CN102789219A

CN102789219A - 一种能源管理系统

Info

Publication number: CN102789219A
Application number: CN2012102633353A
Authority: CN
Inventors: 陶冶; 宫会丽; 王晓东; 许晓伟; 丁香乾; 井润环
Original assignee: Ocean University of China
Current assignee: Ocean University of China
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2012-11-21

Abstract

本发明公开了一种能源管理系统，包括：能源管理控制中心设备，对用电设备的能耗信息进行采集和解析，将能耗信息上传至能源管理服务器，接收能源管理服务器发来的请求指令；移动终端设备，生成请求命令或者控制命令并发送至能源管理服务器和能源管理控制中心设备；能源管理服务器，接收能源管理控制中心设备发送的能耗信息，接收移动终端设备发送的请求命令或者控制命令，分别向能源管理控制中心设备和移动终端设备发送下行能源数据或者控制命令。本发明的能源管理系统通过采用能源管理控制中心设备、移动终端设备、以及能源管理服务器三大模块架构，可以对能源进行主动式监控和管理，具有能耗信息显示、用电设备控制、统计分析决策、预警、报警和提示功能。

Description

一种能源管理系统

技术领域

本发明涉及一种能源管理系统，具体地说，是涉及一种用于数字家庭的能源管理系统。

背景技术

近年来，由于全球气候变化、能源危机等因素的影响，节能问题已经引起世界各国的普遍关注，能源管理系统应用前景广阔。家庭节能的两个主要途径是家庭能耗削减和能源的有效利用。但是，多数家庭用户缺乏能源管理意识，只是根据每月的电费账单来大体了解自己用电情况，对于家中各类家电设备的具体用电情况并不清楚，对于用电没有明确的计划和无法进行能耗评估。另外，现有电表计量不透明，缺乏明细构成，用户无法确切地知道家中哪些设备在什么情况下是耗电大户，也就无法有针对性的采取节电措施。鉴于此，一些电源设备厂商向用户提供了一些智能插座和计量设备，可以显示当前设备电流、能耗读数及电费价格。但是，这种能源管理方式是被动的，无法获取连续数据并长期保存，为了达到节电目的，仍需要用户主观判断并手工操作开关设备，而且仍然无法对家庭整体能耗进行智能化管理，无法针对大量用户连续历史数据进行分析和挖掘，以提高家庭用电的智能化程度。

并且，目前，缺少一种能源信息传输和管理架构，以实现能源供应商和用户对实时能耗数据的访问和管理。例如，工业领域使用智能仪表来测量和报告能耗数据，但缺少一种通信传输和分析架构，使得能源供应商来分析未来的用户需求，进而制定能源产品供给规划。目前，一些厂商也提供了一些应用于家庭和商业方面的能耗管理系统，仅仅能够根据所预设的等级强制性控制能耗，但是对用户缺乏易用性，没有达到节能省电的预期效果。

发明内容

本发明为了解决目前还没有一套能源管理系统，无法对家庭整体能耗进行智能化管理的问题，提供了一种能源管理系统，可以对能源进行主动式监控和管理。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种能源管理系统，包括：

能源管理控制中心设备，对用电设备的能耗信息进行采集和解析，以及将解析后的能耗信息上传至能源管理服务器，或者接收来自能源管理服务器的请求命令；

移动终端设备，生成请求命令或者控制命令并发送至能源管理服务器；

能源管理服务器，接收能源管理控制中心设备发送的能耗信息或者请求命令，接收移动终端设备发送的请求命令或者控制命令，将所接收的信息或者命令存入数据库，以及分别向能源管理控制中心设备和移动终端设备发送下行数据或者下行控制命令。

进一步的，所述能源管理控制中心设备通过有线或者无线的方式与用电设备进行通信，对用电设备的能耗信息进行采集和解析，其过程为：

（1）、检查本次用电设备扫描是否符合预设时间间隔，否的话重复执行本步骤，是的话执行步骤（2）；

（2）、获取当前控制范围内的用电设备列表，通过不同信道对各个用电设备进行逐一交互，获取其当前用电设备的能耗数据；

（3）、获取所有用电设备能耗信息后，进入数据上传过程，按预设的上传格式对采集的能耗数据进行格式化，若通信网络可用，将格式化后的能耗数据上传至能源管理服务器，若通信网络不可用，则将其本地存储。

又进一步的，所述能源管理控制中心设备还包括对用电设备的注册与注销的步骤，注册新的用电设备时，需要读入新添加的用电设备功能码规则描述信息，以便对其进行操作。

再进一步的，所述能源管理控制中心设备还包括添加和管理自定义场景的步骤，对不同用电设备在不同场景下的工作状态进行设置。

进一步的，所述能源管理控制中心设备接收能源管理服务器发送的下行控制命令，将其进行解析后，生成用电设备识别的控制指令，并发送至用电设备。

又进一步的，所述能源管理服务器分析能耗信息，对工作状态异常的设备给出报警和提示信号，或按用户配置直接下发开/关下行控制命令至能源管理控制中心设备。

所述能源管理控制中心设备向能源管理服务器发送请求历史能耗信息的请求命令，能源管理服务器根据请求向其发送历史能耗信息，所述能源管理控制中心设备将所采集的实时能耗信息和接收的历史能耗信息进行显示。

此外，所述能源管理服务器接收外部发送的控制命令或者数据，按照传输协议进行消息格式转换打包，通过接口分别发送给移动终端设备和能源管理控制中心设备。

其中，所述移动终端设备以无线通信的方式与能源管理服务器通信。

更进一步的，所述能源管理服务器还包括接收外部数据源的分时计价数据，根据接收的能耗信息，对电费进行计算并发送至能源管理控制中心设备显示。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的能源管理系统通过采用能源管理控制中心设备、移动终端设备、以及能源管理服务器三大模块架构，可以对能源进行主动式监控和管理，具有以下优点：

1）能耗信息显示：可为用户提供设备（或分组设备）的实时能耗信息、历史能耗信息，并以可视化的方式呈现，通过接入外部数据源，比如分段计价数据，可以计算电费，并显示，方便了用户的查看；

2）用电设备控制：可通过能源管理控制中心设备、移动终端对设备（或分组设备）对用电设备进行控制；

3）统计分析决策：可通过能源管理服务器的数据统计和分析功能，为用户的用电提供合理化建议，可作为计量插座产品的增值软件系统，可为住宅或商用建筑的系统集成商提供整体解决方案，可为政府、电力企业的生产和配送提供参考依据；

4）具有报警和提示功能，对工作状态异常的设备给出报警和提示信号，以提示用户，增加的电器使用的安全性。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明所提出的能源管理系统的一种实施例的总体架构图；

图2是图1中能源管理中心设备的结构框架图；

图3是图1中移动终端设备的结构框架图；

图4是图1中能源管理控制中心设备能源管理控制中心设备的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

实施例一，参见图1所示，本实施例的能源管理系统的整体架构包括能源管理控制中心设备、移动终端设备、以及能源管理服务器。

其中：

能源管理控制中心设备，为一设置于用户环境中的软硬结合的专用设备，参见图2所示，包含主板、内存、一个或多个中央处理器，以及一系列的接口和显示设备等，其他的组件可以包括：存储设备、I/O接口、键盘、鼠标、控制器和显示输出接口等。能源管理控制中心设备与用电设备建立通信连接，用电设备可以是家用电器设备或者工业用电设备，包括普通用电设备和智能用电设备，若普通用电设备的话，其自身不具备能耗测量功能，需要通过连接计量设备（如插座）后与能源管理控制中心设备连接，若是智能用电设备，其带有能耗监测功能，可以直接接入能源管理控制中心设备，能源管理控制中心设备同时还与能源管理服务器建立通信连接。

移动终端设备，可为（但不限于）智能手机、平板电脑等，参见图3所示，包括显示单元、内存、处理器、以及网络接口单元，可通过无线通信的方式（比如WiFi或蓝牙接口）与位于同一位置的能源管理控制中心设备进行通信，发送请求命令以获取实时数据，也可通过Internet与服务器进行通信，获取历史数据和相关信息。

能源管理服务器，如图1中所示，带有移动终端接口、控制器接口、以及数据库，其中移动终端接口用于与移动终端建立通信连接，控制器接口用于与能源管理控制中心建立通信连接，比如，能源管理控制中心设备的控制器通过家庭网关（或自带的3G/GPRS模块）接入能源管理服务器的控制器接口，数据库用于存储能源管理服务器所接收的命令或者数据。能源管理服务器可以运行在一台、一组或基于云架构的服务器上，具备接入Internet、WAP网络的能力。还可以与多台能源管理控制中心设备连接，接收来自多个能源管理控制中心设备的上传数据，对历史数据和用户行为进行研究和分析，指导用户合理用电。

下面对能源管理系统中各组成部分的具体构建形式及工作流程进行详细地描述。

首先介绍能源管理控制中心设备的工作流程，与用电设备建立通信连接后，对用电设备的能耗信息进行采集和解析，以及将解析后的能耗信息上传至能源管理服务器，或者接收来自能源管理服务器的请求命令。

其次介绍移动终端设备的工作流程，移动终端开机运行终端设备应用程序，生成请求命令或者控制命令并发送至能源管理服务器。

比如，用户需要查看用电设备的能耗情况，只需使用移动终端设备中安装的相应终端软件，生成相应的请求命令，用于请求查看用电设备能耗信息，并发送至位于同一位置的能源管理控制中心设备，也可以发送至能源管理服务器，由能源管理服务器将请求命令进行解析，然后向其发送相应的数据信息，此外，用户需要控制某些用电设备开启或者关闭，则使用软件生成相应的控制命令，并发送至位于同一位置的能源管理控制中心设备，由能源管理控制中心设备控制用电设备的开启或者关闭，也可以发送至能源管理服务器，由能源管理服务器将请求命令进行解析，然后生成下行控制命令发送至能源管理控制中心设备，然后由能源管理控制中心设备控制用电设备的开启或者关闭。为了减少通信接口的使用，以及便于管理系统的管理，优选由能源管理服务器将请求命令进行解析，然后生成下行控制命令发送至能源管理控制中心设备，然后由能源管理控制中心设备控制用电设备的开启或者关闭。

再次介绍能源管理服务器的工作流程，能源管理服务器接收能源管理控制中心设备发送的能耗信息或者请求命令，还可以接收移动终端设备发送的请求命令或者控制命令，并将所接收的信息或者命令存入数据库，以及分别向能源管理控制中心设备和移动终端设备发送下行数据或者下行控制命令。

由于能源管理控制中心设备不能保存较长时间的历史能耗数据，为了便于在能源管理中心设备端查看历史数据，所述能源管理控制中心设备向能源管理服务器发送请求历史能耗信息的请求命令，能源管理服务器根据请求向其发送历史能耗信息，并且，所述能源管理控制中心设备可以将所采集的实时能耗信息和接收的历史能耗信息进行显示。

作为一个具体的实施方式，所述能源管理控制中心设备通过有线或者无线的方式与用电设备进行通信，对用电设备的能耗信息进行采集和解析，参见图4所示，其过程为：

（1）、检查本次用电设备扫描是否符合预设时间间隔（例如：系统设定每隔1分钟进行一次能耗采样），否的话重复执行本步骤，是的话执行步骤（2）；

其中，能源管理控制中心可以通过（但不限于）ZigBee、WiFi、射频、串口、蓝牙等有线或无线通信接口，接入智能用电设备或计量设备，以采集所测量的能耗信息，信息传递过程中所使用的通道和协议遵循相应规范，如ZigBee协议遵循IEEE 802.15.4协议。数据上传后，经由网络通信抽象层，提交给能源管理控制中心程序。

所述能源管理控制中心设备还包括设备管理模块，用于对用电设备的注册与注销，注册新的用电设备时，需要读入新添加的用电设备功能码规则描述信息，以便对其进行操作。此外，设备管理模块还具有对设备信息查看、设备控制等功能。

所述能源管理控制中心设备还包括场景控制模块，所述能源管理控制中心设备还包括添加和管理自定义场景的步骤，对不同用电设备在不同场景下的工作状态进行设置。场景定义优选设置成一键启动，从而避免了逐一进行设置的繁琐操作，节约用户时间。

若能源管理服务器有下行控制指令产生，所述能源管理控制中心设备接收能源管理服务器发送的下行控制命令，将其进行解析后，生成用电设备识别的控制指令，并发送至用电设备。

此外，所述能源管理服务器还具有事件预测模块，根据接收的源管理控制中心设备发送的能耗信息，并进行分析，对工作状态异常的设备给出报警和提示信号，可以直接报警，或者以短信的形式发送至移动终端设备，以提示用户，再或者按用户配置直接下发开/关下行控制命令至能源管理控制中心设备，由能源管理控制中心设备控制出现异常的用电设备进行开/关的控制。

此外，所述能源管理服务器还接收外部发送的控制命令或者数据，按照传输协议进行消息格式转换打包，通过接口分别发送给移动终端设备和能源管理控制中心设备。

而且，能源管理服务器还可以带有数据接口，用于连接外部数据源，接收外部数据源的分时计价数据，根据接收的能耗信息，对电费进行计算并发送至能源管理控制中心设备显示。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种能源管理系统，其特征在于，包括：

能源管理服务器，接收能源管理控制中心设备发送的能耗信息，接收移动终端设备发送的请求命令或者控制命令，将所接收的信息或者命令存入数据库，以及分别向能源管理控制中心设备和移动终端设备发送下行数据或者下行控制命令。

2.根据权利要求1所述的能源管理系统，其特征在于，所述能源管理控制中心设备通过有线或者无线的方式与用电设备进行通信，对用电设备的能耗信息进行采集和解析，其过程为：

3.根据权利要求2所述的能源管理系统，其特征在于，所述能源管理控制中心设备还包括对用电设备的注册与注销的步骤，注册新的用电设备时，需要读入新添加的用电设备功能码规则描述信息，以便对其进行操作。

4.根据权利要求2或3所述的能源管理系统，其特征在于，所述能源管理控制中心设备还包括添加和管理自定义场景的步骤，对不同用电设备在不同场景下的工作状态进行设置。

5.根据权利要求2所述的能源管理系统，其特征在于，所述能源管理控制中心设备接收能源管理服务器发送的下行控制命令，将其进行解析后，生成用电设备识别的控制指令，并发送至用电设备。

6.根据权利要求5所述的能源管理系统，其特征在于，所述能源管理服务器分析能耗信息，对工作状态异常的设备给出报警和提示信号，或按用户配置直接下发开/关下行控制命令至能源管理控制中心设备。

7.根据权利要求5或6所述的能源管理系统，其特征在于，所述能源管理控制中心设备向能源管理服务器发送请求历史能耗信息的请求命令，能源管理服务器根据请求向其发送历史能耗信息，所述能源管理控制中心设备将所采集的实时能耗信息和接收的历史能耗信息进行显示。

8.根据权利要求5或6所述的能源管理系统，其特征在于，所述能源管理服务器接收外部发送的控制命令或者数据，按照传输协议进行消息格式转换打包，通过接口分别发送给移动终端设备和能源管理控制中心设备。

9.根据权利要求8所述的能源管理系统，其特征在于，所述移动终端设备以无线通信的方式与能源管理服务器通信。

10.根据权利要求8所述的能源管理系统，其特征在于，所述能源管理服务器还包括接收外部数据源的分时计价数据，根据接收的能耗信息，对电费进行计算并发送至能源管理控制中心设备显示。