基本信息
- 项目名称：
- 智能电网家庭用电监控系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 随着智能电网的提出，科学用电已经越来越受到重视。国内现有的家庭用电设备，大都是采用单相式电子式电能表计量，由于电子式电能表的显示界面小，信息存储量也小，处理能力有限，可操作性差，用户无法对电能信息进行完整的分析，无法对家庭用电进行灵活地管理。 本家庭用电监控系统可对用户的家庭用电进行监视和控制，可实时查询、在线监控、灵活配置，可操作性强，实现了居民家庭用电的智能化。
- 详细介绍：
- 我们设计了具备无线通讯能力的智能插座和智能电表，以及室内的智能显示监控终端，采用了Zigbee无线通讯进行室内组网，组成一套无线数据传输网络。其中，智能插座和智能电表主要用于实时采集用电信息；智能显示监控终端用于显示用电信息，接收控制命令和下发控制命令。 此外，我们还为系统专门设计了远程操作功能，借用GSM网络，实现手机与室内的智能显示监控终端的信息传输，方便用户的远程用电管理。 本系统由手机，智能显示终端，通讯设备构成。手机与智能显示终端之间通过GSM模块进行通讯，智能显示终端和通讯设备之间采用Zigbee进行通讯。 手机：实现用户的远程控制和信息接收。用户外出时，通过手机发送的指令将被智能终端接收并下发到智能插座。另外，智能插座的所有执行动作都将通过智能显示终端发送到手机。 智能显示终端：是系统的核心控制部分。一方面，智能显示终端实时接收智能插座和智能电表发送的用电数据；另一方面，智能显示终端接收用户的短信或触摸屏输入命令，经过指令分析后，执行相应的控制动作。 通讯设备：包括智能电表和智能插座。其中，智能插座作为基本的控制单元，能够实时采集每个房间的用电信息，并将信息实时传送到智能显示终端。智能电表统计所有房间的用电信息，并传送给智能显示终端。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 创新点： 1．用电设备能耗分析。传统的电表只能读出用户每月的总用电量。而用户对自己究竟如何消费这笔电费根本没有清晰的认识。本作品中通过设计具备无线通讯功能的智能插座，对每个用电设备的用电情况进行采集，并发送给监控终端，然后用智能显示监控终端进行显示，用户可以清楚的了解到自家的用电结构，从而对后期用电进行合理规划。 2．用电方案自定义。提出五种模式下的用电方案，极大的方便了用户的管理，自选模式下的自定义功能更是体现了控制器的人性化设计。用户可以完全根据自己的用电需求，对各个用电设备的用电参数进行个性化设置。 3．用电信息的智能显示。智能显示监控终端的显示模块是采用UCGUI专业的嵌入式图形支持系统，并选用256色TFT触摸液晶屏设计的。 4．远程操作。家庭智能显示监控终端中嵌入了GSM模块，用户可以发送手机短信给智能显示监控终端，管理家庭用电。 5．低成本、高稳定性的无线组网。本系统中采用近距离、低功耗的Zigbee无线通讯技术，将室内的智能显示监控终端、智能插座和智能电表进行组网，数据传输稳定，摆脱了传统走线的限制。 技术关键和主要技术指标： 1．界面管理功能。 2．信息输入功能。3．控制的实时性。若为手机短信控制方式，则要求系统在用户发送命令后最多3S的时间内能接收到有效数据；若为触摸屏输入方式，则要求系统在用户发送命令后最多2秒的时间内能收到有效数据。 4．指定范围内的通讯稳定性。 5．多中断控制。 6．数据存储量。
科学性、先进性
- 本作品设计的家庭用电监控系统具备稳定的数据传输能力，丰富的用电监控功能，完整的数据分析能力和图形化显示效果，具备一定的先进性和科学性 1．数据传输 （1）采用高稳定性的Zigbee无线组网。目前家庭用电设备间的信息传递广泛采用的是电力线载波技术，但其传输干扰比较大,而且数据速率比较低。本作品采用了先进的Zigbee无线组网技术，鲁棒性强。 （2）低成本的GSM通信。借用第二代移动通信技术GSM网络，通过短信收发方式实现远程控制。 2．智能分析 针对采集到的各种用电信息，智能显示监控终端为各类参数提供了图形化的数据对比，走向预估、曲线图功能。另外，根据当前的设定参数和电价信息，智能显示监控终端将进行分析，并给出评价分，充分体现了显示终端的智能化特征。 3．智能化显示 选用3.5寸TFT液晶，采用专业的UC/GUI图形界面系统，突破了传统电能表的数字显示方式，支持报表显示和曲线显示，用户可以更加直观的获取当前用电信息。
获奖情况及鉴定结果
- 暂无
作品所处阶段
- 目前处于实验室阶段，正不断丰富系统功能，改进现有不足。
技术转让方式
- 暂无
作品可展示的形式
- 实物，视频，现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 据中国质量报报道：目前无论是智能家居还是智能用电，在欧美等国家已经有着很普遍的应用，起码有超过500种的终端产品在市场上销售。中国的智能用电产品没有很好推广，一方面与我国的整体消费水平和应用需求有关，另一方面也与缺乏标准，无法实现智能电网与智能用电终端产品的互联互通密切相关。他预计，解决好标准问题后，随着中国经济的发展，未来5年预计整个智能用电产品将占到整个通信、电脑、消费类电子产品市场的20%左右。 可见，在国内未来10年甚至20年中，智能用电设备的发展将空前迅速，各种基于智能家庭用电的方案和设计的尝试，都将为整个国内智能用电的改造提供一种思路。 本作品设计了一套完整的家庭用电管理方案。适用于一般小区家庭用户的用电管理，用户只需将该系统进行简单的安装和初始化设定。因此，我们的作品具有很好的推广前景和应用价值。
同类课题研究水平概述
- 智能控制终端作为一种新型的智能化家庭用电控制器，引起了国内外的许多行业人士的关注，并且对智能控制终端做出了一系列的研究，并取得了一定的效果。下面是近几年国外研究的研究成果。 2005年，坎贝尔发明了一种基于Swarm群体行为的技术，让大楼里的电器互相协调，减少大楼在用电高峰期的用电量。坎贝尔发明的无线控制器，与大楼的各个电器相连，在不牺牲每个个体的前提下，实现了整个大楼的节能。这个技术赋予电器以智能，提高了能源的利用效率。 2006年中期，美国(GridPoint)的公司出售了一种可用于监测家用电路耗电量的电子产品，可以通过互联网通信技术调整家用电器的用电量。这个电子产品具有了一部分交互能够，可以看作智能电网中的一个基础设施。 2009年2月10日，谷歌开始测试名为谷歌电表﹙PowerMeter﹚的用电监测软件。 2010年6月24日，IBM宣布与能源咨询公司Hildebrand合作，利用IBM数据管理软件来有计划地使用能源，从而节省能耗。Hildebrand监控系统支持对家庭、甚至是对每台电器的用电量进行实时分析，借助该软件，公司能够实时地收集、存储和分析英国家庭。 但是国外现有的这些产品技术限制较多，并不适合在我国原样照搬使用，而国内也并未有一套成熟的产品用于推广使用（至今未有报道）。因此，针对目前的家庭用电结构，开发一套低成本、家庭智能化的用电监控系统具有重要的意义。 本设计研发的家庭用电监控系统具备实时查询、在线监控，远程操作和自定义配置等功能，符合家庭用电智能化的理念；系统采用低成本的Zigbee通讯技术和手机GSM通讯，低成本；系统界面采用windows风格，符合用户的操作习惯。综上，本系统在国内的鲜有先例的情况下，研究出的这一家庭用电监控系统对国内的居民家庭用电管理提供了一套合理的低成本解决方案。
