基本信息
- 項目名稱：
- 智能電網(wǎng)家庭用電監(jiān)控系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 隨著智能電網(wǎng)的提出，科學用電已經(jīng)越來越受到重視。國內(nèi)現(xiàn)有的家庭用電設(shè)備，大都是采用單相式電子式電能表計量，由于電子式電能表的顯示界面小，信息存儲量也小，處理能力有限，可操作性差，用戶無法對電能信息進行完整的分析，無法對家庭用電進行靈活地管理。 本家庭用電監(jiān)控系統(tǒng)可對用戶的家庭用電進行監(jiān)視和控制，可實時查詢、在線監(jiān)控、靈活配置，可操作性強，實現(xiàn)了居民家庭用電的智能化。
- 詳細介紹：
- 我們設(shè)計了具備無線通訊能力的智能插座和智能電表，以及室內(nèi)的智能顯示監(jiān)控終端，采用了Zigbee無線通訊進行室內(nèi)組網(wǎng)，組成一套無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。其中，智能插座和智能電表主要用于實時采集用電信息；智能顯示監(jiān)控終端用于顯示用電信息，接收控制命令和下發(fā)控制命令。 此外，我們還為系統(tǒng)專門設(shè)計了遠程操作功能，借用GSM網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)手機與室內(nèi)的智能顯示監(jiān)控終端的信息傳輸，方便用戶的遠程用電管理。 本系統(tǒng)由手機，智能顯示終端，通訊設(shè)備構(gòu)成。手機與智能顯示終端之間通過GSM模塊進行通訊，智能顯示終端和通訊設(shè)備之間采用Zigbee進行通訊。 手機：實現(xiàn)用戶的遠程控制和信息接收。用戶外出時，通過手機發(fā)送的指令將被智能終端接收并下發(fā)到智能插座。另外，智能插座的所有執(zhí)行動作都將通過智能顯示終端發(fā)送到手機。 智能顯示終端：是系統(tǒng)的核心控制部分。一方面，智能顯示終端實時接收智能插座和智能電表發(fā)送的用電數(shù)據(jù)；另一方面，智能顯示終端接收用戶的短信或觸摸屏輸入命令，經(jīng)過指令分析后，執(zhí)行相應的控制動作。 通訊設(shè)備：包括智能電表和智能插座。其中，智能插座作為基本的控制單元，能夠?qū)崟r采集每個房間的用電信息，并將信息實時傳送到智能顯示終端。智能電表統(tǒng)計所有房間的用電信息，并傳送給智能顯示終端。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 創(chuàng)新點： 1．用電設(shè)備能耗分析。傳統(tǒng)的電表只能讀出用戶每月的總用電量。而用戶對自己究竟如何消費這筆電費根本沒有清晰的認識。本作品中通過設(shè)計具備無線通訊功能的智能插座，對每個用電設(shè)備的用電情況進行采集，并發(fā)送給監(jiān)控終端，然后用智能顯示監(jiān)控終端進行顯示，用戶可以清楚的了解到自家的用電結(jié)構(gòu)，從而對后期用電進行合理規(guī)劃。 2．用電方案自定義。提出五種模式下的用電方案，極大的方便了用戶的管理，自選模式下的自定義功能更是體現(xiàn)了控制器的人性化設(shè)計。用戶可以完全根據(jù)自己的用電需求，對各個用電設(shè)備的用電參數(shù)進行個性化設(shè)置。 3．用電信息的智能顯示。智能顯示監(jiān)控終端的顯示模塊是采用UCGUI專業(yè)的嵌入式圖形支持系統(tǒng)，并選用256色TFT觸摸液晶屏設(shè)計的。 4．遠程操作。家庭智能顯示監(jiān)控終端中嵌入了GSM模塊，用戶可以發(fā)送手機短信給智能顯示監(jiān)控終端，管理家庭用電。 5．低成本、高穩(wěn)定性的無線組網(wǎng)。本系統(tǒng)中采用近距離、低功耗的Zigbee無線通訊技術(shù)，將室內(nèi)的智能顯示監(jiān)控終端、智能插座和智能電表進行組網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，擺脫了傳統(tǒng)走線的限制。 技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標： 1．界面管理功能。 2．信息輸入功能。3．控制的實時性。若為手機短信控制方式，則要求系統(tǒng)在用戶發(fā)送命令后最多3S的時間內(nèi)能接收到有效數(shù)據(jù)；若為觸摸屏輸入方式，則要求系統(tǒng)在用戶發(fā)送命令后最多2秒的時間內(nèi)能收到有效數(shù)據(jù)。 4．指定范圍內(nèi)的通訊穩(wěn)定性。 5．多中斷控制。 6．數(shù)據(jù)存儲量。
科學性、先進性
- 本作品設(shè)計的家庭用電監(jiān)控系統(tǒng)具備穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸能力，豐富的用電監(jiān)控功能，完整的數(shù)據(jù)分析能力和圖形化顯示效果，具備一定的先進性和科學性 1．數(shù)據(jù)傳輸 （1）采用高穩(wěn)定性的Zigbee無線組網(wǎng)。目前家庭用電設(shè)備間的信息傳遞廣泛采用的是電力線載波技術(shù)，但其傳輸干擾比較大,而且數(shù)據(jù)速率比較低。本作品采用了先進的Zigbee無線組網(wǎng)技術(shù)，魯棒性強。 （2）低成本的GSM通信。借用第二代移動通信技術(shù)GSM網(wǎng)絡(luò)，通過短信收發(fā)方式實現(xiàn)遠程控制。 2．智能分析 針對采集到的各種用電信息，智能顯示監(jiān)控終端為各類參數(shù)提供了圖形化的數(shù)據(jù)對比，走向預估、曲線圖功能。另外，根據(jù)當前的設(shè)定參數(shù)和電價信息，智能顯示監(jiān)控終端將進行分析，并給出評價分，充分體現(xiàn)了顯示終端的智能化特征。 3．智能化顯示 選用3.5寸TFT液晶，采用專業(yè)的UC/GUI圖形界面系統(tǒng)，突破了傳統(tǒng)電能表的數(shù)字顯示方式，支持報表顯示和曲線顯示，用戶可以更加直觀的獲取當前用電信息。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 暫無
作品所處階段
- 目前處于實驗室階段，正不斷豐富系統(tǒng)功能，改進現(xiàn)有不足。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 暫無
作品可展示的形式
- 實物，視頻，現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 據(jù)中國質(zhì)量報報道：目前無論是智能家居還是智能用電，在歐美等國家已經(jīng)有著很普遍的應用，起碼有超過500種的終端產(chǎn)品在市場上銷售。中國的智能用電產(chǎn)品沒有很好推廣，一方面與我國的整體消費水平和應用需求有關(guān)，另一方面也與缺乏標準，無法實現(xiàn)智能電網(wǎng)與智能用電終端產(chǎn)品的互聯(lián)互通密切相關(guān)。他預計，解決好標準問題后，隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，未來5年預計整個智能用電產(chǎn)品將占到整個通信、電腦、消費類電子產(chǎn)品市場的20%左右。 可見，在國內(nèi)未來10年甚至20年中，智能用電設(shè)備的發(fā)展將空前迅速，各種基于智能家庭用電的方案和設(shè)計的嘗試，都將為整個國內(nèi)智能用電的改造提供一種思路。 本作品設(shè)計了一套完整的家庭用電管理方案。適用于一般小區(qū)家庭用戶的用電管理，用戶只需將該系統(tǒng)進行簡單的安裝和初始化設(shè)定。因此，我們的作品具有很好的推廣前景和應用價值。
同類課題研究水平概述
- 智能控制終端作為一種新型的智能化家庭用電控制器，引起了國內(nèi)外的許多行業(yè)人士的關(guān)注，并且對智能控制終端做出了一系列的研究，并取得了一定的效果。下面是近幾年國外研究的研究成果。 2005年，坎貝爾發(fā)明了一種基于Swarm群體行為的技術(shù)，讓大樓里的電器互相協(xié)調(diào)，減少大樓在用電高峰期的用電量?？藏悹柊l(fā)明的無線控制器，與大樓的各個電器相連，在不犧牲每個個體的前提下，實現(xiàn)了整個大樓的節(jié)能。這個技術(shù)賦予電器以智能，提高了能源的利用效率。 2006年中期，美國(GridPoint)的公司出售了一種可用于監(jiān)測家用電路耗電量的電子產(chǎn)品，可以通過互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)調(diào)整家用電器的用電量。這個電子產(chǎn)品具有了一部分交互能夠，可以看作智能電網(wǎng)中的一個基礎(chǔ)設(shè)施。 2009年2月10日，谷歌開始測試名為谷歌電表﹙PowerMeter﹚的用電監(jiān)測軟件。 2010年6月24日，IBM宣布與能源咨詢公司Hildebrand合作，利用IBM數(shù)據(jù)管理軟件來有計劃地使用能源，從而節(jié)省能耗。Hildebrand監(jiān)控系統(tǒng)支持對家庭、甚至是對每臺電器的用電量進行實時分析，借助該軟件，公司能夠?qū)崟r地收集、存儲和分析英國家庭。 但是國外現(xiàn)有的這些產(chǎn)品技術(shù)限制較多，并不適合在我國原樣照搬使用，而國內(nèi)也并未有一套成熟的產(chǎn)品用于推廣使用（至今未有報道）。因此，針對目前的家庭用電結(jié)構(gòu)，開發(fā)一套低成本、家庭智能化的用電監(jiān)控系統(tǒng)具有重要的意義。 本設(shè)計研發(fā)的家庭用電監(jiān)控系統(tǒng)具備實時查詢、在線監(jiān)控，遠程操作和自定義配置等功能，符合家庭用電智能化的理念；系統(tǒng)采用低成本的Zigbee通訊技術(shù)和手機GSM通訊，低成本；系統(tǒng)界面采用windows風格，符合用戶的操作習慣。綜上，本系統(tǒng)在國內(nèi)的鮮有先例的情況下，研究出的這一家庭用電監(jiān)控系統(tǒng)對國內(nèi)的居民家庭用電管理提供了一套合理的低成本解決方案。
