[發明專利]一種基于App的智慧家庭能源管控系統及其最優控制方法

有效

• 申請號: 201910961037.3
• 申請日: 2019-10-11
• 公開（公告）號: CN111880417B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 魏一鳴;沈萌;余碧瑩;唐葆君;廖華;梁巧梅;安邦;田迪
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G05B15/02
• 分類號: G05B15/02;G05B19/418;H04L29/08
• 代理公司: 北京中普鴻儒知識產權代理有限公司 11822
• 代理人: 林桐苒

一種基于App的智慧家庭能源管控系統及其最優控制方法，包括家庭能源模型、基于家庭能源模型的用能分析和用能管控，通過終端App實現系統中所涉及信息交互，根據獲取的信息建立家庭能源模型，幫助用戶深層次了解其歷史能源使用狀況，并對未來能源使用狀況進行評估；在模型基礎上實現用戶用能分析和用能管控，為用戶提供最優控制方案，并允許用戶根據自身情況對方案進行調整；最后還能夠幫助用戶了解其用能行為和習慣中哪些是低效或者無意義的，幫助用戶建立良好的用能習慣。

技術領域

本發明涉及智慧社區、智慧家庭及智慧能源管理領域，具體的，涉及一種基于APP的智慧家庭能源管控系統及其最優控制方法。

背景技術

家庭住宅是能源消耗的主要消費者之一，因此幫助用戶了解其能耗行為，并對能耗進行管理和控制，用以降低家庭能耗水平，對全社會的節能減排和降低用戶的能源成本是有必要的。

中國專利CN103984307A提供了一種基于用電波形分析的能源監控管理系統，能夠隨時掌握家庭中用電設備的狀態和能耗情況，進而對用戶的能效、用電行為和用電習慣進行分析；但是遺憾的是其分析內容依然在基礎的描述性統計范疇中，盡管內容幫助用戶了解各個時段、各個區域以及各個設備不同能源的消耗情況，但實際上依然無法直觀地讓用戶了解其行為對能耗情況的影響；在其他公開的類似技術中也存在上述問題。

中國專利CN106300368A提供了一種面向含有界不確定參數的家庭負荷調度方法，該方法通過建立家庭設備的能耗負荷模型，并建立相應的約束條件和目標函數，對家庭設備的使用情況進行優化；但是這項技術中無論是絕對保守方案或者是非絕對保守方案對于用戶來說實際上在具體應用調度方案時都沒有選擇的余地；專利CN109062066A通過將用戶的用內情況和數據庫中的方案進行對比，為用戶提供最接近的決策方案，但是用戶依然只能選擇是否采用此方案。

中國專利CN106251034A提供了一種基于云計算技術的智慧節能電表監控系統，該技術能夠通過挖掘用戶的用電行為關聯規則，對用的用電行為軌跡進行分析，但是其重點也是對家庭用電行為進行優化。

綜上所述，目前依據現有的家庭能源管理技術，用戶只能被動選擇是否執行所提供的優化調度方案，而缺乏主動對家庭能耗進行管理的條件；在用能反饋方面，盡管目前能夠反饋的信息愈加詳細，然而依然無法直觀的告訴用戶究竟日常生活中的那些行為會導致能源的浪費。

發明內容

基于此，本發明提供了一種基于App的智慧家庭能源管控系統及其最優控制方法。這種方法根據家庭中設備的參數、運行狀態和能耗情況建立單獨的家庭能源模型，根據模型用戶可以獲取最優的調度方案，并且允許用戶通過對預設的設備、以及設備運行時間和運行狀態進行調整，App則向用戶反饋調整后的決策方案的能耗及成本情況，并和最優方案以及歷史數據進行對比；根據建立的模型還可以對用戶的用能行為特征進行挖掘，幫助用戶識別低效或者無意義的用能行為，幫助用戶建立良好的用能習慣。

本發明基于App的智慧家庭能源管控系統及其最優控制方法，以終端App為載體，包括家庭能源模型、基于家庭能源模型的用能分析和用能管控，所采用的技術方案如下：

1.終端App用以實現系統所涉及的信息交換，包括通過不同的數據采集方式獲取系統所需的能源信息、占用信息和環境信息；智慧家庭能源管控系統與用戶之間的信息交換；

1.1其中能源信息包括家庭設備的運行狀態、實時功率、當前和未來的實時電價；占用信息是指居民在家庭中某一空間中的占用狀態，包括是否處于該空間以及居民是否處于睡眠狀態；環境信息包括當家庭中某一空間中的溫濕度、光照、空氣質量，以及室外當前和未來的溫濕度、光照和天氣狀況等氣候信息；

1.2智慧家庭能源管控系統與用戶之間的信息交換是指，用戶通過終端App設定和修改能源需求、設定和修改設備信息、調整家庭能源模型、對系統提供的能源決策和報告做出反饋；智慧家庭能源管理系統向居民提供能源決策和日、月、年的能源報告；