CN105573282B

CN105573282B - 一种家庭电网

Info

Publication number: CN105573282B
Application number: CN201610077530.5A
Authority: CN
Inventors: 王红
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Priority date: 2016-02-03
Filing date: 2016-02-03
Publication date: 2020-03-17
Anticipated expiration: 2036-02-03
Also published as: US10608833B2; WO2017133287A1; CN105573282A; US20180331844A1

Abstract

本发明属于输变电技术领域，具体涉及一种家庭电网。该家庭电网包括电力线、连接至电力线上的多个电器以及与电器对应的控制器，还包括现场控制单元和中央控制单元，其中：现场控制单元，包括与控制器连接的调制器和与电器连接的解调器，调制器用于生成并发射开关控制信号，解调器用于接收并提取电器控制信号；中央控制单元，分别与调制器和解调器连接，用于接收调制器的开关控制信号并生成相应的开闭控制信号，并将开闭控制信号发送至解调器，解调器接收开闭控制信号作为电器控制信号。该家庭电网具有控制逻辑简单、易编辑，安全性高，成本低等优点。

Description

一种家庭电网

技术领域

本发明属于输变电技术领域，具体涉及一种家庭电网。

背景技术

输变电技术是电厂发电到用户用电的重要技术，为人类文明提供了重要的基础。目前，家庭电网的入户标准为220V/50Hz或110V/60Hz，由于楼宇或小区电网复杂，因此入户电压需进行滤波隔离，以免干扰家庭电网的运行，保证入户电压和频率都满足要求。

随着电子技术在现实生活中的广泛应用，人们越来越感受到电子产品为生活所带来的各种便利。家庭电网中涉及各种电器，而绝大多数是涉及开关量的设备，如电灯、开关、插座等，也有冰箱、空调等具有多种状态的设备。具体说来，最常用的家庭电器及元件有单态的、双态的和多态的，单态的电器元件有插座、监控摄像头等；双态的有电灯、开关、光学声学传感器、具有开关功能的插座等；多态电器有温度可调的空调、冰箱、光强可调的电灯等。

统筹管理各个家庭电器的状态对构建智能家居有积极意义，家庭电网成为现代智能家居的基础。现代智能家居，不但要求功能多样，管理方便，使用简单，还要设计安装快捷，节约材料等要求，以符合现代都市对绿色低碳生活的要求。目前，家庭电器的开关控制通常是采用人为实地开关，部分较先进的采用实体遥控器进行控制，难以实现异地控制和开关对不同电器的任意控制。

如何实现这些基础电器的智能管理功能，提高智能家居的安全性，防止被入侵，并降低成本，成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种家庭电网，其具有控制逻辑简单、易编辑，安全性高，成本低等优点。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该家庭电网，包括电力线、连接至所述电力线上的多个电器以及与所述电器对应的控制器，还包括现场控制单元和中央控制单元，其中：

所述现场控制单元，包括与所述控制器连接的调制器和与所述电器连接的解调器，所述调制器用于生成并发射开关控制信号，所述解调器用于接收并提取电器控制信号；

所述中央控制单元，分别与所述调制器和所述解调器连接，用于接收所述调制器的所述开关控制信号并生成相应的开闭控制信号，并将所述开闭控制信号发送至所述解调器，所述解调器接收所述开闭控制信号作为所述电器控制信号。

优选的是，所述中央控制单元能接收任意频率的所述开关控制信号以及生成并发出任意频率的所述开闭控制信号，所述电器受唯一频率的所述电器控制信号控制其开闭，不同所述电器的开关控制信号频率各不相同；所述开关控制器具有与其对应的所述电器相同的唯一频率的所述开关控制信号，不同所述电器控制器的开闭开关控制信号频率各不相同。

优选的是，所述中央控制单元包括接收模块、查询模块、存储模块和发送模块，其中：

所述接收模块，与所述调制器通过所述电力线连接，用于接收所述开关控制信号，并将所述开关控制信号传送至所述查询模块；

所述存储模块，与所述接收模块连接，用于预存包括所述开关控制信号和所述开闭控制信号的设定规则的映射表，所述开关控制信号和所述开闭控制信号一一对应；

所述查询模块，与所述存储模块和所述发送模块连接，所述查询模块根据所述开关控制信号查询所述映射表，并将得到的所述开闭控制信号传送至所述发送模块；

所述发送模块，与所述解调器通过所述电力线连接，用于接收所述开闭控制信号，并将所述开闭控制信号发送至所述解调器。

优选的是，所述中央控制单元还包括通信模块，所述通信模块使得所述中央控制单元能与用户能通过设置终端进行信息交互，交互信息更新并存储至所述映射表中；

所述设置终端，能与所述中央控制单元以无线方式连接，用于供用户设置所述电器的状态、设置所述电器的定时控制、设置所述开关与所述电器的对应关系，以及设置一个或几个所述控制器对所述电器的控制对应关系，以及对所述控制器与所述电器当前状态的监控。

优选的是，所述电器具有单态模式或双态模式或多态模式，每一状态模式均具有一个标识地址，单一所述标识地址在所述映射表中与所述控制器具有唯一的对应频率，或多个所述标识地址组合在所述映射表中与所述控制器具有唯一的对应频率。

优选的是，所述设置终端包括手机、PAD，所述设置终端与所述中央控制单元通过无线网络通信。

优选的是，多个所述控制器通过所述电力线并联连接，所述控制器与所述调制器串联接连；多个所述电器通过所述电力线并联连接，所述电器与所述解调器串联连接。

优选的是，所述中央控制单元为可编程控制器，且设置于入户后的所述电力线的始端。

优选的是，所述电器包括能接入所述电力线的电灯、插座、冰箱、空调的至少一种，所述控制器包括开关、插座的至少一种。

优选的是，所述家庭电网在入户前与小区电网设置有隔离电源，以保证所述家庭电网的入户电压和频率。

本发明的有益效果是：该家庭电网通过将电器以及与电器对应的控制器均设置在电力线上，具有如下优点：布线简洁美观，无需重新改变布线的结构，控制逻辑简单易编辑；使用终端设备选择控制逻辑关系，便于对家用电器进行操作和定时控制，操作简单便于管理；提高了智能家居的安全性，防止被入侵，并降低成本。

附图说明

图1为本发明实施例中智能家庭电网的结构示意图；

图2为图1中智能家庭电网中控制信号的流向示意图；

图3为调制器和解调器的信号变换示意图；

图中：

1－现场控制单元；11－调制器；12－解调器；

2－中央控制单元；3－电器；4－控制器；5－设置终端。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明家庭电网作进一步详细描述。

在日常生活中，基础电器都必须连接到家庭电网的电力线上，通过增设控制部件，利用现有的电力线就可以实现家居智能管理；若采用无线方式，则需要首先要升级电器，即在每个基础电器上都先配置无线连接装置才能实现智能管理，从而增加了成本，难度也较高。可见，有线方式比无线方式更合适实现基础电器的智能管理。

本发明提供一种具有有线广播功能的智能家庭电网，将开关控制信号设定在原本只能传输电能的电力线上进行传输。在实现这些基础电器的智能管理功能的基础上，提高智能家居的安全性，防止被入侵，并降低成本。这里的广播指的是，中央控制单元通过查询电器控制对应关系表，发出固定频率的信号(这就是一种广播)，向所有的基础电器发出广播，但是只有符合频率的某个基础电器可以响应这个信号。

一种家庭电网，如图1所示，包括电力线、连接至电力线上的多个电器3以及与电器3对应的控制器4，还包括现场控制单元1和中央控制单元2，同时参考图2，其中：

现场控制单元1，包括与控制器4连接的调制器11和与电器3连接的解调器12，调制器11用于生成并发射开关控制信号，解调器12用于接收并提取电器控制信号；

中央控制单元2，分别与调制器11和解调器12连接，用于接收调制器11的开关控制信号并生成相应的开闭控制信号(也即提取调制器11的开关控制信号以及根据设定规则生成相应的开闭控制信号)，并将开闭控制信号发送至解调器12，解调器12接收开闭控制信号作为电器控制信号。

其中，中央控制单元2能接收任意频率的开关控制信号以及生成并发出任意频率的开闭控制信号，电器3受唯一频率的电器控制信号控制其开闭，不同电器3的开关控制信号频率各不相同；控制器4具有与其对应的电器3相同的唯一频率的开关控制信号，不同控制器4的开闭控制信号频率各不相同。图1中，冰箱、空调等电器的控制信号频率、电器与控制器之间的对应关系设置仅为举例，事实上，为保证控制关系的正确性，每个电器的控制信号频率都是不一样的，对应关系也可以随意变换。

在本实施例的家庭电网中，将信号与电能都在电力线上进行传输，实现有线广播对电器3的控制。中央控制单元2可以发出或接收任意频率的信号，电灯等电器3只能接收唯一频率的信号控制，开关、插座等具有控制开闭功能的控制器4只能发出唯一频率的信号，每个电器3和每个控制器4都只能接收或发出的频率都必须不同，保证控制的正确性。

在物理连接关系上，多个控制器4通过电力线并联连接，控制器4与调制器11串联接连；多个电器3通过电力线并联连接，电器3与解调器12串联连接，并联控制能有效保证各个电器3的独立性。这里的电器3包括能接入电力线的电灯、插座、冰箱、空调、电视机的至少一种，控制器4包括开关、插座的至少一种，实现多样性电器3的控制。例如：电视机端的解调器12与电视机开关连接，如果解调器12接收到关机的频率的信号，就关闭电视机开关，关闭电视机。这样组建的家庭电网，所有电器3和控制器4都独立并联在家庭电网内，布线简洁美观，逻辑简单，不容易出错，由中央控制单元2统一控制其中的电器3和控制器4以及操作，无需重新改变布线的结构。

具体的，中央控制单元2包括接收模块、查询模块、存储模块和发送模块，其中：

接收模块，与调制器通过电力线连接，用于接收开关控制信号，并将开关控制信号传送至查询模块；

存储模块，与接收模块连接，用于预存包括开关控制信号和开闭控制信号的设定规则的映射表，开关控制信号和开闭控制信号一一对应；

查询模块，与存储模块和发送模块连接，查询模块根据开关控制信号查询映射表，并将得到的开闭控制信号传送至发送模块，映射表实现信号传输和对应关系查表；

发送模块，与解调器通过电力线连接，用于接收开闭控制信号，并将开闭控制信号发送至解调器12。

为了便于用户设定电器3与控制器4之间的对应控制关系，以进行灵活地控制，中央控制单元2还包括通信模块，通信模块使得中央控制单元2能与用户能通过设置终端5进行信息交互，交互信息更新并存储至映射表中；

设置终端5，能与中央控制单元2以无线方式连接，用于供用户设置电器3的状态、设置电器3的定时控制、设置控制器4与电器3的对应关系，以及设置一个或几个控制器4对电器3的控制对应关系，以及对控制器4与电器3当前状态的监控。

设置终端5包括手机、PAD，设置终端5与中央控制单元2通过无线网络通信，采用常用的终端，实现灵活设置和控制。

通过无线网络，中央控制单元2可以由手机等设置终端5进行编程，设置各个电器3的状态，还可以设置控制器4与电器3的对应关系的映射表，将一个或几个控制器4与电灯等电器3进行映射对应处理，使一个或几个控制器4同时控制电灯的开关状态，使用手机、PAD等终端选择控制逻辑关系，可以选择更便捷的方式进行家用电器3的操作，也可以定时控制器4，实现用户对对应关系的灵活设置，更方便对电器3的管理，操作简单。

如图2所示，例如：可编辑客厅的电灯通过客厅的开关开启和关闭，也可以编辑为客厅的电灯通过卧室的开关开启和关闭；可以控制插座有无开通，进而可防止孩童触电，保证家庭用电的安全性。再例如：在通过设置终端5的App设定控制器4与电器3的对应关系的同时，还设定了定时控制信息，则到了设定时间时，中央控制单元2即向控制器4对应的电器3发出控制信号，打开或者关闭电器3。

例如，一种一个开关控制一个电灯开闭控制的情景中，设定如下的对应关系的映射：

电灯	L1	L2	L3	L4
					控制器	K1	K2	K3	K4

表中：L标识电灯，K代表控制器。其中的L、K之间的对应关系可以随意变换。

容易理解的是，现实生活中电器3可能具有单态模式或双态模式或多态模式；在本实施例的家庭电网的控制模式中，每一状态模式均具有一个标识地址，单一标识地址在映射表中与控制器4具有唯一的对应频率，或多个标识地址组合在映射表中与控制器4具有唯一的对应频率。此时，每个电灯、开关、插座等单态电器3都有自己的标识地址，双态或多态电器3具有多个标识地址。每个标识地址都由唯一的频率信号标识，只可以响应一种频率的信号。对于冰箱、空调等多态电器3，可以设置多个地址，并进行组合排列便于控制多个状态。

例如：一种实现多种不同开关及其开关组合的控制的情景中，设定如下的对应关系的映射：

作为一种示例，中央控制单元2为可编程控制器4，且设置于入户后的电力线的始端，该家庭电网构成的智能家居中的用电器3都由可编程控制器4控制，实现户内所有电器3的统筹控制。

调制器11和解调器12分别用于对信号进行调制和解调，可以接收和发出任一规定的频率信号。在实际应用中可根据具体控制场景进行灵活设计，这里不做限定。如图3所示，调制器11的作用在于将对于控制电器有用的控制信号叠加到电力线上，与电力信号共同传输；解调器12的作用在于将对于控制电器有用的控制信号从电力线上解调出来，提供给控制器4。图2中的信号流方向为：控制器4→调制器11→中央控制单元2→解调器12→电器3。

当然，在上述的家庭电网中，对电器的控制既可以通过开关控制也可以通过App控制，极大地便利了人们的家居生活。

优选的是，家庭电网在入户前与小区电网设置有隔离电源，以保证家庭电网的入户电压和频率。对于承载智能家居功能的家庭电网在入户时安装隔离电源，隔离电源使得家庭电网与小区电网相对独立，提供清洁无干扰的家庭电网***，保证家庭电网不会受小区电网影响，也不会对小区电网产生影响。同时，由于家庭电网在入户的时候加入频率过滤***，限定只能是满足电力线的50Hz的频率信号可以通过，防止被入侵，提高了智能家居的安全性。

本实施例的家庭电网，通过将电器以及与电器对应的控制器均设置在电力线上，具有如下优点：布线简洁美观，无需重新改变布线的结构，控制逻辑简单易编辑；使用终端设备选择控制逻辑关系，便于对家用电器进行操作和定时控制，操作简单便于管理；提高了智能家居的安全性，防止被入侵，并降低成本。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种家庭电网，包括电力线、连接至所述电力线上的多个电器以及与所述电器对应的控制器，其特征在于，还包括现场控制单元和中央控制单元，其中：

所述中央控制单元，分别与所述调制器和所述解调器连接，用于接收所述调制器的所述开关控制信号并生成相应的开闭控制信号，并将所述开闭控制信号发送至所述解调器，所述解调器接收所述开闭控制信号作为所述电器控制信号；

所述中央控制单元包括接收模块、查询模块、存储模块和发送模块，其中：

所述发送模块，与所述解调器通过所述电力线连接，用于接收所述开闭控制信号，并将所述开闭控制信号发送至所述解调器；

所述中央控制单元还包括通信模块，所述通信模块使得所述中央控制单元能与用户能通过设置终端进行信息交互，交互信息更新并存储至所述映射表中；

所述设置终端，能与所述中央控制单元以无线方式连接，用于供用户设置所述电器的状态、设置所述电器的定时控制、设置所述开关与所述电器的对应关系，以及设置一个或几个所述控制器对所述电器的控制对应关系，以及对所述控制器与所述电器当前状态的监控，所述中央控制单元能接收任意频率的所述开关控制信号以及生成并发出任意频率的所述开闭控制信号，所述电器受唯一频率的所述电器控制信号控制其开闭，不同所述电器的开关控制信号频率各不相同；所述开关控制器具有与其对应的所述电器相同的唯一频率的所述开关控制信号，不同所述电器控制器的开闭开关控制信号频率各不相同，所述电器具有单态模式或双态模式或多态模式，每一状态模式均具有一个标识地址，单一所述标识地址在所述映射表中与所述控制器具有唯一的对应频率，或多个所述标识地址组合在所述映射表中与所述控制器具有唯一的对应频率。

2.根据权利要求1所述的家庭电网，其特征在于，所述设置终端包括手机、PAD，所述设置终端与所述中央控制单元通过无线网络通信。

3.根据权利要求1或2所述的家庭电网，其特征在于，多个所述控制器通过所述电力线并联连接，所述控制器与所述调制器串联接连；多个所述电器通过所述电力线并联连接，所述电器与所述解调器串联连接。

4.根据权利要求1或2所述的家庭电网，其特征在于，所述中央控制单元为可编程控制器，且设置于入户后的所述电力线的始端。

5.根据权利要求1或2所述的家庭电网，其特征在于，所述电器包括能接入所述电力线的电灯、插座、冰箱、空调的至少一种，所述控制器包括开关、插座的至少一种。

6.根据权利要求1或2所述的家庭电网，其特征在于，所述家庭电网在入户前与小区电网设置有隔离电源，以保证所述家庭电网的入户电压和频率。