网络化智能家居用电优化控制方法

1.一种网络化智能家居用电优化控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
（1）后台监控系统汇总各电气测量装置采集的智能家居用电信息数据，将其根据需求统一存储在实时和历史数据库之中，根据具体应用的需求，提取统一数据平台的原始数据，并进行相应的处理，生成各应用所需要的数据类型，当电器接入位置发生变更，后台通过身份识别自动调整数据源的映射关系；后台监控系统提取统一数据平台的数据并进行处理，在后台虚拟空间建立对家居内所有用电状况的全景描述，包括供电线路布局、所有智能插座的位置、各电器的身份和接入位置、各电器的电流、电压、功率电气特性，构建出智能家居用电全景信息模型；
（2）依据全景信息模型中用户以往用电消费信息，根据用户不同的需要，将所述依据全景信息模型中用户以往用电消费信息整理并综合展示出来，并做详细分解和分析；
（3）用户根据从综合展示和分析获得的信息，结合自身的生活习惯以及特殊需求，通过家居互动终端定制和调整用电方案，用户自主制定用电规划方案；
（4）后台监控系统获得用户定制的用电方案之后，根据用户家居的具体供电线路的布局、电器的身份和接入位置，用户注册的电器使用特性信息，按照用户制定的方案并结合电网未来的运行规划信息对用电方案进行模拟仿真；
（5）用户对用电方案的模拟仿真结果进行验证，确认满意的用电方案，后台监控系统按照用户给定的控制方式控制相应电源智能插座的可控开关进行控制。
2.根据权利要求1所述的网络化智能家居用电优化控制方法，其特征在于，定制和调整的具体用电方案如下：将电器区分为不间断运行电器、可调节电器、周期性运行电器和随机使用电器；对可调节电器设定计划调节的参数；对周期性运行电器，设定预计周期和频率；对随机使用电器制定使用触发条件或使用概率。
3.根据权利要求1所述的网络化智能家居系统用电优化控制方法，其特征在于，用户对用电方案的模拟仿真结果通过如下任意一种或多种方式进行验证：
经济性分析和展示：将仿真结果的经济费用构成和特点通过图表多种方式展示和分析，以便让用户了解该方案的经济性是否满足自己的要求；
用电效果展示和分析：利用虚拟现实技术，将未来用电的情景和效果展现出来，使用户直观检验；
节能减排效果展示和分析：进行仿真结果的用能分析，展示其在节能减排方面的效果和指标。
4.根据权利要求1所述的网络化智能家居用电优化控制方法，其特征在于，用户利用委托控制或预约控制或提示控制或实时控制方式通过后台监控系统对相应的电源智能插座的用电情况进行控制。
5.根据权利要求4所述的网络化智能家居用电优化控制方法，其特征在于：所述委托控制是指用户将用电方案中指定的用电行为全权委托给后台监控系统，后台监控系统按照用户指定的时间或触发条件直接控制相应的电源智能插座的可控开关进行控制；所述预约控制是用户根据用电方案，将一些具有明显可预见性，但是没有明显重复特性的用电需求，通过预约的方式提前向后台监控系统下达控制需求，监控系统按照预约的时间和条件，控制相应的电源智能插座的可控开关进行控制；所述提示控制是指用户选择自主执行用电方案，但是将用电方案的内容告知后台监控系统，由后台监控系统负责监测用电方案的实施；
所述实时控制是当用户产生应急控制需求或临时性用电控制需求时通过手机向后台监控系统下达实时控制指令，后台监控系统立即对指定智能插座的可控开关进行控制。

网络化智能家居用电优化控制方法\n技术领域\n[0001] 本发明属于智能家居领域，具体涉及一种网络化智能家居用电优化控制方法。\n背景技术\n[0002] 由于目前的用电信息采集只能通过电能表采集和监测某一家居的总用电情况，但家居内部的电气结构和各电器分布情况以及各电器用电的具体信息都无法获取，无法构建智能家居用电的全景信息，也就无法实行更加高级的综合分析和控制。此外，一些正在开发的智能家居试点方案中，虽然通过初级智能插座可以测量和控制某一具体的家居用电设备，但这些方案在用电设备的接入地点和识别等方面采用完全固定的僵化模式，无法适应人们在家居生活中灵活多变的用电需求。通过将物联网技术应用于智能插座和电器智能插头并建设集中式楼宇后台监控系统，获得智能家居用电的全景信息，构建智能家居用电统一数据平台，并为用户提供进一步的综合分析和展示。但是，如何实现对于智能家居用电的优化控制，尤其是既要满足用户各自不同的生活习惯和特性，又要切实达到优化控制的目的，而且避免发生违背生活逻辑和用户习惯的问题，需要有一整套切实可行的优化控制方法。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的是提供一种网络化智能家居用电优化控制方法，以实现智能插座的点对点开关灵活控制。\n[0004] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种网络化智能家居用电优化控制方法，该方法包括如下步骤：\n[0005] （1）依据全景信息模型中用户以往用电消费信息，根据用户不同的需要，将这些信息整理并综合展示出来，并做详细分解和分析；\n[0006] （2）用户根据从综合展示和分析获得的信息，结合自身的生活习惯以及特殊需求，通过家居互动终端定制和调整用电方案，用户自主制定用电规划方案；\n[0007] （3）后台监控系统获得用户定制的用电方案之后，根据用户家居的具体供电线路的布局、电器的身份和接入位置，用户注册的电器使用特性等信息，按照用户指定的方案并结合电网未来的运行规划信息对用电方案进行模拟仿真；\n[0008] （4）用户对用电方案的模拟仿真结果进行验证，确认满意的用电方案，后台监控系统按照用户给定的控制方式控制相应电源智能插座的可控开关进行控制。 [0009] 定制和调整的具体用电方案如下：将电器区分为不间断运行电器、可调节电器、周期性运行电器和随机使用电器；对可调节电器设定计划调节的参数；对周期性运行电器，设定预计周期和频率；对随机使用电器制定使用触发条件或使用概率。\n[0010] 用户对用电方案的模拟仿真结果通过如下任意一种或多种方式进行验证：\n[0011] 经济性分析和展示：将仿真结果的经济费用构成和特点通过图表等多种方式展示和分析，以便让用户了解该方案的经济性是否满足自己的要求；\n[0012] 用电效果展示和分析：利用虚拟现实技术，将未来用电的情景和效果展现出来，使用户直观检验；\n[0013] 节能减排效果展示和分析：进行仿真结果的用能分析，展示其在节能减排方面的效果和指标。\n[0014] 用户利用委托控制或预约控制或提示控制或实时控制方式通过后台监控系统对相应的电源智能插座的用电情况进行控制。\n[0015] 所述委托控制是指用户将用电方案中指定的用电行为全权委托给后台监控系统，后台监控系统按照用户指定的时间或触发条件直接控制相应的电源智能插座的可控开关进行控制；所述预约控制是用户根据用电方案，将一些具有明显可预见性，但是没有明显重复特性的用电需求，通过预约的方式提前向后台监控系统下达控制需求，监控系统按照预约的时间和条件，控制相应的电源智能插座的可控开关进行控制；所述提示控制是指用户选择自主执行用电方案，但是将用电方案的内容告知后台监控系统，由后台监控系统负责监测用电方案的实施；所述实时控制是当用户产生应急控制需求或临时性用电控制需求时通过手机或网络终端向后台监控系统下达实时控制指令，后台监控系统立即对指定智能插座的可控开关进行控制。\n[0016] 本发明的网络化智能家居用电优化控制方法实现了用户可以通过家居终端或通过网络终端和手机的远程方式，对家居内用电状态全景信息的了解，并具备点对点的优化控制能力。由于采用用户自主建立用电方案，采用“虚拟用电”验证的方法，可以保证控制方法与用户需求之间的切合，且避免发生违反生活逻辑和用户习惯的控制动作。此外，利用委托控制、预约控制、提示控制和实时控制的多方式组合，为满足用户不同种类的控制需求提供了灵活的选择，这些方式的灵活组合，可以避免全自动控制难以驾驭和无法应对不同需求的僵化模式。\n附图说明\n[0017] 图1是网络化智能家居用电优化控制方法原理框图。\n具体实施方式\n[0018] 下面结合具体的事实利对本发明做进一步介绍。\n[0019] 如图1所示为本发明基于物联网的智能家居系统的结构示意图，由图可知，基于物联网的全景用电信息智能家居系统，包括供电网络，供电网络电力母线的各引线端与各智能插座电力连接，给系统内与各智能插座连接的家用电器供电，并于各供电线路连接处对应设有一个可控开关，该可控开关由后台监控系统与智能插座之间的双向通信连接控制；电力母线的各引线端连接有用于插入智能插头的至少一个智能插座，智能插头是安装有电子标签的电器插头；智能插座上设有电气信息测量单元、编码信息单元以及对应智能插头的电子标签识别单元；电气信息测量单元测量包括电流、电压和功率在内的智能插座的电气信息；编码信息单元为对应智能插座定义一个标识码；所述电子标签识别单元用于读取插入的智能插头的电子标签编码；上述智能插座上均设有通讯接口，智能插座通过所述通讯接口连接到智能家居网关的内接线端，智能家居网关的外接线端与后台监控系统通讯连接；智能插座通过所述通讯接口将自身编码、插入的智能插头的电子标签编码、所测量的电气信息传送给所述后台监控系统；后台监控系统向智能插座发送相关指令并监测智能插座的状态及响应。智能家居网关，用于接收后台监控系统和家居互动终端的指令，根据指令控制各智能插座完成相关操作，并返回各智能插座的状态信息和响应。 [0020] 后台监控系统与智能插座之间的双向通信，智能插座对应的各供电线路连接处均对应设置的可控开关，后台监控系统根据控制要求，根据后台注册信息寻找指定电器的接入位置，也就是智能插座位置，根据插座位置的位置编号，在后台注册信息中寻找对应的智能插座编码地址，依据智能插座编码进行寻址，对指定的智能插座发出开关控制命令。\n[0021] 后台监控系统与用户通讯连接，远程控制智能家居网关和家居互动终端，监视、控制各智能插座及其对应供电线路上的可控开关；后台监控系统汇总各电气信息测量单元采集的智能家居用电信息数据，将其根据需求统一存储在实时和历史数据库之中，根据具体应用的需求，提取统一数据平台的原始数据，并进行相应的处理，生成各应用所需要的数据类型，当电器接入位置发生变更，后台通过身份识别自动调整数据源的映射关系；进一步的，后台监控系统提取统一数据平台的数据并按照各具体高级应用功能对于数据精度和采集频率等不同的要求进行处理，在后台虚拟空间建立对家居内所有用电状况的全景描述，包括供电线路布局、所有智能插座的位置、各电器的身份和接入位置、各电器的电流、电压、功率电气特性，构建出智能家居用电全景信息模型。\n[0022] 通过将物联网技术应用于智能家居系统，通过将插座和电器视为物物相联的终端，一方面实现对于其身份的识别和信息的采集，一方面由保障其自由的变更和组合的便利。\n[0023] 该智能家居系统采用基于物联网的智能家居全景用电信息采集组网技术，为每一个智能插座分配可唯一识别身份的地址编码，使系统内所有插座在后台监控系统可唯一识别和管理。为每一个智能插座配备电流、电压和功率的电气信息测量单元，按照后台实际的多种应用功能中对数据需求的最高标准实时测量在该插座上发生的用电信息。通过给电器插头配置唯一电子标签以及智能插座对插头标签的自动识别功能，可以使后台监控系统自动识别出接入某一智能插座的电器身份。电器插头从某一智能插座转换插入另一智能插座，根据电子标识可自动识别电器接入位置和身份的变化。为每一个家居配置家居互动终端，家居互动终端的信息来源和控制指令全部经由小区或楼宇后台监控系统，而没有绕过监控系统直接与智能插座进行本地通信，这样用户对于家居内用电信息的监控和控制的方式和范围都可以通过楼宇后台监控系统灵活配置和管理，提高了可靠性和安全性。所采集的全景用电信息数据存储于后台监控系统的实时及历史数据库，构建智能家居用电统一数据平台，为更多的高级软件应用功能提供统一的数据支撑。\n[0024] 在此基础上，在楼宇后台监控系统采集并建立智能家居用电全景信息模型，该模型包括家居内供电网络的电气布局；各插座的位置状态；所有家用电器的身份、特性和接入供电网络的位置；所有家用电器的实时电压、电流和功率等电气特性的稳态值和暂态值的实时和历史数据。优化控制方法如附图1所示，该方法包括如下步骤：\n[0025] （1）后台监控系统汇总各电气信息测量单元采集的智能家居用电信息数据，构建出智能家居用电全景信息模型；\n[0026] （2）后台监控系统所构建的全景信息模型中包含了用户以往用电消费的全过程和全方位信息，根据用户不同的需要，将这些信息整理并综合展示出来，并做详细分解和分析；\n[0027] （3）用户根据从综合展示和分析获得的信息，结合自身的生活习惯以及特殊需求，通过家居互动终端定制和调整用电方案，用户自主制定用电规划方案。定制和调整的具体用电方案如下：将电器区分为不间断运行电器、可调节电器、周期性运行电器和随机使用电器；对可调节电器设定计划调节的参数；对周期性运行电器，设定预计周期和频率；对随机使用电器制定使用触发条件或使用概率；\n[0028] （4）后台监控系统获得用户定制的用电方案之后，根据用户家居的具体供电线路的布局、电器的身份和接入位置，用户注册的电器使用特性等信息，按照用户指定的方案并结合电网未来的运行规划信息对用电方案进行模拟仿真；\n[0029] （5）用户对用电方案的模拟仿真结果进行验证，确认满意的用电方案，后台监控系统按照用户给定的控制方式控制相应电源智能插座的可控开关进行控制。 [0030] 用户自主制定用电规划方案，系统获得用户定制的用电方案之后，根据用户家居的具体供电线路的布局、电器的身份和接入位置，用户注册的电器使用特性等信息，按照用户指定的方案并结合电网未来的运行规划信息进行模拟仿真。用户可以通过验证结果的多种表达方式来判断该用电方案的结果特性，包括：\n[0031] 1. 经济性分析和展示：将仿真结果的经济费用构成和特点通过图表等多种方式展示和分析，以便让用户了解该方案的经济性是否满足自己的要求；\n[0032] 2. 用电效果展示和分析：利用虚拟现实技术，将未来用电的情景和效果展现出来，使用户直观检验，尤其可以检验该方案是否符合生活逻辑和用户习惯。\n[0033] 3. 节能减排效果展示和分析：进行仿真结果的用能分析，展示其在节能减排方面的效果和指标，尤其是针对具有可再生能源分布式发电设备的用户，可以检验优化利用能源的效果。\n[0034] 在图1中，用户利用委托控制或预约控制或提示控制或实时控制方式通过后台监控系统对相应的电源智能插座的用电情况进行控制：\n[0035] 委托控制：用户根据“虚拟用电”的验证效果，确认满意的用电方案。根据需要，将方案中指定的用电行为全权委托给监控系统，监控系统按照用户指定的时间或触发条件直接控制相应的电源智能插座的开关动作。\n[0036] 预约控制：用户根据用电方案，将一些具有明显可预见性，但是没有明显重复特性的用电需求，通过预约的方式，提前向监控系统下达控制需求。监控系统按照预约的时间和条件，控制相应的电源智能插座的开关动作。用户可以通过网络终端和手机等方式，对指定的家电插座采取非周期性的“预约控制”，预约控制提前指定可控开关的位置、时刻和持续时间等信息，可完全由用户自身需求自主决定，以满足用户不定期的临时特殊需求。\n[0037] 提示控制：用户也可以选择自主执行用电方案，但是将用电方案的内容告知监控系统，由监控系统负责监测用电方案的实施。当监控系统监测到某时刻未按照预定方案进行用电控制，可以通过网络终端或手机向用户发出提示信息，并询问是否按计划执行控制。\n用户可以选择忽略提示信息，不采取控制措施；也可以选择同意提示，监控系统下达指令执行控制。\n[0038] 实时控制：当用户产生应急控制需求或临时性用电控制需求，可通过手机或网络终端向监控系统下达实时控制指令，监控系统立即对指定插座执行开关动作。该方式作为安全保障，也作为纠正措施，可覆盖所有用户认为不必要的其它控制措施。用户可以通过网络终端或手机远程获得家居用电信息，并实时发出应急控制指令，该方式便于保证用户临时性用电决策的实施。\n[0039] 通过在基于物联网技术的智能家居用电信息采集的组网技术之上，为智能插座安装可控开关，通过实现插座与后台的点对点双向通信，使后台监控系统可以精确控制指定连接地点的指定电器的电源可控开关。用户自主制定的用电规划方案通过系统提供的“虚拟用电”进行验证，用户根据验证的效果评估和决定如何选择执行规划和控制的方式。