基于Android的家用電器功耗分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

時(shí)間：2021-08-20 23:22:25

關(guān)鍵字：智能插座 Android 功耗分析實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

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[導(dǎo)讀]摘要：當(dāng)今生活無時(shí)無刻都離不開電力資源，最大的難題就是如何解決電力資源短缺的問題，將電力資源使用率最大化。本系統(tǒng)使用Android移動(dòng)終端并通過路由器AP讀取智能插座的電能、電壓、電流、有功功率、無功功率等數(shù)據(jù)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器的電力參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，最后利用這些歷史數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)地繪制圖形，為用戶提供形象直觀的功耗數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和分析服務(wù)，提示用戶合理安排用電時(shí)間，提高電力資源的利用效率，節(jié)省用電費(fèi)用。

引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展[1-3] 以及移動(dòng)終端設(shè)備的普及，與因特網(wǎng)互聯(lián)互通的計(jì)算機(jī)和許多普通家電及日常用品彼此結(jié)合的物聯(lián)網(wǎng)概念也慢慢融入到百姓的生活中[4-5]。當(dāng)下，許許多多的科技工作者已經(jīng)將最新的科技與家居生活緊密的聯(lián)系到一起 [6-9]，勾起了人們渴望用此技術(shù)來實(shí)現(xiàn)各式各樣與家庭生活有關(guān)的比較實(shí)用的功能的欲望，這其中就包括用戶對(duì)家電在日常生活中所消耗的能源，因此，用戶希望能夠擁有一種對(duì)家電設(shè)備具有監(jiān)測(cè)和分析功能并可及時(shí)分析其功耗情況的設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)家里過度耗電的設(shè)備，杜絕任何浪費(fèi)資源及用電不合理的行為。

本系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)有智能插座所面臨的問題，把安全和便利兩個(gè)很好的特性融入到系統(tǒng)中去。本系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于僅需要對(duì)家庭中的插座進(jìn)行改進(jìn)，增加電能計(jì)量和WiFi 模塊，通過家中的路由器（AP）就可以通過 Android 移動(dòng)終端隨時(shí)隨地的監(jiān)控連接在智能插座上家用電器的電壓、電流、電能、有功功率、無功功率和功率因數(shù)等電力參數(shù)數(shù)據(jù)。同時(shí)，古老的家電監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)必須要求用戶通過人工的方式來比對(duì)數(shù)據(jù)，這種方式不僅繁瑣，而且容易被用戶遺忘，給用戶帶來了極大的不便。目前，Android 操作系統(tǒng)在移動(dòng)終端操作系統(tǒng)中十分流行，且移動(dòng)終端的設(shè)備已經(jīng)成為大眾生活的必備品。并且它具有移動(dòng)設(shè)備體積小，攜帶方便和無線通信等眾多優(yōu)點(diǎn)，對(duì) 該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了有利條件。

通過深入了解當(dāng)前市場(chǎng)上顧客的客觀需求，結(jié)合各種可行的有利因素，本系統(tǒng)依據(jù)現(xiàn)有的條件和技術(shù)，將各種新技術(shù)進(jìn)行整合和再創(chuàng)造，優(yōu)化技術(shù)中的各種缺陷和被忽略的重點(diǎn)，設(shè)計(jì)出基于Android 的家用電器功耗分析系統(tǒng)。通過在Android 移動(dòng)終端安裝本系統(tǒng)的應(yīng)用程序，即可讓用戶很直觀地了解家中電器實(shí)時(shí)反饋過來的數(shù)據(jù)，并且通過特有的繪圖功能生動(dòng)形象的了解各種電器功耗的波動(dòng)情況。

1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)使用Android 移動(dòng)終端（手機(jī)或平板）通過家中的路由器AP 讀取智能插座（內(nèi)嵌電能計(jì)量模塊和 WiFi UART 模塊）的電能量、電壓、電流、有功功率、無功功率等數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)家電設(shè)備（冰箱、空調(diào)、熱水器、電視機(jī)等）的電能量、功率等電力參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)分析，提示用戶合理的安排用電時(shí)間，提高電力資源的利用效率，節(jié)省用電費(fèi)用。該系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景如圖 1 所示。