一種智能家居的家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能家居的家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，在市電接入線路處安裝一臺(tái)電功率采集器，家庭電路中所有家電設(shè)備通過(guò)電功率采集器連接至市電，電功率采集器的數(shù)據(jù)傳輸端連接智能家居控制系統(tǒng)。在以上硬件部署工作完成之后，通過(guò)采集家電設(shè)備電功率數(shù)據(jù)、對(duì)電功率數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、提取電功率數(shù)據(jù)特征值、對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別四個(gè)步驟，可監(jiān)測(cè)家庭電路中所有家電設(shè)備任意時(shí)刻的運(yùn)行狀態(tài)。本發(fā)明是一種非侵入式家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，在添加新家電設(shè)備或更換家電設(shè)備時(shí)，不需要對(duì)家電做任何改造，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，具有非常高的普適性，同時(shí)也為使用者節(jié)省了大量電能。
【專利說(shuō)明】一種智能家居的家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于一種電器的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，特別涉及一種智能家居的家電設(shè)備運(yùn) 行狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在常規(guī)的智能家居中，當(dāng)需要獲取家電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，往往需要事先對(duì)智能 家居中每一臺(tái)家電設(shè)備進(jìn)行改造，植入一些用于監(jiān)測(cè)家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的無(wú)線模塊，或是 為家電設(shè)備添加一個(gè)專用的外部設(shè)備，用來(lái)監(jiān)測(cè)特定家電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。
[0003] 以上兩種方法均需要對(duì)智能家居中每一臺(tái)家電設(shè)備進(jìn)行內(nèi)部或外部的改造，以達(dá) 到監(jiān)測(cè)家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的目的，而且往往對(duì)不同家電設(shè)備的改造方法是不同的。即無(wú)論 上述哪一種方法，其實(shí)質(zhì)都是對(duì)家電設(shè)備進(jìn)行改造，以達(dá)到監(jiān)測(cè)特定家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的 目的。其工作方式為：在家電設(shè)備上添加一個(gè)無(wú)線控制模塊，此模塊從其依附的家電設(shè)備中 獲取電能，或使用自身攜帶的電池作為電能來(lái)源。當(dāng)它工作的時(shí)候，實(shí)時(shí)地對(duì)其所依附的家 電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)以無(wú)線電波的通信方式從智能家居控制系統(tǒng)接收命令，并 根據(jù)智能家居控制系統(tǒng)給出的命令返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)，智能家居控制系統(tǒng)根據(jù)返回的數(shù)據(jù)判 斷出此無(wú)線控制模塊所依附的家電設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)特定家電設(shè)備運(yùn)行狀 態(tài)的監(jiān)測(cè)。然而，要實(shí)現(xiàn)對(duì)智能家居中所有家電設(shè)備的監(jiān)測(cè)，就必須對(duì)各種不同的家電設(shè)備 做不同的改造，其安裝實(shí)施過(guò)程是非常繁瑣的，而且在添加新家電設(shè)備或更換家電設(shè)備的 時(shí)候，需要再次對(duì)新的家電設(shè)備進(jìn)行改造，這在客觀上為使用者帶來(lái)了非常大的不便。
[0004] 從使用者對(duì)智能家居的使用來(lái)看，智能家居中常規(guī)的家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法 采用無(wú)線電進(jìn)行通信，眾多設(shè)備結(jié)點(diǎn)共同組成蜂窩式通信網(wǎng)絡(luò)的工作方式，使其工作時(shí)的 穩(wěn)定性得不到充分的保證。尤其在雷雨天氣強(qiáng)電磁場(chǎng)作用下，更是難以正常工作。
[0005] 從安全性的角度來(lái)看，智能家居中常規(guī)的家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法采用無(wú)線電 通信的工作方式，而無(wú)線電波的傳播方向往往無(wú)法控制，其所攜帶的數(shù)據(jù)有被他人非法遠(yuǎn) 程截獲的可能，這對(duì)于需要廣泛使用的智能家居控制系統(tǒng)來(lái)講是非常危險(xiǎn)的。另從人體健 康的角度看，在智能家居中的每一臺(tái)家電設(shè)備上使用無(wú)線電通信模塊，則一個(gè)智能家居中 至少需要使用幾十個(gè)無(wú)線電通信模塊，其產(chǎn)生的大量電磁輻射將對(duì)使用者的身體健康造成 不利影響，尤其對(duì)嬰幼兒和孕婦的影響更為嚴(yán)重。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種非侵入式家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān) 測(cè)方法，在安裝實(shí)施過(guò)程中不需要對(duì)任何一臺(tái)家電設(shè)備進(jìn)行任何改造，提高了智能家居控 制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在使用過(guò)程中只通過(guò)一臺(tái)電功率采集器對(duì)智能家居中所有家電設(shè)備運(yùn)行 狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的智能家居的家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種智能家居的家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài) 監(jiān)測(cè)方法，在市電接入線路處安裝一臺(tái)電功率采集器，電功率采集器的電源零線端與市電 零線相連，電功率采集器的電源火線端與市電火線相連，電功率采集器的各電源輸出端口 的火線端和零線端分別連接智能家居中所有插座的火線端和零線端，電功率采集器的數(shù)據(jù) 傳輸端通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線路連接智能家居控制系統(tǒng)；通過(guò)采集家電設(shè)備電功率數(shù)據(jù)、對(duì)電功 率數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、提取電功率數(shù)據(jù)特征值、對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別四個(gè)步驟，可監(jiān)測(cè)家庭電 路中所有家電設(shè)備任意時(shí)刻的運(yùn)行狀態(tài)。
[0008] 進(jìn)一步地，所述的電功率采集器的每一個(gè)電源輸出端口還連接一個(gè)模擬量采集 器，模擬量采集器用于獲取對(duì)應(yīng)的電源輸出端口的電壓和線路中電流，模擬量采集器的輸 入端與插座的火線端相連，電功率采集器的電源火線端與模擬量采集器的輸入端之間連接 有定值電阻器。
[0009] 本發(fā)明采用電功率采集器實(shí)現(xiàn)家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)程包括以下步驟：
[0010] S1 :電功率采集器采集家電設(shè)備電功率數(shù)據(jù)；
[0011] S2 :對(duì)家電設(shè)備電功率數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；
[0012] S3 :提取家電設(shè)備電功率數(shù)據(jù)特征值；
[0013] S4 :模式識(shí)別：根據(jù)家電設(shè)備電功率的特征提取值，參照家電設(shè)備工作模式固有 功耗特征，對(duì)家電設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別；
[0014] S5 :根據(jù)步驟S4中的識(shí)別結(jié)果，得到此家電設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。
[0015] 進(jìn)一步地，所述的步驟S1包括以下子步驟：
[0016] S11 :設(shè)置本次電功率數(shù)據(jù)采集的總次數(shù)η ;
[0017] S12 :判斷η是否為0,若η為0則結(jié)束電功率采集；
[0018] S13 :獲取家電設(shè)備當(dāng)前電源電壓；
[0019] S14 :獲取家電設(shè)備當(dāng)前工作電流；
[0020] S15 :根據(jù)電功率計(jì)算公式P = U*I，計(jì)算得到此家電設(shè)備當(dāng)前的電功率；
[0021] S16 :記錄本次得到的家電設(shè)備電功率；
[0022] S17 :等待一個(gè)采樣周期T ;
[0023] S18 :使η減去1之后返回步驟S12繼續(xù)采集，直至η為0則結(jié)束采集，使η等于初 始的數(shù)據(jù)采集總次數(shù)，得到一個(gè)具有η項(xiàng)的家電設(shè)備電功率數(shù)列％。
[0024] 進(jìn)一步地，所述的步驟S14中獲取家電設(shè)備當(dāng)前工作電流時(shí)獲取的是插座火線電 纜中的電流值。
[0025] 進(jìn)一步地，所述的步驟S2包括以下子步驟：
[0026] S21 :設(shè)置η為家電設(shè)備電功率數(shù)列％的項(xiàng)數(shù)；
[0027] S22 :計(jì)算家電設(shè)備電功率數(shù)列％的平均值A(chǔ) ;
[0028] S23 :計(jì)算家電設(shè)備電功率數(shù)列％的標(biāo)準(zhǔn)差α ;
[0029] S24 :設(shè)置一個(gè)初值為0的計(jì)數(shù)器m ;
[0030] S25 :使m加1，并判斷η與m是否相等，若相等則進(jìn)行步驟S210的操作；
[0031] S26 :判斷家電設(shè)備電功率數(shù)列％的第m項(xiàng)Q?是否為0,若Q?不為0則進(jìn)行 步驟S28 ;
[0032] S27 :判斷家電設(shè)備電功率數(shù)列％的第m-Ι項(xiàng)Qjm-l)和第m+1項(xiàng)Qjm+l)是否均 不為〇,若QQ(m_l)關(guān)0且Q Q(m+l)關(guān)0則進(jìn)行步驟S29 ;
[0033] S28 :計(jì)算家電設(shè)備電功率數(shù)列％ (m)與A的差值的絕對(duì)值，記為X。，計(jì)算A與α 的乘積，記為Xi，比較X〇與Xi的大小，若X〇大于Xi，則令m減1，否則返回步驟S25 ;
[0034] S29 :從家電設(shè)備電功率數(shù)列％中剔除％ (m)，并使η減1后返回步驟S25 ;
[0035] S210 :結(jié)束家電設(shè)備功率數(shù)據(jù)預(yù)處理，得到一個(gè)有效的電功率數(shù)列％。
[0036] 進(jìn)一步地，所述的步驟S3包括以下子步驟：
[0037] S31 :計(jì)算電功率數(shù)列％的平均值；
[0038] S32 :確定電功率數(shù)的波動(dòng)范圍；
[0039] S33 :計(jì)算電功率數(shù)波動(dòng)頻率；
[0040] S34 :計(jì)算電功率數(shù)列％的標(biāo)準(zhǔn)差。
[0041] 本發(fā)明的有益效果是：
[0042] 1、此家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法可以識(shí)別各種不同家電設(shè)備的不同運(yùn)行狀態(tài)，是 一種非侵入式家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，在安裝實(shí)施過(guò)程中不需要對(duì)任何一臺(tái)家電設(shè)備 進(jìn)行任何改造，不需要為任何一臺(tái)家電設(shè)備添加任何外部設(shè)備，僅需要對(duì)智能家居的市電 接入線路進(jìn)行少量改造，即可完成安裝工作，這樣一方面方便了整個(gè)安裝實(shí)施工作，在安裝 實(shí)施過(guò)程中也為使用者節(jié)省了購(gòu)買外部設(shè)備的花銷，同時(shí)也提高了智能家居控制系統(tǒng)的穩(wěn) 定性，另一方面也使得使用者可以方便快捷地為家中添加或更換新的家電設(shè)備，具有非常 高的普適性；
[0043] 2、本發(fā)明是一種家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的集中監(jiān)測(cè)方法，只需要在市電接入線路處安 裝一臺(tái)電功率采集器，安裝布線的成本得到了大幅降低，在使用過(guò)程中只通過(guò)一臺(tái)電功率 采集器對(duì)智能家居中所有家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為使用者節(jié)省了大量電能；
[0044] 3、基于此家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法的集中監(jiān)測(cè)特性和方法的普適性，此方法也 可以在實(shí)際應(yīng)用中正確地識(shí)別出家電設(shè)備從智能家居中一個(gè)插座轉(zhuǎn)移到另一個(gè)插座的情 況，從而更加方便了使用者；
[0045] 4、本發(fā)明采用有線傳輸方式，杜絕了所有無(wú)線電通信方式，避免了常規(guī)家電設(shè)備 監(jiān)測(cè)方法中使用的無(wú)線通信模塊工作時(shí)產(chǎn)生的大量電磁輻射對(duì)人體健康造成的不利影響， 同時(shí)也提高了智能家居控制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，即使在雷雨天氣強(qiáng)電磁場(chǎng)作用下，依然可 以正常工作；由于不采用無(wú)線電通信方式，也避免了被他人非法遠(yuǎn)程截獲數(shù)據(jù)的危險(xiǎn)；從 此方法的整體結(jié)構(gòu)來(lái)看，簡(jiǎn)潔的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)充分保證了家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)獲取結(jié)果的可靠 性，進(jìn)而保證了智能家居控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0046] 圖1為本發(fā)明的家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接線示意圖；
[0047] 圖2為本發(fā)明的電功率采集器連線示意圖；
[0048] 圖3為本發(fā)明用電功率采集器實(shí)現(xiàn)家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的流程圖；
[0049] 圖4為本發(fā)明的電功率采集器采集家電設(shè)備功率數(shù)據(jù)流程圖；
[0050] 圖5為本發(fā)明的電功率數(shù)據(jù)預(yù)處理流程圖；
[0051] 圖6為本發(fā)明的電功率數(shù)據(jù)特征提取流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0052] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明所保護(hù)的內(nèi) 容不局限于以下所述。
[0053] 如圖1和圖2所示，一種智能家居的家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，在市電接入線路 處安裝一臺(tái)電功率采集器4,電功率采集器4的電源零線端6與市電零線1相連，電功率采 集器4的電源火線端5與市電火線2相連，電功率采集器4的各電源輸出端口的火線端和 零線端分別連接智能家居中所有插座的火線端9和零線端10,電功率采集器的數(shù)據(jù)傳輸端 通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線路3連接智能家居控制系統(tǒng)；通過(guò)采集家電設(shè)備電功率數(shù)據(jù)、對(duì)電功率數(shù) 據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、提取電功率數(shù)據(jù)特征值、對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別四個(gè)步驟，可監(jiān)測(cè)家庭電路中 所有家電設(shè)備任意時(shí)刻的運(yùn)行狀態(tài)。
[0054] 進(jìn)一步地，所述的電功率采集器4的每一個(gè)電源輸出端口還連接一個(gè)模擬量采集 器，模擬量采集器用于獲取對(duì)應(yīng)的電源輸出端口的電壓和線路中電流，模擬量采集器的輸 入端7與插座的火線端9相連，電功率采集器4的電源火線端5與模擬量采集器的輸入端 7之間連接有定值電阻器8,定值電阻器8充當(dāng)采樣電阻。
[0055] 本發(fā)明采用電功率采集器實(shí)現(xiàn)家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的工作原理為：在智能家居 控制系統(tǒng)需要獲取智能家居中某一臺(tái)家電設(shè)備的電功率時(shí)，將電功率獲取命令發(fā)送給電功 率采集器4。當(dāng)電功率采集器4接收到電功率獲取命令之后，首先獲取電功率采集器4的電 源火線端5和電源零線端6之間的電壓值U。由于電功率采集器4的電源零線端6與插座 的零線端10連接在一起，電位相等，同時(shí)定值電阻器8的電阻值較小，其所形成的管壓降對(duì) 家電設(shè)備而言可忽略不計(jì)，電功率采集器4的電源火線端5和電源零線端6之間的電壓值 等于插座中連接的家電設(shè)備的工作電壓，如此便得到了插座中連接的家電設(shè)備此時(shí)的工作 電壓U。
[0056] 緊接著，電功率采集器4根據(jù)命令內(nèi)容，獲取相應(yīng)插座線路中模擬量輸入端7和電 功率采集器4電源火線端5之間的電壓值，即定值電阻器8兩端的電壓值，以u(píng)表示，之后 根據(jù)歐姆定律I = U/R可知，定值電阻器中8的電流大小為定值電阻器8兩端電壓值與定 值電阻器8的電阻值r之商，S卩I = u/r。
[0057] 現(xiàn)由于定值電阻器8串聯(lián)在插座的電源線路中，通過(guò)以上過(guò)程求出的定值電阻器 8中電流值即插座電源線路中的電流值，如此便得到了插座中連接的家電設(shè)備此時(shí)的工作 電流值I。
[0058] 通過(guò)以上過(guò)程，電功率采集器4已經(jīng)得到了相應(yīng)插座中連接的家電設(shè)備此時(shí)的工 作電壓U和工作電流I，根據(jù)電功率表達(dá)式P = U*I可知，相應(yīng)插座中連接的家電設(shè)備此時(shí) 的電功率為工作電壓U和工作電流I之積。最后電功率采集器4通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線路3將P 的數(shù)值返回給智能家居控制系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)以上所有過(guò)程，智能家居控制系統(tǒng)便得到了智能家 居中指定家電設(shè)備當(dāng)前的電功率值。
[0059] 本發(fā)明的電功率數(shù)據(jù)采集的具體過(guò)程如圖3所示，包括以下步驟：
[0060] S1 :電功率采集器采集家電設(shè)備電功率數(shù)據(jù)；
[0061] S2 :對(duì)家電設(shè)備電功率數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；
[0062] S3 :提取家電設(shè)備電功率數(shù)據(jù)特征值；
[0063] S4 :模式識(shí)別：根據(jù)家電設(shè)備電功率的特征提取值，參照家電設(shè)備工作模式固有 功耗特征，對(duì)家電設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別；
[0064] S5 :根據(jù)步驟S4中的識(shí)別結(jié)果，得到此家電設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。
[0065] 步驟S1實(shí)質(zhì)是以一定的采樣周期T，采集η次家電設(shè)備的電功率數(shù)值，從而得到一 個(gè)家電設(shè)備電功率數(shù)列，其過(guò)程如圖4所示，包括以下子步驟：
[0066] S11 :設(shè)置本次電功率數(shù)據(jù)采集的總次數(shù)η ;
[0067] S12 :判斷η是否為0,若η為0則結(jié)束電功率采集；
[0068] S13 :獲取家電設(shè)備當(dāng)前電源電壓；
[0069] S14 :獲取家電設(shè)備當(dāng)前工作電流；
[0070] S15 :根據(jù)電功率計(jì)算公式P = U*I，計(jì)算得到此家電設(shè)備當(dāng)前的電功率；
[0071] S16 :記錄本次得到的家電設(shè)備電功率；
[0072] S17 :等待一個(gè)采樣周期T ;
[0073] S18 :使η減去1之后返回步驟S12繼續(xù)采集，直至η為0則結(jié)束采集，使η等于初 始的數(shù)據(jù)采集總次數(shù)，得到一個(gè)具有η項(xiàng)的家電設(shè)備電功率數(shù)列％。
[0074] 所述的步驟S11中設(shè)置電功率數(shù)據(jù)采集總次數(shù)η時(shí)，如果η的值越大，則數(shù)據(jù)采集 時(shí)間會(huì)越長(zhǎng)，方法的實(shí)時(shí)性會(huì)越差，但同時(shí)會(huì)提高最終檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。相反，如果η的 值越小，則采集時(shí)間會(huì)越短，方法的實(shí)時(shí)性會(huì)越強(qiáng)，但同時(shí)會(huì)降低最終檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。 因此，在方法的具體實(shí)施過(guò)程中可根據(jù)實(shí)際的需要為η設(shè)置一個(gè)合適的值。
[0075] 所述的步驟S14中獲取家電設(shè)備當(dāng)前工作電流時(shí)獲取的是插座火線電纜中的電 流值。
[0076] 所述的步驟S17中等待一個(gè)采樣周期Τ中，如果Τ的值越大，則數(shù)據(jù)采集時(shí)間會(huì)越 長(zhǎng)，方法的實(shí)時(shí)性則越差。相反，如果Τ的值越小，則數(shù)據(jù)采集時(shí)間會(huì)越短，方法的實(shí)時(shí)性則 越強(qiáng)。因此，在方法的具體實(shí)施過(guò)程中可根據(jù)實(shí)際的需要為Τ設(shè)置一個(gè)合適的值。
[0077] 經(jīng)過(guò)以上步驟，智能家居控制系統(tǒng)便得到了一個(gè)具有η項(xiàng)的家電設(shè)備電功率數(shù)列 ，但是在實(shí)際應(yīng)用中，這個(gè)數(shù)列中可能出現(xiàn)異常項(xiàng)，因此需要對(duì)其做一些預(yù)處理，保證數(shù) 據(jù)的正確性和可靠性，以便進(jìn)行后面的步驟。如圖5所示，步驟S2包括以下子步驟：
[0078] 進(jìn)一步地，所述的步驟S2包括以下子步驟：
[0079] S21 :設(shè)置η為家電設(shè)備電功率數(shù)列％的項(xiàng)數(shù)；
[0080] S22 :計(jì)算家電設(shè)備電功率數(shù)列％的平均值A(chǔ) ;
[0081] S23 :計(jì)算家電設(shè)備電功率數(shù)列％的標(biāo)準(zhǔn)差α ;
[0082] S24 :設(shè)置一個(gè)初值為0的計(jì)數(shù)器m ;
[0083] S25 :使m加1，并判斷η與m是否相等，若相等則進(jìn)行步驟S210的操作；
[0084] S26 :判斷家電設(shè)備電功率數(shù)列％的第m項(xiàng)％ (m)是否為0,若％ (m)不為0則進(jìn)行 步驟S28 ;
[0085] S27 :判斷家電設(shè)備電功率數(shù)列％的第m-Ι項(xiàng)Qjm-l)和第m+1項(xiàng)Qjm+l)是否均 不為〇,若QQ(m_l)關(guān)0且Q Q(m+l)關(guān)0則進(jìn)行步驟S29 ;
[0086] S28 :計(jì)算家電設(shè)備電功率數(shù)列％ (m)與A的差值的絕對(duì)值，記為X。，計(jì)算A與α 的乘積，記為Xi，比較Χ〇與Xi的大小，若Χ〇大于Xi，則令m減1，否則返回步驟S25 ;
[0087] S29 :從家電設(shè)備電功率數(shù)列％中剔除Qjm)，并使η減1后返回步驟S25 ;
[0088] S210 :結(jié)束家電設(shè)備功率數(shù)據(jù)預(yù)處理，得到一個(gè)有效的電功率數(shù)列％。
[0089] 經(jīng)過(guò)以上步驟，電功率數(shù)列％中的異常大項(xiàng)和異常出現(xiàn)的0項(xiàng)已經(jīng)被去除，得到 了一個(gè)有效的電功率數(shù)列％，這里需要對(duì)此電功率數(shù)列的平均值、波動(dòng)范圍、波動(dòng)頻率和數(shù) 列標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行計(jì)算提取，為后面的步驟做準(zhǔn)備。
[0090] 如圖6所示，步驟S3包括以下子步驟：
[0091] S31 :計(jì)算電功率數(shù)列％的平均值；
[0092] S32 :確定電功率數(shù)的波動(dòng)范圍；
[0093] S33 :計(jì)算電功率數(shù)波動(dòng)頻率；
[0094] S34 :計(jì)算電功率數(shù)列％的標(biāo)準(zhǔn)差。
[0095] 經(jīng)過(guò)以上三個(gè)步驟，智能家居控制系統(tǒng)便得到了一臺(tái)家電設(shè)備在一段時(shí)間內(nèi)的電 功率變化特征，步驟S4的模式識(shí)別這一步驟，在不同的智能家居控制系統(tǒng)中略有不同，對(duì) 不同的家電設(shè)備也不盡相同。在智能家居控制系統(tǒng)中可以通過(guò)從家電設(shè)備電功率特征值數(shù) 據(jù)庫(kù)中獲取家電設(shè)備電功率特征的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)模式識(shí)別的功能，可以通過(guò)長(zhǎng)期記錄一臺(tái)家 電設(shè)備電功率變化走勢(shì)，并加以分析得到家電設(shè)備電功率特征的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)模式識(shí)別的功 能，也可以采用其它的一些方法來(lái)實(shí)現(xiàn)此功能。然而，無(wú)論采用哪一種方法，其實(shí)質(zhì)都是通 過(guò)家電設(shè)備電功率的特征提取與對(duì)比分析得到家電設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。
[0096] 在模式識(shí)別這一步驟中，對(duì)智能家居的使用者而言，更為重要的是將一臺(tái)家電設(shè) 備從一個(gè)插座轉(zhuǎn)移到另一個(gè)插座之后，用戶不需要手動(dòng)將此家電設(shè)備與轉(zhuǎn)移后對(duì)應(yīng)的插座 進(jìn)行匹配，這將為使用者帶來(lái)非常大的便利。從此功能的實(shí)現(xiàn)來(lái)看，只需要在發(fā)現(xiàn)某一插 座中家電設(shè)備的電功率特征值出現(xiàn)明顯的異常時(shí)，提取其它插座中家電設(shè)備的電功率特征 值并加以分析和對(duì)比，便可以得到之前在這一插座中的家電設(shè)備被轉(zhuǎn)移到了另外哪一個(gè)插 座。即實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)感知家電設(shè)備空間移動(dòng)的功能。
[0097] 為使上述實(shí)施過(guò)程更加具體和清晰，接下來(lái)以電功率特征較為復(fù)雜，且較為常見 的便攜式計(jì)算機(jī)作為實(shí)例進(jìn)行解釋說(shuō)明，而其它家電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法與此相同或 相似。
[0098] 首先進(jìn)行第一個(gè)步驟--電功率數(shù)據(jù)采集：設(shè)置電功率采樣周期為〇. 5秒，每一 組采集10次便攜式計(jì)算機(jī)的電功率值，如此進(jìn)行5組電功率采集（方便進(jìn)行不同運(yùn)行狀態(tài) 時(shí)電功率特征值對(duì)比）。如下為5組電功率采集所得的數(shù)列：
[00"]第一組：

【權(quán)利要求】
1. 一種智能家居的家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：在市電接入線路處安裝 一臺(tái)電功率采集器，電功率采集器的電源零線端與市電零線相連，電功率采集器的電源火 線端與市電火線相連，電功率采集器的各電源輸出端口的火線端和零線端分別連接智能家 居中所有插座的火線端和零線端，電功率采集器的數(shù)據(jù)傳輸端通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線路連接智能 家居控制系統(tǒng)；通過(guò)采集家電設(shè)備電功率數(shù)據(jù)、對(duì)電功率數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、提取電功率數(shù)據(jù) 特征值、對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別四個(gè)步驟，可監(jiān)測(cè)家庭電路中所有家電設(shè)備任意時(shí)刻的運(yùn)行 狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：所述的電功率采集器的每一個(gè)電源 輸出端口還連接一個(gè)模擬量采集器，模擬量采集器用于獲取對(duì)應(yīng)的電源輸出端口的電壓和 線路中電流，模擬量采集器的輸入端與插座的火線端相連，電功率采集器的電源火線端與 模擬量采集器的輸入端之間連接有定值電阻器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：包括以下步驟： 51 :電功率采集器采集家電設(shè)備電功率數(shù)據(jù)； 52 :對(duì)家電設(shè)備電功率數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理； 53 :提取家電設(shè)備電功率數(shù)據(jù)特征值； 54 :模式識(shí)別：根據(jù)家電設(shè)備電功率的特征提取值，參照家電設(shè)備工作模式固有功耗 特征，對(duì)家電設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別； 55 :根據(jù)步驟S4中的識(shí)別結(jié)果，得到此家電設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：所述的步驟S1包括以下子步驟： 511 :設(shè)置本次電功率數(shù)據(jù)采集的總次數(shù)η ; 512 :判斷η是否為0,若η為0則結(jié)束電功率采集； 513 :獲取家電設(shè)備當(dāng)前電源電壓； 514 :獲取家電設(shè)備當(dāng)前工作電流； 515 :根據(jù)電功率計(jì)算公式P = U*I，計(jì)算得到此家電設(shè)備當(dāng)前的電功率； 516 :記錄本次得到的家電設(shè)備電功率； 517 :等待一個(gè)采樣周期T ; 518 :使η減去1之后返回步驟S12繼續(xù)采集，直至η為0則結(jié)束采集，使η等于初始的 數(shù)據(jù)采集總次數(shù)，得到一個(gè)具有η項(xiàng)的家電設(shè)備電功率數(shù)列％。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：所述的步驟S14中獲取家電設(shè)備當(dāng) 前工作電流時(shí)獲取的是插座火線電纜中的電流值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：所述的步驟S2包括以下子步驟： 521 :設(shè)置η為家電設(shè)備電功率數(shù)列％的項(xiàng)數(shù)； 522 :計(jì)算家電設(shè)備電功率數(shù)列％的平均值A(chǔ) ; 523 :計(jì)算家電設(shè)備電功率數(shù)列％的標(biāo)準(zhǔn)差α ; 524 :設(shè)置一個(gè)初值為0的計(jì)數(shù)器m ; 525 :使m加1，并判斷η與m是否相等，若相等則進(jìn)行步驟S210的操作； 526 :判斷家電設(shè)備電功率數(shù)列％的第m項(xiàng)％ (m)是否為0,若％ (m)不為0則進(jìn)行步驟 S28 ； 527 :判斷家電設(shè)備電功率數(shù)列％的第m-Ι項(xiàng)Qjm-l)和第m+1項(xiàng)Qjm+l)是否均不為 0,若Q。(m-ι)關(guān)0且Q。(m+1)關(guān)0則進(jìn)行步驟S29 ; S28:計(jì)算家電設(shè)備電功率數(shù)列％ (m)與Α的差值的絕對(duì)值，記為\，計(jì)算Α與α的乘 積，記為Xi，比較Χ〇與Χ:的大小，若Χ〇大于Χ:，則令m減1，否則返回步驟S25 ; S29 :從家電設(shè)備電功率數(shù)列％中剔除Qjm)，并使η減1后返回步驟S25 ; S210 :結(jié)束家電設(shè)備功率數(shù)據(jù)預(yù)處理，得到一個(gè)有效的電功率數(shù)列％。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：所述的步驟S3包括以下子步驟： 531 :計(jì)算電功率數(shù)列％的平均值； 532 :確定電功率數(shù)的波動(dòng)范圍； 533 :計(jì)算電功率數(shù)波動(dòng)頻率； 534 :計(jì)算電功率數(shù)列的標(biāo)準(zhǔn)差。
【文檔編號(hào)】G01R21/06GK104297594SQ201410538648
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】江維, 胡建偉, 文亮, 桑楠, 潘雄, 蔣自國(guó), 董琪, 周可染 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)