專利名稱：基于物聯網技術的家庭能耗監控系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于智能控制系統領域，涉及一種家庭能耗監控系統。
背景技術：
家庭能耗監控系統是智能家居不斷發展的產物，也是智能家居眾多子系統之一。社會經濟的快速發展致使人們對電力的需求日益增加，鑒于發電過程帶來的環境污染問題和用電側的電能浪費現象，如何有效地控制能耗是重要的研究課題。隨著民用能源需求的不斷增大，家庭能耗管理越來越引起重視。一般的家庭用戶都是通過查看電力公司安裝的電能表或月結賬單來了解家庭電能的消耗情況，但是，電能表提供的數據只代表整個家庭總的用電量，用戶無法了解各電器的具體耗電情況，無法達到有計劃的節約用電的情況。目前，所存在的能耗管理系統都有各自的局限性，發明專利CN102253650A《能耗監控裝置及系統》涉及將家庭中的能耗計量表的值及狀態實時顯示和存儲，沒有涉及到對家電設備的能耗采集和控制；實用新型CN201638376U《基于物聯網的能耗控制系統》涉及一種節能裝置，主要對用戶超負荷用電進行監控，以防止過量用電造成線路損壞或影響它正常用戶并及時對超負荷用電進行限電控制。其采用的通信方式和數據傳輸的協議都比較單一，對家電參數和類型不能進行智能識另IJ，沒能很好的解決無線傳感網與Internet間的互連互通問題，家電和用戶之間的信息交流不夠完善，且不能很好的集成到整個智能家居系統中，不便于智能家居的發展，也不便于用戶給家電的智能管理。
發明內容
有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于物聯網技術的家庭能耗監控系統，該系統支持無線通訊電能采集設備，對家庭電器的實時功率信息、電量信息、電費信息、供電狀態信息進行檢測；同時，配合多協議家庭無線網關和家庭服務器，支持多種協議無線通信，實現本地監控、遠程網頁監控、智能手機監控的物聯網家居能耗監控，實現多途徑家庭節能控制的目標。為達到上述目的，本發明提供如下技術方案一種基于物聯網技術的家庭能耗監控系統，包括無線能耗檢測儀、家庭無線網關、樓層交換機、本地服務器、家庭顯示終端和遠程終端；無線能耗檢測儀用于對與其相連的外部家庭電器供電，并實時采集其能耗信息，這些信息包括實時功率信息、電量信息、電費信息、供電狀態信息等，家電的能耗信息中還包括家電的類型和通信地址進行標識，所采集到的能耗數據信息被發送至家庭無線網關;家庭無線網關用于實現通信協議轉換和數據交換，將接收到的能耗數據信息經過解析后傳送至樓層交換機，接收樓層交換機傳輸的以太網數據，將其轉換成無線協議數據后轉發至無線能耗檢測儀；
樓層交換機用于接收家庭無線網關轉發的能耗數據信息，并將數據發送至本地服務器和家庭顯示終端；本地服務器接收樓層交換機傳輸的能耗數據信息，對數據信息進行解析、組織、處理和儲存，并為遠程終端提供訪問控制平臺；家庭顯示終端用于接收樓層交換機傳送的家庭電器的能耗數據信息，并對上述數據信息進行顯示；遠程終端通過對本地服務器的訪問控制平臺進行訪問，實現對家庭電器能耗情況的實時監測和控制。進一步，所述無線能耗檢測儀采集的能耗信息包括實時功率信息、電量信息、電費信息、供電狀態信息。進一步，所述家庭無線網關支持多種無線協議，包括zigbee、6LowPan、802. 15. 4E協議。進一步，所述遠程終端采用個人電腦或智能手機。進一步，所述樓層交換機通過RJ45網線與本地服務器和家庭顯示終端相連接。進一步，所述家庭顯示終端顯示的信息包括功率信息和耗電量信息。進一步，所述能耗數據信息中包含有設備類型和設備號。本系統的工作過程為無線能耗檢測儀與家庭無線網關組成無線傳感網，無線能耗檢測儀采集家庭電器的能耗信息和設備信息，將此信息作為負載封裝成(zigbee、6LowPan、802. 15. 4E)協議幀發送至家庭無線網關，家庭無線網關中的無線協調器將收到的協議幀數據進行解析處理，提取出負載信息將其加載到Internet通信協議(TCP/IP、UDP)幀中，并通過樓層交換機把數據幀轉發給家庭顯示終端和本地服務器，家庭顯示終端在接收到數據幀后，對家電能耗數據信息進行解析并進行顯示，本地服務器在接收到能耗數據信息后，對數據幀進行解析并將其存儲在本地后臺數據庫，構建遠程訪問網頁，同時將實時數據發送給遠程終端，PC可以通過遠程訪問服務器網頁對家電能耗信息進行監視，智能手機上的能耗檢測軟件可以實時收到家電的能耗信息，同時點擊遠程終端的家電控制按鈕，PC電腦和智能手機下發的控制指令通過本地服務器轉發給家庭無線網關，家庭無線網關將Internet巾貞格式的控制指令轉換成無線通信協議(zigbee、6LowPan、802. 15. 4E)指令發送給無線能耗檢測儀，無線能耗檢測儀根據相應的指令控制家電工作。本發明的有益效果在于利用物聯網感知識別普適化、異構設備互聯化、管理調控智能化等特點，實現了家庭電器的能耗信息、工作信息以及設備信息的采集，通過互聯網、無線傳感網來實現每一個家庭電器可尋址、可通信、可控制，實現家電和用戶的信息交流，從而實現對家電能耗的智能管理，減少不必要能耗浪費。
為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發明提供如下附圖進行說明圖1為本發明的系統結構圖。
具體實施方式
下面將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。如圖1所示，本發明所述的基于物聯網技術的家庭能耗監控系統包括無線能耗檢測儀、家庭無線網關、樓層交換機、本地服務器、家庭顯示終端和遠程終端，在本實施例中家庭無線網關支持多種無線協議，遠程終端采用個人電腦PC和智能手機。無線能耗檢測儀采集家庭電器的能耗信息和設備信息，將此信息作為負載封裝成(zigbee,6LowPan,802. 15. 4E)協議幀進行發送，家庭無線網關中的無線協調器將收到的協議幀數據進行解析處理，提取出負載信息通過串口發送到網關內部加載到Internet通信協議幀(TCP/IP、UDP)中，實現無線傳感器網絡與Internet間的互連互通，并通過樓層交換機把數據幀轉發給家庭顯示終端和本地服務器，家庭顯示終端在接收到數據幀后，對家電能耗數據信息進行解析并進行顯示，本地服務器在接收到能耗數據信息后，對數據幀進行解析并將其存儲在本地后臺數據庫，構建遠程訪問網頁，同時將實時數據發送給遠程終端，PC可以通過遠程訪問服務器網頁對家電能耗信息進行監視，智能手機上的能耗檢測軟件可以實時收到家電的能耗信息，同時點擊遠程終端的家電控制按鈕，PC電腦和智能手機下發的控制指令通過本地服務器轉發給家庭無線網關，家庭無線網關將Internet幀格式的控制指令轉換成無線通信協議(21〖666、61^0￥ 3]1、8()2. 15. 4E)指令發送給無線能耗檢測儀,無線能耗檢測儀根據相應的指令控制家電工作。家庭無線網關支持多種無線協議數據接收和轉發，根據用戶采用的無線協議(zigbee、6LowPan、802. 15. 4E)與多個無線能耗檢測儀進行無線通信,要實現家庭電器的管理一體化和智能識別，需要在其應用層上制定一套屬于智能家庭網絡自主的應用協議規范，其中協議規范如下表。表I智能家庭網絡數據協議規范
權利要求
1.一種基于物聯網技術的家庭能耗監控系統，其特征在于包括無線能耗檢測儀、家庭無線網關、樓層交換機、本地服務器、家庭顯示終端和遠程終端； a)所述無線能耗檢測儀用于對與其相連的外部家庭電器供電，并實時采集其能耗信息，所采集到的能耗數據信息被發送至家庭無線網關； b)所述家庭無線網關用于實現通信協議轉換和數據交換，將接收到的能耗數據信息經過解析后傳送至樓層交換機，接收樓層交換機傳輸的以太網數據，將其轉換成無線協議數據后轉發至無線能耗檢測儀； c)所述樓層交換機用于接收家庭無線網關轉發的能耗數據信息，并將數據發送至本地服務器和家庭顯示終端； d)所述本地服務器接收樓層交換機傳輸的能耗數據信息，對數據信息進行解析、組織、處理和儲存，并為遠程終端提供訪問控制平臺； e)所述家庭顯示終端用于接收樓層交換機傳送的家庭電器的能耗數據信息，并對上述數據信息進行顯示； f)所述遠程終端通過對本地服務器的訪問控制平臺進行訪問，實現對家庭電器能耗情況的實時監測和控制。
2.根據權利要求1所述的基于物聯網技術的家庭能耗監控系統，其特征在于所述無線能耗檢測儀采集的能耗信息包括實時功率信息、電量信息、電費信息、供電狀態信息。
3.根據權利要求1所述的基于物聯網技術的家庭能耗監控系統，其特征在于所述家庭無線網關支持多種無線協議，包括zigbee、6LOWPan、802. 15. 4E協議。
4.根據權利要求1所述的基于物聯網技術的家庭能耗監控系統，其特征在于所述遠程終端采用個人電腦或智能手機。
5.根據權利要求1所述的基于物聯網技術的家庭能耗監控系統，其特征在于所述樓層交換機通過RJ45網線與本地服務器和家庭顯示終端相連接。
6.根據權利要求1所述的基于物聯網技術的家庭能耗監控系統，其特征在于所述家庭顯示終端顯示的信息包括功率信息和耗電量信息。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的基于物聯網技術的家庭能耗監控系統，其特征在于所述能耗數據信息中包含有設備類型和設備號。
全文摘要
本發明公開了一種基于物聯網技術的家庭能耗監控系統，該系統包括無線能耗檢測儀、家庭無線網關、樓層交換機、本地服務器、家庭顯示終端和遠程終端；無線能耗檢測儀對家用電器的能耗信息進行采集，并將信息發送給家庭無線網關，經過家庭無線網關的協議轉換，能耗信息被傳送至樓層交換機；樓層交換機將接收到的能耗信息發送至家庭顯示終端和本地服務器，本地服務器在接收到家用電器的能耗信息以后對信息進行存儲和處理，并構建訪問平臺，以供遠程終端進行訪問控制。本系統能夠實現用戶對家電能耗的實時監控和管理，方便用戶了解自己的家電能耗信息，減少不必要的能源浪費。
文檔編號G05B19/418GK103064374SQ20121055205
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月18日 優先權日2012年12月18日
發明者付蔚, 王平, 方健, 唐鵬光, 謝浩, 陳莉 申請人:重慶郵電大學