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CN102323800A - 一种基于物联网的全景用电信息智能家居系统 - Google Patents

一种基于物联网的全景用电信息智能家居系统 Download PDF

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CN102323800A CN201110144565A CN201110144565A CN102323800A CN 102323800 A CN102323800 A CN 102323800A CN 201110144565 A CN201110144565 A CN 201110144565A CN 201110144565 A CN201110144565 A CN 201110144565A CN 102323800 A CN102323800 A CN 102323800A
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雷宪章
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Abstract

本发明涉及一种基于物联网的全景用电信息智能家居系统，包括电力母线，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，所述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所述智能插头的电子标签识别单元；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。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。

Description

一种基于物联网的全景用电信息智能家居系统
技术领域
本发明涉及智能用电及智能家居信息采集与控制领域，特别是一种基于物联网的全景用电信息智能家居系统。
背景技术
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。
要实现构建智能家居用电的全景信息模型，为各种高级应用提供统一的数据信息来源，势必要解决家居内详细用电信息采集的组网技术，将用电信息的计量细化到家居内各个具体的电气节点以及电器类型，能够智能识别电器的身份和特性。但是，无论是插座还是电器本身，目前都没有唯一识别身份的功能，而且人们由于生活便利的需求，电器接入电网的地点由用户自主决策且难以预测。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于物联网的全景用电信息智能家居系统，用以解决现有的方案模式僵化，网络电气节点信息不够全面，也不适应多变的家居系统的问题，通过构建智能家居全景用电信息模型，为各种高级应用提供统一标准的数据来源。
为实现发明目的，本发明的方案是：一种基于物联网的全景用电信息智能家居系统，包括电力母线，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，所述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所述智能插头的电子标签识别单元；所述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；所述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；所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。
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。
具体来说，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装置，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。将智能家居网的全景信息采集传递给统一的小区或楼宇后台监控管理系统，可在后台建立某一家居或整个楼宇的用电全景信息模型，可完整描绘出家居或楼宇内实时用电状态。
所述智能家居网关还设有家居互动终端，该家居互动终端直接连接后台监控系统，家居互动终端接收来自后台监控系统的信息并向后台监控系统发送用于控制智能插座的指令。家居互动终端监控智能家居的范围由后台监控系统灵活管理和配置，其监控过程被后台监控系统记录掌握。
所述智能家居网关通过光纤连接所述后台监控系统。
所述智能插座上的通讯接口及对应的智能家居网关的内接线端为以太网接口或者无线射频通讯接口。
进一步为每一个家居配置互动终端，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，这样用户对于家局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。
本发明的方案可支持建立智能家居全景信息模型，甚至是整个智能楼宇或智能小区的全景信息模型，为各种高级应用的开发和使用提供统一标准的数据信息来源。全景信息模型可实时提供接入供电网络的所有电器身份、特征、接入地点以及按照最高标准采集的反应用电状态信息的电气数据，系统可根据该模型的信息全面分析和管理家居、楼宇、小区的用电状况，分析用电消费成本，并可进一步根据分析结果提出优化的用电方案，甚至是实现细化到各电器的集中优化控制。
图说明
图1是本发明的组网示意图；
图2是信息传递示意图。
具体实施方式
下面结合图具体对本发明做进一步的说明。
如图1所示，一种基于物联网的全景用电信息智能家居系统，包括电力母线，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（插座数量根据家庭网络的具体电器数量而定），所述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于所述智能插头的电子标签识别单元；所述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；所述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。
下面分别对智能插座、智能插头、网络构造以及信息传递流程进行具体阐述。
智能插座
智能插座的编码信息单元提供的身份编码是在整个网络覆盖范围之内为每一个插座赋予不重复的唯一识别码；此外，在网络建设时还为每一个插座位置（地理位置和电气位置）定义唯一的位置编码。网络建设过程中，将安装在该位置的插座身份编码与此处的位置编码进行对应注册，这样后台系统通过读取插座的编码可以查找到对应的位置编码。如果插座中的元器件发生故障而进行更换，只需要将新的插座身份识别码与对应的位置编码重新注册，位置编码始终保持不变，但同一位置可以使用不同的插座而不受影响，如图2所示。
电气信息测量单元测量该插座的电流、电压以及功率等电气信息，描述使用该插座的电器实时的用电状态和过程。不同的高级应用功能基于自身的功能，对电气测量数据的精度和测量频率等指标和方式有不同的要求，测量单元按照其中的最高标准进行测量。后台按照各自需求通过软件对数据进行筛选和加工。
智能插头电子标签识别单元专用于读取插在该插座上的电器插头的电子标签（RFID），这是目前物联网技术的核心之一，也是通过物物相联来解决电器与插座灵活自由对接的核心。由于电器与插座的连接相对稳定，该识别单元只需要在电器接入或发生变更时读取插头的电子标签信息，并传递给监控后台，如图2所示。
智能电器插头
智能电器插头是将普通电器插头配备可唯一识别其身份的电子标签（RFID）而成，与智能插座的智能插头电子标签识别单元相配合，如图1所示。当插头插入插座，其电子标签的身份编码信息被插座识别单元读取。此外，每一种电器的具体身份与其插头的电子标签需要在监控系统对应注册，系统根据读取的电子标签信息确认电器的具体身份和特性，如图2所示。
网络构造
如图1所示，智能插座与电器的智能插头作为信息终端，通过通信线路（采用以太网或者无线射频通讯）将信息接入智能家居网关。而智能家居网关对外通过光纤连接到后台监控系统。每一个家居系统还配置有一个家居互动终端，实现对家居内用电信息的综合展示和录入用户控制指令。但是，家居互动终端的信息获取以及指令下达，都需要通过楼宇后台监控系统进行中转，而不是直接与微型智能家居网交互。这样，家居内的用电信息必须经过后台监控系统的集中汇总和综合分析以后才能够展示给用户，以确保信息的完整和安全，提高可靠性。
信息传递流程
整个网络的信息传递和识别流程，如图2所示。智能插座识别出插入的电器身份编码后，将所测量的电气信息和自身的身份编码经通信传递给楼宇后台监控系统。而插座自身的身份编码与具体的位置编码通过注册在后台监控系统形成映射；电器插头的电子标签身份编码与电器具体的身份和特性通过注册在后台监控系统形成映射。后台监控系统在获得插座以及插头的编码信息后，经过映射查找出插座具体的电气位置以及电器的具体身份和特性，这些信息与量测的电气信息合并后存储并进行深入的分析和管理。经过深入分析和管理的信息，按照需求从后台监控系统发送到家居互动终端进行综合展示和互动。

Claims (4)

1.一种基于物联网的全景用电信息智能家居系统，其特征在于，包括：
电力母线，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，所述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所述智能插头的电子标签识别单元；
所述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；所述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；
所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。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的全景用电信息智能家居系统，其特征在于，所述智能家居网关还设有家居互动终端，该家居互动终端直接连接后台监控系统，家居互动终端接收来自后台监控系统的信息并向后台监控系统发送用于控制智能插座的指令；家居互动终端监控智能家居的范围由后台监控系统灵活管理和配置，其监控过程被后台监控系统记录掌握。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的全景用电信息智能家居系统，其特征在于，所述智能家居网关通过光纤连接所述后台监控系统。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的全景用电信息智能家居系统，其特征在于，所述智能插座上的通讯接口及对应的智能家居网关的内接线端为以太网接口或者无线射频通讯接口。
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