[發明專利]家庭用電智能管理系統

有效

• 申請號: 201310405534.8
• 申請日: 2013-09-09
• 公開（公告）號: CN103455006A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 包重華;王震宇;夏曉燕
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;江蘇省電力公司;江蘇省電力公司東臺市供電公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 張蘇沛

1.一種家庭用電智能管理系統，其特征在于，包括智能用電控制中心，以及分別與所述智能用電控制中心連接的LED觸摸顯示屏、多個紅外傳感器、多個光敏傳感器、多個位置傳感器、多個溫度傳感器、多個濕度傳感器、用電量采集模塊、多個智能開關控制模塊、電費繳納管理模塊、銀行繳費模塊；所述用電量采集模塊與各個電器連接；所述多個智能開關控制模塊分別與各個電器連接；所述智能用電控制中心包括分析控制模塊、以及與所述分析控制模塊連接的通信模塊、AD轉換模塊、參數設定模塊、電源模塊、時鐘模塊、報警模塊以及存儲模塊，所述參數設定模塊與所述存儲模塊連接；所述電源模塊用于對所述智能用電控制中心進行供電；所述智能用電控制中心還與國家電網電力繳費系統連接，接收所述國家電網電力繳費系統的用電量及費用信息；

所述AD轉換模塊用于將紅外傳感器、光敏傳感器、位置傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、用電量采集模塊、智能開關控制模塊傳送的模擬數據轉換成數字數據，并數字數據傳送給所述分析控制模塊，以及將分析控制模塊發出的指令由數字信號轉換成模擬信號，并發送給所述多個智能開關控制模塊、電費繳納管理模塊、用電量采集模塊；

所述LED觸摸顯示屏用于顯示相關信息，以及對相關參數的設定和信息的錄入，由所述參數設定模塊將相關參數及信息存儲進所述存儲模塊；通過LED觸摸顯示屏輸入用戶銀行賬戶信息、電器工作時段、空調設定參數、冰箱設定參數、熱水器設定參數、電價與時段的對應關系、用電量與電價的對應關系、以及各類電器的用電權重；所述空調設定參數是指室內溫度、濕度與人體舒適度的關系；所述冰箱設定參數是指室內溫度、濕度與冰箱設定溫度的關系；所述熱水器設定參數是指室內溫度、濕度與熱水器設定溫度的關系；所述用電權重是指電器的重要性，用數值表示，數值越小表明電器越重要，在用電總量超過閾值時，優先停用權重大的電器；所述電價與時段的對應關系具體為，時段處于夜間21點與次日早晨9點之間的電價為P₁，其余時段電價為P₂；所述用電量與電價的對應關系具體為，D₁<用電量<D₂時，超出部分每度電加收ΔP_A，用電量>D₂時，超出D₂部分的用電量每度電加收ΔP_B；

所述多個紅外傳感器設置在屋內各個房間門口，其中至少一個紅外傳感器設置在入戶門處；所述紅外傳感器用于檢測是否有人進出房間，以及當前房間內的人數；

所述多個光敏傳感器分別設置在屋內各個房間內，用于監測房間的亮度；如果當前房間亮度不足，符合開燈的要求，并且在紅外傳感器檢測到當前房間內人數大于0時，則由所述分析控制模塊發出控制指令，控制所述智能開關控制模塊打開電燈；

所述多個位置傳感器分別設置在屋內各個窗戶上，用于監測窗戶是否開啟；如果位置傳感器檢測到當前房間內的窗戶開啟，并且紅外傳感器檢測到當前房間內人數大于0、窗戶開啟的時間超過預定時長時，則由所述分析控制模塊發出控制指令，控制所述智能開關控制模塊關閉空調；

所述多個溫度傳感器分別設置在屋內各個房間內，用于監測房間的溫度；

所述多個濕度傳感器分別設置在屋內各個房間內，用于監測房間的濕度；

所述用電量采集模塊與屋內多個電器連接，用于采集各電器某一指定時段的用電量；

所述多個智能開關控制模塊分別與屋內多個電器中的一個進行連接，用于接收所述智能用電控制中心發送的控制指令，并根據該指令對相應的電器進行控制；

所述電費繳納系統與銀行繳費系統連接，用于接收所述智能用電控制中心發送的繳費指令，所述繳費指令包括費用總額、費用發生月份，所述電費繳納系統根據繳費指令以及預先存儲在存儲器中的用戶銀行賬戶信息生成銀行繳費表單，所述銀行繳費表單包括費用總額、費用發生月份、用戶銀行賬戶信息以及收款人賬戶信息；所述銀行繳費系統在收到所述銀行繳費表單后，通過所述智能用電控制中心的通信模塊向用戶發送確認信息，所述確認信息包括費用總額、費用發生月份；在通過通信模塊收到用戶反饋的確認消息后，所述銀行繳費系統完成電費繳納，并將繳費結果通過通信模塊發送給用戶；

所述分析控制模塊用于接收所述AD轉換模塊發送過來的數據，并對該數據進行分析，根據預定規則發出相應的控制指令；所述預定規則具體是指：

（1）設置在門口的紅外傳感器檢測到有人進入室內后，將檢測信息傳送給所述智能用電控制中心，所述分析控制模塊根據檢測信息判斷得出有人進入室內，發出控制指令要求當前房間內的溫度傳感器、濕度傳感器、光敏傳感器檢測當前溫度、濕度以及亮度；如果當前房間亮度不足，則由所述分析控制模塊控制所述智能開關控制模塊打開電燈；所述分析控制模塊讀取存儲器中存儲的空調設定參數，并根據室內的當前溫度、濕度，確定空調的工作溫度，控制所述智能開關控制模塊開啟空調；當空調開啟時，如果紅外傳感器檢測到當前房間內的人數為0，啟動所述時鐘模塊計時，在所計時長超過閾值時，由所述分析控制模塊控制所述智能開關控制模塊關閉空調及電燈；

（2）所述分析控制模塊定時發出控制指令，要求冰箱、熱水器所在房間的溫度傳感器及濕度傳感器采集溫度及濕度并傳送給所述智能用電控制中心；所述分析控制模塊讀取存儲模塊中存儲的冰箱設定參數、熱水器設定參數，結合當前溫度及濕度確定冰箱及熱水器的工作溫度，所述分析控制模塊將冰箱及熱水器工作溫度發送給所述智能開關控制模塊，由所述智能開關控制模塊控制冰箱及熱水器工作；

（3）在開啟電器之前，由所述分析控制模塊讀取存儲器中存儲的電器工作時段信息，并獲取系統時間，確定所要開啟的電器是否在預設的電器工作時段之內，如果處于預設的工作時段，則開啟該電器；

（4）所述用電量采集模塊定時采集各電器用電量數據，并發送給所述智能用電控制中心，并存儲進所述存儲模塊；所述分析控制模塊根據預先設定的用電量統計周期啟動用電量統計，對各電器的用電量進行求和，得出用電總量，以及時段處于夜間21點與次日早晨9點之間的用電量Q₁，其余時段的用電量Q₂；讀取存儲器中存儲的用電量與電價的對應關系，當用電總量超過D₁時，根據存儲器中存儲的用電權重，優先停用權重大的電器；

所述報警模塊用于在用電總量超過預定值時向用戶報警；所述分析控制模塊在判斷得出用電總量超出D₁后，所述報警模塊根據用電總量及存儲器中存儲的用電量與電價的對應關系，計算得出當前電費額度E，將用電總量及當前電費額度通過通信模塊發送給用戶；電費額度計算方式為：

當D₁<用電總量<D₂時：E＝P₁×Q₁+P₂×Q₂+(Q₁+Q₂-D₁)×ΔP_A；

當用電總量>D₂時：

E＝P₁×Q₁+P₂×Q₂+(D2-D₁)×ΔP_A+(Q₁+Q₂-D₁-D₂)×ΔP_B。