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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

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。

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。

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