CN103855808A - 基于云平台的家庭智能电力能效分析***及其分析方法 - Google Patents

基于云平台的家庭智能电力能效分析***及其分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于云平台的家庭智能电力能效分析***及其分析方法。通过自行记录用户单路和总路用电信息，通过云端数据分析家庭用电习惯、分析判断电器的种类。并学习如何省电，当该产品经过大量学习过程，***会在必要时提醒用户关闭某些家电。***会随着用户的使用时间，而越来越有效率。每一个用户都可以在云端建立自己的账号并将信息储存在云端，配套的智能手机App可以登陆这些账户，用户可以随时随地从云端***调用自己的用电报告，使用户可以了解自己的用电方式，选择合适的节能方案，并可使用远程设置控制这些线路的开关。

Description

基于云平台的家庭智能电力能效分析***及其分析方法
技术领域
本发明涉及一种基于云平台的家庭智能电力能效分析***及其分析方法，特别是涉及一种适用于电力用电侧的用电能效分析和用电管理。
背景技术
节能降耗是国家大政方针。要减少整个家庭的总的用电支出，应该先了解家庭内各个线路和设备的用电情况，才能实施正确的更有针对性的节能措施，节能效果才能持续有效。
现有用电采集***缺少家庭内用能数据计量手段和采集渠道。现有用电采集***能通过多种采集通道计量和采集到各个家庭各自总的用电情况，但缺少技术手段实现家庭内的各个线路、各类电器的用电情况的计量和采集。
用电分析离不开大数据的汇集和分析。要对家庭的用电情况做出正确判断和分析应该首先采集大量甚至海量的数据，经过分析建立数据模型，根据模型得出科学的分析判断，给出用电节能的建议。这些将涉及到云平台数据的应用。
要建立家庭智能能效分析***良好交互通道必不可少。用电的分析数据需要展示给用户，用户可以根据分析和建议调整用电行为，及时远程控制用电状态。这种交互应建立在用户乐于接受，方便使用的平台上。但在现有状态下没出现这样的应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够进行分路用电分析的家庭智能电力能效分析***及其分析方法。
本发明采用的技术方案如下：一种基于云平台的家庭智能电力能效分析***，其特征在于：包括进行用电计量控制和电能数据采集的家庭智能配电装置，对采集的电能数据进行收集、存储和分类统计的电力能效数据云平台，以及根据云平台的电能数据进行用电信息管理的家庭用电交互终端；其中，所述家庭智能配电装置安装于用户用总电的用电入口处，包括2个以上单路用电计量控制器，用于计量和控制配电给家庭内的不同用电区域或用电类别；还包括与单路用电计量控制器相连的通信模块，完成对多个用电计量控制器的识别和数据的采集并与网络路由器进行通信。
作为优选，所述家庭智能配电装置还包括用于进行过压、过流和漏电保护的数字计量电路。
作为优选，所述数字计量电路为输出数字量的电能计量芯片，或者具有电能数字量输出的电能计量芯片+CPU组合的单芯片。
作为优选，所述家庭用电交互终端为装有智能交互***的终端设备。
作为优选，所述家庭用电交互终端为智能手机。
一种基于云平台的家庭智能电力能效分析方法，具体方法为：对各个单路用电计量控制器进行编码；各个单路用电计量控制器，分别计量控制家庭内的各个不同用电区域或用电类型的电器电路，单路用电电能及单路通断；通信模块识别各个单路用电电能并进行采集；通信模块通过网络路由器将采集到的各个单路用电电能上传到电力能效数据云平台；电力能效数据云平台将收到的数据进行收集、存储和分类，将用电情况信息发送至家庭用电交互终端。
作为优选，所述方法还包括，家庭用电交互终端根据用电情况信息设置各个用电单路在某个时间段的通断。 
作为优选，所述方法还包括，家庭用电交互终端直接从网路路由器提取当前的各个用电单路用电情况信息，并实时设置各个用电单路在当前的通断。
作为优选，所述方法还包括，电力能效数据云平台通过大量家庭用电数据的统计，针对单个家庭总路用电情况与大量家庭总路用电情况进行比较和分析，将分析数据发送至家庭用电交互终端。
作为优选，所述方法还包括，电力能效数据云平台通过大量家庭用电数据的统计，针对单个家庭总路用电情况与大量家庭总路用电情况进行比较、分析和预测，提出用电建议并将用电建议发送至家庭用电交互终端。
作为优选，所述方法还包括，电力能效数据云平台通过大量家庭用电数据的统计，针对单个家庭单路用电情况与大量家庭相应单路用电情况进行比较和分析，将分析数据发送至家庭用电交互终端。
作为优选，所述方法还包括，电力能效数据云平台通过大量家庭用电数据的统计，针对单个家庭单路用电情况与大量家庭相应单路用电情况进行比较、分析和预测，提出用电建议并将用电建议发送至家庭用电交互终端。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过自行记录用户单路和总路用电信息，通过云端数据分析家庭用电习惯、分析判断电器的种类。并学习如何省电，当该产品经过大量学习过程，***会在必要时提醒用户关闭某些家电。***会随着用户的使用时间，而越来越有效率。每一个用户都可以在云端建立自己的账号并将信息储存在云端，配套的智能手机App可以登陆这些账户，用户可以随时随地从云端***调用自己的用电报告，使用户可以了解自己的用电方式，选择合适的节能方案，并可使用远程设置控制这些线路的开关。
附图说明
图1为本发明其中一实施例的单路用电计量控制器原理示意图。
图2为本发明其中一实施例的原理框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1和图2所示，一种基于云平台的家庭智能电力能效分析***，包括进行用电计量控制和电能数据采集的家庭智能配电装置，对采集的电能数据进行收集、存储和分类统计的电力能效数据云平台，以及根据云平台的电能数据进行用电信息管理的家庭用电交互终端；其中，所述家庭智能配电装置安装于用户用总电的用电入口处，包括2个以上单路用电计量控制器，用于计量和控制配电给家庭内的不同用电区域或用电类别的电器电路；还包括与单路用电计量控制器相连的通信模块，完成对多个用电计量控制器的识别和数据的采集并与网络路由器进行通信。
通信模块通过工业总线（RS485、M-BUS）与控制器进行连接，每一路的计量控制器均有一个编码，通讯模块完成对多个用电计量控制器的自动识别和数据的采集。也下传远程的控制命令。通信模块通过网络路由器，完成与后台的电力能效数据云平台和家庭用电交互平台的数据通信。
每一路的单路用电计量控制器配电给家庭内的不同用电区域和用电类别的电器电路，如：照明、插座、多路的空调、厨房等。
所述家庭智能配电装置还包括用于进行过压、过流和漏电保护的数字计量电路。在本具体实施例中，所述数字计量电路为输出数字量的电能计量芯片，或者具有电能数字量输出的电能计量芯片+CPU组合的单芯片。
每一路单路用电计量控制器均能通过交流电能计量电路（由电阻式传感器和计量芯片组成），计量所消耗的电能，由控制器内的CPU计算出电流、电压等用电的参数。多个单路用电计量控制器可以通过装置的总线汇集数据到装置的通信模块。
每一路控制器测量了电流电压等用电参数，控制器可以根据测量的值进行判断，自动执行对计量控制器内的继电器开关进行控制，实现过压、过流、漏电保护动作功能。现有技术中的过压、过流、漏电保护装置往往采用机械式或模拟电路构成，如：采用放大器、比较器、施密特电路等，电磁式漏电保护，它们的精度较低，一致性也较差。本专利采用数字计量电路（电路计量芯片），精度和一致性很高。由CPU读取计量电路的数字量，计算出电流、电压、电能等数据。
所述家庭用电交互终端为装有智能交互***的终端设备。该设备终端可以为智能电视终端，智能掌上终端等装有智能交互***的终端设备。
在本具体实施例中，所述家庭用电交互终端为智能手机，方便用户随时随地进行实时交互控制。
所述网络路由器为有线或无线路由器。通信模块收集汇总各路的用电计量数据，可以通过WIFI连接装置外单独的无线路由器上传到后台云平台的数据分析***。也可以通过另一种装置内的网络连接设备上传到后台云平台的数据分析***。同时接收来自用电交互***发来控制命令，进行用电设备开关控制。
如图2所示，基于上述硬件***的，一种基于云平台的家庭智能电力能效分析方法的具体方法为：对各个单路用电计量控制器进行编码；各个单路用电计量控制器，分别计量和控制家庭内的各个不同用电区域或用电类型的，单路用电电能和单路通断；通信模块识别各个单路用电电能并进行采集；通信模块通过网络路由器将采集到的各个单路用电电能上传到电力能效数据云平台；电力能效数据云平台将收到的数据进行收集、存储和分类，将用电情况信息发送至家庭用电交互终端。
数据的分类的方式可以有多种维度：
可按户内面积，户内房间数目、住户居住小区类型（高档别墅，高档楼宇、普通住宅）等多种分类方法，再按每户的户内用电线路进行细分（厨房插座、厨房照明、普通照明、普通插座、多路空调线路等）。
还可以按时间数据进行分类：以区分这个数据时在什么日期用的，是在什么季节，是在一天中的什么时段使用的。
还可以按用户的用电地域分类：大城市、中等城市、小城镇。
按用户的当地气候类型或气温梯度进行分类。
家庭用电交互终端为每一个用户建立单独的账户，从电力能效数据云平台获取数据，通过无线网络与用户建立联系，将多种用电信息在用户智能手机上进行展示。
所述方法还包括，家庭用电交互终端根据用电情况信息设置各个用电单路在某个时间段的通断。根据个人用电习惯需求，可以设置各个单路在某个时间段内为通路状态或断路状态，以更好适应用电习惯且实现节约用电。 
所述方法还包括，家庭用电交互终端直接从网路路由器提取当前的各个用电单路电情况信息，并实时设置各个用电单路在当前的通断。例如，在家中无人的情况下，发现不需要某一路通电的情况下有在消耗电量，即可通过智能手机交互终端发送控制命令，通过云平台控制单路继电控制开关的通断。
其中的通断开关可采用磁保持继电器，此种继电器值需要在开关状态改变时通电，状态改变后不用通电维持状态。避免采用电磁继电器需要通电维持一种状态，也不像断路器那样，虽然不需要通电维持状态，但其开关闭合需要手动控制。
所述方法还包括，电力能效数据云平台通过大量家庭用电数据的统计，针对单个家庭总路用电情况与大量家庭总路用电情况进行比较和分析，将分析数据发送至家庭用电交互终端。
所述方法还包括，电力能效数据云平台通过大量家庭用电数据的统计，针对单个家庭总路用电情况与大量家庭总路用电情况进行比较、分析和预测，提出用电建议并将用电建议发送至家庭用电交互终端。
所述方法还包括，电力能效数据云平台通过大量家庭用电数据的统计，针对单个家庭单路用电情况与大量家庭相应单路用电情况进行比较和分析，将分析数据发送至家庭用电交互终端。
所述方法还包括，电力能效数据云平台通过大量家庭用电数据的统计，针对单个家庭单路用电情况与大量家庭相应单路用电情况进行比较、分析和预测，提出用电建议并将用电建议发送至家庭用电交互终端。
大量的数据经过采集、存储、分类后该平台可以进行统计、分析和比较。既能够对总的用电情况进行统计、分析和比较，也能够对各个单路情况进行用电统计、分析和比较（例如：可以对单个家庭的空调用电和多个家庭空调用电情况进行统计、分析和比较）。对每一个用户可以多个进行分析：
横向比较，将用户的用电数据与其同类型用户的平均值进行比较，得出个体用电特征，这个用电特征可以是总路的，也可以使单路的，可以只将特征比较结果展示给用户，也可以***分析后，将用电建议发给客户。
纵向比较，将用户长期数据记录下来，追溯历史用电/能效数据，进行历史数据的比较，得出短时间（如一天）、长时间（不同季节）的用户差异和特性。这个历史数据可以是总路的，也可以使单路的，可以只将历史数据和现有数据比较结果展示给用户，也可以***分析后，将用电建议发给客户。
差异化比较：将不同类型（气候、城市化水平、地理特征的不同）的用户的用电数据进行差异化比较，分析出不同类型用户的用电特性。
所述的用电建议，比如，能够对相同类型用电电器相似用电习惯下，不同类型电器进行用电情况分析比较。例如，在相似用电习惯下，定频空调家庭和变频空调家庭的用电情况进行一个比较，给出在该用电习惯下，采用什么型号的电器合适。或者采用该型号的电器情况下，应该采用什么样的用电习惯才能达到节约用电的目的。
该平台结合家庭用电交互***为用户进行用电数据的展示，提供节能措施建议：平台集成专家***，可以计算出一些可以比较的用电数据，用以与单个用户进行比较。可以生成单个用户的多种维度用电分析数据，可以为与用户的交互展示提供数据。如多种用电及能耗信息统计图形、曲线和报表，以日、周、月、年为周期的电能消耗统计报表，为用户提供全面有效电能消耗数据；可在不同时段下生成各种用电/能效数据报表和曲线，帮助用户掌握最大负荷和最小负荷的发生时间、用电习惯、用电趋势等。
云平台将经过整理的数据利用通信***通过绑定的用户账号可以及时发送用户的手机上，提出的分析和建议将再后台传送给家庭用电交互***，家庭用电交互***包括用户账户管理***和信息发布所需的设备和通信***。用户账户管理***将管理用户用电的账户信息，将其与用户的用电信息相关联。信息发布所需的设备和通信***会采用无线网路通信技术，可以是2G、3G甚至4G技术，通过这些通信技术将数据发送到用户账户对应的用户手机上。
同时用户可以主动登陆用电情况发布***，在***的软件界面上登陆自己的账号获取更多的用电分析报告和用电建议，如用电的柱状图、趋势图预测图，按各种分类方法的用电分析图。同时可以根据用电分析报告和用电建议远程控制家里的电力线路，主动调节自己的用电习惯，手动在家里进行家庭用电电器的开关控制，同时也可以远程监测到家里的用电情况，远程控制开关。***实现人性化的方式进行家庭节能增效、减小家庭开支，提高整体电网运行效率。 

Claims (12)

1.一种基于云平台的家庭智能电力能效分析***，其特征在于：包括进行用电计量控制和电能数据采集的家庭智能配电装置，对采集的电能数据进行收集、存储和分类统计的电力能效数据云平台，以及根据云平台的电能数据进行用电信息管理的家庭用电交互终端；其中，
所述家庭智能配电装置安装于用户用总电的用电入口处，包括2个以上单路用电计量控制器，用于计量和控制配电给家庭内的不同用电区域或用电类别的电器电路；还包括与单路用电计量控制器相连的通信模块，完成对多个用电计量控制器的识别和数据的采集并与网络路由器进行通信。
2.根据权利要求1所述的基于云平台的家庭智能电力能效分析***，其特征在于：所述家庭智能配电装置还包括用于进行过压、过流和漏电保护的数字计量电路。
3.根据权利要求2所述的基于云平台的家庭智能电力能效分析***，其特征在于：所述数字计量电路为输出数字量的电能计量芯片，或者具有电能数字量输出的电能计量芯片+CPU组合的单芯片。
4.根据权利要求1所述的基于云平台的家庭智能电力能效分析***，其特征在于：所述家庭用电交互终端为装有智能交互***的终端设备。
5.根据权利要求4所述的基于云平台的家庭智能电力能效分析***，其特征在于：所述家庭用电交互终端为智能手机。
6.一种基于云平台的家庭智能电力能效分析方法，其特征在于：具体方法为：对各个单路用电计量控制器进行编码；各个单路用电计量控制器，分别计量控制家庭内的各个不同用电区域或用电类型的，单路用电电能及单路通断；通信模块识别各个单路用电电能并进行采集；通信模块通过网络路由器将采集到的各个单路用电电能上传到电力能效数据云平台；电力能效数据云平台将收到的数据进行收集、存储和分类，将用电情况信息发送至家庭用电交互终端。
7.根据权利要求6所述的基于云平台的家庭智能电力能效分析方法，其特征在于：所述方法还包括，家庭用电交互终端根据用电情况信息设置各个用电单路在某个时间段的通断。 
8.根据权利要求6所述的基于云平台的家庭智能电力能效分析方法，其特征在于：所述方法还包括，家庭用电交互终端直接从网路路由器提取当前的各个用电单路用电情况信息，并实时设置各个用电单路在当前的通断。
9.根据权利要求6所述的基于云平台的家庭智能电力能效分析方法，其特征在于：所述方法还包括，电力能效数据云平台通过大量家庭用电数据的统计，针对单个家庭总路用电情况与大量家庭总路用电情况进行比较和分析，将分析数据发送至家庭用电交互终端。
10.根据权利要求9所述的基于云平台的家庭智能电力能效分析方法，其特征在于：所述方法还包括，电力能效数据云平台通过大量家庭用电数据的统计，针对单个家庭总路用电情况与大量家庭总路用电情况进行比较、分析和预测，提出用电建议并将用电建议发送至家庭用电交互终端。
11.根据权利要求6所述的基于云平台的家庭智能电力能效分析方法，其特征在于：所述方法还包括，电力能效数据云平台通过大量家庭用电数据的统计，针对单个家庭单路用电情况与大量家庭相应单路用电情况进行比较和分析，将分析数据发送至家庭用电交互终端。
12.根据权利要求11所述的基于云平台的家庭智能电力能效分析方法，其特征在于：所述方法还包括，电力能效数据云平台通过大量家庭用电数据的统计，针对单个家庭单路用电情况与大量家庭相应单路用电情况进行比较、分析和预测，提出用电建议并将用电建议发送至家庭用电交互终端。
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