一种基于物联网的家庭电力控制系统的制作方法

本发明涉及电力安全技术领域，具体涉及一种基于物联网的家庭电力控制系统。

背景技术：

第二次工业革命以来，电在人们的生活生产过程中起着越来越重要的作用，目前，虽然很多新型能源用于发电如风力、水利、太阳能以及生物化学发电，但电对于人们来说仍然是相对匮乏的生活资源。在人们生活中电器的不断被利用，也带来了大量电能的消耗，尤其是一些隐形的能耗，往往被人们所忽略，如电器使用后因老化或一些小故障，加剧了电能的消耗，据不完全统计，一个标准家庭因家用电器在老化后未及时更换或一些小故障未进行维修的情况下继续通电使用，与正常家用电器通电使用相比，会多产生每年720度的电能消耗，在如今能源日趋紧张的大背景下，如何对隐形能耗进行有效的管理成为日益凸显的问题。

现有的家庭电力控制系统存在无法对家用电器的使用情况进行系统分析，不能通过实时监测分析家用电器用电量和温度，从而及时提醒用户进行维修以及提前分析故障问题并根据故障问题合理选取维修人员进行维修的问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于物联网的家庭电力控制系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于物联网的家庭电力控制系统，包括监测模块、控制器、数据分析模块、报警模块、问题分类模块、选中模块以及维修管理模块；

所述监测模块用于实时监测家用电器的用电信息并将用电信息发送至控制器内，所述数据分析模块用于获取家用电器的用电信息并进行预警分析处理，具体分析处理步骤为：

步骤一：获取家用电器的实时用电信息；将家用电器每小时的用电量标记为单位用电量di；将单位用电量di与单位电量阈值相比较；

若单位用电量di＞单位电量阈值，则将该单位用电量标记为影响单位用电量；对影响单位用电量作进一步分析，具体包括：

s11：将该影响单位用电量出现的时刻标记为电量影响开始时刻；

将电量影响开始时刻与家用电器的通电开始时刻进行时间差计算获取得到电量影响缓冲时长，并标记为h1；

s12：设定若干个电量缓冲时长系数，并标记为kc；c＝1，2，…，15；且k1＞k2＞…＞k15；每个电量缓冲时长系数kc均对应一个预设电量影响缓冲时长范围；具体表现为：k1对应的预设电量影响缓冲时长范围为(0，k1]，k2对应的预设电量影响缓冲时长范围为(k1，k2]，…，k15对应的预设电量影响缓冲时长范围为(k14，k15]；其中0＜k1＜k2＜…＜k15；

当h1∈(kc-1，kc]时，则预设电量影响缓冲时长范围对应的电量缓冲时长系数为kc；

s13：利用公式hc＝h1×kc获取得到电量影响缓冲时长对应的影响值hc；

将影响值hc与影响阈值相比较；若影响值hc＞影响阈值，则生成预警信号；

步骤二：获取家用电器开始运行后的设备温度，得到设备温度随时间变化的曲线图；对设备温度进行分析，获取得到家用电器的预警值；

若预警值＞对应的预警阈值，则生成预警信号；

步骤三：将对应的家用电器标记为预警电器；所述数据分析模块将预警信号和预警设备发送至控制器；所述控制器接收到预警信号和预警设备后驱动控制报警模块发出警报；并控制该预警设备关机。

进一步地，所述监测模块包括电量监测单元和温度监测单元；所述电量监测单元用于实时监测家用电器的用电量；所述温度监测单元用于实时监测家用电器的温度；所述用电信息包括家用电器的通电开始时刻、每小时的用电量以及家用电器的温度。

进一步地，所述步骤二中对设备温度进行分析，具体分析步骤为：

s21：将家用电器的设备温度与对应的温度阈值进行对比，当设备温度大于对应的温度阈值时，将该温度标记为影响温度；

s22：将影响温度出现的时刻标记为温度影响开始时刻；

将温度影响开始时刻与家用电器的通电开始时刻进行时间差计算获取得到温度影响缓冲时长，并标记为h2；

将温度影响缓冲时长h2与温度缓冲时长阈值相比较；

若h2＜温度缓冲时长阈值，则生成预警信号；

s23：若h2≥温度缓冲时长阈值，将影响温度与对应的温度阈值进行差值计算获取得到超温值；

将超温值与超温阈值相比较；

若超温值＞超温阈值；则生成预警信号；

若超温值≤超温阈值；将超温值对时间进行积分，获得家用电器各时间段的超温积分参数，并标记为dc；

将温度影响开始时刻与系统当前时间进行时间差计算获取得到温度影响时长，并标记为wt；将家用电器的通电开始时刻与系统当前时间进行时间差计算获取得到工作时长，并标记为gt；其中gt＝wt+h2；

利用公式df＝(dc×a1)/(gt×a2)-h2×a3获取得到家用电器的预警值df，其中a1、a2、a3均为系数因子；

s24：设定若干个预警阈值，并标记为rm；m＝1，2，…，10；r1＜r2＜……＜r10；每个预警阈值rm均对应一个预设工作时长范围；具体表现为：r1对应的预设工作时长范围为(0，r1]，r2对应的预设工作时长范围为(r1，r2]，…，r10对应的预设工作时长范围为(r9，r10]；其中0＜r1＜r2＜…＜r10；

当gt∈(ym-1,ym]，则预设工作时长范围对应的预警阈值为rm；

s25：若df＞对应的预警阈值rm，则生成预警信号。

进一步地，所述问题分类模块用于用户对预警电器的故障问题进行记录、申报上传，所述控制器将该故障问题与问题库中存储的故障问题进行相似度匹配；获取得到该故障问题的故障类别；具体为：

vv1：将申报上传的故障问题标记为目标问题；将问题库中存储的故障问题标记为参照问题；

对目标问题和参照问题分别进行关键词提取，然后将目标问题的关键词与参照问题的关键词进行匹配，获取得到关键词重合度，并标记为ch；

vv2：将关键词重合度ch大于90％的参照问题标记为相似问题；

统计相似问题在系统当前时间前三十天内被选中的次数，并标记为选中频次p1；

利用公式hy＝ch×b1+p1×b2获取得到相似问题的匹配值hy；其中b1、b2均为系数因子；

将相似问题按照匹配值hy的大小进行排序显示；

vv3：用户通过选中模块选中对应的相似问题；同时该相似问题的被选中次数增加一；将被选中的相似问题标记为选中问题，则认为选中问题与该目标问题的故障类别一致；

所述问题分类模块用于将预警电器、故障问题与对应的故障类别传输至控制器；所述控制器用于将预警电器、故障问题与对应的故障类别融合形成维修指令并将维修指令发送至维修管理模块。

进一步地，所述维修管理模块用于接收维修指令并分配对应的维修人员进行维修；具体步骤为：

gg1：采集维修人员近三个月的维修记录；所述维修记录包括维修电器、维修时长、维修金额以及故障类别；

gg2：将维修指令中的预警电器与维修记录中的维修电器进行匹配，将维修记录中包含维修指令中的预警电器的维修人员标记为初选人员；

获取初选人员针对该预警电器的维修记录并标记为参考维修记录；

gg3：对参考维修记录作进一步分析：具体包括：

将维修指令中的故障类别标记为目标故障类别；统计初选人员针对该目标故障类别的维修次数并标记为c1；

将初选人员针对该目标故障类别的维修时长进行求和并取均值获取得到平均维修时长，并标记为ct；

将初选人员针对该目标故障类别的维修金额进行求和并取均值获取得到平均维修金额，并标记为ce；

利用公式wp＝(c1×b3)/(ct×b4+ce×b5)获取得到初选人员的维配值wp，其中b3、b4、b5为系数因子；

gg4：将维配值wp最大的初选人员标记为选中人员；

所述维修管理模块用于将维修指令发送至选中人员的手机终端。

进一步地，所述步骤一中对影响单位用电量作进一步分析，具体还包括：

v11：将影响单位用电量与单位电量阈值进行差值计算获取得到超量值；将超量值与超量阈值相比较，若超量值＞超量阈值；则生成预警信号；

v12：若超量值≤超量阈值；将超量值对时间进行积分，获得家用电器各时间段的超量电能值，并标记为de；

将超量电能值对应的时间段时长标记为超量时长；并标记为dt；

v13：设定若干个超量电能阈值，并标记为yg；g＝1，2，…，20；y1＜y2＜……＜y20；每个超量电能阈值yg均对应一个预设超量时长范围；具体表现为：y1对应的预设超量时长范围为(0，y1]，y2对应的预设超量时长范围为(y1，y2]，…，y20对应的预设超量时长范围为(y19，y20]；其中0＜y1＜y2＜…＜y20；

当dt∈(yg,yg+1]，则预设超量时长范围对应的超量电能阈值为yg；

v14：若de＞超量电能阈值yg，则生成预警信号。

本发明的有益效果是：

1、本发明中数据分析模块用于获取家用电器的用电信息并进行预警分析处理，若单位用电量di＞单位电量阈值，则将该单位用电量标记为影响单位用电量；将电量影响开始时刻与家用电器的通电开始时刻进行时间差计算获取得到电量影响缓冲时长；获取得到电量影响缓冲时长对应的影响值；若影响值hc＞影响阈值，则生成预警信号；获取设备温度随时间变化的曲线图；对设备温度进行分析；获取得到家用电器的预警值df；若df＞对应的预警阈值rm，则生成预警信号；本发明能够对家用电器的使用情况进行系统分析，通过实时监测家用电器用电量和设备温度并进行分析，从而及时提醒用户进行维修，提高用电安全，减少电能隐性消耗；

2、本发明中问题分类模块用于用户对预警电器的故障问题进行记录、申报上传，控制器将该故障问题与问题库中存储的故障问题进行相似度匹配；获取得到该故障问题的故障类别；维修管理模块用于接收维修指令并分配对应的维修人员进行维修；采集维修人员近三个月的维修记录；将维修指令中的预警电器与维修记录中的维修电器进行匹配，将维修记录中包含维修指令中的预警电器的维修人员标记为初选人员；获取得到初选人员的维配值，将维配值wp最大的初选人员标记为选中人员；维修管理模块用于将维修指令发送至选中人员的手机终端，便于选中人员提前了解预警电器和故障问题，同时本发明能够根据维配值合理选择对应的维修人员进行维修，提高维修效率。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的系统框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种基于物联网的家庭电力控制系统，包括监测模块、控制器、数据分析模块、报警模块、问题分类模块、选中模块以及维修管理模块；

监测模块用于实时监测家用电器的用电信息并将用电信息发送至控制器内，监测模块包括电量监测单元和温度监测单元；电量监测单元用于实时监测家用电器的用电量；温度监测单元用于实时监测家用电器的温度；

数据分析模块用于获取家用电器的用电信息并进行预警分析处理，具体分析处理步骤为：

步骤一：获取家用电器的实时用电信息；用电信息包括家用电器的通电开始时刻、每小时的用电量以及家用电器的温度；

将家用电器每小时的用电量标记为单位用电量di；将单位用电量di与单位电量阈值相比较；

若单位用电量di＞单位电量阈值，则将该单位用电量标记为影响单位用电量；对影响单位用电量作进一步分析，具体包括：

s11：将该影响单位用电量出现的时刻标记为电量影响开始时刻；

将电量影响开始时刻与家用电器的通电开始时刻进行时间差计算获取得到电量影响缓冲时长，并标记为h1；

s12：设定若干个电量缓冲时长系数，并标记为kc；c＝1，2，…，15；且k1＞k2＞…＞k15；每个电量缓冲时长系数kc均对应一个预设电量影响缓冲时长范围；具体表现为：k1对应的预设电量影响缓冲时长范围为(0，k1]，k2对应的预设电量影响缓冲时长范围为(k1，k2]，…，k15对应的预设电量影响缓冲时长范围为(k14，k15]；其中0＜k1＜k2＜…＜k15；

当h1∈(kc-1，kc]时，则预设电量影响缓冲时长范围对应的电量缓冲时长系数为kc；

s13：利用公式hc＝h1×kc获取得到电量影响缓冲时长对应的影响值hc；

将影响值hc与影响阈值相比较；若影响值hc＞影响阈值，则生成预警信号；

步骤二：获取家用电器开始运行后的设备温度，得到设备温度随时间变化的曲线图；对设备温度进行分析；具体分析步骤为：

s21：将家用电器的设备温度与对应的温度阈值进行对比，当设备温度大于对应的温度阈值时，将该温度标记为影响温度；

s22：将影响温度出现的时刻标记为温度影响开始时刻；

将温度影响开始时刻与家用电器的通电开始时刻进行时间差计算获取得到温度影响缓冲时长，并标记为h2；

将温度影响缓冲时长h2与温度缓冲时长阈值相比较；

若h2＜温度缓冲时长阈值，则生成预警信号；

s23：若h2≥温度缓冲时长阈值，将影响温度与对应的温度阈值进行差值计算获取得到超温值；

将超温值与超温阈值相比较；

若超温值＞超温阈值；则生成预警信号；

若超温值≤超温阈值；将超温值对时间进行积分，获得家用电器各时间段的超温积分参数，并标记为dc；

将温度影响开始时刻与系统当前时间进行时间差计算获取得到温度影响时长，并标记为wt；将家用电器的通电开始时刻与系统当前时间进行时间差计算获取得到工作时长，并标记为gt；其中gt＝wt+h2；

利用公式df＝(dc×a1)/(gt×a2)-h2×a3获取得到家用电器的预警值df，其中a1、a2、a3均为系数因子，例如a1取值0.35，a2取值0.51，a3取值0.77；

s24：设定若干个预警阈值，并标记为rm；m＝1，2，…，10；r1＜r2＜……＜r10；每个预警阈值rm均对应一个预设工作时长范围；具体表现为：r1对应的预设工作时长范围为(0，r1]，r2对应的预设工作时长范围为(r1，r2]，…，r10对应的预设工作时长范围为(r9，r10]；其中0＜r1＜r2＜…＜r10；

当gt∈(ym-1,ym]，则预设工作时长范围对应的预警阈值为rm；

s25：若df＞对应的预警阈值rm，则生成预警信号；

步骤三：将对应的家用电器标记为预警电器；数据分析模块将预警信号和预警设备发送至控制器；控制器接收到预警信号和预警设备后驱动控制报警模块发出警报；并控制该预警设备关机；

问题分类模块用于用户对预警电器的故障问题进行记录、申报上传，控制器将该故障问题与问题库中存储的故障问题进行相似度匹配；获取得到该故障问题的故障类别；具体为：

vv1：将申报上传的故障问题标记为目标问题；将问题库中存储的故障问题标记为参照问题；

对目标问题和参照问题分别进行关键词提取，然后将目标问题的关键词与参照问题的关键词进行匹配，获取得到关键词重合度，并标记为ch；例如：目标问题的关键词为“a，b，c”；参照问题的关键词为“b，c，d”，其中目标问题的关键词为三个，其中两个关键词与参照问题的关键词一致，则ch＝2/3＝66.67％；

vv2：将关键词重合度ch大于90％的参照问题标记为相似问题；

统计相似问题在系统当前时间前三十天内被选中的次数，并标记为选中频次p1；

利用公式hy＝ch×b1+p1×b2获取得到相似问题的匹配值hy；其中b1、b2均为系数因子，例如b1取值0.66，b2取值0.71；

将相似问题按照匹配值hy的大小进行排序显示；

vv3：用户通过选中模块选中对应的相似问题；同时该相似问题的被选中次数增加一；将被选中的相似问题标记为选中问题，则认为选中问题与该目标问题的故障类别一致；

问题分类模块用于将预警电器、故障问题与对应的故障类别传输至控制器；控制器用于将预警电器、故障问题与对应的故障类别融合形成维修指令并将维修指令发送至维修管理模块；维修管理模块用于接收维修指令并分配对应的维修人员进行维修；具体步骤为：

gg1：采集维修人员近三个月的维修记录；维修记录包括维修电器、维修时长、维修金额以及故障类别；

gg2：将维修指令中的预警电器与维修记录中的维修电器进行匹配，将维修记录中包含维修指令中的预警电器的维修人员标记为初选人员；

获取初选人员针对该预警电器的维修记录并标记为参考维修记录；

gg3：对参考维修记录作进一步分析：具体包括：

将维修指令中的故障类别标记为目标故障类别；统计初选人员针对该目标故障类别的维修次数并标记为c1；

将初选人员针对该目标故障类别的维修时长进行求和并取均值获取得到平均维修时长，并标记为ct；

将初选人员针对该目标故障类别的维修金额进行求和并取均值获取得到平均维修金额，并标记为ce；

利用公式wp＝(c1×b3)/(ct×b4+ce×b5)获取得到初选人员的维配值wp，其中b3、b4、b5为系数因子；例如b3取值2.01；b4取值1.11，b5取值0.58；

gg4：将维配值wp最大的初选人员标记为选中人员；

维修管理模块用于将维修指令发送至选中人员的手机终端，便于选中人员提前了解预警电器和故障问题，同时本发明能够根据维配值合理选择对应的维修人员进行维修，提高维修效率；

在本发明的另一实施例：步骤一中对影响单位用电量作进一步分析，具体包括：

v11：将影响单位用电量与单位电量阈值进行差值计算获取得到超量值；将超量值与超量阈值相比较，若超量值＞超量阈值；则生成预警信号；

v12：若超量值≤超量阈值；将超量值对时间进行积分，获得家用电器各时间段的超量电能值，并标记为de；

将超量电能值对应的时间段时长标记为超量时长；并标记为dt；

v13：设定若干个超量电能阈值，并标记为yg；g＝1，2，…，20；y1＜y2＜……＜y20；每个超量电能阈值yg均对应一个预设超量时长范围；具体表现为：y1对应的预设超量时长范围为(0，y1]，y2对应的预设超量时长范围为(y1，y2]，…，y20对应的预设超量时长范围为(y19，y20]；其中0＜y1＜y2＜…＜y20；

当dt∈(yg,yg+1]，则预设超量时长范围对应的超量电能阈值为yg；

v14：若de＞超量电能阈值yg，则生成预警信号。

本发明的工作原理是：

一种基于物联网的家庭电力控制系统，在工作时，监测模块用于实时监测家用电器的用电信息并将用电信息发送至控制器；数据分析模块用于获取家用电器的用电信息并进行预警分析处理，若单位用电量di＞单位电量阈值，则将该单位用电量标记为影响单位用电量；将电量影响开始时刻与家用电器的通电开始时刻进行时间差计算获取得到电量影响缓冲时长；获取得到电量影响缓冲时长对应的影响值；若影响值hc＞影响阈值，则生成预警信号；获取设备温度随时间变化的曲线图；对设备温度进行分析；获取得到家用电器的预警值df；若df＞对应的预警阈值rm，则生成预警信号；本发明能够对家用电器的使用情况进行系统分析，通过实时监测家用电器用电量和设备温度并进行分析，从而及时提醒用户进行维修，提高用电安全，减少电能隐性消耗；

问题分类模块用于用户对预警电器的故障问题进行记录、申报上传，控制器将该故障问题与问题库中存储的故障问题进行相似度匹配；获取得到该故障问题的故障类别；控制器用于将预警电器、故障问题与对应的故障类别融合形成维修指令并将维修指令发送至维修管理模块；维修管理模块用于接收维修指令并分配对应的维修人员进行维修；采集维修人员近三个月的维修记录；将维修指令中的预警电器与维修记录中的维修电器进行匹配，将维修记录中包含维修指令中的预警电器的维修人员标记为初选人员；获取得到初选人员的维配值，将维配值wp最大的初选人员标记为选中人员；维修管理模块用于将维修指令发送至选中人员的手机终端，便于选中人员提前了解预警电器和故障问题，同时本发明能够根据维配值合理选择对应的维修人员进行维修，提高维修效率。

上述公式和系数因子均是由采集大量数据进行软件模拟及相应专家进行参数设置处理，得到与真实结果符合的公式和系数因子。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。