智能用电网络的设计与实现方法

摘要

本发明涉及一种智能用电网络的设计与实现方法，硬件部分主要包括智能插座、智能红外控制器、能量信息网关、云端服务器、客户端这五部分，其中，智能插座中内置了ZigBee芯片，通过ZigBee信号控制该智能插座的开关，并获得返回值，判断控制是否成功；智能红外控制器中内置了ZigBee芯片；能量信息网关由Android平板和ZigBee协调器组成；移动终端为用户的智能手机或平板等随身设备。智能用电网络的软件部分包括本地平板及手机客户端，均使用Android平台开发。本发明技术在对电器进行监测控制的基础上感知电器的状态，实现用电网络的安全、健康、舒适、节能运行，并进一步实现电网协同需求响应，参与电网的优化运行。

主权项

一种智能用电网路结构与实现方法，其特征在于：具体包括硬件部分和软件实现两部分，其中：所述硬件部分主要包括智能插座、智能红外控制器、能量信息网关、云端服务器、客户端这五部分，所述智能插座、智能红外控制器通过能量信息网关与云端服务器连接，所述客户端与云端服务器采用无线连接，各部件功能和过程如下：1）智能插座：智能插座中内置了ZigBee芯片，通过ZigBee信号控制该智能插座的开关，并获得返回值，判断控制是否成功；测量接入智能插座的电器的功率、当前智能插座的电压与电流；通过ZigBee信号向能量信息网关传输的参数包括：智能插座的开关状态，当前接入该智能插座的电器的功率，当前智能插座电压、电流；2）智能红外控制器：智能红外控制器中内置了ZigBee芯片；能量信息网关通过ZigBee信号对其发出控制信号，并获得返回值，判断信号发出是否成功；智能红外控制器中，存储红外码，并且通过ZigBee信号，上传和下载红外指令；3）能量信息网关：能量信息网关由Android平板和ZigBee协调器组成；Android平板与ZigBee协调器通过串口进行通讯；Android平板中，安装了特定的Android应用程序，一方面，向串口发送数据，ZigBee协调器接收数据，并以ZigBee信号的形式向智能插座和智能红外控制器发送；同理，Android应用程序向ZigBee协调器发送查询数据的请求，ZigBee协调器就发送查询数据的指令，并将接收到的来自智能插座和智能红外控制器的信息传入Android平板，实现信息的双向流通；同时，能量信息网关还担负着与云端服务器通讯的任务；Android平板通过Wi‑Fi与云端服务器连接，从而接收来自云端服务器的数据；4）云端服务器：云端服务器为移动终端和能量信息网关的连接中枢，同时也发挥云端服务器的优势，完成对电器设备信息的海量统计和分析，以及对地区电能使用情况的计算与优化；5）移动终端：移动终端为用户的智能手机或平板随身设备，用户下载安装移动客户端，能够随时在联网的地方使用移动客户端来查看家中的电器状态，并进行远程控制；上述智能用电网络的控制系统划分成两个层次：第一个层次，是以每个住宅或楼宇中的每个楼层为单位构成的本地子系统；本地子系统的中枢为本地能量信息网关，网关通过ZigBee信号与智能插座和智能红外通讯，实现对用电器进行开关、红外控制，并且实时掌握用电器的开关状态、功率、电压电流信息；第二个层次，是由每个子系统构成的大系统；本地能量信息网关通过互联网联接到云端服务器，移动终端通过互联网访问到云端服务器及本地子系统，实现智能用电网络的基础功能、高级功能与互动功能；所述智能用电网络的软件部分包括本地平板及手机客户端，均使用Android平台开发；所用到的相关技术有：基于Android平台对USB接口设备的扩展支持，实现平板与串口之间相互通信；基于Android平台的Broadcast广播机制，实现模块之间的解耦与无缝通讯，保证了系统结构的稳定性；基于Android平台的Content Provider数据存储技术，设计了适合智能用电网络的数据库结构；系统的软件架构分为四层，分别为界面、算法、接口及数据；界面层主要包括智能生活、绿色生活、系统设置三部分；其中智能生活部分主要提供电器的监测与控制功能，绿色生活部分包括实现电器的安全、健康、节能运行，系统设置即包括软件的各项设置；算法层用来处理节能、需求响应、用电安全及控制指令逻辑部分的实现方法；接口层包括平板通过串口与协调器中的ZigBee模块通信，也包括平板通过Wi‑Fi网络与云端服务器进行通信；数据层存储了电器运行的历史数据、节能数据、电器红外遥控的红外码及系统的房间、电器设备系统结构数据。