[发明专利]智能家庭能量控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及智能家庭技术领域，具体涉及具有可再生能源的智能家庭能量控制系统。

背景技术

当前，能源危机越来越严重，这要求各个领域都要降低能耗。然而，随着家用电器增多，家庭能耗也变得越来越大。节能技术和再生能源被认为是解决家庭能耗问题的一个办法。为了降低家庭能耗和降低成本，应当同时考虑能量消耗和能量生成这两个方面。遗憾的是，现有技术中还没有从这两方面同时考虑的方案。

发明内容

本发明提出了一种智能家庭电能管理系统，其分别基于ZigBee和电力线通信(PLC)再生能源网关来管理电能消耗和电能生成。该系统中，家庭服务器通过ZigBee收集能量消耗数据，通过再生能源网关收集能量生成数据，从而消耗和生成两个方面进行考虑，并优化家庭能量的使用。

根据本发明的第一方案，提供一种智能家庭能量管理系统，包括：耗能设备；能量管理通信单元；再生能源设备；再生能源网关；以及家庭服务器。所述能量管理通信单元被配置为与所述耗能设备相连，测量所述耗能设备的能量消耗和功率，并向家庭服务器发送测量值。所述再生能源网关被配置为监视所述再生能源设备的能量生成和状态，并向家庭服务器发送监视到的再生能数据。所述家庭服务器被配置为：基于从能量管理通信单元接收的测量值生成能量消耗和功率使用资料，基于从再生能源网关接收的再生能数据生成能量和功率生成资料，并基于接收到的测量值和再生能数据控制所述耗能设备的操作和所述再生能源设备的能量生成。

在一个实施例中，所述系统还包括远程能量管理服务器，其中，所述家庭服务器被配置为与所述远程能量管理服务器通信连接以订阅能量门户服务，并向所述远程能量管理服务器发送与所述家庭服务器有关的详细能量信息；以及所述远程能量管理服务器被配置为处理所述详细能量信息，并向所述家庭服务器提供处理结果，以便由所述家庭服务器根据处理结果控制相应家庭的能量消耗和能量生成。

在一个实施例中，处理详细能量信息包括，针对每个家庭和/或针对特定耗能设备来计算平均、最大、最小能量使用，并与其他家庭和/或其他耗能设备进行比较。

在一个实施例中，所述再生能源设备包括电力线通信PLC调制解调器和逆变器，所述再生能源网关被配置为与所述调制解调器和逆变器通信连接，其中所述PLC调制解调器包括用于控制与再生能源网关的通信的连接管理器和用于测量再生能源的感测代理；所述再生能源网关包括用于与所述PLC调制解调器通信的PLC接口、用于与家庭服务器通信的以太网接口、用于与逆变器通信的RS-485接口、连接管理器、数据聚合器和数据发送器，其中，所述连接管理器用于控制和每个PLC调制解调器的连接以聚合数据，所述数据聚合器向每个PLC调制解调器和逆变器发送数据请求消息，并接收相应的状态数据，所述数据发送器周期性地向家庭服务器发送来自聚合器的聚合数据。

在一个实施例中，所述能量管理通信单元包括通信模块和测量模块，所述测量模块用于测量消耗能力的设备的电压、电流、功率、能量消耗和功率因数，所述测量模块还包括向相连的家用电器提供电力或阻断电力的电力功率模块；以及所述通信模块用于通过ZigBee向家庭服务器传输所述测量模块测得的数据。

在一个实施例中，所述家庭服务器包括能量消耗管理器、能量生成管理器、网络服务模块、家庭用户界面、信息数据库、设备表、数据聚合器、调度管理器、节点控制器和服务器接口，其中所述能量消耗管理器用于创建能量消耗信息，并对所述耗能设备进行控制，所述能量消耗信息包括所述耗能设备的使用模式和总的家庭使用模式；所述能量生成管理器用于根据天气情况预测所述再生能源设备的能量生成；所述设备表用于管理与能量管理通信单元相连的耗能设备；所述数据聚合器用于随时间而累积从能量管理通信单元和再生能源网关接收到的数据；所述调度管理器用于参考耗能设备的优先级来修改耗能设备的调度，以降低能量成本；所述节点控制器用于监视和控制能量管理通信单元；所述服务器接口用于与远程服务器相连。

本发明提出了一种智能家庭能量管理系统，其既考虑能量消耗又考虑能量生成。针对能量消耗，在耗能设备中安装能量管理通信单元，基于ZigBee测量家用电器和灯的能量使用并向家庭服务器传输收集的数据。针对能量生成，在每个太阳能面板中安装PLC调制解调器来监视其状态。因此，本发明提出的架构能够增强家庭能量管理，节省能量成本。

附图说明

图1示出了根据本发明实施例的包括再生能的智能家庭电能管理系统的架构；

图2示出了根据本发明实施例的家庭服务器的示意框图；