一种面向智能用电的通信与控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种面向智能用电的通信与控制系统，包括核心电路板、家庭智能插座模块和家用电器智能遥控模块；核心电路板以C8051F020单片机为控制核心，完成通信、控制及用户交互功能；家庭智能插座模块通过WIFI模块Ⅰ接收控制命令实现电源通断控制，并由计量模块获得瞬时功率并判断用电设备的运行状况；家用电器智能遥控模块通过WIFI模块Ⅱ接收核心电路板发送的控制命令，并驱动电子开关控制家电遥控器。本发明专利技术采用了3G通信技术实现远程传输，采用基于单片机的Web服务器技术实现用户信息交互，采用基于Adhoc架构的无线局域网技术实现控制系统与智能插座和家电遥控设备的信息交换，具有先进性和实用性并易于扩展。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种面向智能用电的通信与控制系统，特别涉及ー种综合应用远程无线通信技术，互联网技术，无线局域网技术，电能量测技术，智能控制技术的智能电网用户端集控系统。
技术介绍
从2009年开始，国家电网公司提出了智能电网的发展计划，其内涵是以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，实现电 カ系统从发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节的智能感知、智能识别、智能控制的功能，实现“电カ流、信息流、业务流”的高度一体化融合。智能电网可以整合系统中的数据，优化电网的管理，将电网提升为互动运转的全新模式，提高整个电网的可靠性、可用性和综合效率。在智能电网建设中，家庭用电系统的智能化改造是其重要环节。智能用电深入到千家万户，是智能电网服务质量及管理效益的集中体现。2011年国家科技部开展了国家高技术研究发展计划(863计划)智能电网重大专项的研究，其中涉及智能用电方面的研究占有相当大比例。我国的智能用电重点关注双向互动服务、用电信息采集、智能用电服务、电动汽车充放电、智能量测五个关键
，用电端的智能化改造正是智能电网建设的重要内容之一。中国家用电器研究院在智能用电控制器、家庭能源管理系统、电カ载波通讯模块、緑色家电标准几个方面开展了长期专项研究，并与深圳市国电科技通信有限公司、北京达华世纪低碳研究院及瑞萨电子有限公司共同成立了北京智能用电研究中心，开展了智能用电领域技术与产品研究，推动了智能电网与智能家庭的融合，不断适应物联网的发展要求，为我国智能用电的大力普及打下了良好基础。然而，就目前而言，我国电カ系统在家庭用电环节仍以传统用电方法为主，只是在量测技术和远程抄表方面有初步应用，缺少具有实用性的家庭用电智能控制和双向通信的产品面世，阻碍了智能电网向用电领域的延伸进程。
技术实现思路
针对现有技术中的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种实现家庭用电系统与电力管理信息的实时通信、按需用电、交互设置、远程控制功能的面向智能用电的通信与控制系统。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术方案 一种面向智能用电的通信与控制系统，包括核心电路板、家庭智能插座模块和家用电器智能遥控模块； 所述核心电路板以C8051R)20单片机为控制核心，完成通信、控制及用户交互功能；该核心电路板包括远程通信模块、WIFI通信模块、存储模块、时钟模块、电源模块、智能电表接口和微控制器MCU ；所述远程通信模块采用3G远程通信模块，3G远程通信模块通过插座连接C8051F020单片机，对C8051F020单片机的串ロ I进行扩展，在C8051F020单片机控制下建立网络连接，获取公网IP地址； 所述WIFI通信模块通过缓冲器接ロ与C8051F020单片机串ロ O连接，以Adhoc方式组成无线局域网实现家庭内部的数据传输，WIFI通信模块由C8051R)20单片机控制； 所述存储模块由FLASH存储芯片组成，与C8051F020单片机的GPIO ロ连接形成扩展存储器，通过C8051F020单片机程序进行读写，用于系统数据的存储； 所述时钟模块提供时钟脉冲信号作为C8051F020单片机的工作时钟； 所述电源模块分别为3G远程通信模块和C8051F020单片机提供电源； 所述智能电表接ロ对C8051F020单片机串ロ O进行扩展，智能电表接ロ通过RS232-485接ロ转换器与具有RS485总线接ロ的家用智能电表连接，接收电表的电量、功率信息，用于家用电器的总能耗分析，用电计划制定，并通过3G远程通信模块上传到电カ管理信息中心实现远程抄表； 所述微控制器MCU由C8051F020单片机承担，并对远程通信模块、WIFI通信模块、存储模块、时钟模块、电源模块和智能电表接ロ进行控制； 所述家庭智能插座模块包括单片机I、WIFI模块I和计量模块，由核心电路板通过WIFI模块I以Adhoc组网方式接收控制命令实现电源通断控制，并由计量模块获得瞬时功率信息判断用电设备的运行状况，实现保护控制，并将信息传输到核心电路板存储，作为用电方案的制定依据； 所述单片机I由C8051F020单片机承担，通过串ロ对WIFI模块I的控制实现无线局域网的组网，采用ADC接ロ实现计量模块的信息采集，通过C8051F020单片机的GPIO ロ控制继电器，实现插座的电源通断控制； 所述WIFI模块I通过串ロ与C8051F020单片机连接，接收控制命令实现网络连接，完成信息传输； 所述计量模块完成对插座的电压电流取样与滤波，去除干扰，并传输到C8051F020单片机； 所述家用电器智能遥控模块包括单片机II、WIFI模块II和电子开关，单片机II通过WIFI模块II接收核心电路板发送的控制命令，并驱动电子开关控制家电遥控器，实现对家用电器的启停控制和运行状况设置； 所述单片机II由C8051F020单片机承担，通过串ロ对WIFI模块II的控制实现无线局域网的组网，通过C8051F020单片机的GPIO ロ连接电子开关控制遥控器； 所述WIFI模块II通过串ロ与C8051F020单片机连接，接收控制命令实现网络连接； 所述电子开关的输入端与C8051F020单片机的GPIO ロ连接，接收C8051F020单片机发出的控制信息，电子开关的输出端连接家电遥控器的键盘引脚，通过对输入信息的译码实现按键的通断； 作为本专利技术的一种优选方案，所述3G远程通信模块采用定时驱动方式作为客户終端向远程服务器发送请求，以IP地址方式建立网络连接。与现有技术相比，本专利技术的一种面向智能用电的通信与控制系统具有如下优点 I、本专利技术的一种面向智能用电的通信与控制系统，与其它同类系统相比，采用了 3G远程通信模块技术实现远程传输，采用基于C8051F020单片机的Web服务器技术实现用户信息交互，采用基于Adhoc架构的无线局域网技术实现控制系统与智能插座和家用电器遥控设备的信息交換，具有先进性和实用性并易于扩展。2、由3G远程通信模块与互联网连接，接收电カ管理部门的实时电价、停电通知等管理信息，接收小区物业管理信息，接收远程用户通过移动终端(手机)发送的查询与控制信息；由WIFI无线局域网传输模块控制智能插座和家电启停，实现电能測量、质量分析和安全保护；由Web页面完成用户交互与參数设置；接收家庭智能电表的用电信息实现远程抄表功能，从而实现智能电网在家庭用电端的负载均衡、削峰填谷、智能控制、用电管理功倉^:。3、对家庭用电环节的智能化改造，需要充分考虑目前用电设备的实际情况及发展趋势，开发既满足发展需求又符合应用现状的实用性设备，降低成本，減少家庭的重复投资，为智能用电的广泛实施提供助力。 附图说明图I为ー种面向智能用电的通信与控制系统的结构示意 图2微控制器MCU控制程序的流程 图3为家用智能插座模块的结构示意 图4为家用电器智能遥控模块的结构示意图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进ー步详细地描述。如图I所示，一种面向智能用电的通信与控制系统，包括核心电路板、家庭智能插座模块和家用电器智能遥控模块。I、核心电路板以C8051F020单片机为控制核心，完成通信、控制及用户交互功能。该核心电路板包括远程通信模块、WIFI本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向智能用电的通信与控制系统，其特征在于：包括核心电路板、家庭智能插座模块和家用电器智能遥控模块；所述核心电路板以C8051F020单片机为控制核心，完成通信、控制及用户交互功能；该核心电路板包括远程通信模块、WIFI通信模块、存储模块、时钟模块、电源模块、智能电表接口和微控制器MCU；所述远程通信模块采用3G远程通信模块，3G远程通信模块通过插座连接C8051F020单片机，对C8051F020单片机的串口1进行扩展，在C8051F020单片机控制下建立网络连接，获取公网IP地址；所述WIFI通信模块通过缓冲器接口与C8051F020单片机串口0连接，以Adhoc方式组成无线局域网实现家庭内部的数据传输，WIFI通信模块由C8051F020单片机控制；所述存储模块由FLASH存储芯片组成，与C8051F020单片机的GPIO口连接形成扩展存储器，通过C8051F020单片机程序进行读写，用于系统数据的存储；所述时钟模块提供时钟脉冲信号作为C8051F020单片机的工作时钟；所述电源模块分别为3G远程通信模块和C8051F020单片机提供电源；所述智能电表接口对C8051F020单片机串口0进行扩展，智能电表接口通过RS232？485接口转换器与具有RS485总线接口的家用智能电表连接，接收电表的电量、功率信息，用于家用电器的总能耗分析，用电计划制定，并通过3G远程通信模块上传到电力管理信息中心实现远程抄表；所述微控制器MCU由C8051F020单片机承担，并对远程通信模块、WIFI通信模块、存储模块、时钟模块、电源模块和智能电表接口进行控制；所述家庭智能插座模块包括单片机Ⅰ、WIFI模块Ⅰ和计量模块，由核心电路板通过WIFI模块Ⅰ以Adhoc组网方式接收控制命令实现电源通断控制，并由计量模块获得瞬时功率信息判断用电设备的运行状况，实现保护控制，并将信息传输到核心电路板存储，作为用电方案的制定依据；所述单片机Ⅰ由C8051F020单片机承担，通过串口对WIFI模块Ⅰ的控制实现无线局域网的组网，采用ADC接口实现计量模块的信息采集，通过C8051F020单片机的GPIO口控制继电器，实现插座的电源通断控制；所述WIFI模块Ⅰ通过串口与C8051F020单片机连接，接收控制命令实现网络连接，完成信息传输；所述计量模块完成对插座的电压电流取样与滤波，去除干扰，并传输到C8051F020单片机；所述家用电器智能遥控模块包括单片机Ⅱ、WIFI模块Ⅱ和电子开关，单片机Ⅱ通过WIFI模块Ⅱ接收核心电路板发送的控制命令，并驱动电子开关控制家电遥控器，实现对家用电器的启停控制和运行状况设置；所述单片机Ⅱ由C8051F020单片机承担，通过串口对WIFI模块Ⅱ的控制实现无线局域网的组网，通过C8051F020单片机的GPIO口连接电子开关控制遥控器；所述WIFI模块Ⅱ通过串口与C8051F020单片机连接，接收控制命令实现网络连接；所述电子开关的输入端与C8051F020单片机的GPIO口连接，接收C8051F020单片机发出的控制信息，电子开关的输出端连接家电遥控器的键盘引脚，通过对输入信息的译码实现按键的通断。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：毛玉星，杨栋棋，苗伽略，汪泉霖，何为，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：