[发明专利]一种家庭能耗数据采集与实时显示系统及其使用方法

说明书

技术领域：

本发明涉及到一种嵌入式数据采集与显示的系统，尤其是应用于家庭能耗数据采集与综合显示的系统。

背景技术：

据统计，中国居民生活能源消费占终端能源消费的比例仅次于工业部门。目前有关我国家庭能源消费的相关基础数据十分匮乏，针对家庭能耗进行的研究主要还是采用问卷调查的方式，缺少直观的数据支持。2010末年我国提出征求实施阶梯电价的反馈意见，更加突出了电力需求侧管理管理的现实意义。

国外的研究已经证明，家庭用户的生活和行为方式对居民生活能耗有着显著的影响，甚至大于建筑材料或者生活电器等对能耗的作用。通过入户安装实时能耗显示装置，从而形成对用户的激励，能够在一定程度上改变用户的耗能行为，并达到一定的节能效果。日本和加拿大最新的研究成果表明，实施该激励后的平均节能效益为10％-15％。

智能电网的提出，势必要求对以用电为代表的各种家庭能耗实施需量浮动费率，因此需要一种功能灵活多样的智能计量和显示装置。当前国内的研究主要集中于远程自动抄表系统的开发和研制，由于基于电力线载波通信的技术具有技术成熟，不用考虑布线等优点，因此被广为采用。但是由于电力线上干扰较大，远距离数据自动抄收效果并不理想，特别是短时间高频度的数据采集有效率不高，很难满足实际科研中样本数据的提取。目前，针对我国单个家庭用户的实时能耗计量显示系统或装置的研制较之国外尚属欠缺。基于现状，本发明人研制了一套适用于我国家庭用户的能耗数据采集系统和实时显示装置。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够有效采集家庭能耗数据并进行综合显示的系统。适用于家庭能耗样本数据的采集，以及居民行为节能方面的实验研究。通过记录和保存详细的历史数据，为家庭用户提供随时核对能耗消费情况的参考依据。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种家庭能耗数据采集与实时显示系统，包括嵌入式一体化触摸屏、家庭能耗综合显示软件、基于电力线传输的载波电表和载波燃气表、电力线载波数据采集集中器、温湿度传感器模块、开关电源模块、仪器外壳。整个系统的数据处理和显示基于嵌入式处理器和Microsoft WindowsCE.Net 5.0操作平台；所述的嵌入式一体化触摸屏供电电源为DC24V，采用低功耗的S3C2410ARM9处理器和7寸真彩色液晶触摸屏；在用户家庭安装电力线载波电表和燃气表，其中电力线载波电表的测量精度为0.01度，载波燃气表的测量精度为0.01方；电力线载波数据采集集中器和家庭中的载波表通过电力线进行数据通讯；嵌入式一体化触摸屏与电力线载波数据采集集中器、以及温湿度传感器模块之间的数据传输基于RS485总线，遵守标准ModbusRTU通讯协议。所述的温湿度传感器模块的测温范围至少为-20℃-85℃，在室温为25℃时的测量精度至少为±0.3℃；所述的湿度测量范围为0-100％RH，测量精度小于等于±3％RH；所述的温湿度传感器模块的供电电压为DC24V。

所述的家庭能耗综合显示软件基于MCGS嵌入版组态软件，采集和显示了家庭最小单位时间至少为15分钟的用电量和天然气消耗量；绘制了每天、每周、每月、每年的能耗曲线；估算了整个家庭的日常生活碳排放量和当前室内的人体舒适度；模拟了阶梯电价或峰谷电价的施行效果；系统通过手动更改能耗费率，计算并显示了当前的能耗金额；另外，系统针对各模块的通信和停电等故障进行了报警和记录；系统还保存了至少三年的能耗数据和故障记录等信息，系统将上述信息导出的文件可以用Excel应用软件打开；系统默认运行方式为屏保显示效果，不会妨碍用户的日常生活。

所述的家庭能耗数据采集与实时显示装置。包括嵌入式一体化触摸屏、电力线载波数据采集集中器、温湿度传感器模块、开关电源模块、仪器外壳。其中电力线载波数据采集集中器的输入部分与开关电源模块的输入部分相连，外接220V的交流电源；开关电源模块的输出部分为DC24V，通过导线与嵌入式一体化触摸屏和温湿度传感器模块的电源端口相连；电力线载波数据采集集中器的输出部分与温湿度传感器模块的输出部分相连，接至嵌入式一体化触摸屏上串口的7、8引脚；所述的仪器外壳将嵌入式一体化触摸屏、电力线载波数据采集集中器、温湿度传感器模块、电源模块有机整合在一起，整个装置仅引出一条220V的交流电源线插头，设备密封良好，整体最大功耗不超过7W。