一种热水器智能节电方法和系统与流程

本发明涉及自动化技术领域，特别涉及一种热水器的自动控制方法和系统。

背景技术：

热水器作为一种新型家用电器，多以对水加热的能源分类，如用天然气热水器、煤气热水器、太阳能热水器、电热水器等。而其中的电热水器，一方面由于其安装简单、使用方便而深受用户喜爱；另一方面，由于电热水器采用电加热的功率比较大，如何通过适当的方法节约用电，提高其电能利用率，也一直是倍受人们关注的问题。

电热水器是通过加热棒来加热内胆中的水，水受热温度升高，达到我们设定的温度，热水器就停止加热。在加热的时候，热水器的功率就是热水器的实际功率。停止加热时，热水器处于关闭状态，是不耗电的。节能省电的方法就是要尽量缩短加热时间，增加保温效果，减少不必要的热水损失。

现有的定时热水器，通常是根据使用热水的频率和用量等不同生活场景，采取提前定时通电加热、调低设定温度等方法来达到节电节能的目的，但采用这类方法在定时关闭后时段常常会没有热水使用，用户的用水体验无法保证，同时也无法实现节电效果的真正优化。

因此，发明一种可适用于不同生活场景，既可以保证用户用水体验，又真正具有节电节能效果的热水器调控方法，就成为一个亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种热水器智能节电方法，可以自行采集用户热水器在使用过程中水的温度，加工生成用户的个体温度数据，并通过学习用户用水习惯，区分用户用水时间段的电价波峰、波谷，据此对热水器进行动态地调整加热。本发明技术方案能够根据热水器用户的行为习惯进行动态调控热水器的水温，在保证用户用水体验的前提下，达到最优节电，同时又利用了峰谷电价差，可以有效节约了热水器的使用成本。

本发明提供的一种热水器智能节电方法，包括以下步骤：

采集热水器中的水温；

根据所述水温记录温度曲线，生成个体温度数据；

根据所述个体温度数据，制定热水器水温控制策略；

根据所述水温控制策略进行热水器加热控制。

进一步的，所述采集热水器中的水温，包括：采集一天中的最高温度th、最低温度tl，第i次放水开始时的温度tsi、结束时的温度tei，i的取值为自然数；

所述生成用户个体温度数据，包括：生成基本舒适温度tb、放水温差记录td、最优温度to；其中，tb是通过查询前一天的th和tl得出的合适温度，td＝max(tsi－tei)，to＝tb+td；

所述制定热水器水温控制策略，包括学习用户用水习惯；具体包括：记录用户开始用水的时间点ts、结束用水的时间点te，设定电价的波峰时段、波谷时段，对用户的用水时间段按电价的波峰、波谷进行区分。

进一步的，所述热水器加热控制还包括：

动态调整水温加热时间。

进一步的，所述水温控制策略，包括：

在波谷电价时段，动态检测热水器的水温，若检测到热水器的当前水温低于最优温度to，对热水器进行补偿加热，至水温达到最优温度to时停止加热；

在波峰电价时段，动态检测热水器的水温，检查在下一时段用户是否有用水习惯，若有，则进行加热到最优温度to时停止，若无，则使热水器维持基本舒适温度tb。

进一步的，所述水温控制策略，还包括：

在波谷电价时段，优先在波谷时段的起始时间对热水器进行加热，达到最优温度to时停止加热。

进一步的，所述水温控制策略，还包括：

若在波谷时间段有用水行为，则在用户行为发生后，立即对热水器进行补偿加热，至水温达最优温度to时停止加热；和/或

若在波峰电价时段有用水行为，则检查在下一时段用户是否有用水习惯；若有，则进行加热到最优温度to时停止，若无，则使热水器维持基本舒适温度tb。

进一步的，所述水温控制策略，还包括：

若用户放水量过大，动态检测热水器的当前水温已低于基本舒适温度，则在下个加热区间，补偿加热至水温达到最高温度th时停止加热。

本发明的技术方案还提供了一种热水器智能节电系统，包括：

控制单元、温度传感器、计时器，其中，

所述温度传感器，用于采集热水器内的水温信息；

所述计时器，用于采集用户的用水时间信息；

所述控制单元，用于根据所述水温信息和用户的用水时间信息，记录温度曲线，生成个体温度数据；根据所述个体温度数据，制定热水器水温控制策略；根据所述水温控制策略，控制热水器的水温加热。

进一步的，系统所述水温控制策略还包括：

在波谷电价时段，动态检测热水器的水温，若检测到热水器的当前水温低于最优温度to，对热水器进行补偿加热，至水温达到最优温度to时停止加热；

在波峰电价时段，动态检测热水器的水温，检查在下一时段用户是否有用水习惯，若有，则进行加热到最优温度to时停止，若无，则使热水器维持基本舒适温度tb。

进一步的，系统所述水温控制策略还包括：

若在波谷时间段有用水行为，则在用户行为发生后，立即对热水器进行补偿加热，至水温达最优温度to时停止加热；和/或

若在波峰电价时段有用水行为，则检查在下一时段用户是否有用水习惯；若有，则进行加热到最优温度to时停止，若无，则使热水器维持基本舒适温度tb。

本发明公开了一种热水器智能节电方法和系统，该方法包括：采集热水器中水的温度，生成用户个体温度数据，包括基本舒适温度、放水温差记录、最优温度，学习用户用水习惯，区分用户用水时间段的电价波峰、波谷，据此动态调整加热热水器。本发明技术方案能够根据热水器用户的行为习惯进行动态调控热水器的水温，在保证用户用水体验的前提下，达到最优节电，同时又利用峰谷电价差，有效节约了热水器的使用成本。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例一中热水器智能节电方法流程图；

图2为本发明实施例二中实际水温和智能推荐最优温度关系图；

图3为本发明实施例一至三中热水器智能节电系统的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：热水器智能节电的方法。

图1为本发明实施例一中热水器智能节电的方法流程图。如图1所示，该流程包括以下步骤：

步骤101、采集热水器中水的温度。

采集的热水器中水的温度数据，包括一天中热水器中水的最高温度th、最低温度tl，以及每一次使用热水器时，放水开始时的温度tsi、放水结束时的温度tei(i的取值为自然数)，温度数据至少需要采集两天的数据。

步骤102、生成用户个体温度数据。

热水器控制单元的ai智能算法，根据采集到的热水器水温数据，计算生成热水器用户的个人温度数据，包括基本舒适温度tb、放水温差记录td、最优温度to；其中，tb是通过查询前一天的th和tl得出的合适温度，td＝max(tsi－tei)，to＝tb+td；

步骤103、学习用户用水习惯。

热水器控制单元的ai智能算法会学习用户的用水习惯，记录全天用户用水的时间段。包括记录用户开始用水的时间点ts、结束用水的时间点te，并根据预设的电价波峰时段、波谷时段，对用户的用水时间段按电价的波峰、波谷进行区分；

步骤104、热水器状态识别。

在生成用户个体温度数据和学习用户用水习惯的基础上，对热水器当前所处状态及用户的用水行为进行判断识别。

步骤105、步骤106，根据ai智能算法对热水器进行调整加热。

根据ai智能算法，生成不同的热水器调整加热方案，对热水器进行水温加热。

实施例二：热水器智能节电的方法。

步骤1：通过热水器内置的温度传感器采集热水器中的水温；

步骤2：热水器控制单元根据所述水温记录温度曲线，生成个体温度数据；

步骤3：热水器控制单元根据所述个体温度数据，制定热水器水温控制策略；

步骤4：热水器控制单元根据所述水温控制策略进行热水器加热控制。

实施例三：热水器智能节电的方法。

步骤1：通过热水器插头的温感采温系统，采集热水器中水的温度。

本方案中使用的热水器插头内置wifi通讯，并具有三级漏电保护、温度采集和控制、根据温度自动开关等功能。通过wifi链接到云计算中心，上传采集温度数据，通过ai智能算法动态调整加热温度，再结合错峰用电加热，实现保证用水体验前提下，热水器加热用水节能省电最大化。

步骤2：系统通过收集到的温度数据，记录温度曲线，生成个体温度数据。

数据包括当天的最高温度，放水温差，基本舒适温度和用户的用水习惯。此温度数据至少需要采集两天的数据，全自动学习用户习惯。

其中放水温差记录当天放水时温差的最大值；

基本舒适温度是通过查询前一天的最高温度和最低温度，得出的合理舒适温度；

用户的用水习惯记录全天用户用水的时间段。

步骤3：全自动学习用户习惯后，对热水器进行智能调控，首先在波谷电价时段，优先在波谷时段的起始时间对热水器进行加热，达到最优温度；(最优温度＝基本舒适温度+放水温差)

由于热水器的保温性能通常很好，每4－－6小时，温度下降1度，所以在波谷电价起始阶段，检测到热水器当前水温低于最优温度，立即对热水器进行补偿加热，加热后，热水器处于保温状态。若在波谷时间段有用水行为，则在用户行为发生后，再次进行补偿加热。

步骤4：若在波峰电价时段有用水行为，则需检查在下一时段用户是否有用水习惯，若有，则进行加热，若无，则使热水器维持基本舒适温度即可。

用户的用水习惯通过查询设备前一天/周的用水记录，判断下一时段是否会有用水行为。

步骤5：若放水量过大，热水器的当前温度已低于基本舒适温度，则在下个加热区间，会补偿加热到最高温度。

实际水温和智能推荐最优温度关系见图2。

实施例四：热水器智能节电系统

本发明实施例提供的热水器智能节电系统的结构如图3所示。

系统包括：

控制单元、温度传感器、计时器，其中，

控制单元用于记录存储温度数据，通过ai智能算法，动态控制热水器的水温加热及水量加注；

温度传感器用于采集热水器内的水温信息；

计时器用于采集用户的用水时间信息。

进一步的，控制单元接收来自温度传感器的水温信息，计算生成用户个体温度数据；控制单元根据用户个体温度数据，动态控制热水器的水温加热。

进一步的，控制单元接收计时器采集的用户用水时间信息，计算获得用户的用水习惯；控制单元根据用户的用水习惯，动态控制热水器的水温加热。

具体的，所述温度传感器，用于采集热水器内的水温信息；

所述计时器，用于采集用户的用水时间信息；

所述控制单元，用于根据所述水温信息和用户的用水时间信息，记录温度曲线，生成个体温度数据；根据所述个体温度数据，制定热水器水温控制策略；根据所述水温控制策略，控制热水器的水温加热。

所述水温控制策略，进一步包括：

在波谷电价时段，动态检测热水器的水温，若检测到热水器的当前水温低于最优温度to，对热水器进行补偿加热，至水温达到最优温度to时停止加热；

在波峰电价时段，动态检测热水器的水温，检查在下一时段用户是否有用水习惯，若有，则进行加热到最优温度to时停止，若无，则使热水器维持基本舒适温度tb。

所述水温控制策略，进一步包括：

若在波谷时间段有用水行为，则在用户行为发生后，立即对热水器进行补偿加热，至水温达最优温度to时停止加热；和/或

若在波峰电价时段有用水行为，则检查在下一时段用户是否有用水习惯；若有，则进行加热到最优温度to时停止，若无，则使热水器维持基本舒适温度tb。

本发明技术方案提供一种热水器智能节电方法和系统，该方法通用采集热水器中水的温度，生成用户个体温度数据，包括基本舒适温度、放水温差记录、最优温度，学习用户用水习惯，区分用户用水时间段的电价波峰、波谷，据此动态调整加热热水器。本发明技术方案能够根据热水器用户的行为习惯进行动态调控热水器的水温，在保证用户用水体验的前提下，达到最优节电，同时又利用峰谷电价差，有效节约了热水器的使用成本。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。