基于云平臺(tái)的家庭智能電力能效分析系統(tǒng)

林柏

節(jié)能降耗是國(guó)家大政方針。要減少整個(gè)家庭的總的用電支出，應(yīng)該先了解家庭內(nèi)各個(gè)線路和設(shè)備的用電情況，才能實(shí)施正確的更有針對(duì)性的節(jié)能措施，節(jié)能效果才能持續(xù)有效?，F(xiàn)有用電采集系統(tǒng)能通過(guò)多種采集通道計(jì)量和采集到各個(gè)家庭各自總的用電情況，但缺少技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)的各個(gè)線路、各類電器的用電情況的計(jì)量和采集。用電分析離不開(kāi)大數(shù)據(jù)的匯集和分析。要對(duì)家庭的用電情況做出正確判斷和分析應(yīng)該首先采集大量甚至海量的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)分析建立數(shù)據(jù)模型，根據(jù)模型得出科學(xué)的分析判斷，給出用電節(jié)能的建議。這些將涉及到云平臺(tái)數(shù)據(jù)的應(yīng)用。本文就主要對(duì)云平臺(tái)的家庭智能電力能效分析系統(tǒng)進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】云平臺(tái) 家庭智能 電力能效分析

如何實(shí)現(xiàn)對(duì)電力能源的有效控制是電力行業(yè)發(fā)展的主要問(wèn)題。為達(dá)到節(jié)能用電的目的，首先需要對(duì)家庭用電情況進(jìn)行分析。在大數(shù)據(jù)時(shí)代的沖擊下，建立家庭智能能效分析系統(tǒng)良好交互通道必不可少。用電的分析數(shù)據(jù)需要展示給用戶，用戶可以根據(jù)分析和建議調(diào)整用電行為，及時(shí)遠(yuǎn)程控制用電狀態(tài)。這種交互應(yīng)建立在用戶樂(lè)于接受，方便使用的平臺(tái)上。而云平臺(tái)的家庭智能電力能效分析系統(tǒng)則具備該方面特點(diǎn)。

1 云平臺(tái)的家庭智能電力能效分析系統(tǒng)的特點(diǎn)

該系統(tǒng)特點(diǎn)包括進(jìn)行用電計(jì)量控制和電能數(shù)據(jù)采集的家庭智能配電裝置，對(duì)采集的電能數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)和分類統(tǒng)計(jì)的電力能效數(shù)據(jù)云平臺(tái)，以及根據(jù)云平臺(tái)的電能數(shù)據(jù)進(jìn)行用電信息管理的家庭用電交互終端；其中，所述家庭智能配電裝置安裝于用戶用總電的用電入口處，包括2個(gè)以上單路用電計(jì)量控制器，用于計(jì)量和控制配電給家庭內(nèi)的不同用電區(qū)域或用電類別的電器電路；還包括與單路用電計(jì)量控制器相連的通信模塊，完成對(duì)多個(gè)用電計(jì)量控制器的識(shí)別和數(shù)據(jù)的采集并與網(wǎng)絡(luò)路由器進(jìn)行通信。同時(shí)，為使得該系統(tǒng)正常被投入使用，需滿足以下幾方面特點(diǎn)：

（1）家庭智能配電裝置還包括用于進(jìn)行過(guò)壓、過(guò)流和漏電保護(hù)的數(shù)字計(jì)量電路。

（2）數(shù)字計(jì)量電路為輸出數(shù)字量的電能計(jì)量芯片，或者具有電能數(shù)字量輸出的電能計(jì)量芯片+CPU組合的單芯片。

（3）家庭用電交互終端為裝有智能交互系統(tǒng)的終端設(shè)備。

（4）家庭用電交互終端為智能手機(jī)。

2 云平臺(tái)的家庭智能電力能效分析方法

對(duì)各個(gè)單路用電計(jì)量控制器進(jìn)行編碼；各個(gè)單路用電計(jì)量控制器，分別計(jì)量控制家庭內(nèi)的各個(gè)不同用電區(qū)域或用電類型的電器電路，單路用電電能及單路通斷；通信模塊識(shí)別各個(gè)單路用電電能并進(jìn)行采集；通信模塊通過(guò)網(wǎng)絡(luò)路由器將采集到的各個(gè)單路用電電能上傳到電力能效數(shù)據(jù)云平臺(tái)；電力能效數(shù)據(jù)云平臺(tái)將收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)和分類，將用電情況信息發(fā)送至家庭用電交互終端。在優(yōu)選的條件下，該類方法還需要包括有以下幾方面特點(diǎn)：

（1）家庭用電交互終端根據(jù)用電情況信息設(shè)置各個(gè)用電單路在某個(gè)時(shí)間段的通斷。

（2）家庭用電交互終端直接從網(wǎng)路路由器提取當(dāng)前的各個(gè)用電單路用電情況信息，并實(shí)時(shí)設(shè)置各個(gè)用電單路在當(dāng)前的通斷。

（3）電力能效數(shù)據(jù)云平臺(tái)通過(guò)大量家庭用電數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，針對(duì)單個(gè)家庭總路用電情況與大量家庭總路用電情況進(jìn)行比較和分析，將分析數(shù)據(jù)發(fā)送至家庭用電交互終端。并提出用電建議并將用電建議發(fā)送至家庭用電交互終端。接著將分析數(shù)據(jù)發(fā)送至家庭用電交互終端。

3 該系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例分析

云平臺(tái)的家庭智能電力能效分析系統(tǒng)，包括進(jìn)行用電計(jì)量控制和電能數(shù)據(jù)采集的家庭智能配電裝置，對(duì)采集的電能數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)和分類統(tǒng)計(jì)的電力能效數(shù)據(jù)云平臺(tái)，以及根據(jù)云平臺(tái)的電能數(shù)據(jù)進(jìn)行用電信息管理的家庭用電交互終端；其中，所述家庭智能配電裝置安裝于用戶用總電的用電入口處，包括2個(gè)以上單路用電計(jì)量控制器，用于計(jì)量和控制配電給家庭內(nèi)的不同用電區(qū)域或用電類別的電器電路；還包括與單路用電計(jì)量控制器相連的通信模塊，完成對(duì)多個(gè)用電計(jì)量控制器的識(shí)別和數(shù)據(jù)的采集并與網(wǎng)絡(luò)路由器進(jìn)行通信。

通信模塊通過(guò)工業(yè)總線（RS485、MODBUS）與控制器進(jìn)行連接，每一路的計(jì)量控制器均有一個(gè)編碼，通訊模塊完成對(duì)多個(gè)用電計(jì)量控制器的自動(dòng)識(shí)別和數(shù)據(jù)的采集。也下傳遠(yuǎn)程的控制命令。通信模塊通過(guò)網(wǎng)絡(luò)路由器，完成與后臺(tái)的電力能效數(shù)據(jù)云平臺(tái)和家庭用電交互平臺(tái)的數(shù)據(jù)通信。

每一路的單路用電計(jì)量控制器配電給家庭內(nèi)的不同用電區(qū)域和用電類別的電器電路，如：照明、插座、多路的空調(diào)、廚房等。

所述家庭智能配電裝置還包括用于進(jìn)行過(guò)壓、過(guò)流和漏電保護(hù)的數(shù)字計(jì)量電路。在本具體實(shí)施例中，所述數(shù)字計(jì)量電路為輸出數(shù)字量的電能計(jì)量芯片，或者具有電能數(shù)字量輸出的電能計(jì)量芯片+CPU組合的單芯片。

每一路單路用電計(jì)量控制器均能通過(guò)交流電能計(jì)量電路（由電阻式傳感器和計(jì)量芯片組成），計(jì)量所消耗的電能，由控制器內(nèi)的CPU計(jì)算出電流、電壓等用電的參數(shù)。多個(gè)單路用電計(jì)量控制器可以通過(guò)裝置的總線匯集數(shù)據(jù)到裝置的通信模塊。

每一路控制器測(cè)量了電流電壓等用電參數(shù)，控制器可以根據(jù)測(cè)量的值進(jìn)行判斷，自動(dòng)執(zhí)行對(duì)計(jì)量控制器內(nèi)的繼電器開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)過(guò)壓、過(guò)流、漏電保護(hù)動(dòng)作功能?，F(xiàn)有技術(shù)中的過(guò)壓、過(guò)流、漏電保護(hù)裝置往往采用機(jī)械式或模擬電路構(gòu)成，如：采用放大器、比較器、施密特電路等，電磁式漏電保護(hù)，它們的精度較低，一致性也較差。本云平臺(tái)的家庭智能電力能效分析系統(tǒng)采用數(shù)字計(jì)量電路（電路計(jì)量芯片），精度和一致性很高。由CPU讀取計(jì)量電路的數(shù)字量，計(jì)算出電流、電壓、電能等數(shù)據(jù)。

4 該分析系統(tǒng)系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)

平臺(tái)集成專家系統(tǒng)，可以計(jì)算出一些可以比較的用電數(shù)據(jù)，用以與單個(gè)用戶進(jìn)行比較?？梢陨蓡蝹€(gè)用戶的多種維度用電分析數(shù)據(jù)，可以為與用戶的交互展示提供數(shù)據(jù)。如多種用電及能耗信息統(tǒng)計(jì)圖形、曲線和報(bào)表，以日、周、月、年為周期的電能消耗統(tǒng)計(jì)報(bào)表，為用戶提供全面有效電能消耗數(shù)據(jù)；可在不同時(shí)段下生成各種用電/能效數(shù)據(jù)報(bào)表和曲線，幫助用戶掌握最大負(fù)荷和最小負(fù)荷的發(fā)生時(shí)間、用電習(xí)慣、用電趨勢(shì)等。

用戶可以根據(jù)用電分析報(bào)告和用電建議遠(yuǎn)程控制家里的電力線路，主動(dòng)調(diào)節(jié)自己的用電習(xí)慣，手動(dòng)在家里進(jìn)行家庭用電電器的開(kāi)關(guān)控制，同時(shí)也可以遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)到家里的用電情況，遠(yuǎn)程控制開(kāi)關(guān)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人性化的方式進(jìn)行家庭節(jié)能增效、減小家庭開(kāi)支，提高整體電網(wǎng)運(yùn)行效率。

總之，與現(xiàn)有技術(shù)相比，云平臺(tái)的家庭智能電力能效分析系統(tǒng)的有益效果是：其通過(guò)自行記錄用戶單路和總路用電信息，通過(guò)云端數(shù)據(jù)分析家庭用電習(xí)慣、分析判斷電器的種類。并指導(dǎo)用戶如何省電。其在持續(xù)推廣向，必然能為國(guó)家節(jié)約大量電力資源。

5 總結(jié)

云平臺(tái)的家庭智能電力能效分析系統(tǒng)能準(zhǔn)確而有效對(duì)用戶用電情況進(jìn)行分析，為節(jié)約用電提供有效指導(dǎo)，具備極大的發(fā)展?jié)撃堋?/p>

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作者單位

四川杰斯頓電氣設(shè)備有限公司 四川省成都市 611137