理，包括:用电的通断控制、过载保护操作、限电控制等;测量单元4用于对接入的零线、火线、地线的电压、电流信号进行实时监测，实现基本的用电数据采集。
[0040]当测量单元4完成一个周期的数据采集后，中央处理单元I响应测量单元4的计算服务请求，利用FIR低通数字滤波、有效值计算、全相位FFT等数字信号处理算法对采集到数据进行分析计算，从而得到接入的家电设备的基本用电情况;此外，当所述测量单元4监测到家电设备发生短路故障时，也可立即向所述中央处理I单元发出警告，中央处理单元I接到警告后则立即控制能量单元3进行断电操作。当采集是数据分析计算完成后，中央处理单元I即可控制信息单元2向云端服务器上传实时的用电信息；同时当信息单元2接收到云端服务器传输的信息时，则向中央处理单元I发送信息服务请求，中央处理单元I响应后即可接收到云端服务器7输送的信息，如家电设备类型解析结果、电网电价信息及优惠政策用户用电行为模式分析结果等；当家电设备类型被锁定后，中央处理单元I则开始自动家电控制模式，通过控制能量单元3实现家电设备的能量管理。
[0041]上电工作后，测量单元4对接入常用家电设备进行实时监测并解析电压、电流信号的波形、频谱、功率等信息，然后通过所述信息单元将这些信息上传到云端服务器的数据库进行比对，自动识别所接入家电的类型；云端服务器7将识别的结果反馈所述信息单元并存储。当家电设备类型被锁定后，所述中央处理单元开始执行自动家电控制任务:利用所述测量单元监测接入的家电设备的用电功率、用电时间等信息，根据相应的分析算法解析用户用电行为模式;根据用户的用电行为习惯，结合所述信息单元接受到的电网发布的电价及优惠政策，在不影响用户用电舒适度的前提下，制定各接入家电的用电策略并利用所述能量单元自动控制各家电的启动时间和工作时长。
[0042 ]本发明的基于DSP的家庭智能用电控制终端，首先通过对接入的家电设备如空调、冰箱、热水器、洗衣机等进行实时监测，采集包括电压、电流有效值、功率、功率因数、谐波、瞬时电流波形等基本用电信息，然后并将这些数据上传到云端服务器进行统一分析计算，最后将计算结果返回到所述智能用电控制终端，所述中央处理单元根据云端服务的计算结果和电网发布的电价信息及优惠政策，结合专业的优化算法制定的家电用电策略，在不影响用户用电舒适度的前提下自动控制各个家电的启动时间和工作时长，从而达到高效智能用电，减少家庭能耗等效果。
【主权项】
1.一种基于DSP的家庭智能用电控制终端，其特征在于:包括中央处理单元、信息单元、能量单元、测量单元和接口单元；中央处理单元分别与信息单元、能量单元和测量单元连接;接口单元分别与能量单元和测量单元连接； 所述中央处理单元是以DSP为核心的控制器； 所述接口单元包括插头和插座;插头和插座通过火线、地线和零线三线连接;插头还与接线板连接;插座还与家电设备连接； 所述信息单元包括wifi通信模块和Flash存储模块;Wifi通信模块通过家庭路由器分别与云端服务器和用户移动终端APP连接;Flash存储模块与中央处理单元连接； 所述能量单元包括开关模块和电源转换模块;开关模块主要由继电器构成，并与接口单元的火线串接；电源转换模块并联在接口单元的火线和零线上，电源转换模块包括自恢复保险丝、压敏电阻、交流-直流转换模块和LC滤波电路;交流-直流转换模块的两个接线口分别与接口单元的火线和零线连接，交流-直流转换模块与零线连接的线路上串接自恢复保险丝，火线和零线之间并接压敏电阻，压敏电阻位于自恢复保险丝与流-直流转换模块之间；交流-直流转换模块的两个出口与LC滤波电路并接;LC滤波电路包括第一滤波电容，第二滤波电容、第三滤波电容和滤波电感;第一滤波电容，第二滤波电容、第三滤波电容并接，并联的负端接地，并联的正端输出+5V电压，在第一滤波电容和第二滤波电容的正端之间串接滤波电感； 所述测量单元包括信号调理模块和模数转换模块;信号调理模块由电压信号调理电路和电流信号调理电路构成;模数转换模块连接在信号调理模块和中央处理单元之间；电压信号调理电路包括第一电阻分压电阻、第二分压电阻、第一差分放大器、第一比例电阻、第一滤波电阻、第一滤波电容、第一旁路滤波电容和第三旁路滤波电容;第一比例电阻的两端分别与第一差分放大器的两个引脚连接;第一分压电阻和第二分压电阻的一端分别火线和零线连接，另一端并联连接到第一差分放大器，第一分压电阻和第二分压电阻的输出接入到差分放大器;第一旁路滤波电容和第三旁路滤波电容分别并联接到到第一差分放大器的负、正电源端;第一滤波电阻的一端与第一差分放大器连接，另一端与第一滤波电容并接，并联端接电压信号调理电路的输出，输出直接与模数转换模块连接； 所述电流信号调理电路包括检流电阻、第二差分放大器、第二比例电阻、第二滤波电阻、第二滤波电容、第二旁路滤波电容和第四旁路滤波电容;检流电阻串接在零线上，检流电阻两端分别通过接线与第二差分放大器两个接线端连接，第二比例电阻的两端分别与第二差分放大器的两个引脚连接;第二旁路滤波电容和第四旁路滤波电容分别并联到第二差分放大器的负、正电源端;第二滤波电阻的一端与第二差分放大器连接，另一端与第二滤波电容并接，并联端与压信号调理电路的输出连接，输出与模数转换模块连接。2.根据权利要求1所述的基于DSP的家庭智能用电控制终端，其特征在于:所述中央处理单元是以DSP为核心的控制器，选用C2000系统数字信号处理器TMS320F28035芯片或TMS320F28027芯片。3.根据权利要求1所述的基于DSP的家庭智能用电控制终端，其特征在于:所述Wifi通信模块选用基于工业级无线通信芯片CC3200的集成通信模块。4.根据权利要求1所述的基于DSP的家庭智能用电控制终端，其特征在于:所述Flash存储模块主要由AT25FS040芯片构成，Flash存储模块与中央处理单元连接，采用3线串口通信方式连接，具有4M的存储空间。5.根据权利要求1所述的基于DSP的家庭智能用电控制终端，其特征在于:所述开关模块选择具有16A开断能力的HFE20-1-5-1HST-L1继电器。6.根据权利要求1所述的基于DSP的家庭智能用电控制终端，其特征在于:所述模数转换模块主要由集成模数转换芯片MAXl 321构成。7.根据权利要求1所述的基于DSP的家庭智能用电控制终端，其特征在于:所述第一差分放大器和第二差分放大器采用INAl 28高精度仪表放大器。
【专利摘要】本发明公开了一种基于DSP的家庭智能用电控制终端，包括：包括中央处理单元、信息单元、能量单元、测量单元和接口单元；中央处理单元分别与信息单元、能量单元和测量单元连接；接口单元包括插头和插座；插头和插座通过火线、地线和零线三线连接；插座还与家电设备连接；信息单元包括wifi通信模块和Flash存储模块；Wifi通信模块通过家庭路由器分别与云端服务器和用户移动终端APP连接；本发明中央处理单元根据云端服务的计算结果和电网发布的电价信息及优惠政策，结合优化算法制定的家电用电策略，在不影响用户用电舒适度的前提下自动控制各个家电的启动时间和工作时长，从而达到高效智能用电，减少家庭能耗等效果。
【IPC分类】G05B19/042
【公开号】CN105549485
【申请号】CN201610045000
【发明人】余涛, 徐茂鑫
【申请人】华南理工大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月22日