用电设备监控系统及其方法与流程

1.本发明是有关于节能技术领域，尤其关于一种用电监控的系统及其方法。


背景技术：

2.近年来家电产品的使用周期越来越短，在新闻中时常会看多许多火灾事件，都是因为设备周期结束、设备老旧或是负载过度，所导致的生命和财产危害。
3.目前智慧电网架构已经相当完整，但是缺少了用电设备使用安全周期或异常状态的考虑，因此，设备损坏或异常所衍伸的危险，影响着用电的安全。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用电设备监控系统及其方法，可以得知用电设备的健康状态，并进行监控管理。
5.本发明提供一种用电设备监控的方法，其特征在于，所述方法执行于监控中心中，所述监控中心与网络设备通讯连接，以及所述网络设备与至少一个用电设备及智能电表通讯连接，所述方法包含以下步骤:发送用户数据报协议广播封包；接收所述用电设备回复的设备相关信息，根据接收到的设备相关信息，定义所述用电设备的类型及使用周期；收集所述用电设备的用电数据以及所述智能电表的用电数据，并将收集到的所述用电设备的用电数据存储成所述用电设备的历史用电纪录；根据收集到的所述用电设备的用电数据以及所述智能电表的用电数据，判断是否发生异常用电；以及当判断异常用电发生时，提醒用户。
6.本发明还提供一种用电设备监控系统，其特征在于，所述系统包括监控中心、与所述监控中心通讯连接的网络设备，与所述网络设备经由knx协议通讯连接的至少一个用电设备，以及与所述网络设备通讯连接的智能电表，其中，所述监控中心还包括:处理单元，以及存储单元，用于存储至少一个计算机程序，其中，所述计算机程序包含由所述处理单元执行的指令，使得所述处理单元执行以下步骤:发送用户数据报协议广播封包；接收所述用电设备回复的设备相关信息，根据接收到的设备相关信息，定义所述用电设备的类型及使用周期；收集所述用电设备的用电数据以及所述智能电表的用电数据，并将收集到的所述用电设备的用电数据存储成所述用电设备的历史用电纪录；根据收集到的所述用电设备的用电数据以及所述智能电表的用电数据，判断是否发生异常用电；以及当判断异常用电发生时，提醒用户。
7.相较于现有技术，所述用电设备监控的系统及方法，可以实时判断用电设备是否发生异常用电，并实时提醒用户。
附图说明
8.图1为根据本发明一实施例的用电设备监控系统的架构图。
9.图2为根据本发明一实施例的监控中心的方块图。
10.图3为根据本发明一实施例的用电设备监控方法的流程图。
11.图4为根据本发明一实施例的搜寻及定义用电设备的流程图。
12.图5为根据本发明一实施利的用电设备异常预测及提醒的流程图。
13.主要元件符号说明
[0014][0015]
具体实施方式
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请参阅图1，所示为本发明一实施例中用电设备监控系统100的架构图。所述用电设备监控系统100包括监控中心102，与监控中心通信连接的网络设备104，以及与所述网络设备104通信连接的至少一个用电设备106。在本实施例中，所述监控中心102与所述网络设备104经由以太网络通信连接，所述网络设备104与所述用电设备106经由knx协议通信连接，knx协议为居家与建筑控制的世界标准。所述网络设备104为knx路由器，用于将knx封包与ip封包进行相互转换及发送。所述用电设备106为可以被安装在建筑环境中并且符合knx标准的任何设备，例如，冰箱、洗衣机、照明设备、空调、电视、除湿机、空气清净机门禁设备、视频监控设备等。在一实施例中，所述网络设备104还可以与智能电表108连接，所述智能电表108用于采集用电数据。
[0017]
请参阅图2，所示为本发明一实施例中，所述监控中心102的方块图。所述监控中心102用于监控、管理所述用电设备106，所述监控中心102包括处理单元202、存储单元204、通信单元206及用户接口单元208。所述处理单元202电性连接所述存储单元204。所述处理单元202可以是微控制器、微处理器或其他具有运算处理能力的电路，被配置为执行或处理存储在所述存储单元204中的指令、数据以及计算机程序。所述存储单元204包含只读存储器(rom)、随机存取内存(ram)、磁盘存储介质装置、光存储介质装置、闪存装置、电气、光学或其他物理/有形(例如，非暂时性)等计算机可读存储介质，用于存储控制所述监控中心102运行的一个或多个计算机程序，并且由所述处理单元202执行。所述通信单元206包括无线
通信模块及/或有线通讯模块，为所述处理单元202与所述网络设备104进行通信连接的通信接口。所述用户接口单元208可以向用户提供所述处理单元202传送的讯息，或者可以接收用户的输入并传送至所述处理单元202。所述用户接口单元208可以包括显示器、触摸屏、麦克风以及扬声器。在一例中，作为家庭中用电设备监控，所述监控中心102可以是家用能源显示器(in-home display，ihd)。
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请参阅图3，所示为本发明一实施例中用电设备监控方法的流程图。在本实施例中，所述存储单元204存储有计算器程序，用于供所述处理单元202执行如图3所示的方法步骤。
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步骤302，搜寻所有用电设备106，接收所述用电设备106回复的设备相关信息并进行存储。在本实施例中，所述监控中心102透过发送用户数据报协议(user datagram protocol，udp)广播封包来搜寻所有用电设备106。所述网络设备104在接收到udp广播封包后，会进一步向knx网络发送。当所述用电设备106收到udp广播封包后，会回复设备相关信息给所述监控中心102。在一实施例中，所述设备相关信息可以包括楼层、空间、群组、设备类型、总额定消耗功率、额定电压、额定电流等，其中，楼层、空间、群组等设备相关信息，可以是用户首次在家庭、办公室、工厂等地安装所述用电设备106时所输入的设定信息，设备类型、总额定消耗功率、额定电压、额定电流等则为所述用电设备106的设备规格，可以于出厂时即设置在所述用电设备106中。
[0020]
步骤304，所述监控中心102根据所述用电设备106回复的设备相关信息定义所述用电设备106的类型及使用周期。具体地，所述监控中心102可以预先存储有各种不同用电设备的设备类型及对应的使用周期的知识数据库，所述监控中心102可以根据接收到的设备相关信息查找所述知识数据库，找到所述用电设备106的设备类型与对应的使用周期，对所述用电设备106进行定义并加以存储成用电设备列表。
[0021]
步骤306，经由所述网络设备104收集所述用电设备106的用电数据和所述智能电表108的用电数据。具体地，可以收集连接到所述用电设备106的knx线路信息，例如，电流值，并存储成所述用电设备106的历史用电纪录。
[0022]
步骤308，根据收集到的所述用电设备106的用电数据和所述智能电表108的用电数据进行所述用电设备106的异常预测。具体地，根据所述智能电表108的用电数据中的总耗电与个别用电设备106的耗电总和比对，或者，也可以和所述用电设备106的历史用电纪录比对，确认连接到所述用电设备106的knx线路是否有异常状况，也可以确认所述用电设备106是否被异常移除。根据所述用电设备106的历史用电纪录，可以分析电流变化差值、电流变化率、设备使用持续时间等特征值，使用线性回归分析，可以建立此knx线路异常模型，用来预测knx线路异常之情形。每次步骤s306中收集到的新用电数据，用于重新计算线性回归，持续修正knx线路异常模型。
[0023]
步骤310，根据knx线路异常模型，进行异常用电判断，并在判断异常用电发生时，经由所述用户接口208对用户进行提醒。
[0024]
在一实施例中，还可以进行所述用电设备106的健康度计算，根据所述用电设备106的总使用时间与使用周期计算百分比，并换算成所述用电设备106的健康度。当百分比越高，代表总使用时间已接近使用周期甚或已超过使用周期，所述用电设备106应该进行定期保养或汰换，因此，换算成健康度越低。当所述用电设备106的健康度过低时，亦即小于一
阈值时，经由所述用户接口208提醒用户。
[0025]
在一实施例中，还可以根据所述用电设备106的历史用电纪录，分析所述用电设备106是否为高耗电，或是所述用电设备106的耗电行为具有潜在危险，并经由所述用户接口208提醒用户。
[0026]
在一实施例中当所述用电设备106发生异常或健康度过低时可以经由所述用户接口208推荐用户其他可替换的用电设备。
[0027]
在另一实施例中，所述步骤302及所述步骤304的具体流程如图4所示。
[0028]
步骤402，所述监控中心102向所述网络设备104发送udp广播封包。knx消息可以封装在所述udp广播封包中，由所述网络设备104向knx网络进行广播。
[0029]
步骤404，所述监控中心102等待一预定时长，确认是否收到任何用电设备106的回复封包。若在所述预定时长内，接收到所述用电设备106的回复封包，则执行步骤406。若超过所述预定时长未接收到任何用电设备106的回复封包，则执行步骤410。
[0030]
步骤406，根据接收到的回复封包，解析封包信息获取所述用电设备106回复的设备相关信息，根据设备相关信息，查找预先存储的知识库，获取所述用电设备106的设备类型及对应的使用周期。
[0031]
步骤408，根据查找到的设备类型及对应的使用周期定义搜寻到的所述用电设备106，并存储至用电设备列表。
[0032]
步骤410，判断重送udp广播封包的次数是否小于3次，若重送次数小于3次，则执行步骤402进行udp广播封包的重送，并更新纪录重送次数。若在步骤410，判断重送udp广播封包的次数已大于或等于3次，则不再进行重送，结束搜寻用电设备的流程。
[0033]
在另一实施例中，所述步骤306至所述步骤310的具体流程如图5所示。
[0034]
步骤502，判断是否进行设备检测。在本实施例中，所述监控中心102可以预先设置设备检测周期，周期性地对所有搜寻到的所述用电设备106进行检测。若设备检测周期未到，则执行步骤504，若设备检测周期已到，则执行步骤514。
[0035]
步骤504，所述监控中心102读取所述用电设备106的用电数据及所述智能电表108的用电数据。
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步骤506，根据读取的数据，比对所述智能电表108的总耗电与所述用电设备106的总耗电。若搜寻到的用电设备106有多个，则比对所有用电设备106的耗电总和。
[0037]
步骤508，根据比对的结果，判断是否产生偏差。若判断产生偏差，亦即，所述智能电表108的总耗电与所有用电设备106的耗电总和不一致时，执行步骤510，否则，则结束流程。
[0038]
步骤510，判断连接到所述用电设备106的knx线路产生异常。具体地，若搜寻到的用电设备106有多个，则进一步查询比对所述用电设备106的历史用电纪录，判断产生异常的用电设备106的knx线路。
[0039]
步骤512，经由所述用户接口单元208以文字、声音及/或灯光等方式，提醒用户异常情况。
[0040]
步骤514，进行周期性设备检测，读取所述用电设备106的历史用电纪录。
[0041]
步骤516，比对所述用电设备106的历史用电纪录与当前用电数据。
[0042]
步骤518，根据比对结果，判断是否产生偏差。若判断未产生偏差，执行步骤520，若
判断产生偏差，执行步骤528。
[0043]
步骤520，累计所述用电设备106的总使用时间，连同所述用电设备106的用电数据，更新所述用电设备106的历史用电纪录。
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步骤522，判断所述用电设备106是否处于健康度差的状态。若判断所述用电设备106非处于健康度差的状态，执行步骤524；若判断所述用电设备106处于健康度差的状态，执行步骤526。具体地，根据所述用电设备106的总使用时间以及使用周期换算所述用电设备106的健康分数，当健康分数越低，判断健康度越差。例如，冰箱、空调机的使用周期为10年，洗衣机、干衣机、吸油烟机、燃气灶、电热水器的使用周期为8年，若用电设备106超过使用周期还在使用，不仅能耗显著提升，亦存在较大安全隐患，因此，当使用周期与使用周期的比值越高，换算成健康分数越低，代表健康度越差。具体地，可以针对不同用电设备106，设置不同的健康分数阈值。当健康分数小于健康分数阈值时，判断所述用电设备106处于健康度差的状态；反之，若健康分数大于或等于健康分数阈值时，判断所述用电设备106非处于健康度差的状态。
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步骤524，根据当前用电数据，进行所有用电设备106的耗电排名，并将所述耗电排名经由所述用户接口208传送给用户。
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步骤526，查找知识库，经由所述用户接口208推荐适合替换所述用电设备106的设备给用户。
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步骤528，根据线路异常模型与当前用电数据，判断连接到所述用电设备106的线路是否发生异常。若判断连接到所述用电设备106的线路发生异常，执行步骤530；否则，执行步骤532。具体地，根据所述用电设备106的历史用电纪录可以分析所述用电设备106的电流变化差值、电流变化率、总使用时间，使用线性回归，建立连接到所述用电设备106的线路异常模型，用于预测未来线路异常之情形。
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步骤530，经由所述用户接口208提醒用户连接到所述用电设备106的线路发生异常。
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步骤532，根据新的当前用电数据，重新计算线性回归，持续修正所述线路异常模型，经由机器学习能够不断增进预测精准度。
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总结来说，本发明的用电设备监控系统及其方法，可以减少用电设备使用上的安全问题，并使用户明确得知用电设备的健康状态。当用电设备效率不佳，需要进行保养或汰换时，可以实时提醒用户，并推荐用户适合的用电设备进行替换。
[0051]
值得注意的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。