1. 研究目的与意义
自进入电气时代开始，电能是我们日常生活中不可缺少的能源。冰箱、空调、洗衣机、微波炉等常见居家家具都离不开电。随着我国经济的不断发展，能源环境问题与日俱增，全国的电力供给比较紧张，整体的形势十分严峻，从人均用电量看，中国2015年人均用电量刚刚超过4000千瓦时，与发达国家相比仍有较大差距。从发达国家人均用电峰值看，大致可分为两类，一类是人均用电峰值超过10000千瓦时/人的澳大利亚、韩国、美国和加拿大，其中美国和加拿大分别在2005和2007年达到人均用电峰值，分别为13705千瓦时/人和17631千瓦时/人;另一类是人均用电峰值介于6000-8500千瓦时/人的英国、德国、法国、日本和oecd平均水平，其中日本和oecd平均的用电峰值在8400千瓦时/人左右，而最低的英国仅为6271千瓦时/人。在国家节能减排的内在动力与国际社会要求节能减排的外在压力下，我国提出了节能减排的重要战略。
如何合理地用电，如何合理地节能是节能减排的首要问题。根据2016年中国各产业用电结构可以看出，居民生活用电达到13.61%，具有巨大的节能潜力。伴随着信息时代大背景下，科技的不断发展与人民生活水平的不断提高，智能家居正渐渐走进各各老百姓的家中。智能家具通过综合布线技术，网络通信技术，安全防范技术，自动控制技术，音视频技术将居家生活有关的设施集成，将住宅整合成一个高效运作的管理系统，管理着住宅设施与家庭日常的事物。而智能家具对于电能的节约离不开智能检测仪表。智能检测仪表主要用于电压、电流、功率因数、频率等交流电参数的综合测量.该仪器可一机多用,是计算机与数字控制理论结合的产物,真正实现了电参数测量的智能化控制.尤其适用于电风扇、电冰箱、洗衣机、空调器、抽排油烟机等家用电器。它具有测试方便,读数直观,适合用任何波形电量测量的特点,是模拟指示电测量仪表和一般数字式电工仪表的理想换代产品。
电量监测测技术对于智能家具了解用电情况从而合理调整电器用电情况至关重要。其在计量装置中的具体应用为智能电表。它通过微处理器，测量和储存电能信息，并且将信息进行处理和运算。这是智能电网发展的过程中重要的一个环节，智能电表的发展功能越来越多，作用范围也越来越广，从以前的单纯计量电量，到现在的包括电量测量，数据处理和相互通信等，智能电表得到了长足的发展。电量监测技术使得用户可以对自己的用电情况、电费信息、账户余额等进行查询，从而及时发现电力异常，避免经济损失。同时，也可以结合实际用电需求，编制科学合理的用电计划，减少电力的浪费。由于家用电器待机时也会产生大量能耗，人们通过直观的电量数字，了解日常生活中用电分布，意识自身用电的不良习惯，改掉某些出门不关电器的坏习惯。同时，家具电器的生产厂家可以通过家用电器的电量监测仪无线传输信息进行反馈，得知产品在电能消耗的实际情况，有助于厂家改进家用电器能耗问题，对节能减排做出进一步贡献。而基于电量监测技术的智能电表与远程自动抄表系统的结合，可以实行自动化抄表，减少人工抄表产生的误差，提高抄表的准确性。同时，电力管理人员可以通过对电表数据的在线分析，及时发现电力网络中的异常信息，从而在第一时间进行处理，避免长时间停电对于居民生产生活造成的影响。电量监测技术与智能电网的结合还有双向互动的功能，先，电力网络的管理人员可以通过相应的通信网络，利用智能电表终端向用户传达电价信息，使得用户可以及时了解自身的用电情况，合理编制用电计划；同时，也可以通过智能电表，向用户发布停电信息等，对用户的不规范用电行为进行提醒，从而使用户可以及时改变用电方式，保证电力系统的安全和稳定。然后，可以通过智能电表，对用户的用电信息和变化趋势进行分析，从而了解区域电力的整体使用情况，合理安排供电计划，提高配电效率和质量，获得更大的经济效益。
2. 研究内容和预期目标
主要研究内容
本课题主要研究基于zigbee的家用电器电量检测仪设计，该设备主要功能是采集家庭用电设备实时运行数据(电压、电流、电能和功率等)，对家用电器的用电参数进行在线监测，帮助家庭能源管理系统掌握详细的家用电器运行情况，从而使家庭能耗管理系统能够优化用电方案，实施监控策略，达到家庭能耗智能化管理。该电量监测仪的设计是针对家庭内所有家用电器来完成的，所以需要为每一个家用电器设备设计一台监测仪，同时通过无线传感网来完成对多台电器设备用电状况的监测。无线传感网采用zigbee网络来实现，通信芯片采用cc2530将处理后的数据传送给家庭网关，非常适合于家庭环境下的数据通信要求。利用iar开发环境构建zigbee开发平台，通过硬件软件两方面确定家用电量监测仪以实现实时监测、显示家用电器的电流电压功率参数和无线实时传输等目标。以打造一个高效，简单，低耗能，低成本的家用电器电量监测仪表为目的。
3. 研究的方法与步骤
本课题采用的研究方法：
1）根据目前电参数测量仪的发展趋势和现有的设计条件，设计电量监测系统的整体方案和技术要求；
2）研究家用电器的电量算法；
4. 参考文献
[1]彭金华，舒少龙，林峰，等．家庭能耗管理系统研究综述[j]．电力需求侧管理，201l，13(1)：35—37．
[2]王莹，于寅虎．智能电网／电表芯片成创新热点[j]．电子产品世界．2010．zl(1)：80—81．
[3] 代君利．智能电表推进智能电网智能化发展设计[j]．中国电子商情(基础电子)，2010，3：47—49．
5. 计划与进度安排
（1）2022.3.01—2022.3.15 查阅资料，撰写开题报告；
（2）2022.3.15—2022.4.07 研究家用电器的电量监测算法，并通过仿真进行验证；
（3）2022.4.07—2022.5.15 设计出基于无线传感器的家电设备电量监测仪，并采用常用eda软件绘制符合计算机辅助设计制图相关标准规范要求的原理图和pcb图；
