CN102122163B - 基于智能电表的居民用电在线监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种单相智能电表在线监测与居民用电监控系统，该系统包括用户互动终端与智能电表层、数据中继与传输层和网络监控中心层；网络监控中心层的硬件隔离装置和数据中继与传输层的台区数据处理服务器连接；数据中继与传输层的采集器和用户互动终端与智能电表层中的智能电表连接，本发明提供的方案实现对用户本地和远程的数据实时测量与显示、历史数据查询、对可控家电的本地和远程的智能控制、提供建议节电方案，以及紧急状态的限电功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种在线用电监控系统，具体讲涉及一种单相智能电表在线监测与居民用电监控系统。
背景技术
随着智能电网高级计量体系(Advanced Metering Infrastructure)的研究和建设，与居民直接相关的用电信息采集和在线监控系统的功能需求逐渐显现。由于用户各种需求的增加，要求智能电表除了需要具备传统多功能电表的功能外，还需要具备双向通信功能、双向计量功能、多种负荷控制方式、电能质量监测和远程升级等功能。
对于用户的各种智能家居需求，在不改变现有接线方式和家电的情况下，使用智能插座是最简单的方式。智能插座除具备常规插座市电电气转接的功能外，还能实现电能计量、过流保护，以无线通讯、电力载波通讯或红外通讯方式快速组建网络，实现远程集抄与控制于一体，具有功能强大、计量准确、结构简单、体积小巧、安装方便、价格低廉的优点。
发明内容
本发明的目的是设计基于单相智能电表在线监测与居民用电监控系统，实现对用户本地和远程的数据实时测量与显示、历史数据查询、对可控家电的本地和远程的智能控制、提供建议节电方案，以及紧急状态的限电功能。
本发明采用下述技术方案实现本发明的目的：
基于智能电表的居民用电在线监控系统，其改进之处在于，所述系统包括用户互动终端与智能电表层、数据中继与传输层和网络监控中心层；所述网络监控中心层的硬件隔离装置和数据中继与传输层的台区数据处理服务器连接；所述数据中继与传输层的采集器和用户互动终端与智能电表层中的智能电表连接。
本发明提供的一种优选的技术方案是：所述用户互动终端与智能电表层包括智能插座、智能电表和用户互动终端；所述智能电表和用户互动终端连接；所述用户互动终端通过无线通讯方式控制智能插座，实现对可控家电的控制；所述智能插座对连接可控家电的用电数据的实时监测，并配合用户互动终端完成对可控家电的闭合和开断控制；所述智能电表测量与存储用户总用电数据，配合所述网络监控中心的指令对用户实现各种数据读取和负荷控制。
本发明提供的第二种优选的技术方案是：所述数据中继与传输层包括本地通讯网络和远程通讯网络；所述本地通讯网络包括台区数据处理服务器、数据集中器和采集器；所述台区数据处理服务器、数据集中器和采集器依次连接；所述远程通讯网络包括电力线载波、光纤、同轴电缆、公共无线网络和230M无线通讯网络；所述远程通信网络和本地通信网络两类通信网络别提供用户现场各类采集终端至系统主站间的远程数据传输通信和采集终端至智能电表之间的通信。
本发明提供的第三种优选的技术方案是：所述网络监控中心层包括专用服务器和硬件隔离装置；所述专用服务器包括数据管理服务器、数据分析服务器和实时控制服务器；所述专用服务器和硬件隔离装置连接在数据总线上，所述硬件隔离装置与数据管理服务器、数据分析服务器和实时控制服务器一一对应；所述网络监控中心层监测与控制用户用电数据，为用户提供节电方案。
本发明提供的第四种优选的技术方案是：所述网络监控中心层包括紧急状态最低保障用电控制服务器，所述紧急状态最低保障用电控制服务器与硬件隔离装置对应连接，所述紧急状态最低保障用电控制服务器提供紧急状态限电功能。
与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：
本发明提供的基于智能电表的居民用电在线监控系统，通过读取用户互动终端的实时数据，实现用户用电数据的实时在线监测与图形化显示；通过网络读取用户互动终端中所有家电的信息，显示用户所登记家电的名称、额定功率、运行状态和重要等级等信息，计算出用户所登记家电的总数、运行和关闭的家电数量；通过在网络监控中心修改家电的运行状态和设定控制时间，系统自动将设定值写入互动终端，实现对家电的远程和定时控制；还可以完成对用户当前费率和历史数据查询；用户根据自身需求选择“节省”、“经济”和“舒适”三种模式，其中网络监控中心的用户服务器根据用户所设置的节电方案，自动计算出使用节电方案和未使用节电方案下一天节省的电量和电费，同时以曲线的形式给出一天的电价和家电使用功率的分布图，用户可以清楚地知道在每一时段的具体修改结果。当出现极端自然灾害或电网故障，电力供应不足时，网络监控中心启动紧急状态最低保障用电服务器，保障居民的基本生活用电。
附图说明
图1是基于单相智能电表在线监测与居民用电监控系统的结构图；
图2是用户互动终端与智能电表层的结构图；
图3是数据中继与传输层的结构图；
图4是网络监控中心层的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
图1是基于单相智能电表在线监测与居民用电监控系统，该系统可分为三层：用户互动终端与智能电表层、数据中继与传输层和网络监控中心层；网络监控中心层中的硬件隔离装置和数据中继与传输层中的台区数据处理服务器连接；数据中继与传输层中的采集器和用户互动终端与智能电表层中的智能电表连接；具体如下：
1、用户互动终端与智能电表层：包括智能插座、智能电表、用户互动终端，用户互动终端与智能电表层完成对用户用电数据的监测、显示、查询以及智能控制。其中，智能插座完成对连接家电的用电数据的实时监测，并配合互动终端完成对四类可控家电(电热水器、电冰箱、洗衣机和空调)的闭合和开断控制；智能电表完成用户总用电数据的测量与存储，配合网络监控中心的指令对用户实现各种数据读取和负荷控制；用户互动终端接收智能电表的各种指令，通过有线/无线通讯方式(Zigbee、PLC和RS485)控制智能插座，实现对可控家电的控制。同时用户可以在互动终端查看当前智能电表基本电参数(电压、电流、有功功率、无功功率、频率等)的实时监测数据，并以图形曲线的方式显示；查看指定时间段内所使用的有功功率、无功功率的详细记录和累计电量、电费数据等。用户互动终端通过无线方式(Zigbee、PLC和RS485)向各个家电所连接的智能插座发送信号，根据反馈信号确定家电的运行状态，还可以根据用户设定家电定时启动或关闭的时间，实现家居的智能控制。
2、数据中继与传输层：包括本地通讯网络和远程通讯网络。本地通讯网络包括数据集中器、采集器，远程通讯网络包括电力线载波、光纤、同轴电缆、公共无线网络和230M无线通讯网络，数据中继与传输由远程通信和本地通信两类通信网络构成，分别提供用户现场各类采集终端至系统服务器的远程数据传输通信和采集终端至智能电表之间的通信。
3、网络监控中心层：包括专用服务器和硬件安全隔离装置，专用服务器包括数据管理服务器、数据分析服务器、实时控制服务器；硬件隔离装置与数据管理服务器、数据分析服务器和实时控制服务器一一对应；网络监控中心层完成监控中心与用户之间的数据交互；网络监控中心有三大功能：第一，对用户各种用电数据的监测与控制：通过读取用户互动终端的实时数据，实现用户用电数据的实时在线监测与图形化显示；通过网络读取用户互动终端中所有家电的信息，显示用户所登记家电的名称、额定功率、运行状态和重要等级等信息，计算出用户所登记家电的总数、运行和关闭的家电数量；通过在网络监控中心修改家电的运行状态和设定控制时间，系统自动将设定值写入互动终端，实现对家电的远程和定时控制；还可以完成对用户当前费率和历史数据查询；网络监控中心能够完成对用户注册家电信息的编辑、删除与添加，同时系统自动将这些家电信息自动更新互动终端的数据库中，实现两者数据的同步。第二，网络监控中心能够为用户提供建议节电方案。用户根据自身需求选择“节省”、“经济”和“舒适”三种模式，网络监控中心自动给出建议节电方案，如果自动产生的节电方案不满足用户的需求，用户可以根据需要修改，最后将合适的节电方案保存于监控中心用户服务器中，同时通过网络更新用户互动终端，供用户互动终端自动控制使用。网络监控中心的用户服务器根据用户所设置的节电方案，自动计算出使用节电方案和未使用节电方案下一天节省的电量和电费，同时以曲线的形式给出一天的电价和家电使用功率的分布图，用户可以清楚地知道在每一时段的具体修改结果。第三，网络监控中心可以提供紧急状态限电功能。当出现极端自然灾害或电网故障，电力供应不足时，启动紧急状态最低保障用电服务器，保障居民的基本生活用电。
最后应该说明的是：结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到：本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。
Claims (2)
1.基于智能电表的居民用电在线监控系统，其特征在于，所述系统包括用户互动终端与智能电表层、数据中继与传输层和网络监控中心层；所述网络监控中心层的硬件隔离装置和数据中继与传输层的台区数据处理服务器连接；所述数据中继与传输层的采集器和用户互动终端与智能电表层中的智能电表连接；
所述数据中继与传输层包括本地通讯网络和远程通讯网络；所述本地通讯网络包括台区数据处理服务器、数据集中器和采集器；所述台区数据处理服务器、数据集中器和采集器依次连接；所述远程通讯网络包括电力线载波、光纤、同轴电缆、公共无线网络和230M无线通讯网络；所述远程通信网络和本地通信网络两类通信网络别提供用户现场各类采集终端至系统主站间的远程数据传输通信和采集终端至智能电表之间的通信；
所述网络监控中心层包括专用服务器和硬件隔离装置；所述专用服务器包括数据管理服务器、数据分析服务器和实时控制服务器；所述专用服务器和硬件隔离装置连接在数据总线上，所述硬件隔离装置与数据管理服务器、数据分析服务器和实时控制服务器一一对应；所述网络监控中心层监测与控制用户用电数据，为用户提供节电方案；
所述网络监控中心层包括紧急状态最低保障用电控制服务器，所述紧急状态最低保障用电控制服务器与硬件隔离装置对应连接，所述紧急状态最低保障用电控制服务器提供紧急状态限电功能。
2.如权利要求1所述的基于智能电表的居民用电在线监控系统，其特征在于，所述用户互动终端与智能电表层包括智能插座、智能电表和用户互动终端；所述智能电表和用户互动终端连接；所述用户互动终端通过无线通讯方式控制智能插座,实现对可控家电的控制；所述智能插座对连接可控家电的用电数据的实时监测，并配合用户互动终端完成对可控家电的闭合和开断控制；所述智能电表测量与存储用户总用电数据，配合所述网络监控中心的指令对用户实现各种数据读取和负荷控制。
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