[发明专利]基于机器学习的待机能耗减少的智能插座

说明书

本发明提供一种基于机器学习的待机能耗减少的智能插座，包括电压传感器、多路电流传感器、ESP32无线通信模块、上位机模块及固态继电器，涉及用电技术领域。所述电压传感器、多路电流传感器用来实时检测供电线路电压、电流大小，向ESP32无线通信模块发送检测信号；所述上位机模块接收ESP32无线通信模块信号，再将量化后的控制信号发送至ESP32无线通信模块；所述固态继电器接收ESP32无线通信模块控制信号。本发明根据不同的用电设备选用不同的供电模式，无需人工干预，避免电源不适配所带来的安全隐患，且电器进入待机状态时会自动断开以减少待机状态所带来的消耗，最终达到节能减排、家居智能化和安全用电的目的。

技术领域

本发明涉及用电技术领域，具体涉及一种基于机器学习的待机能耗减少的智能插座。

背景技术

“待机能耗”是指具有待机功能的电器设备在不使用的时候，没有断开电源所产生的电能消耗。用电设备因待机而损耗的电量不容忽视，据调查统计，某直辖市每年因待机能耗浪费30万吨原煤。为解决此问题，本发明旨在研发基于机器学习的智能插座，以减少待机损耗。

普通插座仅实现电路通断功能，而目前市场上的智能插座仍需人工干预与分析，远达不到智能家居的要求。本发明能够对设备用电情况进行数据采集和分析，采用统计机器学习算法，识别用电设备用电模式并自动选择最优供电方式，还能通过APP等多种方式控制插座的通断电，最终达到节能减排、家居智能化和安全用电的目的。

本发明的创新之处在于无需人工干预，插座能够自动识别用电设备模式并选择最佳的供电方式。并且用户可通过APP实现对插座的控制，操作高效便捷。插座可以根据不同的用电设备选用不同的供电模式，避免电源不适配所带来的安全隐患，电器进入待机状态时会自动断开以减少待机状态所带来的消耗。

发明内容

(一)解决的技术问题

电器的使用无处不在，但用电器产生的待机能耗不容忽视。“待机能耗”是指具有待机功能的电器设备在不使用时，没有断开电源所产生的电能消耗。即便是发达国家，待机能耗问题仍然严峻。为解决此问题，本发明旨在研发新型智能插座，以减少待机能耗。

(二)技术方案

为解决上述“待机能耗”问题，实现智能用电，设计了本发明一种基于统计机器学习的智能插座：通过采集电器的用电数据，判断电器用电模式。对电器用电数据进行在线学习，找出电器使用状态与待机状态之间的能耗阈值。低于阈值可以判断电器进入待机状态，插座自动断电。插座可以通过上位机模块行控制，确保退出待机状态后能再次通电。整个方案分为硬件设计、算法设计、上位机模块设计三个部分。

第一部分，硬件设计：

一种基于机器学习的待机能耗减少的智能插座，其特征在于，包括电压传感器、多路电流传感器、ESP32无线通信模块、上位机模块及固态继电器，其中：

所述电压传感器，用于将电压信号变为0-5v，并通过电压互感器进行隔离，方便控制器采集，后将检测到的电压信号通过有线连接发送至ESP32无线通信模块。

所述多路电流传感器，使用ACS712霍尔电流传感器，用于转换电流信号，后将检测到的电流信号通过有线连接发送至ESP32无线通信模块。

所述ESP32无线通信模块，采用低功耗IoT方案，带有多路A/D及WiFi&BLE模块，可以方便地采集转换过的电压、电流信号，并通过无线通讯的方式，与上位机模块之间发送并接受信号。

所述上位机模块，接收ESP32发送的电网电压的波动和流经用电器的电流信号，建立深度学习模型，从而计算出用电器在一定时刻消耗的功率大小，并分析出电流波形特征。主要包含数据可视化部分和待机状态检测部分，针对不同用电器的电流波形特性及其用电功率可判断相应的用电器种类，产生特定电压、电流控制信号发送至ESP32无线通信模块。