一种基于物联网的智能节电系统及其控制方法与流程

本发明涉及一种基于物联网的智能节电系统及其控制方法，是一种电器互联系统。

背景技术：

电能是一种优质、高效、清洁、便利的能源，是当今最重要，应用最广泛的能源形式之一。人类的生产生活，世界的发展进步，都离不开电能。如今，能源紧缺问题成为各国关注的焦点，节电自然被摆到了突出重要的位置。各国政府纷纷出台相应的政策措施，倡导节电节能的新风尚，并积极鼓励各种节电技术的发展研究工作。在我国的电力消费能源在一次能源中占40％左右，发电供热用煤占全国煤炭消费量的50％左右，全国主要污染物二氧化硫的排放量中，电力占50％左右。因此，节约电能在我国具有极强的现实意义与紧迫性。

目前，在全球许多国家和地区，物联网技术和节能技术都已经应用的十分广泛。但将物联网技术与工业设备节能系统集成、将工业设备节能管理与控制结合的系统并不多见。电机是绝大多数工业设备的驱动设备，在企业自动化生产过程中，设备正常运行对安全生产和经济效益具有特别重要的意义。由于单台设备的故障往往会影响整个生产过程的顺利进行，并造成巨大的经济损失，甚至引起重大安全事故，因此，生产设备的运行状态监测和异常状态的处理和保护对企业正常的生产至关重要。同时电机产品的广泛使用，极大地推动了人类社会的进步，但同时也消耗了大量的能源，严重地污染了环境。根据相关文献统计，全球每年50％电量都是电机消耗的，而我国由于电机节电技术落后，这个比例可以达到60—70％。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种能够解决现有技术中存在的上述问题，设计了一种基于物联网的智能节电系统及其控制方法，可达到很好的节电效果。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种基于物联网的智能节电系统，其特征是，包括：

若干个感知控制元件，用于接收用户端电器应用场景数据信息，或进行直接调节控制；

远距离无线通讯中心模块以及若干个远距离无线通讯子模块，所述的远距离无线通讯子模块对应通讯连接各个感知控制元件，远距离无线通讯中心模块接收远距离无线通讯子模块传来的数据信息并进行处理；

用户终端，接收远距离无线通讯中心模块的数据进行处理并显示相关数据；

节能管理中心，通过互联网汇总各个远距离无线通讯中心模块的数据。

作为优选，所述的感知控制元件包括：电机节电器，控制调节电机端的电压，实现对电机电压的快速、平稳的调节，达到提高电机效率、节省电能的目的；电能计算器，用于接收电能数据信息，采集电能信息；温度传感器，用于收集温度信息，检测室内温度，判断是否满足温度要求，若不满足即可控制空调的开断来调节温度；红外感应器，用于动态感知室内活动，实现安防要求；控制开关，用于闭合或者断开用户端用电设备，来达到控制插座通电与否，从而控制了家电的通断，把处于待机的家电切断，从而减少了待机功耗。

作为优选，所述的电机节电器包括连接在电网线路上的电机、带有电源的节电微处理器、保护电路、晶闸管、可控触发电路、电压电流过零检测电路和电压电流采样电路，在电网线路和电机之间串接保护电路和晶闸管；所述晶闸管靠保护电路一侧线路通过电压电流过零检测电路连接节电微处理器；所述晶闸管靠电机一侧线路通过电压电流采样电路连接节电微处理器；所述的节电微处理器通过可控触发电路来控制晶闸管调节电机端的电压。实现对电机电压的快速、平稳的调节，达到提高电机效率、节省电能的目的。

作为优选，所述的电能计算器与节电微处理器电连接。可以测量出电机各相以及合相的有功功率、无功功率、视在功率、有功能量以及无功能量，同时还能测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角、频率等参数，实时监测当前电参数，可将各类数据储存起来，还可以借助无线通信模块上传至网络终端。

作为优选，所述的可控触发电路包括依次连接的光电耦合器、驱动电路和触发器。经光耦、驱动、触发器发出控制信号，控制晶闸管的导通角，从而改变电机定子电压。

作为优选，所述的电机为三相异步电机；所述的节电微处理器为单片机或arm芯片。组成电机电压最优调节，完成对电机瞬时功率检测、数据计算处理、模糊分析判别。

作为优选，所述的远距离无线通讯中心模块和远距离无线通讯子模块之间的无线通讯是基于zigbee技术实现。

作为优选，远距离无线通讯中心模块为集成了zigbee技术的arm9芯片，所述的远距离无线通讯子模块为集成了zigbee技术的soc芯片。

一种根据上述的基于物联网的智能节电系统的控制方法，其特征是，远距离无线通讯中心模块负责接收和处理远距离无线通讯子模块发送的数据，用户终端进一步对接受的数据进行处理并显示相关数据，当监控物的状态发生异常时，发出报警；远距离无线通讯中心模块和远距离无线通讯子模块是通过zigbee无线通信连接，通过该无线网络向终端节点发送指令，同时也能接受终端节点反馈的信息，从而实现了双向通信。

作为优选，通过控制开关的闭合来达到控制插座通电与否；通过温度传感器检测室内温度；通过红外感应器实现安防监控；通过电机节电器，控制电机节能工作；通过电能计算器采集电能信息。

本技术方案具有以下优点：本产品应用在家居系统中实现了家用电器的智能化控制，大大减少了待机功耗，提高了节电效益，使得家居生活更加便捷、安全、舒适、节能；并且zigbee无线通信技术和arm使得整个家居系统布线简单、装修维护简单；同时，基于物联网技术和节能技术，结合我国电机工况特点，设计一种基于物联网的电机节能管理系统来综合提高重点行业电机运行效率，实现资源循环利用最大化，有着巨大经济效益和社会效益；本产品具有无线通讯的功能，能够将各类原本独立的数据参数整合上传至网络终端。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实施例的系统示意图。

图2是本实施例电机节电器的结构示意图

图3是图2中可控触发电路的结构示意图。

标号说明：远距离无线通讯中心模块1、远距离无线通讯子模块2、用户终端3、节能管理中心4、电机节电器5、电能计算器6、温度传感器7、红外感应器8、控制开关9；

电网线路51、电机52、电源53、节电微处理器54、保护电路55、晶闸管56、可控触发电路57、光电耦合器571、驱动电路572、触发器573、电压电流过零检测电路58、电压电流采样电路59。

具体实施方式

以下结合具体实施例来说明本发明，下列实施例仅用于说明本发明的技术方案，并不限定本发明的保护范围。

实施例一：

如图1-3所示，本实施例的产品是一种基于物联网的智能节电系统，包括：

若干个感知控制元件，用于接收用户端电器应用场景数据信息，或进行直接调节控制；

远距离无线通讯中心模块1以及若干个远距离无线通讯子模块2，远距离无线通讯子模块2对应通讯连接各个感知控制元件，远距离无线通讯中心模块1接收远距离无线通讯子模块2传来的数据信息并进行处理；

用户终端3是一种带有显示屏的个人电能，接收远距离无线通讯中心模块1的数据进行处理并显示相关数据；

节能管理中心4，通过互联网汇总各个远距离无线通讯中心模块1的数据。

本实施例的感知控制元件包括：电机节电器5，控制调节电机52端的电压，实现对电机52电压的快速、平稳的调节，达到提高电机52效率、节省电能的目的；电能计算器6，用于接收电能数据信息，采集电能信息；温度传感器7，用于收集温度信息，检测室内温度，判断是否满足温度要求，若不满足即可控制空调的开断来调节温度；红外感应器8，用于动态感知室内活动，实现安防要求；控制开关9，用于闭合或者断开用户端用电设备，来达到控制插座通电与否，从而控制了家电的通断，把处于待机的家电切断，从而减少了待机功耗。

本实施例的电机节电器5包括连接在电网线路51上的电机52、带有电源53的节电微处理器54、保护电路55、晶闸管56、可控触发电路57、电压电流过零检测电路58和电压电流采样电路59，在电网线路51和电机52之间串接保护电路55和晶闸管56；晶闸管56靠保护电路55一侧线路通过电压电流过零检测电路58连接节电微处理器54；晶闸管56靠电机52一侧线路通过电压电流采样电路59连接节电微处理器54；节电微处理器54通过可控触发电路57来控制晶闸管56调节电机52端的电压。实现对电机52电压的快速、平稳的调节，达到提高电机52效率、节省电能的目的。

本实施例的电能计算器6与节电微处理器54电连接。可以测量出电机52各相以及合相的有功功率、无功功率、视在功率、有功能量以及无功能量，同时还能测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角、频率等参数，实时监测当前电参数，可将各类数据储存起来，还可以将电能数据上传至远距离无线通讯子模块2。本实施例中的电能计算器6还用于采集各个电器设备的电能信息，为节能提供数据支持。

本实施例的可控触发电路57包括依次连接的光电耦合器571、驱动电路572和触发器573。经光耦、驱动、触发器573发出控制信号，控制晶闸管56的导通角，从而改变电机52定子电压。

本实施例的电机52为三相异步电机52；节电微处理器54为单片机或arm芯片。组成电机52电压最优调节，完成对电机52瞬时功率检测、数据计算处理、模糊分析判别。

通过对电机52的检测可得到电机52电压、电流有效值，又通过电压过零、电流过零电路可得到电机52的功率因数，从而计算出电机52的有功功率。通过节电微处理器54控制运算得到相应的晶闸管56导通角输出，再经光耦、驱动电路572发出控制信号，控制晶闸管56的导通角，从而改变电机52定子电压，实现对电机52电压的快速、平稳的调节，达到提高电机52效率、节省电能的目的。

本实施例的远距离无线通讯中心模块1和远距离无线通讯子模块2之间的无线通讯是基于zigbee技术实现；远距离无线通讯中心模块1为集成了zigbee技术的arm9芯片，所述的远距离无线通讯子模块2为集成了zigbee技术的soc芯片。

实施例二：

一种根据上述的基于物联网的智能节电系统的控制方法，远距离无线通讯中心模块1负责接收和处理远距离无线通讯子模块2发送的数据，用户终端3进一步对接受的数据进行处理并显示相关数据，当监控物的状态发生异常时，发出报警；远距离无线通讯中心模块1和远距离无线通讯子模块2是通过zigbee无线通信连接，通过该无线网络向终端节点发送指令，同时也能接受终端节点反馈的信息，从而实现了双向通信。

本实施例通过控制开关9的闭合来达到控制插座通电与否；通过温度传感器7检测室内温度；通过红外感应器8实现安防监控；通过电机节电器5，控制电机52节能工作；通过电能计算器6采集电能信息。

本产品能够很好地监控到家电的使用情况及用电量（包括电机电量）的实时反馈。用户通过用户终端的控制界面，即可实现对家电的实时监测和控制，能够清晰的了解家电的运行情况。用户可以从显示屏上读取室内温度，并且该系统可以自动调节室温使其维持在一个比较舒适的范围之内；可以很方便的直接控制家用电器的通断，对于不用的待机电器，可以通过判断后自行关断，方便了用户，减少了待机功耗；可以实时监控用户电压电流，并判断是否符合安全标准，超出安全值会给出警报，并连同电量一块显示在用户终端的显示屏上，使用户能实时了解用电及安全情况；电量在超出一定范围时也会发出警报，提醒用户节电。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。