专利名称：一种家庭网关、智能系统及其能源控制方法
技术领域：
本发明涉及一种智能用电技术，具体涉及一种家庭网关、智能系统及其能源控制方法。
背景技术：
家庭网关是家庭内部的一个网络设备，家庭网关是使家庭内部多种智能设备之间实现联网，以及从家庭内部到外部网络实现互联的一座桥梁，其可以提供与用电设备之间的互联以及接入宽带的服务，本地用户可以通过家庭网关访问到家庭内部的各种用电设备。，不仅如此，用户还可以通过internet对家庭中的多种智能用电设备实现来远程控制使位于家庭中的多种智能用电设备。目前，市场上的家庭网关的发展经历了三个阶段以通信业务为主的起步阶段，该阶段的家庭网关主要是为接入家庭局域网的多台PC机提供共享上网服务；为用户提供通信业务和娱乐服务的成长阶段，其中包括的家庭网关除了为用户提供通信业务外还可以为用户提供娱乐服务，该阶段的家庭网关集成数据、话音和视频等多种业务，在这些业务中， 最基本的业务是高速互联网接入和话音业务，重点业务是视频则；成熟阶段的家庭网关除了为用户提供通信业务、娱乐业务外还将为用户提供接入家庭网络的控制服务的成熟阶段。本发明人长期观察研究发现，在目前世界能源日渐紧张的趋势下，家庭网关尚仅仅还只是实现接入家庭网络的用电设备通信、娱乐业务，要建设一个完善的家庭网关，至少还需要解决以下问题1)由于近年来家用用电设备种类不断增多而世界能源出现紧张趋势，用电高峰时刻经常出现拉间限电情况，而现有家庭网关还未能没有利用家庭各用电设备的数据资源为用户或者家庭用电数据和某个区域用电数据相结合为用户提供能效分析或者用电解决方案的功能。各用电设备的工作模式或者工作状态不同，对用户整体的用电量的影响也是比较大的，而目前用户还不清楚每个用电设备不同工作模式对用户的确切影响。幻可升级的固件和软件问题。各种音频、视频的编解码算法还在不断的发展，各种新的业务形式还在不断的出现。所以家庭网关的固件和软件升级能力是运营商和用户节省投资的重要因素。同时为了降低运营成本，对这些固件和软件的远程升级将是非常必要的。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种家庭网关、智能系统及其能源控制方法。同时兼有网关、采集、控制以及能源管理的功能。依据本发明的一方面，提供了一种家庭网关，包括主控模块、广域网通信模块、传感网通信模块、无线局域网通信模块、存储器和电源模块；1)所述主控模块，通过所述传感网通信模块从用电设备采集用电信息并根据所述用电数据信息进行耗能分析和/或能源控制；所述用电信息包括以下任意一种至全部信息用电数据信息、用电设备信息和用电设备的状态信息，2)所述传感网通信模块，用于通过无线或有线方式对用电设备进行信息采集和控制，所述传感网通信模块选用无线传感网通信模块或有线传感网通信模块；3)所述无线局域网通信模块，用于为远程客户端提供与家庭网关的通信接口，用户可登录远程客户端并通过所述无线局域网通信模块访问家庭网关；4)所述广域网通信模块，用于进行家庭网关与远程客户端或者智能用电信息平台的通信；其与家庭宽带接入网进行连接；其作用可以包括(a)接收和处理来自以太网上的远程客户端的命令，家庭网关根据命令来执行相关的操作；(b)家庭网关把通过无线传感网通信模块采集的数据和信息通过以太网发送到远程客户端；5)所述存储器，用于存储所述主控模块采集的用电信息及根据所述用电信息进行耗能分析而产生的结果；6)所述电源模块，用于进行电压转换并为家庭网关提供工作电压；所述主控模块分别对广域网通信模块、传感网通信模块和无线局域网通信模块进行控制。进一步地，家庭网关还可以包括USB接口、PLC载波通信模块、红外通信模块和显示器中的任意一项至全部；所述USB接口，用于通过该USB接口接插上网卡上网，和/或通过该USB接口将其历史某阶段的用电信息存储到存储介质；所述PLC载波通信模块，通过通用异步接收/发送装置与所述主控模块连接，用于通过有线方式对用电设备进行信息采集和控制，将外部感知单元的电量信息传输到主控模块；接收到远程客户端向家庭网关发出的命令后按照命令来执行外部感知单元的开关控制；所述红外通信模块，用于接收用户通过智能家居终端上的红外通讯模块进行录入；远程客户端通过命令控制家庭网关选择相应智能家居用电设备进行对应的响应；将命令输入到家庭网关后，家庭网关会将编码命令发送到远程客户端，远程客户端按照用户要求发送命令给家庭网关，家庭网关把命令通过无线传感网通信模块把接收到的编码通过红外方式发射出去；家庭内部的用电设备的红外接收器通过解码来判断命令是否需要响应； 如果需要响应，对应的用电设备会做出响应动作；所述显示器，用于提供人机接口，接收用户触发的用电服务命令信息，提示用户输入账户信息以及显示用电信息的分析处理结果。进一步地，上述用电数据信息可以包括以下任意一项至全部电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电网频率、视在功率和电量；所述用电设备信息可以包括以下任意一项至全部用电设备的ID号以及用户姓名和地址信息；所述用电设备的状态信息包括以下a和/或b中的任意一项至全部信息a.对于传统用电设备包括通、断电状态；b.对于智能用电设备状态信息包括以下任意一项至全部温度、湿度、制冷温度、制冷速度以及清洁类智能用电设备的清洁程度、清洁剂使用剂量
6或者厨卫类智能用电设备的原料用量信息。进一步地，所述主控模块还可以包括数据滤波子模块，用于对采集到的用电数据信息进行数据滤波处理，所述数据滤波处理是将采集的用电数据信息与预设条件的高/低限值对比，其值高于给定的高限值或是低于给定的低限值时，判定该用电数据信息为滤波数据。进一步地，所述主控模块还可以包括分析子模块，用于接收到用户命令信息后对该用户的用电信息进行分析，包括以下任意一种至全部分析处理方式a.能耗排名，在用户选择的时间跨度内，将家庭内部所有用电设备进行排名，帮助用户找出耗电量最高和最低的用电设备设备；b.能耗比较，针对所选的多款用电设备，统计其在一段时间内的峰谷电量电费，帮助用户调整用电习惯；c.分类统计，将家庭内的用电设备从功能上分为制冷用电设备、空气调节用电设备、清洁用电设备、厨卫用电设备和其它用电设备，统计出这五类用电设备耗能情况；d.智能用电设备待机能耗报告，针对智能用电设备，根据用户所选的智能用电设备显示其待机电量和待机时间。进一步地，所述主控模块还可以包括智能处理子模块，用于进行以下任意一种至全部智能处理通过对用户的用电习惯进行分析，把用户当前的用电习惯中不合理或被用户忽视的部分提示出来，并给出有益的用电建议；根据用户的碳足迹计算器功能命令计算家庭以及个人在日常生活中的衣、食、住、 行、用五方面所产生的二氧化碳的排放量；根据用户的用电基本情况分析出家庭用电的主要能耗，并且根据用户按照实际的需要和预期的电能使用情况输入的电能分配情况，对用电设备进行智能化控制；根据用户通过智能用电信息平台/远程客户端发送的控制命令后，将控制命令转发至智能用电设备，以达到控制用电设备转换到开启或者关闭状态。进一步地，当用电设备发生异常时，所述无线传感网通信模块接收智能用电设备的报警信息，并传送到家庭网关，所述存储器记录该次报警事件。依据本发明的第二方面，提供了一种远程智能系统，包括上述家庭网关，以及智能用电信息平台，其中所述家庭网关，用于采集各个终端用户的用电情况信息，并将其传到智能用电信息平台，同时接受智能用电信息平台的命令对用电设备进行控制；所述智能用电信息平台，用于对家庭网关上传的用电信息进行汇总、存储和分析计算，接收用户的访问和请求，向家庭网关发送设备控制信息。依据本发明的第三方面，提供了一种使用上述远程智能系统的能源控制方法，包括以下步骤(1)采集各个终端用户的用电信息；(2)对步骤(1)采集到的用电数据信息进行数据滤波处理，所述数据滤波处理是将采集的用电设备的数据与预设条件的高/低限值对比，其值高于给定的高限值或是低于给定的低限值时，判定该用电数据信息为滤波数据；(3)对用电设备进行耗能分析和能源控制，具体包括接收到用户命令信息后对该用户的用电信息进行分析，包括下述任意一种至全部处理方式a.能耗排名，在用户选择的时间跨度内，将家庭内部所有用电设备进行排列，找出其耗电量最高和最低的用电设备；b.对所选的多款用电设备进行能耗比较，统计其在一段时间内的峰谷电量电费， 帮助用户调整用电习惯；c.分类统计，统计家庭内的功能上分为制冷用电设备、空气调节用电设备、清洁用电设备、厨卫用电设备和其它用电设备的耗能情况；d.对智能用电设备的待机能耗报告，显示用户所选的智能用电设备的待机电量和待机时间。上述方法还可以包括(4)进行智能化处理流程，具体包括以下任意一种至全部处理方式通过对用户的用电习惯进行分析，把用户当前的用电习惯中不合理或被用户忽视的部分提示出来，并给出有益的用电建议；根据用户的碳足迹计算器功能命令计算家庭以及个人在日常生活中的衣、食、住、 行、用五方面所产生的二氧化碳的排放量；根据用户的用电基本情况分析出家庭用电的主要能耗，并且根据用户按照实际的需要和预期的电能使用情况输入的电能分配情况，对用电设备进行智能化控制；根据用户通过智能用电信息平台/远程客户端发送的控制命令后，将控制命令转发至智能用电设备，以达到控制用电设备转换到开启或者关闭状态。进一步地，所述方法还可以包括以下步骤接收用户通过远程客户端或其他通信终端对家庭中用电设备进行即时开关控制和定时开关控制的控制命令；将控制命令发送至智能用电设备；接收智能用电设备响应命令完成控制命令，并返回控制动作完成结果。本发明的有益效果是1)应用多样化。可以组建家庭通讯应用网络，以完成用电设备的用电管理等应用功能。幻使用便捷化。可以在可能需要使用设备的地方预留接口，这样，当在变更设备位置和未来增加设备时，只要轻轻一插就能将设备连接完成。3)安全可靠。由于将整个家庭作为一个系统进行设计，所以无论是从材料选择，还是施工规划，均是依照国际规范进行，因此所有线路均保证安全可靠。4)配置灵活。用户可以根据需要自由的配置和添加用电设备控制节点。智能主机通过全图形化的向导提示用户如何设置和使用用电设备控制的功能。通过可学习的无线/ 红外转发模块，用户可以很方便的实现对用电设备集中管理和电话、网络的远程控制。5)安装简便。无线/红外转发模块和网关之间通过无线连接，，所以无须对用电设备做任何的改装。
6)用电智能化。用户根据本发明家庭网关按照各用电设备设定的不同工作模式、 工作状态统计的用电数据，可以更清楚的了解、实时监测并控制其家庭的能源使用情况。
下面结合附图对本发明进一步说明。图1是依据本发明的实施例的网络系统架构示意图；图2是依据本发明的实施例提供的家庭网关电路结构原理图；图3是依据本发明的实施例提供的家庭网关另一电路结构原理图；图4是依据本发明的实施例提供的家庭网关主控模块的结构原理图；图5是依据本发明的实施例提供的无线传感网通信模块的结构原理图。
具体实施例方式图1是包括了依据本发明的一种具有能源管理功能的家庭网关的能源控制系统网络架构示意图，其包括了本发明的家庭网关和与家庭网关连接的外围设备，例如可以包括外部的英特网、WSN传感网以及各种用电设备等。如图2所示是依据本发明的家庭网关的电路结构原理图，其主要模块包括主控模块1、广域网通信模块2、传感网通信模块3、无线局域网通信模块4、存储器5和电源模块6等，其中所述主控模块4与存储器5和电源模块6连接，存储器5用于存储各种数据，电源模块6为各个其他模块提供电力，主控模块4 还与广域网通信模块2、传感网通信模块3和无线局域网通信模块4分别连接，从而可以进行多方面的数据通信和控制。各个部件的主要功能如下1)主控模块1，通过传感网通信模块3(或者PLC载波通信模块8)从用电设备以固定频率(例如，每五分钟采集一次)采集用电数据信息、用电设备信息以及用电设备的状态信息，所述用电数据信息包括电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、视在功率、电量等，用电设备信息包括用电设备的ID号以及用户姓名、地址等信息。所述用电设备状态信息包括a.对于传统用电设备只包括通、断电状态，b.对于智能用电设备状态信息可以包括温度、湿度、制冷温度、制冷速度、以及清洁类智能用电设备的清洁程度、清洁剂使用剂量或者厨卫类智能用电设备的原料用量等信息。主控模块1还用于将采集到的用电信息通过广域网通信模块2传输到智能用电信息平台，以使用户通过远程客户端从智能用电信息平台获取用电信息。此外，主控模块1还用于对采集的用电数据信息进行数据滤波处理，以及对用电信息进行分析、智能处理。本领域技术人员应了解，本发明虽然起名叫家庭网关，但具体实现时可以作为任意一种采集终端，采集家庭用电设备信息并进行能源控制，所述家庭网关命名并不对其构成限制。如图4所示是依据本发明的实施例提供的主控模块的结构原理图。主控模块1包括数据滤波子模块11、分析子模块12和智能处理子模块13，下面分别介绍各子模块的具体功能数据滤波子模块11，用于对采集到的用电数据信息进行数据滤波处理，数据滤波处理的具体步骤为将采集的用电设备的用电数据信息与预设条件的高/低限值对比，其值高于给定的高限值或是低于给定的低限值时，判定该用电数据信息为滤波数据。将该用电数据信息质量标识位置为滤波数据标识，存入存储器中，该用电数据信息不参与数据计
笪弁。分析子模块12，用于接收到用户命令信息后对该用户的用电信息进行分析，包括以下任意一种至全部分析处理方式a.能耗排名，在用户选择的时间跨度内，将家庭内部所有用电设备进行排名，帮助用户找出耗电量最高和最低的用电设备；b.能耗比较，针对所选的多款用电设备，统计其在一段时间内的峰谷电量电费，帮助用户调整用电习惯；c.分类统计，将家庭内的用电设备从功能上分为制冷用电设备、空气调节用电设备、清洁用电设备、厨卫用电设备和其它用电设备，统计出这五类用电设备耗能情况；d.智能用电设备待机能耗报告，针对智能用电设备，根据用户所选的智能用电设备显示其待机电量和待机时间。智能处理子模块13，用于进行以下任意一种至全部智能处理通过对用户的用电习惯进行分析，把用户当前的用电习惯中不合理或被用户忽视的部分提示出来，并给出有益的用电建议；根据用户的碳足迹计算器功能命令计算家庭以及个人在日常生活中的衣、食、住、 行、用五方面所产生的二氧化碳的排放量；根据用户的用电基本情况分析出家庭用电的主要能耗，并且根据用户按照实际的需要和预期的电能使用情况输入的电能分配情况，对用电设备进行智能化控制；根据用户通过智能用电信息平台/远程客户端发送的控制命令后，将控制命令转发至智能用电设备，以达到控制用电设备转换到开启或者关闭状态。主控模块1通过对用户的用电习惯进行分析，把用户当前的用电习惯中不合理或被用户忽视的部分提示出来，并给出一些有益的用电建议。例如，基于用电设备的基本耗能参数测算出用电总量，按照用电量的参数排列用电顺序，并结合其他客观因素(如阶梯电价、分时电价、用电数量等)为用户提供节能用电参考。主控模块1还可以根据用户的碳足迹计算器功能命令计算家庭以及个人在日常生活中的衣、食、住、行、用五方面所产生的二氧化碳的排放量。用户可以在家庭网关根据每月的用电明细查询到用电设备的基本情况以后，通过家庭网关的主控模块1的耗能分析管理功能分析出家庭用电的主要耗能情况，根据这些信息，用户可以按照实际的需要和预期的电能使用情况来设定电能分配比例，家庭网关按照用户设定来安排用电设备的用电量，从而形成一套智能化的节能方案。家庭网关的主控模块1可以根据用户通过智能用电信息平台/远程客户端发送的控制命令后，将控制命令转发至智能用电设备，以达到控制用电设备开启或者关闭状态。用户还可以通过Web用户界面中的设备控制功能对家中的智能用电设备进行模式控制。按照用电设备的功能分类，分别对于每类用电设备可以进行模式控制，如下所述空气调节类智能用电设备可以控制智能用电设备的工作模式；有制冷工作模式、制热工作模式、换气工作模式、加湿工作模式等；各种模式中，分别可以设定温度、湿度等控制属性，例如智能空调设备。制冷类智能用电设备可以控制智能用电设备的工作模式；有速冻工作模式、冷冻工作模式、冷藏工作模式、恒温工作模式等；各种模式中，分别可以设定制冷温度，制冷速度等控制属性，例如智能冰箱设备。清洁类智能用电设备可以控制智能用电设备的工作模式；有快速清洁模式、重度清洁模式、轻度清洁模式等；各种模式中，分别可以设定清洁程度、清洁剂使用剂量等控制属性，例如智能洗衣机设备。厨卫类智能用电设备可以控制智能用电设备的工作模式；有快速模式、普通模式等；分别可以设定原料种类、原料用量等控制属性，例如智能电饭煲。用电设备发生异常时，智能用电设备会将报警信息通过无线传感网通信模块传送到家庭网关，家庭网关收到报警信息后，在家庭网关的存储器记录此事件。通过家庭网关提供的用电信息以及用电设备信息，用户能够通过家庭网关对用电设备进行状态控制以及用电设备参数的设置。2)广域网通信模块2，实现家庭网关与远程客户端或者智能用电信息平台的通信。家庭网关的以太网通信模块主要用途是与家庭宽带接入网连接，其作用主要包括1、接收和处理来自以太网上的远程客户端(远程客户端是指客户的移动终端)的命令，家庭网关根据命令来执行相关的操作；2、家庭网关把采集的感知单元的用电信息通过以太网发送到远程客户端，便于客户端对用电信息进行分析处理和控制。主控模块可以将采集到的用电信息通过广域网通信模块传输到智能用电信息平台，以便用户通过远程客户端从智能用电信息平台获取用户的用电信息。3)传感网通信模块3，可以选用无线传感网通信模块或有线传感网通信模块，其中无线传感网通信模块可以采用Zigbee、WIFI和WIA无线通讯模块，如图5所示，无线传感网通信模块包括微处理器、无线收发芯片、射频收发切换开关和天线，所述无线收发芯片分别与主控模块和射频收发切换开关相连，所述射频收发切换开关与天线相连接。用户可以通过家庭网关的无线传感网通信模块以无线方式对用电设备进行信息采集和控制。4)无线局域网通信模块4，为远程客户端(例如，本地计算机或者交互终端(例如，PAD))与家庭网关的通信接口，用户可以登录远程客户端并通过该接口访问家庭网关。5)存储器5，用于存储采集的用电信息以及根据该用电信息进行耗能分析而产生的结果等。6)电源模块6，用于进行电压转换并为家庭网关提供工作电压。如图3所示，本发明的家庭网关除了包括上述六项之外，还可以根据实际需求选用下述任意一项至全部四项7)USB接口 7，用户还可以通过该接口接插上网卡上网，另外，用户可以通过该接口将其历史某阶段的用电信息存储到存储介质。8) PLC载波通信模块8，用户还可以通过PLC载波通信模块8以有线方式对用电设备进行信息采集和控制。家庭网关的主控模块1通过UART (通用异步接收/发送装置)与 PLC载波通信模块8连接。PLC载波通信模块8主要用途包括1、外部感知单元的电量信息通过PLC载波通信模块8传输到主控模块1，主控模块1对电量信息进行存储和处理；2、远程客户端向家庭网关发出预设命令，PLC载波通信模块8按照用户命令来执行外部感知单元的开关控制。9)红外通信模块9，是具备红外学习功能的光敏管接收器，它的主要特点是内置一个动态编码库，具备红外学习功能，可由用户自主录入编码，把家庭的电视机遥控器、空调遥控器、以及其他智能家居遥控器的功能通过终端上的红外通讯模块进行录入。远程客户端通过命令启动家庭网关学习功能。并选择相应用电设备类型。家庭网关录入完成后， 把编码命令发送到远程客户端，远程客户端按照用户要求发送命令给家庭网关，家庭网关把命令通过传感网通信模块3把接收到的编码通过红外方式发射出去。家庭内部的用电设备的红外接收器通过解码来判断命令是否需要响应。如果需要响应。对应的用电设备会做出响应动作。10)显示器10，提供了人机接口，该显示器可以为触摸屏，用于提供智能用电业务功能按键，供用户选择，还可以接收用户输入的命令信息。例如，用户可以通过按键输入查询或者设置参数，并在显示器上进行显示，该显示器10还用于提示用户输入账户信息的提示信息以及显示家庭网关对用电数据的分析处理结果。依据本发明的家庭网关的用电数据信息采集流程为家庭网关的主控模块1将信息采集命令通过家庭网关的无线或有线传感网通信模块发送至智能用电设备的无线或有线传感网通信模块；智能用电设备的无线或有线传感网通信模块解析所述信息采集命令，并对智能用电设备进行用电信息采集；智能用电设备采集响应命令将采集数据通过智能用电设备的无线或有线传感网通信模块反馈给家庭网关的无线或有线传感网通信模块；家庭网关的无线或有线传感网通信模块再将采集数据反馈给家庭网关的主控模块1。依据本发明的家庭网关的控制用电设备的控制流程为用户通过远程客户端或其他通信终端，在界面上通过点选方式可以对家庭中用电设备进行即时开关控制和定时开关控制，此时，远程客户端向家庭网关发送控制命令；家庭网关的主控模块1将控制命令通过家庭网关的无线或有线传感网通信模块发送至智能用电设备的无线或有线传感网通信模块；智能用电设备的无线或有线传感网通信模块解析控制命令，并将控制命令发送至智能用电设备；智能用电设备响应命令完成控制动作，并将控制动作完成结果通过智能用电设备的无线或有线传感网通信模块发送至家庭网关的无线或有线传感网通信模块；家庭网关的无线或有线传感网通信模块再将用电设备完成控制动作结果反馈给家庭网关的主控模块1。依据本发明的家庭网关与智能用电信息平台通信的具体方法为在整个用电管理系统中，家庭网关负责对家庭内部用电信息的收集，并将其传到智能用电信息平台，同时接收平台命令并对用电设备进行控制；与此对应，平台负责对用电信息进行汇总、存储和分析计算，接收用户的访问和请求，向家庭网关发送设备控制信息和消息。为实现家庭网关与平台的信息交互，采取下面两种方式
①常规地，家庭网关周期性向平台上报。②用电信息平台端发起查询、家庭网关应答的方式平台会在一些情况下主动向家庭网关发起查询，要求家庭网关即刻回复当前用电情况信息。这些情况包括但不限于用户通过平台请求即时用电信息查询；平台在预定时间内没有成功收到家庭网关的用电信息报告；在这一过程，由平台向家庭网关发送查询命令而启动，并以平台向家庭网关发送成功接收通知而结束。智能用电信息平台由服务器、网络设备、存储设备、其他外围设备和平台应用软件组成，并综合应用数据交换技术、门户技术、云计算技术、中间件技术、数据挖掘技术和通信技术等，实现数据集成和深入分析与应用，建设成为多设备、多网络、多应用、互联互通和互相融合的大网络系统，为客户提供服务。此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。
权利要求
1 一种家庭网关，所述网关包括主控模块(1)、广域网通信模块O)、传感网通信模块 (3)、无线局域网通信模块G)、存储器( 和电源模块(6)，其特征在于1)所述主控模块(1)通过所述传感网通信模块C3)从用电设备采集用电信息并根据所述用电信息进行耗能分析和/或能源控制；所述用电信息包括用电数据信息、用电设备信息和用电设备的状态信息；2)所述传感网通信模块(3)，通过无线或有线方式采集用电设备信息并对其控制；所述传感网通信模块C3)选用无线传感网通信模块或有线传感网通信模块；3)所述无线局域网通信模块G)，为远程客户端提供与家庭网关的通信接口，用户可登录远程客户端并通过所述无线局域网通信模块访问家庭网关；4)所述广域网通信模块( 与家庭宽带接入网进行连接，用于家庭网关与远程客户端或者智能用电信息平台的通信；5)所述存储器(5)，用于存储所述主控模块采集的用电信息及根据所述用电信息进行耗能分析而产生的结果；6)所述电源模块(6)，用于进行电压转换并为该家庭网关提供工作电压；所述主控模块(1)分别对广域网通信模块( 、传感网通信模块C3)和无线局域网通信模块⑷进行控制。
2.如权利要求1所述的家庭网关，其特征在于所述家庭网关包括USB接口(7)、PLC载波通信模块(8)、红外通信模块(9)和显示器(10)中的任意一项至全部所述USB接口(7)，用于通过该USB接口接插上网卡上网，和/或通过该USB接口将其历史某阶段的用电信息存储到存储介质；所述PLC载波通信模块(8)，通过通用异步接收/发送装置与所述主控模块(1)连接， 通过有线方式采集和控制用电设备信息，将外部感知单元的电量信息传输到主控模块；接收到远程客户端向家庭网关发出的命令后按照命令来执行外部感知单元的开关控制；所述红外通信模块(9)，用于接收用户通过智能家居终端上的红外通讯模块进行录入； 远程客户端通过命令控制家庭网关选择相应智能家居用电设备进行对应的响应；将命令输入到家庭网关后，家庭网关会将编码命令发送到远程客户端，远程客户端按照用户要求发送命令给家庭网关，家庭网关把命令通过无线传感网通信模块把接收到的编码通过红外方式发射出去；家庭内部的用电设备的红外接收器通过解码判断命令是否需要响应；如果需要响应，对应的用电设备会做出响应动作；所述显示器(10)，用于提供人机接口，接收用户触发的用电服务命令信息，提示用户输入账户信息以及显示对用电信息的分析处理结果。
3.如权利要求2所述的家庭网关，其特征在于，所述用电数据信息包括以下任意一项至全部电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、视在功率和电量；所述用电设备信息包括以下任意一项至全部用电设备的ID号、用户姓名和地址信息；所述用电设备的状态信息包括a和/或b中的任意一项至全部信息a.传统用电设备包括通、断电状态；b.智能用电设备状态信息，所述智能用电设备状态信息包括以下任意一项至全部温度、湿度、制冷温度、制冷速度以及清洁类智能用电设备的清洁程度、清洁剂使用剂量或者厨卫类智能用电设备的原料用量信息。
4.如权利要求3所述的家庭网关，其特征在于，所述主控模块(1)包括对采集的用电数据信息进行数据滤波处理的数据滤波子模块(11)，所述数据滤波处理是将采集的用电数据信息与预设条件的高/低限值对比，其值高于给定的高限值或是低于给定的低限值时，判定该用电数据信息为滤波数据。
5.如权利要求4所述的家庭网关，其特征在于，所述主控模块(1)包括接收到用户命令信息后对该用户的用电信息进行分析的分析子模块(12)，所述子模块包括以下任意一种至全部分析处理方式a.能耗排名，在用户选择的时间跨度内，将家庭内部所有用电设备进行排名，列出其耗电量顺序，确定最高和最低的用电设备；b.能耗比较，对选用的多款用电设备，统计其在一段时间内的峰谷电量电费，帮助用户调整用电习惯；c.分类统计，统计家庭内的功能上分为制冷用电设备、空气调节用电设备、清洁用电设备、厨卫用电设备和其它用电设备的耗能情况；d.对智能用电设备的待机能耗报告，显示用户所选的智能用电设备的待机电量和待机时间。
6.如权利要求5所述的家庭网关，其特征在于，所述主控模块(1)包括智能处理子模块(13)，用于进行以下任意一种至全部智能处理通过对用户的用电习惯进行分析，把用户当前的用电习惯中不合理或被用户忽视的部分提示出来，并给出有益的用电建议；根据用户的碳足迹计算器功能命令，计算家庭以及个人在日常生活中的衣、食、住、行、 用五方面所产生的二氧化碳的排放量；根据用户的用电基本情况，分析出家庭用电的主要能耗，并且根据用户按照实际的需要和预期的电能使用情况输入的电能分配情况，对用电设备进行智能化控制；根据用户通过智能用电信息平台/远程客户端发送的控制命令后，将控制命令转发至智能用电设备，以达到控制用电设备转换到开启或者关闭状态。
7.一种远程智能系统，其特征在于，所述远程智能系统包括上述1-6项权利要求任一项所述的家庭网关和智能用电信息平台，其中所述家庭网关采集各个终端用户的用电信息，并将其传到智能用电信息平台，同时接受智能用电信息平台的命令对用电设备进行控制；所述智能用电信息平台汇总、存储和/或分析计算家庭网关传的用电信息，接收用户的访问和请求，向家庭网关发送设备控制信息。
8.一种能源控制方法，其特征在于，所述方法包括(1)采集各个终端用户的用电信息，该用电信息包括用电数据信息、用电设备信息和用电设备的状态信息；(2)对步骤(1)采集到的用电数据信息进行数据滤波处理，所述数据滤波处理是将采集的用电数据信息与预设条件的高/低限值对比，其值高于给定的高限值或是低于给定的低限值时，判定该用电数据信息为滤波数据；(3)对步骤( 所采集数据的用电设备进行耗能分析和能源控制，具体包括接收到用户命令信息后对该用户的用电信息进行分析，包括下述任意一种至全部处理方式a.能耗排名，在用户选择的时间跨度内，将家庭内部所有用电设备进行排列，找出其耗电量最高和最低的用电设备；b.对所选的多款用电设备进行能耗比较，统计其在一段时间内的峰谷电量电费，帮助用户调整用电习惯；c.分类统计，统计家庭内的功能上分为制冷用电设备、空气调节用电设备、清洁用电设备、厨卫用电设备和其它用电设备的耗能情况；d.对智能用电设备的待机能耗报告，显示用户所选的智能用电设备的待机电量和待机时间。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于还包括以下步骤(4)经过步骤(3)的分析和控制后对所述用电设备进行智能化处理流程，具体包括以下任意一种至全部处理方式通过对用户的用电习惯进行分析，把用户当前的用电习惯中不合理或被用户忽视的部分提示出来，并给出有益的用电建议；根据用户的碳足迹计算器功能命令计算家庭以及个人在日常生活中的衣、食、住、行、 用五方面所产生的二氧化碳的排放量；根据用户的用电基本情况分析出家庭用电的主要能耗，并且根据用户按照实际的需要和预期的电能使用情况输入的电能分配情况，对用电设备进行智能化控制；根据用户通过智能用电信息平台/远程客户端发送的控制命令后，将控制命令转发至智能用电设备，以达到控制用电设备转换到开启或者关闭状态。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于还包括以下步骤接收用户通过远程客户端或其他通信终端对家庭中用电设备进行即时开关控制和定时开关控制的控制命令；将控制命令发送至智能用电设备；接收所述智能用电设备响应命令完成控制命令，并返回的控制动作完成结果。
全文摘要
本发明涉及一种家庭网关、智能系统及其能源控制方法。本发明提供的技术方案包括主控模块、广域网通信模块、传感网通信模块、无线局域网通信模块、存储器和电源模块等模块；具有上述家庭网关和智能用电信息平台的智能系统；使用上述家庭网关和智能系统的能源控制方法。本发明提供的技术方案既可以实现对家庭网关所承载的业务进行配置管理，又可以对用电设备进行远程状态查询、控制管理、参数配置和软件升级。
文档编号H04L12/66GK102420784SQ201110308958
公开日2012年4月18日 申请日期2011年10月13日 优先权日2011年10月13日
发明者亓学庆, 任伟理, 刘国枫, 李涛, 李霁元, 杨旭升, 汤立志, 皮学军 申请人:中国电力科学研究院