[发明专利]一种智能家庭能源管理系统的结构设计与通信选择方法

摘要

一种智能家庭能源管理系统的结构设计与通信选择方法，建立HEMS的物理结构，含可再生能源单元、存储单元、家用电器单元、控制单元、监控单元和电动汽车；提出基于WiFi、Ethernet、ZigBee三种单一通信方式，WiFi+ZigBee、Ethernet+ZigBee两种联合通信方式下的网络架构；利用OPNET软件为五种通信网络搭建对应的仿真模型，设置符合实际的通信参数，验证模型的正确性；通过分析时延、吞吐量和丢包率数据指标，比较五种通信网络的性能；通过调整网络负载量、节点数和拓扑结构进行灵敏性分析；提出一个评价等级公式，根据用户需求调整权重值，用于选择最优的家庭网络敷设方案。

主权项

1.一种智能家庭能源管理系统的结构设计与通信选择方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：S1：建立HEMS的物理结构，所设计的HEMS包括家用电器单元、可再生能源单元、储能单元、控制单元、监控单元、电动汽车单元共六个单元；S2：通过对比分析常见通信技术的性能，选择合理的HEMS通信方式，主要选择WiFi、Ethernet和ZigBee技术来进行研究；S3：根据HEMS的物理结构功能单元，对HEMS通信架构进行设计，并根据各通信方式的优缺点调整HEMS通信架构；S4：确定各单元间的通信传输内容和相关通信速率，初始设定的通信速率和传输内容以符合大多数用户的需求为考虑因素，并为特殊用户提供定制化服务，允许用户根据实际需求调整传输内容与通信速率，以初始设定值作为仿真基本参数；S5：在OPNET软件中根据设置好的仿真参数，选择相应的节点模型，并进行业务模型和应用模型的配置，建立基于WiFi、基于Ethernet和基于ZigBee技术的三种单一通信方式和基于WiFi和ZigBee、基于Ethernet和ZigBee的两种联合通信方式的HEMS网络模型，仿真比较五种通信网络在时延、吞吐量和丢包率方面的网络性能；S6：对所构建的五种通信网络进行灵敏性分析：6.1)在保持节点数目不变的情况下，将各节点的通信速率增加至2倍、3倍、5倍、10倍，以分析网络负载量对每种通信网络的影响；6.2)在通信速率不变的情况下，增加节点数目，分别增加原先节点数目0.5倍、1倍、两倍的节点数，以分析网络节点数对每种通信网络的影响；6.3)不同的拓扑结构适用于不同的网络环境，网络拓扑的改变会影响网络的性能，改变拓扑结构为星型、树型和网状，以分析其对家庭能源管理系统通信网络性能的影响；S7：在最后建立了一个综合的评价体系，给出了一个评价等级公式，让用户可以在性能、经济性、安全性、扩展性各方面进行一个总体考量，并根据各种不同的家庭需求设置指标的权重，选择出最优的HEMS组网方式。