太阳能家庭能源监控系统技术方案

本实用新型专利技术公开了太阳能家庭能源监控系统。该系统包括智能监控平台、主站、从站，所述智能监控平台包括采集系统、设备管理、能耗计量、数据管理、显示，所述主站包括数据存储器、无线收发模块、MCU、USB接口，所述从站包括智能配电盘、智能插座、气量监测器、水量监测器，所述智能监控平台和所述主站之间通过所述USB接口交换信息，所述主站和从站采用点对多点的无线通信方式联网，所述智能配电盘、智能插座、气量监测器、水量监测器分别采集相关数据发送至所述主站，该主站将接收到的相关数据发送到所述智能监控平台，该智能监控平台对收到的相关数据进行处理，并将控制命令发送至所述主站，该主站将接收到的控制命令发送到所述从站，该从站执行接收到的控制命令。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及到太阳能应用技术、无线网络技术、测量技术、远程遥控技术、单片机技术和计算机软件技术，具体涉及一种太阳能家庭能源监控系统。技术背景目前，中国是仅次于美国的世界第二大能源消费国，日益增长的能源消耗，使得现有的发电能力不能满足国内消费需求。且面临石油涨价、煤炭枯竭，传统能源在一天天减少，日渐严峻的环境污染时刻威胁着我们。积极开发新能源，提高能源使用率，降低能源消耗成为世界共同探讨的课题。太阳能作为绿色的可再生的新能源，越来越受到人们的青睐。 因此，研究光伏系统在家庭能源管理中的应用有着极其重要的意义。限制光伏系统的主要因素有两点(1)初期投资比较大；( 太阳能光伏电池的转化效率低。目前通常使用的光伏电池效率在15%左右。因此提高光伏系统的能源利用率并进入统一能源管理系统，需要有相应的新产品问世。现有家庭能源管理(Home Energy Management, HEM)的基本原理是通过对家庭用电设备进行数据采集，分析汇总，实现能源的管理与监测。HEM依托智能监控平台，完成对智慧家电、智慧插座、智慧电表以及家中各项感测装置进行连接与监控动作，并对家电设备进行全设定、温控调节、电源开关等功能。HEM提供可交互界面，在屏幕上即时显示家中设备的运转、能源消耗等信息，使用者通过触控面板按键实现对连线的家电产品进行操控，决定是否关闭或调整特定家电来节省资源消耗。资源消耗的“可视化”会让用户注意到电力的浪费，从而受到抑制效果。日本节能中心曾发布过调查结果以小时为单位使耗电量可视化， 每年的耗电量可削减约一成。HEM通过将住宅内的家电能耗设备网络化，并通过对其的控制来削减能源消耗量。对于用户来说，可在无损生活舒适性的前提下减少资源消耗费用支出。 但目前的HEM仅对用电资源进行管理，但家庭的其他能耗并未纳入，如燃气、水等。常用的太阳能热水器所产生的热量也未考虑。综上所述，作为节能减排的重要措施，能源管理系统在家庭的应用，极有必要整合绿色能源(光伏、光热)和各种能耗(电、气、水)，进行统一监控分析管理。本技术——太阳能家庭能源监控系统(Solar HomeEnergy Monitoring System, SHEMS)就是为此而研制的
技术实现思路
本技术对绿色能源(光伏、光热)和能耗设备(电、气、水)进行统一管理，建立一整套家庭能源监控系统。这涉及到智能监控平台软件、主站通信器、智能配电盘、智能插座、气量监测器、水量监测器。通过智能监控平台进行各类信息的采集、处理、分析、显示和反馈控制，完成资源优化调配，提高绿能利用率和降低能耗，完成最优化的能源利用效率。为达到上述目的，本技术采用如下的技术方案太阳能家庭能源监控系统，所述监控系统包括智能监控平台、主站、从站，所述智能监控平台包括采集系统、设备管理、能耗计量、数据管理、显示，所述主站包括数据存储器、无线收发模块、MCU、USB接口，所述从站包括智能配电盘、智能插座、气量监测器、水量监测器，所述智能监控平台和所述主站之间通过所述USB接口交换信息，所述主站和从站采用点对多点的无线通信方式联网，所述智能配电盘、智能插座、气量监测器、水量监测器分别采集相关数据发送至所述主站，该主站将接收到的相关数据发送到所述智能监控平台， 该智能监控平台对收到的相关数据进行处理，并将控制命令发送至所述主站，该主站将接收到的控制命令发送到所述从站，该从站执行接收到的控制命令。系统架构整个系统由自行研发的智能监控平台软件、主站通信器(Ml)和从站组成。从站是指智能配电盘(SMl)、智能插座(SBl)、气量监测器(SGl)和水量监测器(Sffl, SW2)。各从站负责采集各相关数据发送至主站，并执行由主站发布的控制命令(或执行本站存储器内预置命令)。主站将采集到的数据交由智能监控平台软件处理。主站和从站采用点对多点无线033MHz)通信方式联网，一个主站可控制15个从站。参见图1，为本技术的系统架构图。智能监控平台软件该软件功能划分为采集系统、设备管理、能耗计量、数据管理、显示五个部分。参见图2，为本技术的智能监控平台软件功能图。采集系统对家庭能耗设备进行数据采集和环境监测。数据采集通过无线设备主动发送采集命令对能耗设备进行数据采集，从而获取能耗设备资源消耗情况。环境监测为对应的传感器(如温度传感器、烟雾传感器)实时监测当前设备运行环境，如遇突发情况，能及时报警或通知管理者，以最小的损失将危情消除甚至提前消除危情。设备管理分为设备控制和故障管理。通过智能监控平台，录入能耗设备的基本信息，并完成对设备的控制，如定时设置设备通断时间、设置设备参数等。故障管理为根据设备的当前运行状态以及其基本能耗信息进行故障判断，预先获知设备的可能出现的问题， 通知相关人员进行维护或更换。或在突发故障时，提示位于系统的哪个节点设备所造成，以缩短排除故障时间并最大限度的降低损失。能耗计量分为能源监控和资源配置。能源监控主要是根据历史数据或当前实时数据完成对整个家庭的能源消耗分布图及曲线，直观反映当前家庭能源(电、气、水)消耗以及历史消耗。资源配置为根据设备的能耗用度情况进行调配。比如家庭灯具控制，在日照良好的情况，限制灯具的开启个数，在日照不足的情况下，增加灯具开启数量，并计算采集到得太阳能电能和热能，并按市场价格统一计费。数据管理分为图表管理和分析报告。图表管理基于采集数据，进行曲线绘制或报表生成。比如日用电量、月用电量、年用电量曲线图，各项能源费效比图等。分析报告为根据用户选择条件，自动生成家庭设备运行状况以及能耗报告，并提供能耗优化建议或方案。显示终端采用平板电脑。相关数据也可通过互联网进行查询。主站通信器(Ml)主站通信器由数据存储器、无线收发模块、MCU(C8051F320)、USB接口部分组成。主站通信器通过USB端口与显示设备相连，主从站点之间通过无线方式033MHz)进行通信， 完成数据的采集与信息传递。参见图3，为本技术主站通信器(Ml)框图。智能配电盘(SMl)智能配电盘由电量采集单元、AD转换单元、信号处理单元、负载控制单元、温度传感器、烟雾传感器、IXD显示、数据处理单元、数据存储单元、无线收发单元、MCU(PIC)组成。 智能配电盘与各路用电负载、太阳能光伏发电单元、电网相连。参见图4，为本技术的智能配电盘(SMl)框图。智能插座(SBl)智能插座由电量采集单元、AD转换单元、信号处理单元、温度传感器、烟雾传感器、 负载控制单元、IXD显示、数据处理单元、数据存储单元、无线收发单元、MCU(PIC)组成。智能插座与智能配电盘、用电器相连。参见图5，为本技术的智能插座(SBl)框图。气量监测器(SGl)气量监测器由气体流量采集单元、信号处理单元、温度传感器、烟雾传感器、数据处理单元、数据存储单元、IXD显示、无线收发单元、MCU(PIC)组成。气量监测器串接在用气回路中。参见图6，为本技术的气量监测器(SGl)框图。水量监测器(SW1、SW2)水量监测器由水流量采集单元、信号处理单元、温度传感器、烟雾传感器、数据处理单元、数据存储单元、IXD显示、无线收发单元、MCU(PIC)组成。水量监测器串接在水总管或太阳能热水器输出管中。参见图7本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．太阳能家庭能源监控系统，其特征在于，所述监控系统包括智能监控平台、主站、从站，所述智能监控平台包括采集系统、设备管理、能耗计量、数据管理、显示，所述主站包括数据存储器、无线收发模块、ＭＣＵ、ＵＳＢ接口，所述从站包括智能配电盘、智能插座、气量监测器、水量监测器，所述智能监控平台和所述主站之间通过所述ＵＳＢ接口交换信息，所述主站和从站采用点对多点的无线通信方式联网，所述智能配电盘、智能插座、气量监测器、水量监测器分别采集相关数据发送至所述主站，该主站将接收到的相关数据发送到所述智能监控平台，该智能监控平台对收到的相关数据进行处理，并将控制命令发送至所述主站，该主站将接收到的控制命令发送到所述从站，该从站执行接收到的控制命令。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶德晓，
申请(专利权)人：叶德晓，
类型：实用新型
国别省市：31