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近年来能源短缺、生态环境恶化和经济复苏乏力等问题凸显,节能降耗成为生态和经济可持续发展的必然要求;家庭电能管理系统提供家电用电信息可视化和家电远程控制功能,不仅能促使用户养成良好的家电使用习惯节约用电,还能为用户监控家电用电信息提供有效手段保障用电安全。目前我国电网智能化水平不高,智能家电研发成本较高,智能家电网络化控制标准不统一,导致家庭电能管理系统发展情况并不理想。为了解决这些问题,本文提出了一种基于嵌入式技术的家庭电能管理系统设计方案。系统包括智能插座、电能网关和上位机三部分,智能插座实现家电用电信息采集和数据通信功能;电能网关实现家电信息存储、集中管理家电Web服务和嵌入式互联网通信功能;用户可使用上位机浏览器软件登录电能网关Web管理网站,远程查看和管理家电用电。家电借助智能插座节点加入家庭电能管理系统,智能插座与电能网关通过家庭电力线网络组网通信,上位机与家庭电能网关通过互联网进行远程通信。首先,运用电能计量技术和单片机控制技术设计智能插座节点。硬件设计采用STC12C5A60S2芯片为控制核心,包括ADE7755计量芯片相关电路、电源电路、采样电路和继电器控制电路设计等工作;软件设计包括主程序、电能计量、时钟计量、通信处理、掉电保护程序设计和功能寄存器及指令定义等工作。其次,运用嵌入式Web技术、嵌入式数据库技术和PLC技术设计家庭电能网关。硬件设计以开发板GEC2440为核心,包括电源、存储器、PLC模块和以太网接口等模块电路设计工作;软件包括嵌入式arm-linux-gcc开发环境搭建、boaWeb服务器设计、SQLite3数据库设计和家庭电能管理系统网站设计等工作。最后,搭建测试平台测试系统性能。测试结果表明:系统响应时间小于3秒,功率测量平均误差不大于1W;智能插座可精确计量家电用电信息,准确响应用户管理指令;管理网站界面简洁、操作方便、功能齐全,可详细展示家电用电信息、分类统计家电电能消耗和远程控制家电工作状态;本系统使用智能插座既降低了家电智能化成本,又解决了家电控制标准不统一的问题,具有很强的兼容性;使用PLC和互联网通信替代智能电网通信,可避免我国电网智能化水平不高的限制,广泛应用于我国家庭电能管理领域。