一种基于非侵入式技术的居民户内电器分布式控制系统的制作方法

本发明属于电力技术领域，涉及一种居民户内电器分布式控制系统，特别是一种基于非侵入式技术的居民户内电器分布式控制系统。

背景技术：

智能电网是当前我国电力系统建设的主要发展方向，主要分为四个部分：高级计量系统(ami)、高级配电运行(ado)、高级输电运行(ato)和高级资产管理(aam)。高级计量系统是智能电网的基础，它依靠先进的传感技术和通信技术获取用电侧详细数据，特别是在分布式能源、储能设备和电动汽车等接入的情况下，实时采集和分析用电负荷信息，在实时电价政策的引导下双向互动，减小电网峰谷差，同时具备故障监测功能

高级计量系统结构由广域网(wan)、区域网(fan)、邻域网(nan)和家庭网(han)四个层次组成，包括智能家电、智能网关、智能电表和数据管理系统等设备。高级计量系统具有双向通信功能，当地电能数据中心读取用户智能电表数据，分析和预测电网负荷；用户也能获取实时电价信息，根据电价曲线制定用电计划。此外，高级计量系统还提供电能质量监测、断点报警等功能。除了智能电表之外，户用光伏、储能等设备的电能信息采集装置和附带电能数据输出接口的智能家电开始出现在市场上，电能信息采集的深度逐渐触及到单个用电设备，并覆盖功率因数、谐波功率等多种参数。

随着水平生活的提高和科学技术的进步，社会信息化程度越来越高，智能手机、平板电脑等电器逐渐走进普通家庭，改变人们的生活方式和工作习惯，人们渴望着更加安全、节能、舒适的生活环境。智能家居是以住宅为平台，以嵌入式、传感器、网络通信等技术为手段，以安全舒适、节能环保为目的的集成系统。智能家居系统通常具有安防报警、电器控制、环境感知等功能，通过家庭网络将电器连接到智能系统上进行集中管。目前，智能家居领域尚未形成统一的技术标准，各厂家生产的设备系统封闭、数据传输协议不同，无法构建统一的平台进行管理，对于单户家庭而言成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于非侵入式技术的居民户内电器分布式控制系统。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于非侵入式技术的居民户内电器分布式控制系统，其特征在于：由感知层、通信层及应用层构成，所述的感知层用于进行电器电能信息的采集，由智能插座实现；所述的通信层用于传递控制命令和返回信息，由家庭网关及公网服务器实现；所述的应用层用于为用户提供服务。

而且，在所述的公网服务器内设置有分布式控制终端无线通信模块，该分布式控制终端无线通信模块与家用电器连接，负责采集电器的电能信息，并生成数据包，然后通过户内无线通信网络发送给家庭网关。

而且，所述的分布式控制终端无线通信模块由电源模块、电能信息采集模块、无线通信模块、mcu模块及继电器模块构成，所述的电源模块分别为电能信息采集模块、无线通信模块、mcu模块及继电器模块供电，所述的电能信息采集模块通过spi与mcu模块连接，所述的无线通信模块通过uart与mcu模块连接，所述的继电器模块通过i/o与mcu模块连接。

而且，所述为用户提供的服务包括数据存储及统计分析，由公网服务器上web程序实现。

而且，所述的智能插座可以接收家庭网关发送来的命令，通过内部继电器控制电器的开关状态。

本发明的优点和积极效果是：

本基于非侵入式技术的居民户内电器分布式控制系统，主要实现电能信息采集、用电信息可视化和电器远程开关控制等功能，方便用户了解各个家用电器的耗电特性，培养一个良好的用电习惯；同时为能效管理算法提供电能数据，对家庭能耗进行统计分析，为用户制定最优用电计划，达到节能减排和减少电费的目的。

附图说明

图1是本发明的系统图。

图2是本发明分布式控制终端无线通信模块的原理方框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例做进一步详述：

一种基于非侵入式技术的居民户内电器分布式控制系统，其创新之处在于：由感知层、通信层及应用层构成，所述的感知层用于进行电器电能信息的采集，由智能插座实现；所述的通信层用于传递控制命令和返回信息，由家庭网关及公网服务器实现；所述的应用层用于为用户提供服务。

在所述的公网服务器内设置有分布式控制终端无线通信模块，该分布式控制终端无线通信模块与家用电器连接，负责采集电器电压、电流、功率等电能信息，并生成数据包，然后通过户内无线通信网络发送给家庭网关。

所述的分布式控制终端无线通信模块由电源模块、电能信息采集模块、无线通信模块、mcu模块及继电器模块构成，所述的电源模块分别为电能信息采集模块、无线通信模块、mcu模块及继电器模块供电，所述的电能信息采集模块通过spi与mcu模块连接，所述的无线通信模块通过uart与mcu模块连接，所述的继电器模块通过i/o与mcu模块连接。

所述为用户提供的服务包括数据存储及统计分析，由公网服务器上web程序实现。

所述的智能插座可以接收家庭网关发送来的命令，通过内部继电器控制电器的开关状态。

本发明具有的优点和积极效果是：

(1)家用电器远程控制，用户外出时能够通过手机、电脑等设备远程控制家用电器的开关状态；

(2)用电信息实时查询，能够实时查询每个家用电器的用电信息，包括开关状态、电压、电流、有功功率、无功功率和频率等多个参数；

(3)历史查询与统计分析，能够查询具体某一天、某一时段、某个电器的用电信息，同时可以对数据进行统计分析，得到各个电器的能耗情况；

(4)跨平台，用户能通过手机、电脑等不同设备进行操作，而且对设备具体硬件和操作系统没有限制；

(5)便于维护，软件出现故障时，维护人员能够在后台查看通信数据与用户操作，快速解决问题；

(6)保护功能，当家用电器运行数据异常，出现过压、过流等情况时，能够及时断开，有一定的保护功能；

(7)安装方便，安装在用户家中的设备能够方便的与家用电器连接，设备体积较小且外观适当，占用空间小，没有复杂接线，用户能够快速完成安装；

(8)界面简洁、操作方便，用户通过界面进行电能数据查询、远程控制等操作，整个界面应简洁友好、便于操作；

(9)扩展性强，软件设计模块化，可以根据应用需求快速增加相应功能，今后可以方便移植到高级计量系统、或智能家居系统中。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。