[發(fā)明專利]基于物聯(lián)云的智能用電用能系統(tǒng)平臺

無效

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• 申請日: 2013-06-08
• 公開（公告）號: CN104238466A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設計）人: 陳亮;喬林思杭;楊世旺;裴少通;趙路佳
• 申請（專利權）人: 華北電力大學(保定)
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本系統(tǒng)平臺涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術的智能用電用能系統(tǒng)平臺，屬自動化控制和信息管理技術領域。

背景技術

進入21世紀，節(jié)能減碳和提升能源效率成為全世界的共識，智能電網(wǎng)成為全球電力行業(yè)應對未來挑戰(zhàn)的共同選擇。同時，我國“十二五”規(guī)劃也將物聯(lián)網(wǎng)和云計算作為國家5大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。物聯(lián)網(wǎng)技術將進一步助于智能電網(wǎng)的實現(xiàn)，如電網(wǎng)與用戶間的智能互動。縱觀電力供應網(wǎng)絡，在發(fā)、輸、配和用電四個環(huán)節(jié)中，用電環(huán)節(jié)相對薄弱，嚴重影響電力系統(tǒng)的整體性能和效率。

目前智能用電系統(tǒng)控制家居設備是單一控制方式，聯(lián)動控制程度不高。設備相互之間沒有形成通信和互動。物聯(lián)網(wǎng)的核心就是物與物之間的信息交互和友好互動。借助物聯(lián)網(wǎng)技術可以很好地實現(xiàn)智能家居內(nèi)的各種設備相互通訊和聯(lián)動，即不需要用戶參與指揮，它們將按照自身狀態(tài)和聯(lián)動模式可靠地互動運行。這將實現(xiàn)全方位的互動，給用戶帶來最大程度的高效、節(jié)能、舒適與安全。

目前家庭物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的研究更多針對前端感知層，然而物聯(lián)網(wǎng)感知信息的價值提升和效能發(fā)揮，取決于后端感知信息的集成處理與系統(tǒng)管控等方面，即物聯(lián)網(wǎng)長鏈的后臺云計算服務。當前家庭物聯(lián)網(wǎng)對于家庭環(huán)境的感知能力及控制能力都有限，只是按照固定預設模式，不能根據(jù)不同用戶動態(tài)地生成人性化的服務。因此需要建設一個后端處理層，對采集的各種家庭物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)進行全面科學的分析及挖掘。而這就需要一種高效的通信管理策略，一個能容納海量數(shù)據(jù)的存儲平臺以及一個強大的云計算平臺。

傳統(tǒng)的智能終端要實現(xiàn)所有計算控制和人機交互，直接與智能家居網(wǎng)交互，這樣不能確保控制的可靠性，同時也限制了整個系統(tǒng)功能的擴展和升級。為了提高可靠性，目前智能終端的信息獲取以及指令下達，都通過后臺服務系統(tǒng)進行中轉，而不是直接與用戶戶內(nèi)網(wǎng)絡(HAN)交互，則智能家居終端只用于信息的轉發(fā)和相關協(xié)議間的轉換，不能直接對亟待解決的信息進行快速響應。可見，目前的智能用電系統(tǒng)還不能很好地兼顧事務處理的可靠性和快速性。

目前新家居設備接入系統(tǒng)需要進行復雜的用戶干預配置過程，擴展性不強，不能實現(xiàn)即插即用。若在UPnP關鍵技術的支撐下，各種智能家居設備可以自動、無需任何配置地接入系統(tǒng)。這個過程是全自動的，因此使用者無須進行任何干涉，能極大提高系統(tǒng)的可擴展性。

智能電網(wǎng)鼓勵分布式新能源和儲能裝置接入配電網(wǎng)，這就要求智能用電用能系統(tǒng)能實現(xiàn)家庭能源的感知和管理。傳統(tǒng)的家用發(fā)電和儲能系統(tǒng)缺乏與電力公司、用戶之間的友好互動，也沒有針對儲能裝置提出實用的充放電策略以適應峰谷電價制度；無法實現(xiàn)與電網(wǎng)之間電能的雙向流動，造成資源浪費；無法在電網(wǎng)停電或故障中保證智能家居系統(tǒng)的正常運行，可靠性較差。此外，目前微網(wǎng)中使用有線通信，靈活性差，也無法適應智能電網(wǎng)背景下的交互式通信、需求側管理和實時電價等方面的要求。若將微網(wǎng)技術與物聯(lián)網(wǎng)技術相結合可以有效做到優(yōu)勢互補，解決上述不足和缺陷。微網(wǎng)技術為用戶提供高效、節(jié)能、靈活、可靠的用電環(huán)境，協(xié)助電網(wǎng)削峰填谷，同時利用物聯(lián)網(wǎng)技術對智能家用微網(wǎng)系統(tǒng)進行實時監(jiān)控。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是融合物聯(lián)網(wǎng)技術、云計算技術和微網(wǎng)技術提供一種智能用電用能系統(tǒng)，用于解決上述不足和缺陷，實現(xiàn)全方位互動，兼容家庭能源系統(tǒng)，每一個用戶量身打造出用電用能服務模式，并且很好地兼顧事務處理的快速性和可靠性。

為達到上述目的，智能用電用能系統(tǒng)平臺由用電側系統(tǒng)、用能側系統(tǒng)和云信息處理平臺組成。用電側系統(tǒng)包括本地控制終端和智能插座。用能側系統(tǒng)包括控制平臺、ZigBee監(jiān)控節(jié)點、逆變器、充放電控制器、儲能裝置和分布式電源；云信息處理平臺采用分布式存儲系統(tǒng)HomeTable實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲分區(qū)，MapReduce技術實現(xiàn)家庭物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)挖掘，包括數(shù)據(jù)同步異步接入層、數(shù)據(jù)分布式存儲層和數(shù)據(jù)并行處理層。

所述本地控制終端包括實時數(shù)據(jù)庫、專家系統(tǒng)模塊、ZigBee/UPnP軟件橋、ZigBee主協(xié)調(diào)器、RS485接口和以太網(wǎng)通訊接口。

所述專家系統(tǒng)模塊由知識庫、數(shù)據(jù)庫和推理機3部分組成，數(shù)據(jù)庫選自實時數(shù)據(jù)庫相應片段，知識庫存儲本地的經(jīng)驗性知識，推理機根據(jù)推理策略去決策。專家系統(tǒng)和后臺云服務進行定期通訊，對專家系統(tǒng)中的知識庫和推理機的推理策略進行在線升級，保證決策的正確性和可靠性。