一种基于物联网的全景全息楼宇能效信息采集系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及到环境、通信以及电力等领域，公开了一种基于物联网的全景全息楼宇能效信息采集系统。所述能效信息采集系统包括：全景全息电能能效信息采集系统、全景全息水能能效信息采集系统、全景全息环境参数采集系统及楼宇网关。通过无线网络和有线通信的混合布网，获取终端设备和行为者能耗的身份识别，真实、高效的收集楼宇能耗信息，建立基于行为能耗的有效数据库。基于对数据库中能耗数据的分析，对于支持灵敏快速精确的自动化反馈决策的管理系统提供支持，使能耗行为的训练机制成为可能，最终提高能耗设备和能耗使用行为的能效，同时，使用者可通过楼宇网关进行外部访问及远程控制，及时调整能耗设置来实现真正的节能减排等高级业务。
【专利说明】
一种基于物联网的全景全息楼宇能效信息采集系统
技术领域
[0001]本发明涉及到环境、通信、电力等领域，特别涉及到一种基于物联网的全景全息楼宇能效?目息米集系统。
【背景技术】
[0002]由于能源消耗加剧和社会发展对能源需求的增加，提高能效已经成为目前能源应用领域的热点。随着传感器技术，计算机技术等基础技术的发展和其交叉学科一物联网技术的发展，单个角度的能效数据监测和能效管理技术的研究已经广泛的应用，尤其是智能家居中对于电能的监测和控制。但是楼宇内部的能耗，不仅是电能的消耗，还包括了水能，光能等等。同时对于电能能耗控制，主要是通过基于电量的信息采集和控制。但是对于耗电的控制，需要其他的参数进行高能效的决策。如对楼宇内部照明的控制决策，就需要内外光照的环境参数。目前对于能效管理主要依赖于对能耗设备的高级控制，并没有系统的提出依据不同场景需求的能效管理。最重要的是，目前并没有人系统的提出人的行为对能耗影响的管理模型和机制，如何通过对基于人行为的能耗数据采集，分析和管理，建立基于人行为的能效管理模型，从而针对实现节能减排的目的来引导正确的、高能效的行为便十分的有意义。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种基于物联网的全景全息楼宇能效信息采集系统，通过系统场景式定义，来高效和系统的获取有用的能耗信息，建立场景式能效数据库；通过结合获取终端设备能耗和行为者能耗的身份识别，建立基于行为能耗能效数据库；通过无线网络和有线通信的混合布网，既利用有线通信方式提高了关键数据的可靠性，有利用了高级无线网络的不受地域限制的通信特点，同时通过场景的定义，来合理的选择所需传输的参数和通信协议，从而进一步降低无线网络的功耗。基于系统能耗数据获取，实时传输，高可靠性同时低功耗的通信网络，对于支持灵敏快速精确的自动化反馈决策的管理系统提供有力支撑，通过对行为高能耗的判断，使能耗行为的训练机制成为可能，最终提高能耗设备和能耗使用行为的能效，来实现真正的节能减排等高级业务。同时楼宇网关对系统内部的数据进行处理和分析，同时提供对外接口，支持外部访问和远程控制等高级功能。
[0004]为了实现发明目的，本发明的方案是:一种基于物联网的全景全息楼宇能效信息采集系统，包括全景全息电能能效信息采集系统，全景全息水能能效信息采集系统，全景全息环境参数采集系统和楼宇网关系统。
【附图说明】
[0005]附图为一种基于物联网的全景全息楼宇能效信息采集系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0006]
[0007]该发明的全景全息楼宇能效管理系统如图所示，由全景全息电能能效信息采集系统，全景全息水能能效信息采集系统，全景全息环境参数采集系统和楼宇网关构成。各系统采集对应的数据，并且上传至楼宇网关，为能效管理等高级服务提供支撑并支持外部访问等功能。
[0008]全景全息电能能效信息采集系统包括智能插座和电能能效信息采集中心。电能能效采集中心负责对智能插座所组成的通信网络进行管理和控制；对智能插座信息接收、分析和处理，用于支持高级服务；同时与楼宇网关交互数据，从而支持外部用户通过公共网络对于数据的访问和使用。
[0009]智能插座包括电能信息采集单元，电能信息通信单元和电能硬控制单元(hardcontrol unit)。
[0010]所述电能信息采集单元包括智能插座身份信息模块、电能能耗身份识别模块和电能能耗测量模块。智能插座身份信息模块为写入插座配置的RFID电子标签内存的此能效信息采集系统内部的唯一编码，包含本插座的电气参数、位置信息和资产属性，会在本系统初始化时写入数据库。注意此位置信息支持两种格式，插座实际的地理位置信息，例如精度和玮度等，和基于系统的定位信息，例如层位置、办公室位置、工位位置等。
[0011]所述电能能耗身份识别模块为插座配置的RFID电子标签阅读器，用来识别耗电终端身份信息、电能能耗行为信息。所述耗电终端身份信息包括本系统所属的耗电终端的电气参数、资产属性等，写入此耗电终端插头配置的RFID电子标签内存的本能效信息采集系统内部的唯一编码；所述电能能耗行为信息包括能耗行为主体信息和能耗行为信息，其中能耗行为主体信息通过对能耗使用者所配置的此系统内部的唯一编码的RFID电子标签来获取；当插头插入智能插座时，智能插座会阅读插头的RFID电子标签，并将其回传给根据电能能效信息信息采集中心，并且执行电能能效信息采集中心回传的命令。
[0012]能耗行为信息通过对能耗主体，耗电终端信息，耗电状态等信息等联合判断。例如当用户携带一个未带有插头RFID电子标签的耗电终端进行充电，用户需要在智能插座上使用自身的带有RFID电子标签的公卡，当合法RFID的标签被识别以后，智能插座开始供电，此时根据耗电终端的供电的电流和电压，来估计用户所进行充电的行为，例如充电对象判断等等。
[0013]电能消耗信息会通过智能插座配置的电压传感器、电流传感器和功率计算器等，实时获取电流、电压和功率等在内的电气信息。
[0014]所述智能插座不仅限于一个插孔，每一个插孔都会有唯一的编码，但是可以共用同一个智能插座的RFID的阅读器和电能能耗测量传感器。同时可以通过插入其它的智能插座，扩展插座之间可以共用电能信息通信单元或者电能耗好测量单元，但插座的身份信息唯一。
[0015]电能信息通信单元支持有线(电力modem或者光纤通信)和无线(zigbee, wifi或者蓝牙)两种通信模式与全景全息能效管理中央控制系统交互数据。
[0016]电能硬控制单元可以执行开通和切断供电的控制功能。
[0017]所述智能插座的电能硬控制单元的功能支持支持基于两种控制模式，接触式启动和非接触式启动。
[0018]接触式启动用于耗电对象直接插入本插座，获取电能，当电器插入插孔时，开始供电之前，RFID的阅读器会启动来阅读电器插头的RFID标签，所获得的电器身份信息，即插头的编码信息，自身的编码信息同时回传给电能信息采集中心或者楼宇网关(若必须)，若中心或者网关有记录为合法使用，经身份验证正确之后，开始供电，并且实时测量，记录电能消耗信息。若为非法RFID标签，比如此标签的身份已过期，或者无标签等，通过应控制单元切断电路，停止供电。
[0019]非接触式启动，适用耗电行为启动并非来自于耗电终端，而是第三方例如耗电行为者触发，红外触发。当本插座接受到触发命令，启动RFID阅读器附近范围新增的RFID电子标签。并将获取的电子标签，回传给电能信息采集中心或者楼宇网关(若必须)，作为回复确认。若身份验证正确，通过电能控制硬控制单元开始供电过程。
[0020]所述全景全息水能能效信息采集系统包括水能能效采集单元、水能能效数据通信单元和水能能效信息采集中心。水能能效采集中心负责对水能能效采集单元采集的数据进行接收，分析并支持其他高级服务，同时与楼宇网关交互数据。
[0021]所述水能能效信息采集系统包括水能能效数据采集单元、水能能效数据通信单元和水能能效数据硬控制单元。
[0022]所述水能能效数据采集单元包括水能能效数据采集单元身份信息模块、水能能耗身份识别模块和水能能耗信息测量模块。
[0023]所述水能能效数据采集单元身份信息模块为写入本模块内置的RFID电子标签内存的此能效信息采集系统内部的唯一编码，包含本模块的技术参数、位置信息和资产属性等。此位置信息支持两种格式，采集单元实际的地理位置信息，例如精度和玮度等，和基于系统的定位信息，例如层位置、办公室位置、工位位置等。
[0024]所述水能能耗身份识别为本模块内置的RFID电子标签阅读器，用来识别水耗终端身份信息、水能使用行为身份信息。所述水耗终端身份信息包括技术参数、资产属性等，对应写入此水耗终端接口的RFID电子标签内存的本能效信息采集系统内部的唯一编码；所述电能能耗行为信息包括能耗行为主体信息和能耗行为信息，其中能耗行为主体信息通过对能耗使用者所配置的此系统内部的唯一编码的RFID电子标签来获取；能耗行为信息通过对能耗行为者身份，能耗终端信息，能耗状态以及其它能耗信息联合判断。
[0025]所述水能能耗信息通过传感器测量获取包括水流量、水压和水质等在内的水耗数据。
[0026]所述水能能效信息通信单元支持有线(电力modem或者光纤通信)和无线(ZigBee,WIFI或者蓝牙)两种通信模式与电能能效信息采集中心交互数据，根据不同的耗水终端需求和能效管理要求，将水能信息发送给水能能耗信息采集中心。为了降低整个系统的成本，水能能效信息通信单元可与附近的智能插座共享通信单元。
[0027]所述水能硬控制单元可以执行开通和切断供水的控制功能。
[0028]所述全景全息环境参数采集系统包括环境参数采集单元和环境参数采集中。
[0029]其中环境参数采集中心负责对环境参数采集单元所组成的通信网络进行管理和控制；对环境参数采集单元采集数据接收、分析和处理，用于支持高级服务；同时与楼宇网关交互数据，从而支持外部用户通过公共网络对于数据的访问和使用。
[0030]所述全景全息环境监测子系统包括环境参数采集单元、环境参数数据通信单元。
[0031]所述环境参数采集单元采集温度、湿度、光照、含氧量等在内的表征空气质量的环境参数。每一个环境参数测量的传感器都对应一个本系统内部的唯一编码，包含传感器的身份信息，位置信息和使用状态信息。此位置信息支持两种格式，传感器实际的地理位置信息，例如精度和玮度等，和基于系统的定位信息，例如层位置、办公室位置、工位位置等。
[0032]所述环境参数通信单元支持有线(电力modem或者光纤通信)和无线(ZigBee，WIFI或者蓝牙)两种通信模式与电能能效信息采集中心交互数据。可与附近的智能插座共享通信单元。
[0033]以上内容是结合具体优选方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施仅限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出许多变化、简单推演或替换，都应视为包括在本权利要求书所涵盖的范围之内，属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基于物联网的全景全息楼宇能效信息采集系统，其特征在于，所述系统包括: 全景全息电能能效信息采集系统:包括对楼宇内部的以及内部相关的楼宇外部全景全息电能能耗信息采集，对楼宇电能能效管理提供主要参数； 全景全息水能能效信息采集系统:包括对楼宇内部的以及内部相关的楼宇外部全景全息水能能耗信息采集，对楼宇水能能效管理提供主要参数； 全景全息环境参数采集系统:包括对楼宇内部的以及内部相关的楼宇外部全景全息能耗信息采集相关的环境参数信息采集，例如光能、温度、湿度和空气质量等，用于为楼宇能效管理等高级服务提供必要的参数； 楼宇网关:对上述的全景全息能效信息采集系统互联组网，获取上述全景全息能耗信息，来支持内部能效管理控制等高级服务；同时作为对外接口，支持与外界网络交互数据。2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的全景全息楼宇能效信息采集系统，其特征在于: 所述全景全息定义为: 基于个人行为:实时采集个人的行为所产生的能耗信息，在管理中心建立基于个人行为的能效管理数据库，基于数据的统计和分析，建立基于个人行为的能效管理模型，提供节能减排等高级服务的数据来源； 基于空间区域:定义插座、工位、办公室、办公区域和非办公区域的能耗信息采集，传输和管理系统，通过对于区域能耗数据的统计和分析，建立基于区域的能效管理模型和能效管理数据库，提供节能减排等高级服务的数据来源； 基于时间区域:定义为工作时间区域，工作时间间断区域，非工作时间区域的能耗信息采集、传输和管理系统，根据不同的时间区域，定义不同的实时采集频率，采集信息范围，网络架构等，通过对于区域能耗数据的统计和分析，建立基于区域的能效管理模型和能效管理数据库，提供节能减排等高级服务的数据来源。3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的全景全息楼宇能效信息采集系统，其特征在于: 所述全景全息电能能效信息采集系统包括智能插座和电能能效信息采集中心。电能能效信息采集中心负责对智能插座所组成的通信网络进行管理和控制；对智能插座信息接收、分析和处理，用于支持高级服务；同时与楼宇网关交互数据，从而支持外部用户通过公共网络对于数据的访问和使用。4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的全景全息楼宇能效信息采集系统，其特征在于: 所述智能插座包括电能信息采集单元，电能信息通信单元和电能硬控制单元(hardcontrol unit)； 所述电能信息采集单元包括智能插座身份信息模块、电能能耗身份识别模块和电能能耗测量模块； 所述智能插座身份信息模块为电能能效信息采集系统内部的唯一编码，包含本插座的电气参数、位置信息和资产属性。此位置信息支持两种格式，插座实际的地理位置信息，例如精度和玮度等，和基于系统的定位信息，例如层位置、办公室位置及工位位置等； 所述电能能耗身份识别模块为插座配置的RFID电子标签阅读器，用来识别耗电终端身份信息、电能能耗行为信息； 所述耗电终端身份信息包括楼宇内部所属的耗电终端的电气参数、资产属性等，为写入此耗电终端插头配置的RFID电子标签内存的本能效信息采集系统内部的唯一编码；所述电能能耗行为信息包括能耗行为主体信息和能耗行为信息，其中能耗行为主体信息通过对能耗使用者所配置的此系统内部的唯一编码的RFID电子标签来获取；能耗行为信息通过对能耗主体、耗电终端信息及耗电状态等信息联合判断； 所述电能消耗信息包括电流、电压和功率等在内的电气信息； 所述智能插座可以扩展为智能插排，插座之间可以共用电能信息通信单元，但插座的身份信息唯一。5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的全景全息楼宇能效信息采集系统，其特征在于: 所述电能信息通信单元支持有线(电力modem或者光纤通信)和无线(ZigBee，WIFI或者蓝牙)两种通信模式与电能能效信息采集中心交互数据。6.根据权利要求4所述的一种基于物联网的全景全息楼宇能效信息采集系统，其特征在于: 所述电能硬控制单元可以执行开通和切断供电的控制功能。7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的全景全息楼宇能效信息采集系统，其特征在于: 所述全景全息水能能效信息采集系统包括水能能效采集单元、水能能效数据通信单元和水能能效信息采集中心。水能能效采集中心负责对水能能效采集单元采集的数据进行接收，分析并支持其他高级服务，同时与楼宇网关交互数据。8.根据权利要求7所述的一种基于物联网的全景全息楼宇能效管理系统，其特征在于: 所述水能能效信息采集系统包括水能能效数据采集单元、水能能效数据通信单元和水能能效数据硬控制单元； 所述水能能效数据采集单元包括水能能效数据采集单元身份信息模块、水能能耗身份识别模块和水能能耗信息测量模块； 所述水能能效数据采集单元身份信息模块为写入本模块能效信息采集系统内部的唯一编码，包含本模块的技术参数、位置信息和资产属性等。此位置信息支持两种格式，采集单元实际的地理位置信息，例如精度和玮度等，和基于系统的定位信息，例如层位置、办公室位置、工位位置等； 所述水能能耗身份识别为本模块内置的RFID电子标签阅读器，用来识别水耗终端身份信息、水能使用行为身份信息.所述水耗终端身份信息包括技术参数、资产属性等，对应写入此水耗终端接口的RFID电子标签内存的本能效信息采集系统内部的唯一编码；所述电能能耗行为信息包括能耗行为主体信息和能耗行为信息，其中能耗行为主体信息通过对能耗使用者所配置的此系统内部的唯一编码的RFID电子标签来获取；能耗行为信息通过对能耗主体，耗电终端信息，耗电状态等信息联合判断； 所述水能能耗信息通过传感器测量获取包括水流量、水压，时间等在内的水耗数据。9.所述根据权利要求4所述的一种基于物联网的全景全息楼宇能效管理系统，其特征在于: 所述水能能效信息通信单元支持有线(电力modem或者光纤通信)和无线(ZigBee，WIFI或者蓝牙)两种通信模式与电能能效信息采集中心交互数据。可与附近的智能插座共享通信单元。10.所述根据权利要求4所述的一种基于物联网的全景全息楼宇能效管理系统，其特征在于: 所述水能硬控制单元可以执行开通和切断供水的控制功能。11.根据权利要求1所述的一种基于物联网的全景全息楼宇能效信息采集系统，其特征在于: 所述全景全息环境参数采集系统包括环境参数采集单元和环境参数采集中心。其中环境参数采集中心负责对环境参数采集单元所组成的通信网络进行管理和控制；对环境参数采集单元采集数据接收、分析和处理，用于支持高级服务；同时与楼宇网关交互数据，从而支持外部用户通过公共网络对于数据的访问和使用。12.根据权利要求11所述的一种基于物联网的全景全息楼宇能效信息采集系统，其特征在于: 所述全景全息环境监测子系统包括环境参数采集单元、环境参数数据通信单元； 所述环境参数采集单元采集温度、湿度、光照及含氧量等在内的表征空气质量的环境参数。每一个环境参数测量的传感器都对应一个本系统内部的唯一编码，包含传感器的身份信息，位置信息和使用状态信息。此位置信息支持两种格式，传感器实际的地理位置信息，例如精度和玮度等，和基于系统的定位信息，例如层位置、办公室位置、工位位置等。13.根据权利要求11所述的一种基于物联网的全景全息楼宇能效信息采集系统，其特征在于: 所述环境参数通信单元支持有线(电力modem或者光纤通信)和无线(ZigBee，WIFI或者蓝牙)两种通信模式与电能能效信息采集中心交互数据。可与附近的智能插座共享通信单元。
【文档编号】G05B19/042GK105867205SQ201510030477
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年1月21日
【发明人】王美丽, 邢学锋, 张盛
【申请人】山西超禹致远科技有限公司, 王美丽, 邢学锋