一种面向需求响应的家电响应系统及方法与流程

本发明涉及电力应用领域，尤其是关于一种面向需求响应的家电响应系统及方法。

背景技术：

当今社会电力需求迅猛增长，能源危机和供需矛盾日益严峻，我国大部分地区出现区域性、季节性、时段性、结构性的缺电和峰谷差扩大现象，现有的主要解决方式有两种，有序用电和需求响应。

其中有序用电为当前使用的主要解决手段，是指通过法律、行政、经济、技术等手段，加强用电管理，改变用户用电方式，采取错峰、避峰、轮休、让电、负控限电等一系列措施，避免无计划拉闸限电，规范用电秩序，将季节性、时段性电力供需矛盾给社会和企业带来的不利影响降至最低程度，但其强制性的执行方式并未考虑用户的实际需求和状况，欠缺合理性和有效性。

需求响应(demandresponse，简称dr)即电力需求响应的简称，是指当电力批发市场价格升高或系统可靠性受威胁时，电力用户接收到供电方发出的诱导性减少负荷的直接补偿通知或者电力价格上升信号后，改变其固有的习惯用电模式，达到减少或者推移某时段的用电负荷而响应电力供应，从而保障电网稳定，并抑制电价上升的短期行为。由于工商业领域耗电量大，运行负荷高，对于需求响应有较高的响应灵敏度，需求响应目前主要应用在工商业领域，但这种方式影响了企业正常的生产生活，对社会带来一定程度的经济损失。

家电设备作为日常生活用品，具备巨大的优化应用和节能空间，家电需求响应由于基数大，在控制影响范围的同时能够聚集大规模的电量和负荷予以响应，起到削峰填谷的作用，如何将需求响应合理的应用到家电设备领域成为当前急需解决的问题。

技术实现要素：

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明通过提供一种面向需求响应的家电响应系统及方法，通过应用通信技术和物联网技术，获取需求响应信息，并对其进行分析，制定对应的响应策略，形成家电设备控制信号，并通过智能网关传输控制信号到智能家电设备，实现对家电设备运行状态的控制，确保家电设备按照事先制定的响应策略执行需求响应动作，从而合理的配备电力资源，即不影响用户的正常生活需求，还可起到削峰填谷作用，促进电力系统负荷曲线平滑。

本发明提供的一种面向需求响应的家电响应系统包括需求响应信息收发平台，连接至少一控制服务器，所述控制服务器连接于智能网关，所述智能网关连接于至少一智能家电设备，其中，所述控制服务器接收来自所述需求响应信息收发平台的需求响应信息，形成控制信号，并发送给所述智能网关，所述智能 网关接收所述控制信号，并传输所述控制信号至所述智能家电设备，所述智能家电设备接收并执行所述控制信号，同时返回状态信息至所述控制服务器，所述控制服务器接收所述状态信息，并返回响应结果至所述需求响应信息收发平台。

在一较佳实施例中，所述面向需求响应的家电响应系统更包含需求响应控制中心，所述需求响应信息收发平台连接于所述需求响应控制中心，自动接收来自所述需求响应控制中心的需求响应信息，并发送所述响应结果至所述需求响应控制中心。

在一较佳实施例中，所述需求响应信息收发平台与所述需求响应控制中心通过有线或者无线传输方式进行连接。

在一较佳实施例中，所述智能网关与所述智能家电设备通过有线或无线传输方式进行连接。

在一较佳实施例中，所述控制服务器包括响应策略设定模块，控制信号发射模块和响应反馈模块，所述响应策略设定模块根据接收的所述需求响应信息基于预先设定的控制算法制定响应策略，所述控制信号发射模块基于所述响应策略发送控制信号到所述智能网关，所述响应反馈模块接收来自各所述智能家电设备的状态信息，生成响应结果，并返回响应结果至所述需求响应信息收发平台。

在一较佳实施例中，所述智能家电设备包含智能开关和家电设备，所述智能网关连接于所述智能开关，所述家电设备连接于所述智能开关，所述智能开关控制所述家电设备的启停和工作模式。

在一较佳实施例中，所述智能开关包含感应元件，所述感应元件将所述家电设备的所述状态信息经由所述智能网关返回至所述控制服务器。

此外，本发明还提供一种面向需求响应的家电响应方法，包含步骤：需求响应信息收发平台接收来自需求响应控制中心的需求响应信息，并发送所述需求响应信息给至少一控制服务器；所述控制服务器根据所述需求响应信息及预先设定的控制算法制定响应策略，生成控制信号，并发送所述控制信息至智能网关；所述智能网关接收所述控制信号，并将所述控制信号发送给至少一智能家电设备；所述智能家电设备接收并执行所述控制信号，并将状态信息返回给所述控制服务器；所述控制服务器根据所述状态信息生成响应结果，并发送给所述需求响应控制中心。

在一较佳实施例中，所述需求响应信息收发平台发送所述需求响应信息的步骤中，所述需求响应信息收发平台发送所述需求响应信息给至少一用户收发端。

由此可见，本发明提供的面向需求响应的家电响应系统及方法，通过需求响应信息收发平台向布设在各用户家庭中的控制服务器发送来自需求响应控制中心的需求响应信息，控制服务器基于需求响应信息及设定的控制算法进行响应策略的制定，形成控制信号，并通过智能网关将控制信号发送给各智能家电设备，各智能家电设备执行对应的控制信号，从而实现家电设备的需求响应，而且响应策略是基于各家电的不同状况定制，更符合实际需求，合理性更高，同时，各智能家电设备返回状态信息给控制服务器，控制服务器不仅可及时获取各家电的运行状况，以便随时根据需求进行响应策略的调整，而且控制服务器将该些状 态信息汇总，生成响应结果，发送至需求响应控制中心，如此一来，需求响应控制中心可根据来自各家庭用户的响应结果及时对需求响应策略进行调整和优化。

不仅如此，本发明还通过增设用户收发端，使得用户可及时获取需求响应信息，而根据实际需求决定是否对控制服务器的响应策略进行修改，如此一来，用户可根据实际情况及最新的需求响应信息对家电设备的响应策略进行重新调整和优化。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例所提供的一种面向需求响应的家电响应系统结构示意图；

图2为图1所示较佳实施例中的面向需求响应的家电响应系统控制关系示意图；

图3为本发明一较佳实施例所提供的一种面向需求响应的家电响应方法流程图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明实施例进行详细说明。

请参照图1，图1绘示本发明一较佳实施例所提供的一种面向需求响应的家电响应系统结构示意图。值得注意的是，图1中绘示的面向需求响应的家电响应系统是以一个家庭用户为例，而在实际情况中，可包含多个家庭用户，具体而言，本实施例中的控制服务器20、智能网关30和至少一智能家电设备40(包括40a，40b和40c)均属于一个家庭用户的配备，该些设备均布设在一个家庭用户区域内，需求响应信息收发平台10可同时连接于多个家庭用户，即多个控制服务器20。

如图1所示，面向需求响应的家电响应系统100包含需求响应信息收发平台10，控制服务器20，智能网关30，和至少一台智能家电设备40(图中以40a，40b和40c示意不同的家电设备)，其中，需求响应信息收发平台10连接于控制服务器20，控制服务器20连接于智能网关30，智能网关30连接于智能家电设备40，其中，控制服务器20接收来自需求响应信息收发平台10的需求响应信息，形成控制信号，智能网关30从控制服务器20上获取控制信号，并将控制信号传输至智能家电设备40，智能家电设备40a，40b和40c接收并执行控制信号，并返回状态信息至控制服务器20，控制服务器20根据各智能家电设备返回的状态信息生成响应结果，返回至需求响应信息收发平台10。以下将对面向需求响应的家电响应系统100中的各组成部分及其之间的关系进行详细说明。

需求响应信息收发平台10通过有线或无线传输方式连接于需求响应控制中心c，自动接收来自所述需求响应控制中心c的需求响应信息。具体而言，需求响应控制中心c发送政府部门或电力公司发布的需求响应控制信号及外部实时电价信息、激励策略等需求响应信息给需求响应信息收发平台10，需求响应信息收发平台10通过有线或无线传输的方式接收来自需求响应控制中心c的需求响应信息并将接收到的需求响应信息发送至控制服务器20。值得注意的是，图1中仅以一台控制服务器20为示例，而需求响应信息收发平台10可同时向多台控制服务器发送需求响应信息。

控制服务器20接收来自需求响应控制中心10的需求响应信息，并结合需求响应信息、各家电设备实际情况，如类型、运行状况、运行习惯等以及用户预先设定的控制方法，设定家电设备在不同触发条件下的起停时间、运行功率等，制定响应策略，形成控制信号，并将控制信息传输给智能网关30。具体而言，控制服务器20包括响应策略设定模块21和控制信号发射模块22，响应策略设定模块21根据接收到的需求响应信息基于用户预先设定的控制算法制定响应策略，控制信号发射模块22基于响应策略发送控制信号到智能网关30。此外，控制服务器20还包含响应反馈模块23，用于接收来自各智能家电设备的状态信息，并基于该些状态信息生成响应结果，返回至需求响应信息收发平台10，并由需求响应信息收发平台10发送至需求响应控制中心c，如此一来，需求响应控制中心c可基于来自各家庭用户的需求结果调整优化需求响应信息，不断对电力负荷曲线进行控制。值得注意的是，控制服务器20中的控制算法是由用户进行预设定的，用户可根据实际情况对控制算法进行修改和调整，例如在家庭增加或更换家电设备时，都可再根据各家电设备的不同情况对控制算法进行调整，使其更符合当前需求。

智能网关30获取控制服务器20发出的控制信号后，将控制信号传输到相应的智能家电设备40，实现对智能家电设备的启停或运行参数的调整。其中，智能网关30是通过有线或无线传输方式与智能家电设备40相连接，用户可根据实际需求选择传输方式，从而使得系统的布设更加客制化，更能满足用户的实际需求。

智能家电设备40包含智能开关41、家电设备42及内置于家电设备42中的感应元件43。智能网关30连接于智能开关41，家电设备42连接于智能开关41，智能开关41接收并执行来自智能网关30的控制信号，对家电设备42的启停和工作模式进行控制，从而使得家电设备按照控制服务器20制定的响应策略对需求响应做出反映。此外，智能开关41内部设置有感应元件43，感应元件43及时将家电设备42的状态信息原路返回至控制服务器20以便控制服务器20可及时对响应策略进行优化，具体而言，控制服务器20的控制信号经由智能网关30传输至智能开关41，并由智能开关41对家电设备42进行控制信号的执行，家电设备42在受到智能开关41的控制，其状态可能会发生改变，感应元件43则将家电设备42的当前状态信息经由智能网关30发送至控制服务器20，以完成状态信息的原路返回操作。本发明的实施例中，智能开关41指利用控制板和电子元器件的组合及编程，以实现电路智能开关控制的单元。家电设备42是指家居电器设备，如空调、热水器、冰箱、洗衣机等。

本实施例所提供的面向需求响应的家电响应系统更包含至少一用户收发端50，需求响应信息收发平台10可通过有线或无线的传输方式与用户收发端50相连接，发送需求响应信息至用户收发端50，用户可根据需求响应信息及时对控制服务器20的控制算法进行调整，避免先前设定在控制服务器20中的控制算法不符合当前的需求，从而使得控制服务器20在制定响应策略时，可更符合用户需求。用户也可根据当前的家庭用电状态将响应结果经由需求响应信息收发平台10发送至需求响应控制中心c，以供需求响应控制中心c获取当前响应状况。值得注意的是，图1所示实施例中，仅以一台用户收发端为例，但在本发明的 实施例中，用户收发端可以为多个，其数量可以与控制服务器20的数量相同，或者大于控制服务器20的数量。本发明的实施例中，用户收发端50可以是手机、平板电脑等移动终端，也可以是家庭计算机等设备。

值得注意的是，本发明的实施例中，需求响应信息收发平台10将根据需求响应信息的接收端类型发送不同形式的需求响应信息至接收端，具体而言，需求响应信息收发平台10是以用户可读的文本形式将需求响应信息发送给用户收发端，以数据指令形式发送给控制服务器20。

请参照图2，图2绘示图1所示较佳实施例中的面向需求响应的家电响应系统控制关系示意图。

如图2所示，需求响应信息收发平台10发送需求响应信息至控制服务器20，控制服务器20中的响应策略设定模块21根据接收到的需求响应信息基于用户预先设定的控制算法制定响应策略，传递给控制信号发射模块22，控制信号发射模块22基于响应策略，生成控制信号并发送控制信号到智能网关30，智能网关30将控制信号分别发送给相应的智能家电设备40中的智能开关41，智能开关41通过与家电设备42的连接对家电设备42执行控制信号，设置在智能开关41中的感应元件43在家电设备42状态发生改变时，将最新状态信息经由智能网关30传送至控制服务器20，控制服务器20中的响应反馈模块23接收来自各智能家电设备40的状态信息，并基于该些状态信息生成响应结果，返回至需求响应信息收发平台10，并由需求响应信息收发平台10发送至需求响应控制中心c。故在本系统中，需求响应控制中心c与需求响应信息收发平台10之间，需求响应信息收发平台10与控制服务器20之间，控制服务器20与智能网关30之间，智能网关30与智能家电设备40之间的数据传输均为双向传输。由此一来，系统结构简单，逻辑关系清晰，各组成部件之间的连接得到了充分的利用，使得系统布设简单，可维护度高。

由此可见，通过本发明所提供的一种面向需求响应的家电响应系统，专门为家居生活用电提供优化和节能的解决方案，系统可自动根据电力公司的需求响应信号、外部实时电价及内部家电的类型及用电状况制定优化策略，在对需求响应做出反应的同时也兼顾了不同家电的现实需求状况，尽可能的避免了需求响应对家居生活的影响，节省了家居用电支出，并起到削峰填谷作用，促进电力系统负荷曲线平滑，更进一步的，本系统通过使用有线或无线传输方式进行系统内部的信息自动传输，无需人工介入，就可自动实现家电设备的用能优化，不仅方便了用户，同时也避免了由人工操作带来的滞后和错误。

此外，本发明还提供了一种面向需求响应的家电响应方法，请参照图3，图3绘示本发明一较佳实施例所提供的一种面向需求响应的家电响应方法流程图。

如图3所示，一种面向需求响应的家电响应方法包含步骤：

s1，需求响应信息收发平台接收来自需求响应控制中心的需求响应信息，并发送需求响应信息给至少一控制服务器。其中，需求响应信息收发平台通过有线或者无线传输的方式将需求响应信息发送给布设在各用户家中的控制服务器，用户可根据实际需求选择信息的传输方式。

s2，控制服务其根据需求响应信息及预先设定的控制算法制定响应策略，生成控制信号，并发送控制信息至智能网关。具体而言，控制服务器包括响应策略设定模块和控制信号发射模块，响应策略设定模块根据接收到的需求响应信息基于用户预先设定的控制算法制定响应策略，控制信号发射模块基于响应策略发送控制信号到智能网关。其中，预先设定的控制算法是由用户根据系统引导及实际需求预先对家中各用电设备的用电参数及不同状态的触发条件进行设定，设定完成后，控制服务器将根据该控制算法进行需求响应策略的制定。当用户需求发生改变时，也可对控制算法进行及时的调整。

s3，智能网关接收控制信号，并将控制信号发送给至少一智能家电设备。其中，智能网关可通过有线或无线的方式与各智能家电设备进行连接。

s4，智能家电设备接收并执行,控制信号，并将状态信息返回给控制服务器。其中，智能家电设备包含智能开关、家电设备和感应元件，智能开关接收控制信号，并按照控制信号对与其连接的家电设备进行控制，设置在智能开关中的感应元件及时将家电设备的当前状态信息经由智能网关，返回给控制服务器。

s5，控制服务器根据状态信息生成响应结果，并发送给需求响应控制中心。其中，控制服务器包含响应反馈模块，接收来自各智能家电设备的状态信息，并基于该些状态信息生成响应结果，返回至需求响应信息收发平台，并由需求响应信息收发平台发送至需求响应控制中心。

此外，在本发明的实施例的步骤s1，需求响应信息收发平台发送需求响应信息时，也将同时发送需求响应信息给至少一用户收发端。

由此可见，本发明提供的面向需求响应的家电响应系统及方法，通过需求响应信息收发平台向布设在各用户家庭中的控制服务器发送来自需求响应控制中心的需求响应信息，控制服务器基于需求响应信息及设定的控制算法进行响应策略的制定，形成控制信号，并通过智能网关将控制信号发送给各智能家电设备，各智能家电设备执行对应的控制信号，从而实现家电设备的需求响应，而且响应策略是基于各家电的不同状况定制，更符合实际需求，合理性更高，同时，各智能家电设备返回状态信息给控制服务器，控制服务器不仅可及时获取各家电的运行状况，以便随时根据需求进行响应策略的调整，而且控制服务器将该些状态信息汇总，生成响应结果，发送至需求响应控制中心，如此一来，需求响应控制中心可根据来自各家庭用户的响应结果及时对需求响应策略进行调整和优化。

不仅如此，本发明还通过增设用户收发端，使得用户可及时获取需求响应信息，而根据实际需求决定是否对控制服务器的响应策略进行修改，如此一来，用户可根据实际情况及最新的需求响应信息对家电设备的响应策略进行重新调整和优化。

以上仅为对本发明所提供技术方案的举例性说明，并不应成为对发明的限制。任何为脱离本发明范畴而进行的等效修改或变更，均应包含于权利要求中。