[发明专利]分布式远程控制电器插座及用电管理方法

权利要求书

1.分布式远程控制电器插座，其特征在于：包括一个主控器单元、一个总电量采集节点单元和至少二个电器插座单元；

所述总电量采集节点单元和电器插座单元与主控器单元均通过ZIGBEE无线互联；

利用手机或远程服务器通过WIFI及路由器对所述主控器单元实现室内或远程通信；

所述分布式远程控制电器插座还包括以下做法：

(1)分布式远程控制电器插座中的主控器单元与总电量采集节点单元、电器插座单元之间采用ZIGBEE互相通信，通信采用直接通信和中继两种方式；

要求将主控器单元设置在家庭或办公场所的相对中心的位置；主控器单元通过ZIGBEE模块和总电量采集节点单元直接通信；根据主控器单元和电器插座单元的安放位置采取直接通信或者中继方式通信，当主控器单元与某房间的电器插座单元相隔两堵墙时，一般传输信号不太稳定，此时，采取中继方式通信，即通过空间位置位于该电器插座单元和主控器单元中间的另外一个电器插座单元中继通信；当主控器单元与某房间的电器插座单元只间隔一堵墙时采用直接通信方式；

(2)分布式远程控制电器插座可支持室内近距离和户外远程两种控制方式；

a.室内近距离控制：用户可以直接通过主控器单元的触摸液晶屏发送指令来控制各电器插座的通断；或者用手机通过WIFI模块与主控器单元通信控制；所有指令最终都需要通过ZIGBEE模块无线传输给总电量采集节点或者电器插座单元来执行；

b.户外远程控制：主控器单元利用WIFI模块及家庭路由器实现与手机或者服务器间的远程通信；所有指令最终都需要通过ZIGBEE模块无线传输给总电量采集节点或者电器插座单元来执行；

c.主控器单元与总电量采集节点单元、电器插座单元之间采用ZIGBEE互相通信的目的是进行通断控制或传输电量数据；主控器单元根据用户指令通过ZIGBEE模块直接对总电量采集节点单元进行通断控制或接收电量数据；主控器单元根据指令通过ZIGBEE模块直接或以中继方式对电器插座单元进行通断控制或接收电量数据；

(3)总电量采集节点单元或电器插座单元的非用户指令数据格式规约

总电量采集节点单元和电器插座单元的非用户指令数据是指除用户通过触屏或者界面进行的控制通断及查看、传输数据指令外的数据，分别包括基本信息数据和实时信息数据；其中：

总电量采集节点单元基本信息数据包括房屋位置信息、房屋面积、朝向、户主姓名、户主ID号、额定容量、供电单位；

电器插座单元基本信息数据包括由房间号和插座ID号检索获得，具体包括电器名称、型号、出厂信息、初次使用时间、额定功率、房间信息；

总电量采集节点单元或电器插座单元的基本信息数据通过触摸液晶屏输入到主控器单元，一次性输入即可，只有新增电器时才需要重新输入；

总电量采集节点单元提供的实时信息数据包括时间、1分钟用电量、1小时累积用电量、累积总用电量；上述数据指的是3相的叠加总电量数据；

电器插座单元提供的实时信息数据包括房间编号、电器编号、时间、当前开关状态、当日累计使用时间、累积用电量、平均功率、平均功率最大值、平均功率最小值；

其中的实时信息数据的提供方式，按照10秒计算平均功率，按1分钟为周期统计计算平均功率最大值、平均功率最小值；每隔1小时发送1次数据，按照总电量采集节点和电器插座单元，插座按照编号次序进行发送；

(4)对原始数据进行统计、分析和管理

a.所述原始数据来自于总电量采集节点单元和电器插座单元，所述原始数据包括：各电器开关状态、各电器实时功率、各电器累计用电时间、各电器累计用电量、当前导通的电器总数及类型、总用电量；

统计的方法主要按照以下几个方面进行：按照房间或整个家庭或办公场所统计、按照电器统计、按照总电量统计；统计周期分别以分钟、一次完整工作周期、小时、日、周、月、季度、年为周期，此处的一次完整工作周期是指正常工作情况下的连续导通的最短时间，该最短时间可以采用初始设置最小限值和实际测试分析获得；

b.对用户的用电行为规律进行分析：

用户的用电行为规律主要是以日或周为周期的电器使用情况曲线图，具体描述就是某时刻开始使用某电器、一次使用某电器的累计时间和电量及是否超标、每日使用电器累计超标次数；该曲线的获得是通过对多组高相似度的日或周曲线获得；日曲线分析时通常将工作日和周末分开分析；为健康需要，可以根据与饮食起居的相关程度对电器进行划分，电饭锅、热水器属于高相关度的，其余相对低相关度，将高相关度的电器使用情况作为用户用电行为规律的一个重要因素进行分析；

c.对电器健康状态进行评价：

电器健康状态评价是通过统计各电器的使用频度和每次连续使用时间、平均功率、最大功率数值，根据制造商提供的额定功率及连续使用时间判定是否超标，采用以日为周期的平均值之间的变化率函数来评价其稳定性和性能衰退情况，结合使用寿命做出是处于健康或故障状态判断；

对于连续严重超标的电器，可发出报警信息，并且把超标时间段内的以分钟为单位的用电统计数据自动发送给对应电器制造商，并发出健康诊断请求；此时，对于具有远程网络控制功能的电器，制造商可以通过远程控制方式运行电器诊断程序，获取电器的健康状态基本数据；如果还是无法判定结果或者不具备网络控制功能的电器，可以采取入户通过预留测试端子获取电压电流原始数据的方式进一步分析判断；

d.基于用户用电行为规律及峰谷平信息进行用电管理

通过用户用电行为规律及峰谷平信息可以对用户的用电行为进行安全性、健康性、节能性评价，结合电网公司的峰谷平信息对用户的电器使用时间进行修正建议；

根据用户以周为周期评价的对某电器的一次连续使用时间或电量的超标次数，给用户发出报警信息提示用户修正使用方式，以免造成缩短电器使用寿命和安全隐患；

对于如前所述的与饮食起居高相关度的电器的日用电情况曲线图，如果每两个曲线之间的相似度都很低，说明用户的生活无规律，可以发出报警信息，作为对用户的健康进行提醒；

通过分析日用电总量和供电公司的基于峰谷平的日费用结算，获得每天的单位用电量的平均价格；然后根据用户的用电行为规律的电器使用时间表，在保证满足用电总量不变的前提下，以费用相对最低作为目标函数来调整低相关度的电器使用时间，从而达到即为用户节省费用，又保证电网安全；

上述的统计、分析和用电管理的计算任务相对复杂，可以由云端服务器来完成。