

(1)多用户、多场景下计费功能有待完善。目前智能电表的应用场景大多是“一户一表”，使用对象明确，应用场景简单。某些电表虽然也支持多用户计费，但在原理和结构上一般是普通电表的扩展。随着用户类型的增加及应用场景的多样化，现有电表的计量、计费、管理和控制功能无法满足要求，必须提出满足多用户、多场景需求的解决方案；

(2)不具备智能家居控制功能。目前的智能家居控制功能多基于互联网完成，控制对象一般为家居对应的电源开关，存在着控制对象数量多、涉及的设备数量和类型多、控制模式相对当一等不足。采用基于智能电表进行智能家居的控制模式，可以将所有的控制行为均集中到智能电表中，有助于提高智能家居控制的可靠性和经济性。此外，由于智能电表具备电流、电压的实时采集功能，可以实时监控智能家居的工作状态，在线分析智能家居的用电情况，同时结合智能电表中的电价曲线信息，可对智能家居进行更灵活、智能的控制。

技术实现要素：

为了解决现有技术的缺点，本发明提供的第一目的是提供了一种基于智能电表终端的智能家居控制系统。

本发明的一种基于智能电表终端的智能家居控制系统，包括智能电表终端，所述智能电表终端包括接线母线、一条进线和多条出线，每条出线对应一个用户；所述进线通过电能总计量模块连接至接线母线，每条出线均依次通过一个子开关、一个电能计量子模块和一个电压电流瞬时值采样子模块连接至接线母线；所述电能子计量模块包括相互通信的微处理器和电能计量芯片，所述微处理器还分别与相应用户的智能家居和用户终端相连；所述微处理器，其用于接收用户终端的控制命令并转发至相应用户的智能家居，由智能家居响应控制命令并执行相应动作。

其中，微处理器基于电表终端的采集和计量信息、上位机的电价曲线信息和智能家居的工作状态信息来管理和控制智能电表终端内各模块的工作；

本发明的一种基于智能电表终端的智能家居控制系统还包括通信单元，其用于完成智能电表终端与上位机控制系统之间、智能电表终端与智能家居之间的通信功能，将智能电表终端的采集数据上传至上位机，接收来自上位机和智能家居的各种控制调节指令；

电能计量子模块包括电能计量芯片；

电压电流瞬时值采样模块包括采样芯片，实现所在支路电压、电流的瞬时值采样功能。

进一步地，所述智能家居，其还用于响应控制命令后将执行的相应动作结果返回至微处理器端，微处理器将相应动作结果推送至用户终端。这样用户终端能够实时查看智能家居的动作执行情况。

其中，微处理器将相应动作结果经通信单元推送至用户终端。这样用户终端能够实时查看智能家居的动作执行情况。

进一步地，所述微处理器还与用服务器相连，微处理器用于接收服务器传送来的实时电价信息，还用于根据电价信息来自动控制智能家居的工作状态。

其中，所述微处理器还经过通信单元与用服务器相连。

本发明可以结合智能电表终端内的电价曲线对智能家居实现更合理的用电管理和控制，提高智能家居用电的合理性和经济性。

进一步地，所述智能家居，其用于将其产生的预警及异常信息主动上传至微处理器。微处理器能够进一步地根据接收到的信息类型对智能家居进行安全操作控制。

进一步地，所述微处理器，用于根据接收到的预警及异常信息，来控制智能家居的工作状态。这样避免了造成智能家居由于故障而造成损坏或出现火灾等现象。

进一步地，所述微处理器，还用于将接收到的预警及异常信息实时传送至用户终端。这样用户终端能够实时查看智能家居的工作状态。

本发明的第二目的是提供一种基于智能电表终端的智能家居控制系统的控制方法。

本发明的一种基于智能电表终端的智能家居控制系统的控制方法，包括：

用户终端向智能电表终端内的微处理器发送智能家居的控制命令；

微处理器接收用户终端的控制命令后，转发至相应用户的智能家居；

智能家居响应控制命令并执行相应动作。

具体地，用户终端经通信网络向智能电表终端内的微处理器发送智能家居的控制命令；

微处理器接收用户终端的控制命令后，经通信模块和局域网转发至相应用户的智能家居；

智能家居响应控制命令并执行相应动作。

进一步地，该方法还包括：智能家居响应控制命令后将执行的相应动作结果返回至微处理器，微处理器将相应动作结果推送至用户终端。这样用户终端能够实时查看智能家居的动作执行情况。

其中，智能家居响应控制命令后将执行的相应动作结果经局域网返回至微处理器。

微处理器接收服务器传送来的实时电价信息，根据电价信息来自动控制智能家居的工作状态。本发明可以结合智能电表终端内的电价曲线对智能家居实现更合理的用电管理和控制，提高智能家居用电的合理性和经济性。

进一步地，该方法还包括：智能家居将其产生的预警及异常信息主动上传至微处理器。

进一步地，该方法还包括：

微处理器根据接收到的预警及异常信息，来控制智能家居的工作状态。

进一步地，该方法还包括：

微处理器将接收到的预警及异常信息实时传送至用户终端。

这样避免了造成智能家居由于故障而造成损坏或出现火灾等现象，用户终端能够实时查看智能家居的工作状态。

本发明的有益效果为：

(1)本发明通过改造现有电表结构，为多用户共用一块电表提供了技术解决方案，且为多用户分别提供电源开断控制和电费计量功能。本发明将电表改造为一组进线、多组出线的结构，其中每组出线对应着一个用户，进线和各组出线均包含开关和电费计量模块，可对进线和任意出线实现电源开断控制和电费计量；避免智能家居直接接入互联网，有助于减少网络设备，提高智能家居控制的安全性和可靠性；智能电表本身具有开关功能，提高智能家居用电的安全性。

(2)智能电表终端设置多路出线，便于实现智能家居的分类管理，每路出线均具有电压电流瞬时值采样功能，可实现更精准的家居能耗特性分析；可以结合智能电表终端内的电价曲线对智能家居实现更合理的用电管理和控制，提高智能家居用电的合理性和经济性；减少用户侧管理对象的数量，提高管理效率和可靠性。

(3)本发明的基于智能电表终端的智能家居控制方法，提供了以智能电表为中心的智能家居控制方法，智能电表通过互联网与客户端相连，通过局域网与智能家居相连，来自客户端的控制、调节、查询指令经互联网发送至智能电表终端，智能电表终端再经过局域网执行相应的操作，并将操作的执行结果返回至客户端；智能家居的报警、运行异常信息能够主动上报智能电表终端，再经由互联网推送至客户端。以智能电表为中心的智能家居控制方法有助于减少网络设备，避免智能家居直接接入互联网所带来的风险，提高控制的安全性、可靠性和效率，同时提供更安全的电源控制方法，此外基于实时电价信息能够实现智能家居更加便捷、灵活的用电控制功能。

附图说明

图1为本发明的智能电表终端结构示意图；

图2为本发明的基于智能电表终端的智能家居控制系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

图2为本发明的基于智能电表终端的智能家居控制系统。如图2所示的本发明的一种基于智能电表终端的智能家居控制系统，包括智能电表终端，所述智能电表终端还分别与相应用户的智能家居和用户终端相连；所述微处理器，其用于接收用户终端的控制命令并转发至相应用户的智能家居，由智能家居响应控制命令并执行相应动作。

如图1所示，智能电表终端包括微处理器控制单元、通信单元、接线母线、一条进线和多条出线，每条出线对应一个用户；所述进线通过电能总计量模块连接至接线母线，每条出线均依次通过一个子开关、一个电能计量子模块和一个电压电流瞬时值采样子模块连接至接线母线；所述微处理器控制单元基于电表终端的采集和计量信息、上位机的电价曲线信息和智能家居的工作状态信息来管理和控制智能电表终端内各模块的工作；所述通信单元用于完成智能电表终端与上位机控制系统之间、智能电表终端与智能家居之间的通信功能，将智能电表终端的采集数据上传至上位机，接收来自上位机和智能家居的各种控制调节指令；所述电能计量子模块包括电能计量芯片；所述电压电流瞬时值采样模块包括采样芯片，实现所在支路电压、电流的瞬时值采样功能。

其中，本发明的智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统。智能家居包括具有通信、电源通断控制、参数调节等功能的家用设备，能够接收并执行来自智能电表的各种控制和调节指令，也可将自身的运行状态、参数、告警信息等发送给智能电表终端。

用户终端是指具有互联网接入功能的电子设备，例如智能手机，pc机，平板电脑，手持终端等，完成用户与智能电表终端间的信息交互功能。

微处理器经通信单元还分别与相应用户的智能家居和用户终端通过通信系统相互通信。

其中，通信系统包括两部分，一部分是互联网通信，一部分是局域网通信。互联网通信部分支持有线和无线两种方式，完成用户与智能电表终端间的信息交互，接收来自用户的各种控制、调节和操作指令，将智能家具和智能电表终端的相关信息通过互联网推送至用户终端(智能手机，pc机，平板电脑、手持终端等各种支持互联网接入的终端设备)；局域网通信部分也支持有线和无线两种方式，完成智能电表与智能家居间的信息交互，智能电表终端可通过局域网向智能家居发出控制和调节指令，智能家居接收并执行来自智能电表终端的指令，并将指令的执行结果反馈至智能电表，此外智能家居产生的各种报警信号、运行状态信号、视频或音频信号也可上传至智能电表终端。

进一步地，智能家居，其还用于响应控制命令后将执行的相应动作结果返回至微处理器端，微处理器将相应动作结果推送至用户终端。这样用户终端能够实时查看智能家居的动作执行情况。

进一步地，微处理器还与服务器相连，微处理器用于接收服务器传送来的实时电价信息，还用于根据电价信息来自动控制智能家居的工作状态。本发明可以结合智能电表终端内的电价曲线对智能家居实现更合理的用电管理和控制，提高智能家居用电的合理性和经济性。

进一步地，智能家居，其用于将其产生的预警及异常信息主动上传至微处理器。微处理器能够进一步地根据接收到的信息类型对智能家居进行安全操作控制。

进一步地，微处理器，用于根据接收到的预警及异常信息，来控制智能家居的工作状态。这样避免了造成智能家居由于故障而造成损坏或出现火灾等现象。

进一步地，所述微处理器，还用于将接收到的预警及异常信息实时传送至用户终端。这样用户终端能够实时查看智能家居的工作状态。

本发明提出利用智能电表终端对智能家居进行控制，而不采用用户直接经互联网控制智能家居的模式，主要有以下考虑：

(1)避免智能家居直接接入互联网，有助于减少网络设备，提高智能家居控制的安全性和可靠性；

(2)智能电表本身具有开关功能，提高智能家居用电的安全性；

(3)智能电表终端设置多路出线，便于实现智能家居的分类管理，同时实现更精准的家居能耗特性分析；

(4)可以结合智能电表终端内的电价曲线对智能家居实现更合理的用电管理和控制，提高智能家居用电的合理性和经济性；

(5)减少用户侧管理对象的数量，提高管理效率和可靠性。

本发明的一种基于如图2所示的智能电表终端的智能家居控制系统的控制方法，包括：

用户终端向微处理器发送智能家居的控制命令；

微处理器接收用户终端的控制命令后，转发至相应用户的智能家居；

智能家居响应控制命令并执行相应动作。

具体地，用户通过用户终端向智能电表终端发送智能家居的控制命令，智能电表终端经过互联网接收到控制命令后，判断控制对象和需要执行的操作；如果发出的电源通\断控制命令，智能电表终端根据出线与智能家居的对应关系，控制相应的出线开关执行合\分操作；如果发出的是调节命令(例如空调温度和工作模式的设定，热水器温度的设定、智能家居工作时间的设定等)，智能电表通过局域网向对应的智能家居发出调节指令，智能家居响应该指令并将所执行的操作结果返回至智能电表终端，智能电表终端再经过互联网将该信息推送至用户终端。

智能电表终端终除了执行来自用户终端的实时控制、调节之另外，还可根据电价曲线的变化情况，在满足调节的情况下自动控制智能家居的工作。例如对于电动汽车等大功率电器，或者洗衣机等对用电时刻没有严格要求的电器，可以设定启动电器工作的电价门槛值，当实时电价低于门槛值时，智能电表自动控制上述类型的电器启动工作，不仅为用户节约了电费，同时能更好的参与需求侧响应控制，起到平移负荷的作用，对提高电网运行的经济性起到非常重要的作用。

智能家居产生的各类告警、异常信息，可主动上送到智能电表终端，智能电表终端根据告警或异常信息的类型，判断是否需要执行断电或其它控制操作，同时经互联网将告警、异常信息以及智能电表终端所执行的操作推送至用户端；用户端可以根据需要，随时通过智能电表终端调取智能家居所提供的视频、音频信息，获取各智能家居的当前工作状态和相关工作参数信息。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。