前言：本站為你精心整理了智能控制論文：家電控制裝備設(shè)計研究范文，希望能為你的創(chuàng)作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。

本文作者：宋衛(wèi)峰1郭劍虹2侍必勝2王通2王振斌1作者單位：1山西太原供電分公司2國網(wǎng)電力科學(xué)研究院

裝置總體設(shè)計

鑒于目前所實施的階梯峰谷電價和將來的實時電價政策，文中設(shè)計的家電控制裝置包括智能插座和家庭互動終端，兩個裝置通過無線通信構(gòu)成一套家庭用電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。智能插座將采集用電數(shù)據(jù)發(fā)送給家庭互動終端，互動終端實時顯示家庭用電和電價情況，互動終端根據(jù)電價情況為用戶提供不同的智能節(jié)電方案，在滿足用戶用電需求的前提下，智能控制室內(nèi)各電器工作屬性，用戶根據(jù)實際情況可以對節(jié)電方案進行調(diào)整，最大程度上降低用電量和用電費的支出，實現(xiàn)能源優(yōu)化配置。

智能插座

智能插座是基于光纖復(fù)合電纜或無線雙通道連接家電和電源的中間設(shè)備，實現(xiàn)家庭內(nèi)部異構(gòu)傳感網(wǎng)絡(luò)，對家庭用電設(shè)備進行統(tǒng)一監(jiān)控與管理，在執(zhí)行通斷電操作、獲得家電狀態(tài)信息的同時兼插座使用。

1智能插座主要功能

1）對家用電器的用電量進行計量，并采集家電的電壓、電流、功率、功率因數(shù)，將所需數(shù)據(jù)上傳至家庭互動終端；2）利用無線等通信方式，接收互動終端下發(fā)的控制指令，對家用電器執(zhí)行通斷電操作，在家電進入待機狀態(tài)時切斷電源，達到消除待機能耗、節(jié)能省電的目的。

2智能插座硬件設(shè)計

根據(jù)智能插座的功能，硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，智能插座主要包含控制管理模塊、開斷模塊、計量模塊、通信模塊、時鐘和存儲模塊等。

1）控制管理模塊

智能插座在功能上要求較低，但安裝數(shù)量較多，因此在設(shè)計時經(jīng)濟實用性著重考慮，可選用ATMEL公司的AT89S52。

2）電能計量模塊

用于監(jiān)測電器當(dāng)前的工作狀態(tài)，如實際功率、電壓、電流等，可采用計量芯片ATT7022B。

3）開關(guān)模塊

智能插座內(nèi)部的繼電器來控制家用電器電源的通斷，微處理器接收到通斷電指令后，令繼電器吸合或斷開。

4）通信模塊

選擇ZigBee微功率無線技術(shù)，通信的可靠性和通信速率高。通信模塊采用CC2530芯片，CC2530能以非常低的成本建立強大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，負責(zé)向控制器發(fā)送數(shù)據(jù)和接收控制器的指令。

家庭互動終端

用戶通過家庭互動終端了解室內(nèi)用電信息，互動終端根據(jù)電價情況為用戶提供不同的智能節(jié)電方案，在滿足用戶用電需求的前提下，用戶根據(jù)實際情況可以對節(jié)電方案進行調(diào)整?；咏K端根據(jù)用電方案對各用電器進行控制，最大程度上降低用電量和用電費的支出，實現(xiàn)能源優(yōu)化配置。

1家庭互動終端主要功能

1）接收智能插座發(fā)送的電器用電數(shù)據(jù)、實時電價數(shù)據(jù)，以及上述數(shù)據(jù)的存儲。2）為用戶提供平臺，用戶通過互動終端查詢家庭用電信息及其它相關(guān)信息。3）用戶設(shè)定電器控制指令，互動終端讀取用戶下達的條件并處理后將控制指令發(fā)送給各與家用電器連接的智能插座，從而控制家用電器的開關(guān)狀態(tài)。對信息家電的調(diào)控可以不只是簡單地開、關(guān)控制，設(shè)定的調(diào)控選項包括開關(guān)的控制、溫度的設(shè)置、風(fēng)速和模式的設(shè)置等，能夠達到取代家電遙控器的作用。

2家庭互動終端硬件設(shè)計

根據(jù)家庭互動終端的功能，硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示，互動終端主要包含控制管理模塊、開斷模塊、計量模塊、通信模塊、時鐘和存儲模塊等。

1）控制管理模塊

家庭互動終端需要處理大量信息，因此需要一個性能優(yōu)異的芯片才能保證其高效穩(wěn)定工作，選用TI公司基于ARM核心的LM3S9000系列。

2）LCD與按鍵模塊

該模塊包括按鍵、LCD及其驅(qū)動3個部分，互動終端將接收到的家電用電信息、每天的實時電價經(jīng)過處理以圖表的形式展現(xiàn)給用戶。

3）通信模塊

互動終端的通信模塊與智能插座類似，負責(zé)向智能插座發(fā)送控制指令和接收智能插座采集的數(shù)據(jù)。

4）數(shù)據(jù)存儲模塊

互動終端的數(shù)據(jù)存儲模塊包含微處理器的鐵電存儲器和LCD液晶屏的顯存。

軟件設(shè)計

1初始化設(shè)置

目前的居民電價政策主要是階梯峰谷電價，隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，還會采用實時電價政策。根據(jù)不同的電價政策，設(shè)計的裝置為用戶提供不同的能效服務(wù)，用戶在使用裝置時可以根據(jù)具體的電價政策選擇裝置的工作模式。對于階梯峰谷電價參數(shù)的初始化輸入，用戶能將各階梯電量、各階梯的調(diào)價電費、峰谷時段輸入到互動終端?；咏K端LCD提供界面，用戶根據(jù)界面提示通過按鍵依次輸入各參數(shù)值；對于實時電價，用戶只需選定后互動終端便進入工作狀態(tài)并進行實時電價的采集。實現(xiàn)流程圖如圖4所示。

2信息獲取及存儲

在家庭正常用電時互動終端根據(jù)用戶的初始化輸入統(tǒng)計每天在峰電價時段工作的電器及其用電量，用戶可以通過LCD查詢統(tǒng)計的信息。家庭互動終端采集每天的實時電價并進行存儲，以時段及相應(yīng)電價的形式存儲；互動終端LCD提供實時電價查詢界面，以曲線圖的形式展示，用戶通過按鍵瀏覽過去一（兩）天的實時電價，實現(xiàn)流程如圖5所示。

3家電控制方法

針對家庭內(nèi)信息家電可以充分利用實時電價，用戶使用電器時，可以通過LCD和按鍵查看前一（兩）天的實時電價記錄[9]，以便有一個參考，然后設(shè)定一個電器開啟的可接受電價，當(dāng)實時電價低于可接受電價的時候啟動工作。以洗衣機為例，工作流程如圖6所示。對于家庭內(nèi)長時間工作的電器，在工作過程中還能根據(jù)實時電價的變化，通過預(yù)先的設(shè)置來改變電器的工作狀態(tài)。這樣既能滿足生活要求，又能節(jié)省電費，家電控制方法具體的實現(xiàn)流程如圖7所示。