CN214067615U - 一种家庭智能电控*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种家庭智能电控制***，其结构包括***控制器、智能电表模块和多个用电设备；智能电表模块包括电表控制器和智能电表本体，每个用电设备设置有相应的智能控制模块；智能控制模块的结构包括开关控制器和第一继电器，开关控制器连接第一继电器的线圈部分，第一继电器触点的一端连接智能电表的输出端，另一端连接相应用电设备的电源端；第一继电器的线圈部分并联设置有电容器，智能控制模块的还包括电源。用电设备包括用电控制器及其连接的显示屏和选择按键；用电控制器与相应的开关控制器通讯连接，用户可根据需求，通过选择按键选择是否接受***控制器的控制策略，从而提高佳能智能用电控制***的灵活性。
Description
技术领域
本实用新型涉及家庭智能电控控制技术领域，具体涉及一种基于用户满意度的家庭智能电控***。
背景技术
智能家居是在互联网影响之下物联化的体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备，如音视频设备、照明***、窗帘控制、空调控制、安防***、数字影院***、影音服务器、影柜***、网络家电等连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，提供全方位的信息交互功能，甚至为各种能源费用节约资金。
在智能家居中用电设备采用智能电控***进行控制，即通过如继电器等控制开关控制各用设备的供电状态以控制其工作状态，并且各用电设备的工作状态都是有电控***的总控制器统一控制的。为了保证用电质量，在用电高峰期家庭智能电控***的控制器会有选择性的关闭部分非必要的用电设备，以减少电网的压力。
但是用电设备是否必要还需根据使用场合进行确认，智能控制程序很难确定用电设备的必要性。如在气温适宜的时候空调可能被定义为非必要的用电设备，但是如果家里有病人需要保证室内的温度较高时，空调便是必要的用电设备。因此这种采用***控制器同一控制的方式存在灵活性较差的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种家庭智能电控***，以解决现有技术中家庭智能电控***灵活性较差的问题。
为实现上述目的，本实用新型的采用如下技术方案：
一种家庭智能用电控制***，其结构包括***控制器、智能电表模块和多个用电设备；所述智能电表模块包括电表控制器和智能电表本体，每个用电设备设置有相应的智能控制模块；智能控制模块的结构包括开关控制器和第一继电器，开关控制器连接第一继电器的线圈部分，第一继电器触点的一端连接智能电表的输出端，另一端连接相应用电设备的电源端；所述智能电表的输入端用于连接电网；所述***控制器与所述电表控制器以及各开关控制器通讯连接，并连接有用于通讯连接电网的通讯模块；所述***控制器用于根据从电网接收到的数据判断是否进入用电高峰期，并在用电高峰期向部分开关控制器发送中断信号，开关控制器用于在接收到该中断信号后断开相应的第一继电器触点，中断相应用电设备的工作；
所述第一继电器的线圈部分并联设置有电容器，所述智能控制模块的还包括电源，电源包括蓄电池、变压器、整流器和第二继电器，变压器的原边连接所述智能电表本体的输出端，副边连接整流器的交流侧；
所述第二继电器的线圈部分连接整流器的直流侧，常开触点的一端连接整流器的直流侧，另一端连接相应开关控制器和第一继电器线圈部分的电源端；第二继电器常闭触点的一端连接蓄电池，另一端连接相应开关控制器和第一继电器线圈部分的电源端；
所述用电设备包括用电控制器，用电控制器连接有显示屏和选择按键；用电控制器与相应的开关控制器通讯连接，用于根据选择按键的动作信号判断是否响应***控制器的中断信息，并将选择结果发送给相应的开关控制器；开关控制器用于根据判断结果判断是否响应***控制器的中断信息。
进一步的，还包括第一断路器和第二断路器，其中第一断路器设置在智能电表本体输入端用于连接电网的线路上，第二断路器设置在智能电表本体用于连接分布式电源的线路上，所述***控制器连接第一断路器和第二断路器的线圈部分，用于在用电高峰期控制第一断路器断开且第二断路器闭合。
进一步的，各用电控制器还分别连接有相应的输入按键，所述输入按键用于向相应的用电控制器输入其用电设备用电信息，用电设备的用电信息包括其最早启动时间、最晚关闭时间、完成一项工作所需的最小运行时间、完成一项工作过程中允许的最大中断次数和每次中断允许的最长中断时间；所述用电控制器用于将输入按键输入的用电信息发送给相应的开关控制器。
进一步的，所述蓄电池还连接整流器的直流侧，并在连接的线路上设置有第三继电器的触点，开关控制器连接第三继电器的线圈部分，用于在蓄电池的电量过低时控制第三继电器的触点闭合，为蓄电池充电。
进一步的，所述***控制器与电表控制器、各开关控制器之间通过RS485总线通讯连接，所述通讯模块为无线通讯模块。
本实用新型所提供的技术方案，在智能控制模块的电源中设置有蓄电池，当***的供电正常时变压器从电网取电为作为用电设备控制开关的第一继电器的线圈部分供电，当出现跳闸等原因导致***的供电出现异常时，电容器存储的电能为第一继电器的线圈部分短时间的供电，且第二继电器的触点部分快速动作，在第二继电器的触点部分动作后由蓄电池为第一继电器的线圈部分供电，因此即使出现***断电的现象也能保持用电设备的控制开关的动作，不需要用户再次去将其合并，从而提高用户的体验。并且各用电设备的用电控制器连接有选择按键，用户可以根据需求，通过选择按键选择其用电器是否响应***控制器的中断信息，从而提高家庭智能电控***的灵活性。
附图说明
图1是本实用新型实施例中基于用户满意度的家庭智能用电控制***的结构示意图；
图2是本实用新型实施例中智能电表模块的结构示意图；
图3是本实用新型实施例中智能控制模块的结构示意图；
图4是本实用新型实施例中智能控制模块电源的结构示意图；
图5是本实用新型实施例中智能电表本体输入端的电路结构示意图；
图6是本实用新型实施例中用电设备的电路结构示意图。
具体实施方式
本实施例提供一种家庭智能用电控制***，其结构如图1～6所示，包括***控制器、智能电表模块和多个用电设备，每个用电设备设置有一个智能控制模块，本实施例中的用电设备包括电动汽车、洗衣机、电饭煲、热水器、消毒柜和空调，其他实施方式中用电设备的数量和种类可根据需求设置。
智能电表模块的结构如图2所示，包括电表控制器和智能电表本体，电表控制器与智能电表本体，用户获取智能电表本体的计量结果，并连接有第一通讯模块。智能电表本体的输入端用于连接电网，输出端用于连接各用电设备，用于获取各用电设备的用电量。
智能控制模块的结构如图3所示，包括开关控制器和第一继电器K1，开关控制器连接第一继电器K1的线圈部分，第一继电器K1触点的一端连接智能电表本体的输出端，另一端连接相应用电设备的电源端。开关控制器连接有第二通讯模块，并通过控制第一继电器K1触点的闭合和断开来控制相应用电设备的工作状态。
***控制器连接有第三通讯模块和第四通讯模块，其中第四通讯模块为无线通讯模块，用于通讯连接电网，与电网进行信息交互。
第一通讯模块、第二通讯模块和第三通讯模块均为RS485通讯模块，第一通讯模块、各第二同模块均通过RS485总线与第三通讯模块连接，从而建立***控制器与电表控制器、各开关控制器的通讯连接。电表控制器将获取的智能电表读数发送给***控制器，***控制器将其发送给电网，从而实现对家庭用电的计量；***控制器从电网接收数据，判断是否到达用电高峰期；如果到达用电高峰期，则向部分开关控制器发送中断信号；当开关控制器接收到中断信号后，控制相应第一继电器的触点断开，中断相应用电设备的工作。
本实施例中，第一继电器K1的线圈部分并联设置有电容器C0，智能控制模块还包括电源，如图4所示，电源包括蓄电池BT、变压器T1、整流器T2和第二继电器K2，其中变压器T1的原边连接智能电表本体的输出端，副边连接整流器T2的交流侧，整流器T2的直流侧连接开关控制器和第一继电器K1线圈部分的电源端。第二继电器K2的线圈部分连接整流器T2的直流侧，常开触点设置在开关控制器和第一继电器K1线圈部分电源端连接整流器直流侧的线路上。蓄电池BT连接开关控制器和第一继电器K1线圈部分的电源端，第二继电器K2的常闭触点设置在蓄电池BT连接开关控制器和第一继电器K1线圈部分电源端的线路上。
当供电正常时，变压器T1的原边从智能电表本体的输出端取电并对其进行降压，得到低压交流电，整流器T2将该低压交流电整流成低压直流电后为第二继电器K2的线圈部分供电，使第二继电器K2的常开触点闭合、常闭触点断开，即整流器T2与开关控制器的电源端、第一继电器K1线圈部分的电源端与整流器T2的直流侧接通，整流器T2为开关控制器、第一继电器K1的线圈部分供电。
当供电异常时，电容器C0存储的电能为第一继电器K1的线圈部分短时间的供电，变压器T1的原边失电，第二继电器K2的线圈部分失电且触点快速动作，其常闭触点闭合，常开触点断开，蓄电池BT与开关控制器的电源端、第一继电器K1线圈部分的电源端与整流器T2的直流侧接通，蓄电池BT继续为开关控制器、第一继电器K1的线圈部分供电，从而保证第一继电器K1的触点不会断开。
作为其他实施方式，***不仅从电网取电，还从分布式电源取电，即智能电表本体的输入端不仅连接电网，还连接分布式电源，如图5所示，第一断路器KT1设置在智能电表本体输入端连接电网的线路上，第二断路器KT2设置在智能电表本体输入端连接分布式电源的线路上。***控制器连接第一断路器KT1和第二断路器KT2的控制部分，当***控制器根据从电网接收到的信息判断不处于用电高峰期时，控制第一断路器KT1闭合、第二断路器KT2断开，采用电网为***供电；当***控制器根据从电网接收到的信息判断处于用电高峰期时，控制第一断路器KT1断开、第二断路器KT2闭合，采用分布式电源为***供电，减少供电压力。
本实施例中各用电设备还分别包括相应的用电控制器，如图6所示，用电控制器连接有显示屏、选择按键SB0和第五通讯模块，通过第五通讯模块与相应智能控制模块中的开关控制器通讯连接。用户通讯选择按键选择相应的用电设备是否接受***控制器的控制策略，用电控制器根据选择按键的动作信号得到选择结果，并将选择结果发送给相应的开关控制器；如果用户选择用电设备不接受***控制器的控制策略，则开关控制器不响应***控制器的终端信号，即接收到***控制器的中断信号时不控制相应的第一继电器K1触点部分动作；如果用户选择用电设备接受***控制器的控制策略，则开关控制器响应***控制器的中断信号，即接收到***控制器的中断信号时，如果第一继电器K1的触点部分处于闭合状态，则控制其断开。
本实施例中的选择按键SB0为手动自保持按键，即该按下该按键时其由闭合状态进入并保持断开状态，或者由断开状态进入并保持闭合状态；选择按键SB0的一端接地，另一端连接用户控制器，当其动作时用户控制器能接收到相应的动作信号：当选择按键SB0处于闭合状态时，用户控制器判断为用户选择接收***控制器的控制策略；当选择按键SB0处于断开状态时，用户控制器判断为用户不选择接收***控制器的控制策略。
作为其他实施方式，用电控制器还连接有输入按键，输入按键为数字按键，当用户通过选择按键选择接受***控制器的控制策略时，通过输入按键输入该用电设备的用电信息，用电设备的用电信息包括其最早启动时间Tstart、最晚关闭时间Tend、完成一项工作所需的最小运行时间T、完成一项工作过程中允许的最大中断次数Noff和每次中断允许的最长中断时间Toff；用电控制器将输入按键输入的用电信息发送给相应的开关控制器。开关控制器接收到用电设备的用电信息后，在最早启动时间Tstart之后控制第一继电器K1的触点闭合，在最晚关闭时间Tend之前控制第一继电器K1的触点断开，在完成一项工作所选的最小运行时间T内，中断用电设备工作的次数不大于最大中断次数Noff，每次中断的时间不大于允许的最长中断时间Toff。
作为其他实施方式，蓄电池还连接整流器T2的直流侧，并在连接的线路上设置有第三继电器的触点；开关控制器连接第三继电器的线圈部分，并连接有电压传感器和电流传感器，电压传感器和电流传感器均设置在蓄电池正极和负极的线路上，开关控制器通过电压传感器和电流传感器检测蓄电池的充放电电压和电流，并采用安时积分法计算蓄电池的剩余电量；当蓄电池的剩余电量过低时，控制第三继电器的触点闭合，为蓄电池充电。
本实施例中，***控制器采用的是STM32系列的单片机，电表控制器、开关控制器和用电控制器采用的均为型号为80C52系列的单片机。电表控制器连接第一断路器KT1、第二断路器KT2控制部分的方法属于现有技术中，开关控制器连接继电器K1线圈部分的方法也属于现有技术，这里不多做说明。
以上公开的本实用新型的实施例只是用于帮助阐明本实用新型的技术方案，并没有尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (4)
1.一种家庭智能电控***，其特征在于，其结构包括***控制器、智能电表模块和多个用电设备；所述智能电表模块包括电表控制器和智能电表本体，每个用电设备设置有相应的智能控制模块；智能控制模块的结构包括开关控制器和第一继电器，开关控制器连接第一继电器的线圈部分，第一继电器触点的一端连接智能电表的输出端，另一端连接相应用电设备的电源端；所述智能电表的输入端用于连接电网；所述***控制器与所述电表控制器以及各开关控制器通讯连接，并连接有用于通讯连接电网的通讯模块；所述***控制器用于根据从电网接收到的数据判断是否进入用电高峰期，并在用电高峰期向部分开关控制器发送中断信号，开关控制器用于在接收到该中断信号后断开相应的第一继电器触点，中断相应用电设备的工作；
所述第一继电器的线圈部分并联设置有电容器，所述智能控制模块的还包括电源，电源包括蓄电池、变压器、整流器和第二继电器，变压器的原边连接所述智能电表本体的输出端，副边连接整流器的交流侧；
所述第二继电器的线圈部分连接整流器的直流侧，常开触点的一端连接整流器的直流侧，另一端连接相应开关控制器和第一继电器线圈部分的电源端；第二继电器常闭触点的一端连接蓄电池，另一端连接相应开关控制器和第一继电器线圈部分的电源端；
所述用电设备包括用电控制器，用电控制器连接有显示屏和选择按键；用电控制器与相应的开关控制器通讯连接，用于根据选择按键的动作信号判断是否响应***控制器的中断信息，并将选择结果发送给相应的开关控制器；开关控制器用于根据判断结果判断是否响应***控制器的中断信息。
2.根据权利要求1所述的家庭智能电控***，其特征在于，还包括第一断路器和第二断路器，其中第一断路器设置在智能电表本体输入端用于连接电网的线路上，第二断路器设置在智能电表本体用于连接分布式电源的线路上，所述***控制器连接第一断路器和第二断路器的线圈部分，用于在用电高峰期控制第一断路器断开且第二断路器闭合。
3.根据权利要求1所述的家庭智能电控***，其特征在于，各用电控制器还分别连接有相应的输入按键，所述输入按键用于向相应的用电控制器输入其用电设备用电信息，用电设备的用电信息包括其最早启动时间、最晚关闭时间、完成一项工作所需的最小运行时间、完成一项工作过程中允许的最大中断次数和每次中断允许的最长中断时间；所述用电控制器用于将输入按键输入的用电信息发送给相应的开关控制器。
4.根据权利要求1所述的家庭智能电控***，其特征在于，所述蓄电池还连接整流器的直流侧，并在连接的线路上设置有第三继电器的触点，开关控制器连接第三继电器的线圈部分，用于在蓄电池的电量过低时控制第三继电器的触点闭合，为蓄电池充电。
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