一种智能家庭综合能源服务机器人的制作方法

本发明涉及综合能源、能源互联网领域，具体涉及一种智能家庭综合能源服务机器人。

背景技术：

国家为加快推进多能互补集成优化示范工程建设，提高能源系统效率，增加有效供给，满足合理需求，带动有效投资，促进经济稳定增长，特提出了面向终端用户电、热、冷、气等多种用能需求，因地制宜、统筹开发、互补利用传统能源和新能源的策略，实现多能协同供应和能源综合梯级利用。

在国家政策大力推行下，综合能源领域得到很大发展。为了顺应综合能源发展潮流，我们在用户侧进行许多新的尝试。比如，在拥有大量分布式供能系统的地区，采集不同种类用户的用能信息，利用大数据分析用户的用能特征，并将用能信息和用能分析结果以app为媒介与用户进行智能互动，结合用户的用能详情提供最节能省钱的用能方案，增显多能互补的优越性。其间把故障智能诊断及预警作为辅助手段，整体提升用户的用能体验。

技术实现要素：

在国家大力发展综合能源的背景下，本发明介绍了一种智能家庭综合能源服务机器人。其功能表现在：采集家庭用能数据，对用能数据进行存储并对未来的用能情况进行智能预测及感知。采用模型预测控制(mpc)算法将用能信息进行智能优化，结合各能源价格得到性价比最高的能源使用方案。利用互联网技术创建面向家庭的综合能源服务平台，并创建手机app，利用app与用户进行智能交互。具体交互项目包括家庭用能信息查询、高性价比的能源使用方案推荐、综合能源供给设备和使用设备故障智能诊断、维修及预警。运用深度神经网络，让综合能源服务平台能自主响应各种命令，实现智能化，并对以往发生的故障具备学习能力，自动更新故障应急预案。

所述智能家庭综合能源服务机器人由硬件部分和软件部分组成，硬件部分包括中央处理器、电源模块、液晶显示模块、用能信息采集模块、存储模块、安全监测模块、故障检修模块以及多种通信模块和接口，软件部分包括基于linux的机器人操作系统、深度神经网络程序、基于长短期记忆循环神经网络的家庭综合能源负荷预测软件、封装的模型预测控制算法优化模块、综合能源服务平台以及手机app。

所述的中央处理器采用edison芯片，负责处理机器语言指令，作为智能家庭综合能源服务机器人的大脑。

所述的用能信息采集模块包括智能电表、智能燃气表，在电、气能源的进口端采集家庭综合能源用能信息。

所述的存储模块采用at24c02芯片和固态硬盘，at24c02芯片将采集到的用能信息做持久化存储，固态硬盘存放基于linux的机器人操作系统以及所需软件。

所述的相关网络协议随时调取已存储的用能信息，以用能特征曲线的形式呈现在综合能源服务平台和手机app上。

所述的安全监测模块，其采用at89c51单片机。

所述的故障检修模块由无线视频传输设备、光电耦合驱动器moc3041和双向晶闸管组成，配合安全监测模块运作。

所述的基于linux的机器人操作系统负责管理家庭综合能源服务机器人硬件与软件资源。

所述的深度神经网络程序对家庭综合能源服务机器人获得的各种信息进行深度学习，使智能家庭综合能源服务机器人能根据将来产生的信息做出智能化决断。

所述的基于长短期记忆循环神经网络的家庭综合能源负荷预测软件，对家庭综合能源负荷进行短期预测。

所述的封装的模型预测控制算法优化模块，将已存储的特征用能曲线结合能源价格进行智能优化，得到高性价比的能源使用方案，达到多能互补的效果。

所述的多种通信模块及相关通信协议，采用wifi作为嵌入式通信芯片，安装于各个设备上，随时利用tcp/ip协议将设备接入互联网。

所述的综合能源服务平台和手机app，接收来自wifi通信模块通过相关协议发送的用能信息、故障诊断信息、故障现场视频信息，并在深度神经网络程序下，实现人机智能互动、节能方案推送以及综合能源服务平台和手机app的自主学习与更新。

本发明的有益效果是，在家庭综合能源服务方面有很大创新。首先进行家庭用能数据采集，对用能数据进行存储并对未来的用能情况进行智能预测及感知。采用模型预测控制(mpc)算法将用能信息进行智能优化，结合各能源价格得到性价比最高的能源使用方案。利用互联网技术创建面向家庭的综合能源服务平台，并创建手机app，利用app与用户进行智能交互。具体交互项目包括家庭用能信息查询、高性价比的能源使用方案推荐、综合能源供给设备和使用设备故障智能诊断、维修及预警。运用深度神经网络程序进行深度学习，让综合能源服务平台能自主响应各种命令，实现人机智能互动、节能方案推送并对以往发生的故障具备学习能力，自动更新故障应急预案，实现智能化。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1是智能家庭综合能源服务机器人的运作流程图。

图2是智能家庭综合能源服务机器人硬件部分构成图。

具体实施方式

本发明介绍了一种智能家庭综合能源服务机器人。

智能家庭综合能源服务机器人由硬件部分和软件部分组成，硬件部分负责用能数据采集、用能信息存储、信息传输、用能监控、故障智能预警及检修等。软件部分负责管理家庭综合能源服务机器人硬件与软件资源、家庭综合能源负荷预测、用能信息智能优化、用能数据分析、智能互动及节能方案推送、综合能源服务平台的自主学习与更新。

智能家庭综合能源服务机器人的硬件部分由中央处理器、电源模块、液晶显示模块、信息采集模块、存储模块、安全监测模块、故障检修模块以及多种通信模块和接口。软件部分包括基于linux的机器人操作系统、深度神经网络程序、基于长短期记忆循环神经网络的家庭综合能源负荷预测软件、封装的模型预测控制算法优化模块、综合能源服务平台以及手机app。

中央处理器采用edison芯片，负责处理机器语言指令，作为智能家庭综合能源服务机器人的大脑。

用能信息采集模块包括智能电表、智能燃气表，在电、气等能源的进口端采集家庭综合能源用能信息。其中供暖、供冷均可按住宅面积大小直接定价，所以针对热、冷负荷直接生成能源使用信息，不进行详细数据采集。

对家庭用能设备正常用能时的特征参数进行提取，建立标准特征库，以便于安全检测模块和故障检修模块根据异常用能信息快速定位故障点，实现智能化工作。

存储模块采用采用at24c02芯片和固态硬盘，at24c02芯片将采集到的用能信息做持久化存储，固态硬盘存放基于linux的机器人操作系统以及所需软件。

相关网络协议随时调取已存储的用能信息，以用能特征曲线的形式发送到综合能源服务平台和手机app上。其中用能特征曲线记录了家庭中各种能源实时使用情况以及每时、每日、每月、每年的累计用能情况。

安全监测模块采用at89c51单片机，它通过将标准特征库中标准参数和实时用能信息的特征参数进行比对，判断用能设备是否处于异常用能状态。若是实时用能信息出现异常，则会显示光报警，同时通过app发送故障信息到用户。

故障检修模块配合安全监测模块运作，当at89c51单片机送出不正常用能信号时，故障检修模块接收不正常用能信息，发出电信号给执行元件进行保护动作，控制能源供给。

故障检修模块由无线视频传输设备、光电耦合驱动器moc3041和双向晶闸管组成。首先在各个供能设备现场处安装有wifi模块skw93a，其与家庭综合能源服务平台中继端wifi模块skw93a建立连接，并通过wifi获取相机视频并传输给中继器，中继器wifi模块skw93a通过wifi与用户手机建立通讯，完成供能设备现场视频传输。光电耦合驱动器将单片机系统与双向晶闸管电路隔开，避免干扰信号影响单片机正常运行，双向晶闸管相当于固态触点，控制电机开关。当家庭中发生用能异常，电机开始工作，进而带动执行器动作，控制能源的供给。

基于linux的机器人操作系统负责管理智能家庭综合能源服务机器人硬件与软件资源。

深度神经网络程序对家庭综合能源服务机器人获得的各种信息进行深度学习，使智能家庭综合能源服务机器人能根据产生的信息做出智能化决断，大大提升其智能化水平。

基于长短期记忆循环神经网络的家庭综合能源负荷预测软件，对家庭综合能源负荷进行短期预测。

封装的模型预测控制算法优化模块，将已存储的特征用能曲线结合能源价格进行智能优化，得到高性价比的能源使用方案，达到多能互补的效果。

多种通信模块及相关通信协议，均采用wifi作为嵌入式通信芯片，利用tcp/ip协议将设备接入互联网。

综合能源服务平台和手机app，接收来自wifi通信模块通过相关协议发送的用能信息、故障诊断信息、故障现场视频信息，并在深度神经网络程序下，实现人机智能互动、节能方案推送以及综合能源服务平台和手机app的自主学习与更新。

以上实施方案仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的保护范畴。