本发明涉及智能电网技术领域，具体是涉及一种智能用电交互系统。
背景技术：
智能用电是构建坚强智能电网的重要环节，是建设智能电网的着力点和落脚点，直接面向社会和用户侧，并且通过灵活的电力网络、高级量测系统和信息网络相连，实现了供电侧到用户侧的互动，形成了高效完整的供用电信息服务网络，进而实现了电力资源的最佳配置。
智能用电使用户侧的用电模式发生了改变，用户由传统的能源消费者转变为能源“生成-消费”者双重身份，同时用户的用电形式也更加灵活。随着智能用电理念、服务创新及技术的不断发展，整个社会与用户对供电服务的需求不断提升，如用户用电个性化、便捷化和互动化需求等。
随着智能用电技术的不断发展，家庭层面的电器设备监测系统成为了该领域关键的一个环节。家庭用电监控系统的发展一方面对促进智能用电领域的研究具有重要推动作用，另一方面，可靠、合理的家庭用电监控系统将会为住户提供全面、真实、实时的用电情况，极大的改变用户对用电方式的理解和行为习惯。
现有的家庭用电监控系统对用户的用电状态的可视化水平较差、存在信息交互不足、智能控制水平较低等问题，直接影响了用户与电网的友好互动以及主动参与需求侧响应。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种智能用电交互系统，以解决现有的家庭用电监控系统中用户与电网的信息交互不足、可视化程度较低的问题。
为实现上述目的，一种智能用电交互系统，包括：用电监控模块、能源网关模块及智能交互模块；
其中，所述用电监控模块、所述智能交互模块分别与所述能源网关模块通信连接；
所述用电监控模块采集电器运行时的用电数据，并将所述用电数据发送给所述能源网关模块，根据控制指令对所述电器进行控制；其中，所述控制指令是所述智能交互模块通过所述能源网关模块向所述用电监控模块发送的；
所述能源网关模块收集所述用电监控模块上传的所述用电数据，对所述用电数据进行处理并保存；
所述智能交互模块根据所述电器的所述用电数据显示所述电器的运行状态，通过所述能源网关模块向所述用电监控模块发送控制指令；其中，所述用电数据是所述智能交互模块从所述能源网关模块处获取并进行处理和存储的。
可选地，所述用电监控模块包括智能插座、智能开关、红外装置及电器；其中，所述电器包括插座型电器和照明型电器，所述智能插座连接所述插座型电器，所述智能开关连接所述照明型电器，所述红外装置与所述插座型电器电性连接。
可选地，所述智能交互模块包括：服务器和web前端，所述web前端与所述服务器通信连接。
可选地，所述能源网关模块包括zigbee无线子模块、第二单片机处理器、内存、wlan子模块及wifi子模块。
可选地，所述智能插座、所述智能开关都包括电流电压检测单元、温度检测单元、功率检测单元、过流保护单元、第一单片机处理器及zigbee通讯单元；所述电流电压检测单元、所述温度检测单元及所述功率检测单元用于采集电器运行时的所述用电数据，所述第一单片机处理器用于处理所述用电数据，所述zigbee通讯单元用于与所述能源网关模块进行数据传输，所述过流保护单元用于在所述电器运行电流过大时切断电源。
可选地，所述web前端包括数据查询单元、电器状态显示及控制单元及数据传输单元；其中，所述数据查询单元用于获取所述电器的实时和历史用电数据，所述电器状态显示及控制单元用于显示所述电器的运行状态，通过所述能源网关模块向所述电器发送控制指令，所述数据传输单元用于与所述服务器实现实时双向通信。
可选地，所述第二单片机处理器包括数据计算单元、数据管理单元及控制管理单元，分别用于计算所述用电数据、存储及查询所述用电数据及传达所述控制指令。
可选地，所述用电监控模块采集电器运行时的用电数据，并将所述用电数据发送给所述能源网关模块，根据控制指令对所述电器进行控制进一步包括：所述智能插座和/或所述智能开关通过所述电流电压检测单元、温度检测单元及功率检测单元采集所述电器运行时的用电数据，利用所述第一单片机处理器对所述用电数据进行处理，利用所述zigbee通讯单元与所述能源网关模块进行数据传输，利用所述过流保护单元对所述电器进行控制。
可选地，所述用电监控模块根据控制指令对所述电器进行控制进一步包括：所述能源网关模块接收到所述控制指令后，根据指令类型，通过所述zigbee无线子模块向所述智能插座下发开断指令或向所述红外装置下发调节指令。
可选地，所述数据查询单元获取所述服务器中存储的所述电器的所述用电数据，所述电器状态显示及控制单元显示从所述服务器获取的所述电器的运行状态，发布对所述电器的控制指令，所述数据传输单元将所述控制指令传送给所述能源网关模块。
本发明提供的一种智能用电交互系统，包括：用电监控模块、能源网关模块及智能交互模块；其中，所述用电监控模块、所述智能交互模块分别与所述能源网关模块通信连接；所述用电监控模块采集电器运行时的用电数据，并将所述用电数据发送给所述能源网关模块，根据控制指令对所述电器进行控制；其中，所述控制指令是所述智能交互模块通过所述能源网关模块向所述用电监控模块发送的；所述能源网关模块收集所述用电监控模块上传的所述用电数据，对所述用电数据进行处理并保存；所述智能交互模块根据所述电器的所述用电数据显示所述电器的运行状态，通过所述能源网关模块向所述用电监控模块发送控制指令；其中，所述用电数据是所述智能交互模块从所述能源网关模块处获取并进行处理和存储的。
本发明提供的一种智能用电交互系统，带来的有益效果为：
用电监控模块能够实时监测及控制用电设备，实现了对家庭用电信息的实时监测；智能交互模块加强了用户与电网的信息交互，提高了对用户的用电状态的可视化水平，实现家庭用电信息的网页可视化展示，进而加强了用户与电网的友好互动以及主动参与需求侧响应；能源网关模块接收智能交互模块发布的控制命令，根据命令类型，向智能插座下发开断指令或向红外装置下发调节指令，进而实现对家庭用电设备的智能化控制。
附图说明
图1为本发明一种智能用电交互系统的整体架构示意图。
其中，1表示web前端，2表示服务器，3表示能源网关，4表示红外装置，5表示智能插座，6表示智能开关，7表示电器，电器包括插座型电器和照明型电器。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种智能用电交互系统，以解决现有的家庭用电监控系统中用户与电网的信息交互不足、可视化程度较低的问题。
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明实施例提供的一种智能用电交互系统，包括：用电监控模块、能源网关模块及智能交互模块；
其中，所述用电监控模块、所述智能交互模块分别与所述能源网关模块通信连接；
所述用电监控模块采集电器运行时的用电数据，并将所述用电数据发送给所述能源网关模块，根据控制指令对所述电器进行控制；其中，所述控制指令是所述智能交互模块通过所述能源网关模块向所述用电监控模块发送的；
所述能源网关模块收集所述用电监控模块上传的所述用电数据，对所述用电数据进行处理并保存；
所述智能交互模块根据所述电器的所述用电数据显示所述电器的运行状态，通过所述能源网关模块向所述用电监控模块发送控制指令；其中，所述用电数据是所述智能交互模块从所述能源网关模块处获取并进行处理和存储的。
本发明实施例提供的一种智能用电交互系统，包括web前端1、服务器2、能源网关3、红外装置4、智能插座5、智能开关6及电器7，电器7包括插座型电器和照明型电器；系统连接关系为：智能插座5连接插座型电器，智能开关6连接照明型电器，红外装置4、智能插座5、智能开关6通过zigbee无线网络与能源网关3进行通信及数据传输，能源网关3与服务器2通过以太网或者wifi实现数据传输，web前端1通过websocket实现与服务器2的实时双向通信。
本发明实施例提供的一种智能用电交互系统，用电监控模块包括智能插座5、智能开关6、红外装置4及电器7；其中，电器7包括插座型电器和照明型电器，智能插座5连接插座型电器，智能开关6连接照明型电器，红外装置4与插座型电器电性连接。红外装置4包括zigbee无线单元、第三单片机处理器及红外发射单元，红外装置4通过发送电器7调节控制指令对电器7进行红外遥控。
本发明实施例提供的一种智能用电交互系统，智能插座5用于监测及控制插座型电器，智能开关6用于监测及控制照明型电器。智能插座5、智能开关6都包括电流电压检测单元、温度检测单元、功率检测单元、过流保护单元、第一单片机处理器及zigbee通讯单元。其中，电流电压检测单元、温度检测单元及功率检测单元用于采集家庭用电设备运行的实时用电数据(包括电压、电流、功率、电量、功率因数、环境温度等)，通过第一单片机处理器将所采集的数据形成预先定义好的数据帧格式，通过zigbee通讯单元与能源网关3模块进行数据传输；同时，过流保护模块在家庭用电设备运行电流过大时进行跳闸操作，切断电源，保证智能插座5及家庭用电设备的运行安全。
本发明实施例提供的一种智能用电交互系统，能源网关3模块包括zigbee无线子模块、第二单片机处理器、内存、wlan子模块及wifi子模块；能源网关3模块收集智能插座5、智能开关6、红外装置4上传的数据，通过第二单片机处理器进行数据处理，写入内存中。其中，第二单片机处理器包括数据计算单元、数据管理单元及控制管理单元，分别实现计算、存储及查询、控制指令上传及下达的功能。
本发明实施例提供的一种智能用电交互系统，智能交互模块包括：服务器2和web前端1，web前端1与服务器2、能源网关3模块通信连接。其中，服务器2通过以太网或wifi与能源网关3模块实现通讯，并对得到的家庭用电设备的用电数据进行处理和储存。
本发明实施例提供的一种智能用电交互系统，智能交互模块中的web前端1包括数据查询单元、电器状态显示及控制单元及数据传输单元；其中，数据查询单元可以获得服务器2中存储的各种电器7的实时和历史用电数据；电器状态显示及控制单元可以显示从服务器2获得的、与智能插座5连接的插座型电器的运行状态，并可以通过该单元向能源网关3模块下发电器启停控制指令或者电器调节控制指令(调节指令包括电视机调台调节音量、空调调节运行模式和设定温度等可以通过红外遥控的电器调节指令)；web前端1的数据传输单元可以通过websocket实现与服务器2的实时双向通信。
值得说明的是，当能源网关3模块接收到web前端发送的控制指令后，可以根据指令类型(是电器启停控制指令或者电器调节控制指令)，通过zigbee无线网络向智能插座5下发开断指令或者向红外装置4下发调节指令；
当智能插座5的zigbee通讯单元接收到能源网关3模块发送来的开断指令或调解指令后，经第一单片机处理器分析处理后，将开断指令传递给过流保护单元，进而控制电源的通断，实现对家庭用电设备的开关控制。
当红外装置4的zigbee无线单元收到能源网关3模块发来的调节指令后，经第三单片机处理器分析处理后，根据指令内容通过红外发射单元对电视、空调等可以通过红外遥控的电器进行运行参数调节控制。
本发明提供的一种智能用电交互系统，用电监控模块能够实时监测及控制用电设备，实现了对家庭用电信息的实时监测；智能交互模块加强了用户与电网的信息交互，提高了对用户的用电状态的可视化水平，实现家庭用电信息的网页可视化展示，进而加强了用户与电网的友好互动以及主动参与需求侧响应；能源网关3模块接收智能交互模块发布的控制命令，根据命令类型，向智能插座5下发开断指令或向红外装置4下发调节指令，进而实现对家庭用电设备的智能化控制。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。专业人员还可以进一步意识到，结合本说明书中所公开的实施例描述的各个示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
1.一种智能用电交互系统，其特征在于，包括：用电监控模块、能源网关模块及智能交互模块；
其中，所述用电监控模块、所述智能交互模块分别与所述能源网关模块通信连接；
所述用电监控模块采集电器运行时的用电数据，并将所述用电数据发送给所述能源网关模块，根据控制指令对所述电器进行控制；其中，所述控制指令是所述智能交互模块通过所述能源网关模块向所述用电监控模块发送的；
所述能源网关模块收集所述用电监控模块上传的所述用电数据，对所述用电数据进行处理并保存；
所述智能交互模块根据所述电器的所述用电数据显示所述电器的运行状态，通过所述能源网关模块向所述用电监控模块发送控制指令；其中，所述用电数据是所述智能交互模块从所述能源网关模块处获取并进行处理和存储的。
2.根据权利要求1所述的智能用电交互系统，其特征在于，所述用电监控模块包括智能插座、智能开关、红外装置及电器；其中，所述电器包括插座型电器和照明型电器，所述智能插座连接所述插座型电器，所述智能开关连接所述照明型电器，所述红外装置与所述插座型电器电性连接。
3.根据权利要求1所述的智能用电交互系统，其特征在于，所述智能交互模块包括：服务器和web前端，所述web前端与所述服务器通信连接。
4.根据权利要求1所述的智能用电交互系统，其特征在于，所述能源网关模块包括zigbee无线子模块、第二单片机处理器、内存、wlan子模块及wifi子模块。
5.根据权利要求2所述的智能用电交互系统，其特征在于，所述智能插座、所述智能开关都包括电流电压检测单元、温度检测单元、功率检测单元、过流保护单元、第一单片机处理器及zigbee通讯单元；所述电流电压检测单元、所述温度检测单元及所述功率检测单元用于采集电器运行时的所述用电数据，所述第一单片机处理器用于处理所述用电数据，所述zigbee通讯单元用于与所述能源网关模块进行数据传输，所述过流保护单元用于在所述电器运行电流过大时切断电源。
6.根据权利要求3所述的智能用电交互系统，其特征在于，所述web前端包括数据查询单元、电器状态显示及控制单元及数据传输单元；其中，所述数据查询单元用于获取所述电器的实时和历史用电数据，所述电器状态显示及控制单元用于显示所述电器的运行状态，通过所述能源网关模块向所述电器发送控制指令，所述数据传输单元用于与所述服务器实现实时双向通信。
7.根据权利要求4所述的智能用电交互系统，其特征在于，所述第二单片机处理器包括数据计算单元、数据管理单元及控制管理单元，分别用于计算所述用电数据、存储及查询所述用电数据及传达所述控制指令。
8.根据权利要求5所述的智能用电交互系统，其特征在于，所述用电监控模块采集电器运行时的用电数据，并将所述用电数据发送给所述能源网关模块，根据控制指令对所述电器进行控制进一步包括：所述智能插座和/或所述智能开关通过所述电流电压检测单元、温度检测单元及功率检测单元采集所述电器运行时的用电数据，利用所述第一单片机处理器对所述用电数据进行处理，利用所述zigbee通讯单元与所述能源网关模块进行数据传输，利用所述过流保护单元对所述电器进行控制。
9.根据权利要求5所述的智能用电交互系统，其特征在于，所述用电监控模块根据控制指令对所述电器进行控制进一步包括：所述能源网关模块接收到所述控制指令后，根据指令类型，通过所述zigbee无线子模块向所述智能插座下发开断指令或向所述红外装置下发调节指令。
10.根据权利要求6所述的智能用电交互系统，其特征在于，所述数据查询单元获取所述服务器中存储的所述电器的所述用电数据，所述电器状态显示及控制单元显示从所述服务器获取的所述电器的运行状态，发布对所述电器的控制指令，所述数据传输单元将所述控制指令传送给所述能源网关模块。
技术总结