一种面向峰谷用电的对智能家电进行控制的方法及网关与流程

本发明涉及移动通信控制技术领域，尤其涉及一种面向峰谷用电的对智能家电进行控制的方法及网关。

背景技术：

近年来，很多城市引入了峰谷电价机制，利用价格杠杆来调节电力消费不均状况。通过调高高峰电价、调低低谷用电价，鼓励居民利用低谷电价的优惠条件大量消费低谷电力；同时，对电力部门来说，将高峰用电转移到低谷时段，既缓解了高峰电力供需缺口，又促进了电力资源的优化配置。

智能家居场景下，用户可以通过智能终端，采用小循环和大循环两种方式实现对智能家电的控制。

小循环：智能终端在家庭域网络中，通过家庭智能网关，控制智能家电设备。

大循环：首先，智能终端将控制指令通过移动互联网发送给平云台；然后，云平台将控制指令通过移动互联网转发给与之相连的家庭智能网关，从而实现对智能家电设备的控制。

在以上两种控制方式中，用户控制智能家电的基本流程如下：

步骤1：用户在智能终端的家电控制应用程序（APP）中，选择需要控制的家电设备，以及需要调用的设备具体功能/操作；

步骤2：APP根据用户选择，生成智能家电控制指令，通过智能家庭网关中继，或通过智能家庭网关+云平台中继，发送给目标智能家电设备；

步骤3：智能家电设备收到用户发送的控制指令后，执行相应操作，并反馈操作结果；

步骤4：智能家电设备反馈的操作结果，通过智能家庭网关中继，或通过智能家庭网关和云平台中继，返回给用户。

目前，市场上只有少数型号的智能家电设备支持峰谷用电设置，需要用户手动输入峰谷用电时段，无法充分体现峰谷用电的经济效益和社会效益。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述缺点，本发明提供了一种面向峰谷用电的对智能家电进行控制的方法及网关。

本发明提供了一种面向峰谷用电的对智能家电进行控制的方法，包括：

网关接收智能家电的预约操作的执行指令；

所述网关根据预约操作的结束时间T_fn和开始时间T_st中至少一个、周期低谷用电时段的信息和预约操作的执行时长T_op判断是否需要修正所述预约操作的开始时间T_st，如果是，将所述预约操作的开始时间T_st修正为当前的开始时间T_st与预设固定时长T_th的差值，或者，减少所述预约操作的开始时间T_st使所述预约操作的结束时间T_fn为所述结束时间T_fn所属当天的周期低谷用电时段的结束时间，在修正后的所述智能家电的预约操作的开始时间T_st到达时向所述智通家电发送所述预约操作的执行指令。

此面向峰谷用电的智能家电控制方法还具有以下特点：

所述周期低谷用电时段的信息包括周期低谷用电时段的结束时间T_end；

所述网关根据预约操作的结束时间T_fn和开始时间T_st中至少一个、周期低谷用电时段的信息和预约操作的执行时长T_op判断是否需要修正所述预约操作的开始时间T_st包括：在T_op≤T_end并且T_end<T_fn<T_end+T_op时，判断需要修正所述智能家电的预约操作的开始时间T_st。

此面向峰谷用电的智能家电控制方法还具有以下特点：

所述周期低谷用电时段的信息包括周期低谷用电时段的开始时间T_bg和结束时间T_end；

所述网关根据预约操作的结束时间T_fn和开始时间T_st中至少一个、周期低谷用电时段的信息和预约操作的执行时长T_op判断是否需要修正所述预约操作的开始时间T_st包括：在T_end<T_op<T_end+24-T_bg并且max(T_bg+T_op-24,T_end)<T_fn<T_op时，判断需要修正所述智能家电的预约操作的开始时间T_st。

此面向峰谷用电的智能家电控制方法还具有以下特点：

所述周期低谷用电时段的信息包括周期低谷用电时段的开始时间T_bg和结束时间T_end；

所述网关根据预约操作的结束时间T_fn和开始时间T_st中至少一个、周期低谷用电时段的信息和预约操作的执行时长T_op判断是否需要修正所述预约操作的开始时间T_st包括：在T_op<T_bg-T_end并且T_end+T_op<T_fn<min(T_end+T_op+T_th,T_bg)时，判断需要修正所述智能家电的预约操作的开始时间T_st。

此面向峰谷用电的智能家电控制方法还具有以下特点：

所述方法还包括所述网关获取所述预约操作的执行时长T_op，具体包括：从所述执行指令中获取操作类型，根据所述操作类型从云平台获知与所述操作类型对应的执行时长T_op；

所述方法还包括所述网关获取结束时间T_fn，具体包括：从所述执行指中获取所述智能家电的预约操作的结束时间T_fn；或者，从所述执行指令中获取所述智能家电的预约操作的开始时间T_st，根据所述开始时间T_st和所述执行时长T_op述执计算得到所述结束时间T_fn；

所述方法还包括所述网关获取开始时间T_st，具体包括：从所述执行指中获取所述智能家电的预约操作的开始时间T_st；或者，从所述执行指令中获取所述智能家电的预约操作的结束时间T_fn，根据所述结束时间T_fn和所述执行时长T_op述执计算得到所述开始时间T_st。

本发明还提供了一种面向峰谷用电的对智能家电进行控制的网关，包括接收模块、判断模块、修正模块、发送模块；

所述接收模块用于接收智能家电的预约操作的执行指令；

所述判断模块用于根据预约操作的结束时间T_fn和开始时间T_st中至少一个、周期低谷用电时段的信息和预约操作的执行时长T_op判断是否需要修正所述预约操作的开始时间T_st;

所述修正模块，用于在所述判断模块的判断结果为是时，将所述预约操作的开始时间T_st修正为当前的开始时间T_st与预设固定时长T_th的差值，或者，减少所述预约操作的开始时间T_st使所述预约操作的结束时间T_fn为所述结束时间T_fn所属当天的周期低谷用电时段的结束时间;

所述发送模块，用于在修正后的所述智能家电的预约操作的开始时间T_st到达时向所述智通家电发送所述预约操作的执行指令。

此面向峰谷用电的对智能家电进行控制的网关还具有以下特点：

所述判断模块，用于根据以下方式判断是否需要修正所述预约操作的开始时间T_st:在T_op≤T_end并且T_end<T_fn<T_end+T_op时，判断需要修正所述智能家电的预约操作的开始时间T_st,其中，所述周期低谷用电时段的信息包括周期低谷用电时段的结束时间T_end。

此面向峰谷用电的对智能家电进行控制的网关还具有以下特点：

所述判断模块，用于根据以下方式判断是否需要修正所述预约操作的开始时间T_st:在T_end<T_op<T_end+24-T_bg并且max(T_bg+T_op-24,T_end)<T_fn<T_op时，判断需要修正所述智能家电的预约操作的开始时间T_st。

此面向峰谷用电的对智能家电进行控制的网关还具有以下特点：

所述判断模块，用于根据以下方式判断是否需要修正所述预约操作的开始时间T_st:在T_op<T_bg-T_end并且T_end+T_op<T_fn<min(T_end+T_op+T_th,T_bg)时，判断需要修正所述智能家电的预约操作的开始时间T_st，所述周期低谷用电时段的信息包括周期低谷用电时段的开始时间T_bg和结束时间T_end。

此面向峰谷用电的对智能家电进行控制的网关还具有以下特点：

所述网关还包括执行时长T_op获取模块、结束时间T_fn获取模块、开始时间T_st获取模块；

所述执行时长T_op获取模块，用于从所述执行指令中获取操作类型，根据所述操作类型从云平台获知与所述操作类型对应的执行时长T_op；

所述结束时间T_fn获取模块，用于从所述执行指中获取所述智能家电的预约操作的结束时间T_fn；或者，从所述执行指令中获取所述智能家电的预约操作的开始时间T_st，根据所述开始时间T_st和所述执行时长T_op述执计算得到所述结束时间T_fn；

所述开始时间T_st获取模块用于从所述执行指中获取所述智能家电的预约操作的开始时间T_st；或者，从所述执行指令中获取所述智能家电的预约操作的结束时间T_fn，根据所述结束时间T_fn和所述执行时长T_op述执计算得到所述开始时间T_st。

本发明设计提出面向峰谷用电的智能家电控制方法，能够根据所在地的峰谷用电时段，自动获取目标智能家电的最佳启动时间，并在该时间到达时自动启动目标家电，使目标智能家电尽可能在低谷用电时段工作，从而降低用户的用电成本；同时，有利于将高峰用电转移到低谷时段，既能缓解高峰电力供需缺口，又能促进电力资源的优化配置。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是家电运行时段与低谷用电时段的关系示意图；

图2是本发明中面向峰谷用电的对智能家电进行控制的方法的流程图；

图3是实施例一中面向峰谷用电的对智能家电进行控制的方法的流程图；

图4是实施例中情境一的时段的关系示意图。

图5是实施例中面向峰谷用电的对智能家电进行控制的网关的结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明中涉及的时间均为24小制的时间。目前广泛采用的低谷用电时段，是从夜晚某个时刻T_bg开始，到第二天早上某个时刻T_end结束。

本发明适用于用户对目标智能家电进行预约控制的场景。用户发送的预约指令中，需要包含预约时间信息，最常见的表述方式为“预约操作完成时间”，即用户希望操作在什么时刻之前完成，也有一种情况为用户发送的预约指令中包含“预约操作开始的时间”。通常情况下，T_fn是用户对操作完成时间的最迟预期，操作实际完成时间不能晚于T_fn。

基于现有技术方案，智能家电收到预约指令后，会根据其中包含的“预约操作完成时间”T_fn和操作执行时间T_op，计算出操作启动时刻T_st，并在T_st到达时启动相应操作。其中，T_op在家电本地预存，或由家电根据当前环境相关数据计算得出；当家电运行的环境条件确定时，T_op是确定的。

由上述公式计算出的T_st，是在T_fn约束下，目标操作启动的最晚时间。

引入峰谷电价机制后，家电运行时段与低谷用电时段之间的关系，如图1所示，存在如下可能。

场景1：T_fn处于非低谷用电时段，家电运行时段覆盖部分低谷用电时段及部分非低谷用电时段；

场景2：家电完全在非低谷用电时段运行；

场景3：T_fn处于低谷用电时段，家电运行时段覆盖部分低谷用电时段及部分非低谷用电时段；

场景4：家电完全在低谷用电时段运行；

场景5：当设备运行时长T_op大于低谷用电时段时长T_v时，家电运行时段可能覆盖全部低谷用电时段及部分非低谷用电时段。

本发明的主要目的，就是在给定预约操作完成时间T_fn和操作执行时间T_op的情况下，通过优化操作启动时刻T_st，使家电运行时段覆盖尽可多的低谷用电时段。由于T_st是T_fn约束下的目标操作最晚启动时间，因此本发明所采用的具体优化方式是，在合理范围内提前目标操作的启动时间T_st。

根据上述目的，对图1中的各种可能情况进行分析如下：

场景1：家电运行时段覆盖部分低谷用电时段，以及部分非低谷用电时段；由图可知，通过适当提前T_st，可以使运行时段覆盖更多的低谷用电时段。

场景2：家电运行时段未覆盖部分低谷用电时段；通过适当提前T_st，可以使运行时段覆盖低谷用电时段。

场景3：家电运行时段覆盖部分低谷用电时段，以及部分非低谷用电时段；由图可知，通过提前T_st，无法使运行时段覆盖更多的低谷用电时段。

场景4：家电运行时段全部为低谷用电时段，无需进一步优化。

场景5：家电运行时段覆盖全部低谷用电时段，无需进一步优化。

综上所述，本发明提出的智能家电控制方案，主要是针对场景1、场景2，通过适当提前目标操作启动时刻T_st，使目标家电尽可能在低谷用电时段内运行；其他场景不进行优化，仍按照现有方式计算T_st。

另外，引入时间常量T_th，表示操作实际完成时间相比于T_fn的最大允许提前量，即操作实际完成时间不能早于(T_fn-T_th)。例如：时间常量T_th的值大于0小于5小时。

图2是实施例中面向峰谷用电的对智能家电进行控制的方法，如图3所示，此方法包括：

步骤201，网关接收智能家电的预约操作的执行指令；

步骤202，网关根据预约操作的结束时间T_fn和开始时间T_st中至少一个、周期低谷用电时段的信息和预约操作的执行时长T_op判断是否需要修正预约操作的开始时间T_st，如果是，将预约操作的开始时间T_st修正为当前的开始时间T_st与预设固定时长T_th的差值，或者，减少预约操作的开始时间T_st使预约操作的结束时间T_fn为结束时间T_fn所属当天的周期低谷用电时段的结束时间，在修正后的智能家电的预约操作的开始时间T_st到达时向智通家电发送预约操作的执行指令。

本方法包括以下实现方式：

方式一：

周期低谷用电时段的信息包括周期低谷用电时段的结束时间T_end。

网关根据预约操作的结束时间T_fn和开始时间T_st中至少一个、周期低谷用电时段的信息和预约操作的执行时长T_op判断是否需要修正预约操作的开始时间T_st包括：在T_op≤T_end并且T_end<T_fn<T_end+T_op时，判断需要修正智能家电的预约操作的开始时间T_st。

方式二：

周期低谷用电时段的信息包括周期低谷用电时段的开始时间T_bg和结束时间T_end。

网关根据预约操作的结束时间T_fn和开始时间T_st中至少一个、周期低谷用电时段的信息和预约操作的执行时长T_op判断是否需要修正预约操作的开始时间T_st包括：在T_end<T_op<T_end+24-T_bg并且max(T_bg+T_op-24,T_end)<T_fn<T_op时，判断需要修正智能家电的预约操作的开始时间T_st。

方式三：

周期低谷用电时段的信息包括周期低谷用电时段的开始时间T_bg和结束时间T_end。

网关根据预约操作的结束时间T_fn和开始时间T_st中至少一个、周期低谷用电时段的信息和预约操作的执行时长T_op判断是否需要修正预约操作的开始时间T_st包括：在T_op<T_bg-T_end并且T_end+T_op<T_fn<min(T_end+T_op+T_th,T_bg)时，判断需要修正智能家电的预约操作的开始时间T_st。

方式四：

根据方式一、方式二、方式三中的判断条件分别进行判断，判断满足相应方式的条件时，根据相应方式的执行方式修正智能家电的预约操作的开始时间T_st。

本方法中还包括网关获取预约操作的执行时长T_op，具体包括：从执行指令中获取操作类型，根据操作类型从云平台获知与操作类型对应的执行时长T_op；

本方法还包括网关获取结束时间T_fn，具体包括：从执行指中获取智能家电的预约操作的结束时间T_fn；或者，从执行指令中获取智能家电的预约操作的开始时间T_st，根据开始时间T_st和执行时长T_op述执计算得到结束时间T_fn；

本方法还包括网关获取开始时间T_st，具体包括：从执行指中获取智能家电的预约操作的开始时间T_st；或者，从执行指令中获取智能家电的预约操作的结束时间T_fn，根据结束时间T_fn和执行时长T_op述执计算得到开始时间T_st。

实施例一：

如图3所示，实施例一包括以下步骤：

第1步：网关预先获取所在地的低谷用电时段开始时间T_bg和结束时间T_end。获取方式可以由用户输入，也可以自动查询云平台或第三方服务器。

第2步：网关收到用户发送的智能家电预约操作指令。

第3步：网关根据目标操作类型，以及家电所处的客观环境数据（如室内温度、热水器当前水温等），获取目标操作执行时间T_op。获取方式可以由网关直接计算，也可以自动查询云平台或第三方服务器等。

第4步：网关根据T_op、T_fn与T_bg、T_end之间的关系，对T_st进行优化。第4步中包括以下场景的判断：

场景1：又可进一步划分为场景1-1和场景1-2，如图4所示。

场景1-1：当T_end<T_fn<T_end+T_op且T_op≤T_end时，T_st=max(T_fn-T_th,T_end)-T_op

场景1-2：当max(T_bg+T_op-24,T_end)<T_fn<T_op且T_end<T_op<T_end+24-T_bg时，T_st=max(T_fn-T_th,T_end)-T_op+24

场景2：T_end+T_op<T_fn<min(T_end+T_op+T_th,T_bg)且T_op<T_bg-T_end时，T_st=T_fn-T_th-T_op。

其他情况下，不进行优化，按照现有方式（公式1）计算T_st。

如图3所示，第4步中的一种执行方式为：判断是否满足场景1-1的条件，如果满足场景1-1的条件执行场景1-1对应的修正方法，如果不满足场景1-1的条件继续判断是否满足场景1-2的条件，如果满足场景1-2的条件执行场景1-2对应的修正方法，如果不满足场景1-2的条件继续判断是否满足场景2的条件，如果满足场景2的条件执行场景2对应的修正方法，如果不满足场景2的条件按照现有方式（公式1）计算T_st。

第4步的执行方式不限于图3所示的流程，即依次判断场景1-1、场景1-2、场景2的顺序，可以以其它顺序对此三种场景进行判断。

第5步：T_st时刻到达后，网关自动向目标家电发送指令，启动用户所需的目标操作。

图5是实施例中面向峰谷用电的对智能家电进行控制的网关的结构图。此网关包括接收模块、判断模块、修正模块、发送模块。

接收模块用于接收智能家电的预约操作的执行指令；

判断模块用于根据预约操作的结束时间T_fn和开始时间T_st中至少一个、周期低谷用电时段的信息和预约操作的执行时长T_op判断是否需要修正预约操作的开始时间T_st;

修正模块用于在判断模块的判断结果为是时，将预约操作的开始时间T_st修正为当前的开始时间T_st与预设固定时长T_th的差值，或者，减少预约操作的开始时间T_st使预约操作的结束时间T_fn为结束时间T_fn所属当天的周期低谷用电时段的结束时间;

发送模块用于在修正后的智能家电的预约操作的开始时间T_st到达时向智通家电发送预约操作的执行指令。

其中，

判断模块用于根据以下方式判断是否需要修正预约操作的开始时间T_st:在T_op≤T_end并且T_end<T_fn<T_end+T_op时，判断需要修正智能家电的预约操作的开始时间T_st,其中，周期低谷用电时段的信息包括周期低谷用电时段的结束时间T_end。

判断模块用于根据以下方式判断是否需要修正预约操作的开始时间T_st:在T_end<T_op<T_end+24-T_bg并且max(T_bg+T_op-24,T_end)<T_fn<T_op时，判断需要修正智能家电的预约操作的开始时间T_st。

判断模块用于根据以下方式判断是否需要修正预约操作的开始时间T_st:在T_op<T_bg-T_end并且T_end+T_op<T_fn<min(T_end+T_op+T_th,T_bg)时，判断需要修正智能家电的预约操作的开始时间T_st，周期低谷用电时段的信息包括周期低谷用电时段的开始时间T_bg和结束时间T_end。

此网关还包括执行时长T_op获取模块、结束时间T_fn获取模块、开始时间T_st获取模块。

执行时长T_op获取模块用于从执行指令中获取操作类型，根据操作类型从云平台获知与操作类型对应的执行时长T_op；

结束时间T_fn获取模块用于从执行指中获取智能家电的预约操作的结束时间T_fn；或者，从执行指令中获取智能家电的预约操作的开始时间T_st，根据开始时间T_st和执行时长T_op述执计算得到结束时间T_fn；

开始时间T_st获取模块用于从执行指中获取智能家电的预约操作的开始时间T_st；或者，从执行指令中获取智能家电的预约操作的结束时间T_fn，根据结束时间T_fn和执行时长T_op述执计算得到开始时间T_st。

具体实施例

以用户通过网关预约控制洗衣机washer的具体场景为例，对本发明提出的智能家电控制方案进行详细描述。假设用户所在地的低谷用电时段开始时间T_bg=22，结束时间T_end=7；操作实际完成时间的最大允许提前量T_fn=2h。具体步骤如下：

第1步：用户预先在网关输入T_bg=22，T_end=7。

第2步：用户在下午向网关发送洗衣机预约操作指令，操作类型为“洗衣程序X”，预约操作完成时间T_fn=8，即第二天上午8点。

第3步：网关收到用户发送的预约操作指令后，查询云平台，获得“洗衣程序X”操作的执行时间T_op=1.5h。

第4步：网关根据T_op、T_fn与T_bg、T_end之间的关系，对T_st进行优化。由于T_op<T_end，且T_end<T_fn<T_end+T_op，故

T_st=max(T_fn-T_th,T_end)-T_op=max(8-2,7)-1.5=5.5

第5步：早上5点30分，时刻到达后，网关自动向目标家电发送指令，启动用户所需的目标操作。

本发明设计提出面向峰谷用电的智能家电控制方法，能够根据所在地的峰谷用电时段，自动获取目标智能家电的最佳启动时间，并在该时间到达时自动启动目标家电，使目标智能家电尽可能在低谷用电时段工作，从而降低用户的用电成本；同时，有利于将高峰用电转移到低谷时段，既能缓解高峰电力供需缺口，又能促进电力资源的优化配置。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现，相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。