CN112034246A - 一种能源管理控制器以及能源管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能源管理控制器以及能源管理方法，包括能耗采集模块、功率控制模块、使用率统计模块和主控运算模块；主控运算模块根据该用电场所内的电器的用电实时总功率和使用率调节用电设备的功率，调节方式包括以下三种：当该用电场所内的人数大于阈值时，根据该用电场所的环境参数对用电设备的功率进行调节；当该用电场所内的人数小于阈值时，限定该用电场所内所有用电电器的用电实时总功率；当该用电场所内的人数为0时，则关闭该用电场所内所有的常用用电设备；通过采集用电场所内的用电实时总功率、环境参数和人数来判断该用电场所内是否存在用电浪费的情形并根据判断结果自动调节，提供三种调节方式，有效地节省用电量，提高用电效率。

Description

一种能源管理控制器以及能源管理方法

技术领域

本发明涉及能源管理技术领域，具体是一种能源管理控制器以及能源管理方法。

背景技术

近些年来，电力用户终端电器智能化程度不断提高、数量和种类不断增长，使得电力用户对智能电器进行统一管理成为用户真实且迫切的需求。物联网技术和智能家居的发展给电力用户提供了很多管理控制方案，其所实现的功能主要集中在在远程控制或便捷管理，而没有为电力用户提供有效的电器协调和节能方案。

随着智能电网技术的发展，通过终端电力用户的需求侧响应降低电力供需平衡的成本，已逐渐引起人们的重视。因此，借助智能电网中智能量测装置，并在家庭电力用户配置电力用户智能终端，在与智能电表实现双向通讯的同时，可以实现家庭能量优化管理和家庭电器的协调控制。此外，可再生能源、家庭充电汽车、储能等电力终端电器的大力发展，提高了电力供应的多元化，也为电力用户能量优化管理带来了巨大的挑战。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种能源管理控制器以及能源管理方法，能够对各种场景下的用电设备进行管理，使其更加节能高效。

本发明的一种能源管理控制器，包括能耗采集模块、功率控制模块、使用率统计模块和主控运算模块；

能耗采集模块用于采集树形供电网络中的主干能耗数据和支杆能耗数据，同时将最后一级的支杆供电网络与用电场所进行对应，从而获得对应场所的能耗数据，能耗采集模块将采集的能耗数据发送至主控运算模块进行统计和管理；

功率控制模块设置在树形供电网络的最后一级的支杆供电网络的所在场所，并接入至该场所的用电设备的控制器中，功率控制模块用于接收主控运算单元的控制指令并根据控制指令控制对应用电场所中的用电设备；

使用率统计模块设置在树形供电网络的最后一级的支杆供电网络的所在场所，使用效率统计模块用于采集该用电场所内的用电设备的工作状态和人数从而计算出用电设备的使用率，并将使用率发送至主控运算模块；

主控运算模块用于接收能耗采集模块和使用率统计模块的能耗数据和使用率，并根据能耗数据和使用率通过功率控制模块控制用电设备的工作状态。

进一步，所述主控运算单元包括主控PC和交换设备，主控PC通过数据线与交换设备连接，交换设备用于接入树形供电网络中的所有的所述能耗采集模块、功率控制模块和使用率统计模块。

进一步，所述能耗采集模块和功率控制模块包括STM32单片机、联网模块、电流互感器、电压互感器和电能计量芯片，联网模块和电能计量芯片均通过串口与STM32单片机连接，电流互感器和电压互感器与电能计量芯片连接；STM32单片机通过数据串口与用电设备的控制器连接；STM32单片机通过联网模块接入至所述主控运算单元的交换设备中；电流互感器和电压互感器套设在树形供电网络中的主干线路或者支杆线路上。

进一步，所述使用率统计模块包括光线传感器、温度传感器和人数统计摄像头，光线传感器和温度传感器与所述STM32单片机上带有模数转换功能的IO引脚连接，人数统计摄像头通过串口与所述STM32单片机连接。

本发明还提供一种能源管理方法，包括步骤：

利用能耗采集模块和使用率统计模块采集树形供电网络中的用电场所内的用电实时总功率和电器使用率；

主控运算模块根据该用电场所内的电器的用电实时总功率和使用率调节用电设备的功率，调节方式包括以下三种：

(1)当该用电场所内的人数大于阈值时，根据该用电场所的环境参数对用电设备的功率进行调节；

(2)当该用电场所内的人数小于阈值时，限定该用电场所内所有用电电器的用电实时总功率；

(3)当该用电场所内的人数为0时，则关闭该用电场所内所有的常用用电设备。

本发明的有益效果是：本发明的一种能源管理控制器以及能源管理方法，通过采集用电场所内的用电实时总功率、环境参数和人数来判断该用电场所内是否存在用电浪费的情形，并且根据判断结果自动调节用电场所内部的用电总功率，同时，根据人数提供三种调节方式，从而有效地节省用电量，提高用电效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以办公为主的写字楼为例，写字楼由于人员流动性较大，上班时写字楼中的空调***、照明***以及新风***一直运转，但是一旦下班之后这些用电设备经常忘记关闭，导致大量的电能浪费，因此需要一种能源管理控制器以及能源管理方法改善上述情形。

如图1所示：本实施例的一种能源管理控制器，包括能耗采集模块、功率控制模块、使用率统计模块和主控运算模块；其中主控运算模块设置在写字楼的通信机房内，耗采集模块设置在各个楼层的强电井内，功率控制模块加装在各个用电设备的控制端上，例如中央空调***、照明***和新风***的控制器上，使用率统计模块设置在办公场所的出入口。

能耗采集模块主要用于采集树形供电网络中的主干能耗数据和支杆能耗数据，现有的供电网络大多采用树形结构，写字楼中每一层楼内的强电井中的分配箱接出的电线一般便是树形结构的最后一级，即用电设备接入的一级；能耗采集同时将最后一级的支杆供电网络与用电场所进行对应，从而获得对应场所的能耗数据，能耗采集模块将采集的能耗数据发送至主控运算模块进行统计和管理。

功率控制模块设置在树形供电网络的最后一级的支杆供电网络的所在场所，并接入至该场所的用电设备的控制器中，功率控制模块用于接收主控运算单元的控制指令并根据控制指令控制对应用电场所中的用电设备。

使用率统计模块设置在树形供电网络的最后一级的支杆供电网络的所在场所，使用效率统计模块用于采集该用电场所内的用电设备的工作状态和人数从而计算出用电设备的使用率，并将使用率发送至主控运算模块。

主控运算模块用于接收能耗采集模块和使用率统计模块的能耗数据和使用率，并根据能耗数据和使用率通过功率控制模块控制用电设备的工作状态。

本实施例中具体地，能耗采集模块和功率控制模块包括STM32单片机、联网模块、电流互感器、电压互感器和电能计量芯片，联网模块和电能计量芯片均通过串口与STM32单片机连接，电流互感器和电压互感器的信号输出端与电能计量芯片的信号输入引脚连接；STM32单片机通过数据串口与用电设备的控制器连接；STM32单片机通过联网模块接入至主控运算单元的交换设备中；主控运算单元包括主控PC和交换设备，主控PC通过数据线与交换设备连接，交换设备用于接入树形供电网络中的所有的能耗采集模块、功率控制模块和使用率统计模块，交换设备可以是有线或者无线的交换设备。使用率统计模块包括光线传感器、温度传感器和人数统计摄像头，光线传感器和温度传感器与STM32单片机上带有模数转换功能的IO引脚连接，人数统计摄像头通过串口与STM32单片机连接。

电流互感器和电压互感器套设在写字楼每一层中的强电井内的配电箱的输入主线缆和输出支线缆上，STM32单片机分为第一STM32单片机、第二STM32单片机和第三STM32单片机，并且第一STM32单片机、第二STM32单片机和第三STM32单片机的串口处均设有联网模块，第一STM32单片机、第二STM32单片机和第三STM32单片机均通过有线或者无线的网络接入至该楼层的路由器或者交换机内，并通过路由器或者交换机接入至该楼梯内通信机房的交换设备内；第一STM32单片机设置在强电井内，用于接入电能计量芯片、电流互感器和电压互感器，第二STM32单片机设置在用电设备的控制器处，通过串口线与用电设备的控制器进行连接；第三STM32单片机设置在办公场所内，用于连接光线传感器、温度传感器和人数统计摄像头。

本发明中的一种能源管理控制器参照一种能源管理方法进行具体实施，具体实施步骤包括：

利用能耗采集模块中的电流互感器和电压互感器采集形供电网络中的用电场所内的用电实时总功率，同时利用使用率统计模块中的光线传感器、温度传感器和人数统计镜头或者对应办公场所内的环境参数；

主控运算模块根据该用电场所内的电器的用电实时总功率和使用率调节用电设备的功率，调节方式包括以下三种：

(1)当该用电场所内的人数大于阈值时，根据该用电场所的环境参数对用电设备的功率进行调节，例如，写字楼在正常上班时间，人数较多，直接根据温度参数自动调节中央空调***和新风***的功率，根据环境亮度调节照明***的功率，使得办公环境更加适宜；

(2)当该用电场所内的人数小于阈值时，限定该用电场所内所有用电电器的用电实时总功率，例如，下班时间，一部分人下班离开，一部分人加班，此刻，在维持适宜的温度的情况下，中央空调***和新风***不需要太大的功率，因此限定总功率，剩下的人可以根据自身感受调节照明亮度和空调温度，节省下一部分电能；

(3)当该用电场所内的人数为0时，则关闭该用电场所内所有的常用用电设备，避免电力的浪费。

本发明的一种能源管理控制器以及能源管理方法，通过采集用电场所内的用电实时总功率、环境参数和人数来判断该用电场所内是否存在用电浪费的情形，并且根据判断结果自动调节用电场所内部的用电总功率，同时，根据人数提供三种调节方式，从而有效地节省用电量，提高用电效率。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种能源管理控制器，其特征在于：包括能耗采集模块、功率控制模块、使用率统计模块和主控运算模块；

能耗采集模块用于采集树形供电网络中的主干能耗数据和支杆能耗数据，同时将最后一级的支杆供电网络与用电场所进行对应，从而获得对应场所的能耗数据，能耗采集模块将采集的能耗数据发送至主控运算模块进行统计和管理；

功率控制模块设置在树形供电网络的最后一级的支杆供电网络的所在场所，并接入至该场所的用电设备的控制器中，功率控制模块用于接收主控运算单元的控制指令并根据控制指令控制对应用电场所中的用电设备；

使用率统计模块设置在树形供电网络的最后一级的支杆供电网络的所在场所，使用效率统计模块用于采集该用电场所内的用电设备的工作状态和人数从而计算出用电设备的使用率，并将使用率发送至主控运算模块；

主控运算模块用于接收能耗采集模块和使用率统计模块的能耗数据和使用率，并根据能耗数据和使用率通过功率控制模块控制用电设备的工作状态。

2.根据权利要求1所述的一种能源管理控制器，其特征在于：所述主控运算单元包括主控PC和交换设备，主控PC通过数据线与交换设备连接，交换设备用于接入树形供电网络中的所有的所述能耗采集模块、功率控制模块和使用率统计模块。

3.根据权利要求2所述的一种能源管理控制器，其特征在于：所述能耗采集模块和功率控制模块包括STM32单片机、联网模块、电流互感器、电压互感器和电能计量芯片，联网模块和电能计量芯片均通过串口与STM32单片机连接，电流互感器和电压互感器与电能计量芯片连接；STM32单片机通过数据串口与用电设备的控制器连接；STM32单片机通过联网模块接入至所述主控运算单元的交换设备中；电流互感器和电压互感器套设在树形供电网络中的主干线路或者支杆线路上。

4.根据权利要求3所述的一种能源管理控制器，其特征在于：所述使用率统计模块包括光线传感器、温度传感器和人数统计摄像头，光线传感器和温度传感器与所述STM32单片机上带有模数转换功能的IO引脚连接，人数统计摄像头通过串口与所述STM32单片机连接。

5.一种能源管理方法，器特征在于：包括步骤：

利用能耗采集模块和使用率统计模块采集树形供电网络中的用电场所内的用电实时总功率和电器使用率；

主控运算模块根据该用电场所内的电器的用电实时总功率和使用率调节用电设备的功率，调节方式包括以下三种：

(1)当该用电场所内的人数大于阈值时，根据该用电场所的环境参数对用电设备的功率进行调节；

(2)当该用电场所内的人数小于阈值时，限定该用电场所内所有用电电器的用电实时总功率；

(3)当该用电场所内的人数为0时，则关闭该用电场所内所有的常用用电设备。

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