基于云平臺的家庭智能電力能效分析系統

林柏

節能降耗是國家大政方針。要減少整個家庭的總的用電支出，應該先了解家庭內各個線路和設備的用電情況，才能實施正確的更有針對性的節能措施，節能效果才能持續有效。現有用電采集系統能通過多種采集通道計量和采集到各個家庭各自總的用電情況，但缺少技術手段實現家庭內的各個線路、各類電器的用電情況的計量和采集。用電分析離不開大數據的匯集和分析。要對家庭的用電情況做出正確判斷和分析應該首先采集大量甚至海量的數據，經過分析建立數據模型，根據模型得出科學的分析判斷，給出用電節能的建議。這些將涉及到云平臺數據的應用。本文就主要對云平臺的家庭智能電力能效分析系統進行分析。

【關鍵詞】云平臺 家庭智能 電力能效分析

如何實現對電力能源的有效控制是電力行業發展的主要問題。為達到節能用電的目的，首先需要對家庭用電情況進行分析。在大數據時代的沖擊下，建立家庭智能能效分析系統良好交互通道必不可少。用電的分析數據需要展示給用戶，用戶可以根據分析和建議調整用電行為，及時遠程控制用電狀態。這種交互應建立在用戶樂于接受，方便使用的平臺上。而云平臺的家庭智能電力能效分析系統則具備該方面特點。

1 云平臺的家庭智能電力能效分析系統的特點

該系統特點包括進行用電計量控制和電能數據采集的家庭智能配電裝置，對采集的電能數據進行收集、存儲和分類統計的電力能效數據云平臺，以及根據云平臺的電能數據進行用電信息管理的家庭用電交互終端；其中，所述家庭智能配電裝置安裝于用戶用總電的用電入口處，包括2個以上單路用電計量控制器，用于計量和控制配電給家庭內的不同用電區域或用電類別的電器電路；還包括與單路用電計量控制器相連的通信模塊，完成對多個用電計量控制器的識別和數據的采集并與網絡路由器進行通信。同時，為使得該系統正常被投入使用，需滿足以下幾方面特點：

（1）家庭智能配電裝置還包括用于進行過壓、過流和漏電保護的數字計量電路。

（2）數字計量電路為輸出數字量的電能計量芯片，或者具有電能數字量輸出的電能計量芯片+CPU組合的單芯片。

（3）家庭用電交互終端為裝有智能交互系統的終端設備。

（4）家庭用電交互終端為智能手機。

2 云平臺的家庭智能電力能效分析方法

對各個單路用電計量控制器進行編碼；各個單路用電計量控制器，分別計量控制家庭內的各個不同用電區域或用電類型的電器電路，單路用電電能及單路通斷；通信模塊識別各個單路用電電能并進行采集；通信模塊通過網絡路由器將采集到的各個單路用電電能上傳到電力能效數據云平臺；電力能效數據云平臺將收到的數據進行收集、存儲和分類，將用電情況信息發送至家庭用電交互終端。在優選的條件下，該類方法還需要包括有以下幾方面特點：

（1）家庭用電交互終端根據用電情況信息設置各個用電單路在某個時間段的通斷。

（2）家庭用電交互終端直接從網路路由器提取當前的各個用電單路用電情況信息，并實時設置各個用電單路在當前的通斷。

（3）電力能效數據云平臺通過大量家庭用電數據的統計，針對單個家庭總路用電情況與大量家庭總路用電情況進行比較和分析，將分析數據發送至家庭用電交互終端。并提出用電建議并將用電建議發送至家庭用電交互終端。接著將分析數據發送至家庭用電交互終端。

3 該系統應用實例分析

云平臺的家庭智能電力能效分析系統，包括進行用電計量控制和電能數據采集的家庭智能配電裝置，對采集的電能數據進行收集、存儲和分類統計的電力能效數據云平臺，以及根據云平臺的電能數據進行用電信息管理的家庭用電交互終端；其中，所述家庭智能配電裝置安裝于用戶用總電的用電入口處，包括2個以上單路用電計量控制器，用于計量和控制配電給家庭內的不同用電區域或用電類別的電器電路；還包括與單路用電計量控制器相連的通信模塊，完成對多個用電計量控制器的識別和數據的采集并與網絡路由器進行通信。

通信模塊通過工業總線（RS485、MODBUS）與控制器進行連接，每一路的計量控制器均有一個編碼，通訊模塊完成對多個用電計量控制器的自動識別和數據的采集。也下傳遠程的控制命令。通信模塊通過網絡路由器，完成與后臺的電力能效數據云平臺和家庭用電交互平臺的數據通信。

每一路的單路用電計量控制器配電給家庭內的不同用電區域和用電類別的電器電路，如：照明、插座、多路的空調、廚房等。

所述家庭智能配電裝置還包括用于進行過壓、過流和漏電保護的數字計量電路。在本具體實施例中，所述數字計量電路為輸出數字量的電能計量芯片，或者具有電能數字量輸出的電能計量芯片+CPU組合的單芯片。

每一路單路用電計量控制器均能通過交流電能計量電路（由電阻式傳感器和計量芯片組成），計量所消耗的電能，由控制器內的CPU計算出電流、電壓等用電的參數。多個單路用電計量控制器可以通過裝置的總線匯集數據到裝置的通信模塊。

每一路控制器測量了電流電壓等用電參數，控制器可以根據測量的值進行判斷，自動執行對計量控制器內的繼電器開關進行控制，實現過壓、過流、漏電保護動作功能。現有技術中的過壓、過流、漏電保護裝置往往采用機械式或模擬電路構成，如：采用放大器、比較器、施密特電路等，電磁式漏電保護，它們的精度較低，一致性也較差。本云平臺的家庭智能電力能效分析系統采用數字計量電路（電路計量芯片），精度和一致性很高。由CPU讀取計量電路的數字量，計算出電流、電壓、電能等數據。

4 該分析系統系統的主要優勢

平臺集成專家系統，可以計算出一些可以比較的用電數據，用以與單個用戶進行比較。可以生成單個用戶的多種維度用電分析數據，可以為與用戶的交互展示提供數據。如多種用電及能耗信息統計圖形、曲線和報表，以日、周、月、年為周期的電能消耗統計報表，為用戶提供全面有效電能消耗數據；可在不同時段下生成各種用電/能效數據報表和曲線，幫助用戶掌握最大負荷和最小負荷的發生時間、用電習慣、用電趨勢等。

用戶可以根據用電分析報告和用電建議遠程控制家里的電力線路，主動調節自己的用電習慣，手動在家里進行家庭用電電器的開關控制，同時也可以遠程監測到家里的用電情況，遠程控制開關。系統實現人性化的方式進行家庭節能增效、減小家庭開支，提高整體電網運行效率。

總之，與現有技術相比，云平臺的家庭智能電力能效分析系統的有益效果是：其通過自行記錄用戶單路和總路用電信息，通過云端數據分析家庭用電習慣、分析判斷電器的種類。并指導用戶如何省電。其在持續推廣向，必然能為國家節約大量電力資源。

5 總結

云平臺的家庭智能電力能效分析系統能準確而有效對用戶用電情況進行分析，為節約用電提供有效指導，具備極大的發展潛能。

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作者單位

四川杰斯頓電氣設備有限公司 四川省成都市 611137