一種用電控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種用電控制方法，智能用電控制中心，通過控制傳感器的使用，實時監測室內人員情況、溫度、濕度、光亮度等，通過溫度等數據的獲取，確定是否開啟相關電器，以及相關電器運行的溫度值；還可以設定電器工作時段，在相關電器開啟前，優先判斷當前時間是否處于該電器工作時段內，如果不在工作時段內，則不開啟電器；本發明還通過設定的電價與時段的對應關系、用電量與電價的對應關系，在獲取各電器用電量之后，計算用電總量以及時段用電量，判斷用電總量是否超過預定值，如果超過預定值，則通過報警模塊向用戶發出提醒，并告知用戶當前用電量及電費情況，以及根據預設的各電器的用電權重，停用部分電器。本發明可以有效管理家用電器，節約電能使用。
【專利說明】—種用電控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用電控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著經濟的發展，居民生活日益提高，各類家用電器進入千家萬戶，大功率設備也越來越多，用電量越來越大。而隨著工業化的進一步發展，電力資源成為緊缺資源，每年都有大量電力缺額。為了促使居民解約用電，各地采用各種方法提高節約意識，如分時電價，階梯電價等，甚至同時采用分時電價和階梯電價，對不同時間段的用電設置不同的電價，當用電總量超過一定額度后，對超出的額度進行額外收費。通常來說，用戶只有在繳納電費時才知道用電量的多少，以及是否超出額度用電，從而導致這一個用電過程的不可控，也就是說用戶無法知道如何才能進行有效節電。另外，用戶經常忘記關閉空調等家用電器，導致一些電器長時間無效運行，浪費電能。隨著智能電網的興起，家用電力智能管理也得到了一定的發展。
【發明內容】
[0003]針對現有技術存在的問題，本發明提供一種有效的用電管理方法，智能用電控制中心包括分析控制模塊、以及與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，其特征在于:智能用電控制中心分別控制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；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；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，由參數設定模塊將相關參數及信息存儲進存儲模塊；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；空調設定參數是指室內溫度、濕度與人體舒適度的關系；冰箱設定參數是指室內溫度、濕度與冰箱設定溫度的關系；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；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；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 ;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△ Pa，用電量>D2時，超出D2部分的用電量每度電加收Λ Pb ；
[0004]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；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；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O時，則由分析控制模塊發出控制指令，控制智能開關控制模塊打開電燈；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O、窗戶開啟的時間超過預定時長時，則由分析控制模塊發出控制指令，控制智能開關控制模塊關閉空調；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；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；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；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；
[0005]電費繳納系統與銀行繳費系統連接，用于接收智能用電控制中心發送的繳費指令，繳費指令包括費用總額、費用發生月份，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，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；銀行繳費系統在收到銀行繳費表單后，通過智能用電控制中心的通信模塊向用戶發送確認信息，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，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；
[0006]分析控制模塊用于接收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；預定規則具體是指:
[0007](I)設置在門口的紅外傳感器檢測到有人進入室內后，將檢測信息傳送給智能用電控制中心，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，則由分析控制模塊控制智能開關控制模塊打開電燈；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，啟動時鐘模塊計時，在所計時長超過閾值時，由分析控制模塊控制智能開關控制模塊關閉空調及電燈；
[0008](2)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智能用電控制中心；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，分析控制模塊將冰箱及熱水器工作溫度發送給智能開關控制模塊，由智能開關控制模塊控制冰箱及熱水器工作；
[0009](3)在開啟電器之前，由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；
[0010](4)用電量采集模塊定時采集各電器用電量數據，并發送給智能用電控制中心，并存儲進存儲模塊；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Sd1時，根據存儲器中存儲的用電權重，優先停用權重大的電器；
[0011]報警模塊用于在用電總量超過預定值時向用戶報警；分析控制模塊在判斷得出用電總量超出D1后，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:
[0012]當Di< 用電總量 <D2 時:E = P1X Q^P2 X Q2+ (QjQ2-D1) X ΔΡΑ ；
[0013]當用電總量>D2時:
[0014] E = P1X Qj+P2 X Q2-*- (DZ-D1) X Δ Pa+ (Q^Qg-Dj-D2) X ΔΡΒ。
[0015]本發明所提供的用電控制方法，通過傳感器的使用，實時監測室內人員情況、溫度、濕度、光亮度等，通過溫度等數據的獲取，確定是否開啟相關電器，以及相關電器運行的溫度值；還可以設定電器工作時段，在相關電器開啟前，優先判斷當前時間是否處于該電器工作時段內，如果不在工作時段內，則不開啟電器；本發明還通過設定的電價與時段的對應關系、用電量與電價的對應關系，在獲取各電器用電量之后，計算用電總量以及時段用電量，判斷用電總量是否超過預定值，如果超過預定值，則通過報警模塊向用戶發出提醒，并告知用戶當前用電量及電費情況，以及根據預設的各電器的用電權重，停用部分電器。本發明可以有效管理家用電器，節約電能使用。
【具體實施方式】
[0016]本發明所提供的家庭用電智能管理系統，包括智能用電控制中心，以及分別與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；用電量采集模塊與各個電器連接；多個智能開關控制模塊分別與各個電器連接；智能用電控制中心包括分析控制模塊、以及與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，參數設定模塊與存儲模塊連接；電源模塊用于對智能用電控制中心進行供電；智能用電控制中心還與國家電網電力繳費系統連接，接收國家電網電力繳費系統的用電量及費用信息。
[0017]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。
[0018]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，由參數設定模塊將相關參數及信息存儲進存儲模塊；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；空調設定參數是指室內溫度、濕度與人體舒適度的關系，例如:在溫度30°C、濕度80%時，人體適宜在25°C的環境下活動，則將空調的開啟溫度設定為25°C ;冰箱設定參數是指室內溫度、濕度與冰箱設定溫度的關系，例如，在溫度26°C、濕度70%時，冰箱運行溫度為10°C時具有較好的保鮮效果，則將冰箱運行溫度控制在10°C;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；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；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 ;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Λ Pa，用電量〉D2時，超出D2部分的用電量每度電加收ΛΡβ。
[0019]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；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。
[0020]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O時，則由分析控制模塊發出控制指令，控制智能開關控制模塊打開電燈；在發出控制指令之前，分析控制模塊可以通過讀取存儲模塊中存儲的各電器工作時段，確定當前時間是否處于電器工作時段內，如果處于電器工作時段之外，則不發出開啟指令。
[0021]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O、窗戶開啟的時間超過預定時長時，則由分析控制模塊發出控制指令，控制智能開關控制模塊關閉空調。
[0022]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；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；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；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。
[0023]電費繳納系統與銀行繳費系統連接，用于接收智能用電控制中心發送的繳費指令，繳費指令包括費用總額、費用發生月份，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，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；銀行繳費系統在收到銀行繳費表單后，通過智能用電控制中心的通信模塊向用戶發送確認信息，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，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。
[0024]分析控制模塊用于接收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；預定規則具體是指:
[0025](I)設置在門口的紅外傳感器檢測到有人進入室內后，將檢測信息傳送給智能用電控制中心，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，則由分析控制模塊控制述智能開關控制模塊打開電燈；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，啟動時鐘模塊計時，在所計時長超過閾值時，由分析控制模塊控制智能開關控制模塊關閉空調及電燈；
[0026](2)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智能用電控制中心；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，分析控制模塊將冰箱及熱水器工作溫度發送給智能開關控制模塊，由智能開關控制模塊控制冰箱及熱水器工作；
[0027](3)在開啟電器之前，由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；
[0028](4)用電量采集模塊定時采集各電器用電量數據，并發送給智能用電控制中心，并存儲進存儲模塊；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。
[0029]在用電總量超標之后，還可以通過在開啟空調時，根據空調設定參數，在最佳人體舒適度所對應的溫度上，適當提高空調的運行溫度，以降低電能損耗。同樣地，可以根據冰箱設定參數，在當前室內溫度、濕度前提下的最佳冰箱運行溫度的基礎上，適當提高冰箱運行溫度，雖然冰箱的保鮮、冷凍等效果稍差，但可以節約部分電能。
[0030]報警模塊用于在用電總量超過預定值時向用戶報警；分析控制模塊在判斷得出用電總量超出D1后，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:
[0031 ]當 D1〈用電總量 <D2 時:E = P1X Q^P2 X Q2+ (QjQ2-D1) X ΔΡΑ ；
[0032]當用電總量>D2時:
[0033]E = P1X Qj+P 2 X Q2-*- (DZ-D1) X Δ Pa+ (Q^Qg-Dj-D2) X ΔΡΒ。
【權利要求】
1.一種用電控制方法，智能用電控制中心包括分析控制模塊、以及與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，其特征在于:智能用電控制中心分別控制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；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；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，由參數設定模塊將相關參數及信息存儲進存儲模塊；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；空調設定參數是指室內溫度、濕度與人體舒適度的關系；冰箱設定參數是指室內溫度、濕度與冰箱設定溫度的關系；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；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；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SP1，其余時段電價為P2 ;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Λ Pa，用電量>D2時，超出D2部分的用電量每度電加收APb ； 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；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；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O時，則由分析控制模塊發出控制指令，控制智能開關控制模塊打開電燈；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O、窗戶開啟的時間超過預定時長時，則由分析控制模塊發出控制指令，控制智能開關控制模塊關閉空調；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；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；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；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； 電費繳納系統與銀行繳費系統連接，用于接收智能用電控制中心發送的繳費指令，繳費指令包括費用總額、費用發生月份，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，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；銀行繳費系統在收到銀行繳費表單后，通過智能用電控制中心的通信模塊向用戶發送確認信息，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，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； 分析控制模塊用于接收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；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，將檢測信息傳送給智能用電控制中心，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，則由分析控制模塊控制智能開關控制模塊打開電燈；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O，啟動時鐘模塊計時，在所計時長超過閾值時，由分析控制模塊控制智能開關控制模塊關閉空調及電燈； (2)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智能用電控制中心；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，分析控制模塊將冰箱及熱水器工作溫度發送給智能開關控制模塊，由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)用電量采集模塊定時采集各電器用電量數據，并發送給智能用電控制中心，并存儲進存儲模塊；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； 報警模塊用于在用電總量超過預定值時向用戶報警；分析控制模塊在判斷得出用電總量超出D1后，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 Di< 用電總量 <D2 時:E = P1X Q^P2 X Q2+ (QAQ2-D1) X δρα ； 當用電總量>d2時:
E = P1XQaP2XQJ(DS-D1) X Δ Pa+ (Q^Qg-D1-D2) X ΔΡΒ。
【文檔編號】G05B19/418GK103488152SQ201310464196
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月8日 優先權日:2013年10月8日
【發明者】周宇, 胥榮武, 崔偉偉 申請人:國家電網公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司阜寧縣供電公司