CN102565474B

CN102565474B - 一种通过电力载波控制用电设备的网络电能表

Info

Publication number: CN102565474B
Application number: CN201010590034.2A
Authority: CN
Inventors: 邱筑江
Original assignee: Fujian Dahong Electronic & Development Co Ltd
Current assignee: Fujian Dahong Industry & Development Co ltd
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2015-03-11
Anticipated expiration: 2030-12-16
Also published as: CN102565474A

Abstract

一种通过电力载波控制用电设备的网络电能表，包括微处理器、以及分别与该微处理器相连的存储模块、参数采集模块、网络通讯模块、电力载波接口模块、显示模块和电源模块，其中：所述参数采集模块用于采集用户的各种用电信息；所述电力载波接口模块用于连接具有通讯功能的用电设备或/和具有通讯功能的用电设备电源接口；所述网络通讯模块用于实现与远端设备的通讯；所述微处理器用于实现与所述远端设备的通讯，并可根据获得的控制命令控制所述用电设备或/和用电设备电源接口的工作状态。本发明通过互联网实现对每个用户的用电环境参数进行监测与控制的同时、还能远程对用电设备和用电设备电源接口进行远程操控。

Description

一种通过电力载波控制用电设备的网络电能表

技术领域

本发明涉及用电设备领域，特别是一种通过电力载波控制用电设备的网络电能表。

背景技术

现有的智能电能表种类繁多，除了对用户的用电有功功率进行计量的基本功能外，为了对供用电环境进行监测，还分别实现了无功功率、视在功率、电压有效值、电流有效值、功率因数、工频频率、反向电能等部分或全部供用电参数的测量。

为了得到上述供用电环境参数，供电管理部门通常都是在人工抄录用户用电有功功率的同时，使用“红外抄表器”、“无线抄表器”、或笔记本电脑等各种便携装置定期收集上述的这些用电环境参数进行分析，以便调整电网参数的设置，从而提高供用电效率。很显然这种定期收集用电环境参数的做法基本上没有任何实时性可言，因此成为了把供电网改造成智能供电网的最大瓶颈。

虽然有些研究试图采用自行构建独立的有线、或无线通信网络来实现上述数量巨大的每个用电户的供用电环境参数的实时监测。但是这种重新构建的通信网络与已经极其成熟、稳定、宽带、高速、廉价、并且在用电户的居住区域中无处不有的互联网网络相比，无论是技术的成熟度、信道带宽、信道的可靠性和稳定性等技术参数都不可同日而语，而且其建造成本、和维护成本更是奇高。

虽然有些研究试图采用电力载波技术构建通信网络，以期实现对上述供用电环境参数的实时监测。但是由于电网环境极其复杂，受当前技术的限制，电力载波网络要实现实时稳定、实时可靠地远程传输数量巨大的每个用电户的供用电环境参数，还有待于电力载波技术的新的突破。

目前的电力载波技术虽然难以胜任实时稳定、实时可靠、且数量巨大的每个用电户的供用电环境参数的远程实时监测与控制，但是用于一些不是经常发生的、且信息量不大的短距离通信还是可行的；其更诱人的特点则是利用已经存在的供电线路就能把这些不是经常发生的、且信息量不大的数据在短距离的用电设备之间进行传输而不必布设新的物理网路。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的上述缺点、并充分挖掘现有技术的潜力，提出一种利用已经成熟、稳定、高速的互联网实现远程通讯，并利用电力载波操控用电设备的网络电能表。

本发明采用如下技术方案：

一种通过电力载波控制用电设备的网络电能表，其特征在于：包括微处理器、以及分别与该微处理器相连的存储模块、参数采集模块、网络通讯模块、电力载波接口模块、显示模块和电源模块，其中：所述参数采集模块用于采集用户的用电参数信息，并送至所述微处理器；所述电力载波接口模块用于连接具有电力载波通讯功能的用电设备或/和用电设备电源接口；所述网络通讯模块用于实现与远端设备的通讯；所述微处理器获取用户的用电参数信息并通过显示模块进行显示，还根据来自远端设备的控制命令来控制用户供电电路的通断以及所述用电设备的工作状态或/和用电设备电源接口的通断；所述存储模块用于存储用户的各种用电信息；所述电源模块用于为各个模块提供电源。

进一步地，所述参数采集模块包括电能计量单元及与之相连的电流采集单元和电压采集单元，用于将获得的电流信号和电压信号进行处理从而获得用户的用电参数信息，并将上述信息送至微处理器。

进一步地，所述远端设备包括有供电管理后台和有权操控远端，所述供电管理后台获取用户的用电参数信息以及发送用户更新参数命令和供电通断控制命令，所述有权操控远端接收来自所述用电设备的工作状态或/和所述用电设备电源接口的通断信息，还可发送命令设置所述用电设备的工作状态或/和操控所述用电设备电源接口的通断。

进一步地，所述供电管理后台设有权限设置模块，该权限设置模块用于设置具有权限接收和操控某电能表连接的用电设备的工作状态或/和用电设备电源接口通断的有权操控远端，并将该有权操控远端信息送至所述对应电能表微处理器。

进一步地，所述微处理器设有权限验证单元，用于判断请求连接的所述远端设备是否具有权限接收和操控所述用电设备的工作状态或/和所述用电设备电源接口通断。

进一步地，所述有权操控远端为移动终端或PC机。

进一步地，还包括有用户供电控制模块，该用户供电控制模块与所述微处理器相连，用于执行所述微处理器的供电通断控制命令切断或接通用户供电电路，且所述微处理器将用户用电电路的状态存储至存储模块。

进一步地，所述网络通讯模块包括有线网络接口单元或/和无线网络接口单元或/和网络集中器接口单元，由所述微处理器控制将用户的用电参数信息送至所述供电管理后台，以及将所述用电设备的工作状态或/和用电设备电源接口的通断状态送至经授权的有权操控远端，并接收来自所述供电管理后台的更新参数信息、供电通断控制命令以及来自经授权的有权操控远端的操控用电设备工作状态命令或/和操控用电设备电源接口通断命令。

进一步地，还包括有电能脉冲测试模块，与所述微处理器相连，用于校验用户用电参数信号误差。

由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明设有网络通讯模块、电力载波接口模块，一方面，供电管理后台可通过互联网连接网络通讯模块对用户电能表当前的工作状态、特征参数等供用电环境参数进行远程实时监测与控制，实现了实时稳定可靠地对数量巨大的每个用户的供用电环境参数的大容量监测与控制；另一方面，有权操控者通过互联网连接对应的电能表网络通讯模块、通过电力载波接口模块不但可以了解该用电设备的工作状态或/和用电设备电源接口当前的通断信息，还可以对这些用电设备的状态或/和用电设备电源接口当前的通断状态进行操控、使该用电设备的用电状态调整到最佳；供电管理后台还设置权限设置模块，用于授权具有权限接收和操控电能表的有权操控远端，并将有权操控远端信息送至被操控电能表微处理器，微处理器设置对应的权限验证单元，用于对请求连接到本电能表的远端设备进行验证，从而充分保证了用户的隐私和用电设备的安全；当然，供电管理后台如果得到用户的特别授权，将能成为一个拥有部分权限、或拥有全部权限的该用电户的有权操控者；因此本发明不但为智能电网的全面实施奠定了坚实的基础、还充分地利用了网络电能表内已有的功能模块，为智能网络电能表作为终端用电设施的智能管理中心踏出了坚实的一步，实施后在智能供电网、和智能用电设施的支持下可降低用电量以及提升使用端能源效率，因此是实现节能减炭的一种有效途径之一。

附图说明

图1为本发明结构原理框图；

图2为本发明与供电管理后台实现通讯的原理图之一；

图3为本发明与供电管理后台实现通讯的原理图之二；

图4为有权操控远端x与对应的本发明x1实现通讯的原理图之一；

图5为有权操控远端x与对应的本发明x1实现通讯的原理图之二；

图6为多个有权操控远端分别与各自对应的本发明实现通讯的原理图之一；

图7多个有权操控远端分别与各自对应的本发明实现通讯的原理图之二；

图8为供电管理后台和对应的有权操控远端分别与本发明实现通讯的原理图之一，

图9为供电管理后台和对应的有权操控远端分别与本发明实现通讯的原理图之二；

图10为供电管理后台和多个有权操控远端分别与各自对应的本发明实现通讯的原理图之一；

图11为供电管理后台和多个有权操控远端分别与各自对应的本发明实现通讯的原理图之二。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。

参照图1，本发明的一种通过电力载波控制用电设备的网络电能表，包括微处理器10、以及分别与该微处理器10相连的存储模块60、参数采集模块20、网络通讯模块30、电力载波接口模块80、显示模块40、用电户供电控制模块50和电源模块。

参数采集模块20用于获取用户的各种用电信息，包括电能计量单元21及与之相连的电流采集单元22和电压采集单元23，电能计量单元21根据采样所得的电流、电压分量及其相角，使用二个16位二阶∑-Δ模数转换器通过乘法运算得到用电户所用电量的瞬时有功功率、无功功率、功率因数等用户的用电参数信息。

电力载波接口模块80用于连接具有电力载波通讯功能的若干智能用电设备a1～an和若干具有电力载波通讯功能的用电设备电源接口b1～b_n，该具有电力载波通讯功能的用电设备电源接口b1～b_n为不具有智能用电管理功能的普通用电设备的供电接口，电力载波接口模块可将用电设备的a1～an的工作状态和用电设备电源接口b1～b_n的通断状态送至微处理器。

网络通讯模块30用于接入互联网与远端设备实现通讯，网络通讯模块30包括有线网络接口单元或无线网络接口单元或网络集中器接口单元，远端设备包括供电管理后台和多个有权操控远端，该供电管理后台可获取用户的用电参数信息以及发送用户更新参数命令和供电通断控制命令。供电管理后台还设有权限设置模块，该权限设置模块用于设置具有权限接收和操控对应电能表x1连接的用电设备a1～an的工作状态和操控用电设备电源接口b1～b_n通断的有权操控远端x，并将该有权操控远端x的信息送至微处理器10，根据用户的需要，也可将部分权限或全部权限授予供电管理后台，即供电管理后台也可作为有权操作远端之一。有权操控远端还可以为移动终端或PC机。微处理器10设有对应的权限验证单元11，用于判断请求连接本电能表x1的远端设备是否具有权限接收和操控用电设备a1～an的工作状态和用电设备电源接口b1～b_n的通断。若有权，则有权操控远端x可接收来自对应电能表x1所连接的用电设备a1～an的工作状态和用电设备电源接口b1～b_n的通断信息，还可发送命令设置对应用电设备a1～an的工作状态和操控用电设备电源接口b1～b_n的通断。

显示模块40包括用于指示网络电能表工作状态的LED灯阵列41和用于显示相关数据的LCD显示电路42。

微处理器10分别与存储模块60、电能计量单元21、网络通讯模块30、电力载波接口模块80、LED灯阵列41、LCD显示电路42、用电户供电控制模块50和电源模块相连，该微处理器10将从参数采集模块20获得的用电户的用电参数信息通过显示模块40进行显示并存储至存储模块60、并每隔一定时间通过网络通讯模块30将用电户的用电参数信息发送至供电管理后台，

还包括用户供电控制模块，该供电控制模块50与微处理器10相连，用于执行微处理器10的供电控制命令切断或接通用户供电电路，且微处理器10将供电控制命令和执行结果存储至存储模块60，并通过显示模块40显示当前的用电状态、同时通过网络通讯模块30汇报给远端的供电管理后台。

电源模块为参数采集模块20、微处理器10、显示模块40、网络通讯模块30、和电力载波接口模块80提供电源。还包括有电能脉冲测试模块70，与微处理器10相连，用于校验用户用电参数的计量误差。

以网络通讯模块30采用有线网络接口单元，通过网线接入互联网为例，本发明工作原理如下：

参照图1～图11，使用本发明的网络电能表应用系统包括：本发明的通过电力载波控制用电设备的若干网络电能表x1～_n、及与该网络电能表x1～_n实现通讯的远端供电管理后台和至少一个远端有权操控者x、以及互联网网络。一方面，供电管理后台通过互联网与本发明电能表x1～_n实现通讯，用于远程实时接收用电户的用电参数信息和发送对用电户的供电控制信号或更新参数信号(如图2、图3、及图8～图11所示)；另一方面，有权操控者x通过互联网与通过电力载波控制用电设备的网络电能表实现通讯，用于远程查看电能表x1连接的用电设备a1～an的工作状态和用电设备电源接口b1～b_n的通断，还可远程操控这些具有电力载波通讯功能的用电设备a1～an和用电设备电源接口b1～b_n，另外，多个有权操控远端x、y能够同时独立地操控各自对应的电能表x1、y1(如图4～图11所示)。有线网络接口单元还可设有多个互联网接口，该互联网接口单元不仅为微处理器与供电管理后台、以及微处理器与有权操控者x之间的双向通讯提供信道(如图2、图4、图6、图8、图10所示)，同时还可把若干个具有网络通讯模块的邻近的多个本发明电能表构建成一个小型的局域网，然后共同接入互联网(如图3、图5、图7、图9、图11所示)。

下面通过举例进一步说明：用电设备以能远端被操控的智能空调为例、有权操控远端以办公室PC机为例进行说明：用户x拥有本发明电能表x1的操控权，供电管理部门将用户x的信息送至本发明电能表x1的微处理器内，用户x使用办公室PC机与电能表x1实现通讯，则该办公室PC机为有权操控远端。用户x在办公室通过PC机接入互联网请求与本发明电能表x1进行通讯，本发明电能表x1的权限验证模块对用户x的信息进行比对，若正确则允许与用户x进行通讯，因此，用户x能实时接收智能空调的工作状态和发送智能空调开启至制冷状态的控制命令，本发明电能表x1的微处理器通过网络通讯模块获得控制命令并利用电力载波模块命令智能空调执行，而对于不具有通讯功能的普通空调，控制命令将送至用电设备电源接口，该用电设备电源接口根据命令要求接通普通空调的电源，空调自动开启。另外，用户x还可使用其他移动终端如手机、PSP等与本发明电能表x1实现通讯。供电管理部门设置的用户个人信息为初始信息，该初始信息可以是账号和密码或其他个人信息，在用户x与本发明电能表x1实现通讯之后，用户x可自行更改用户信息以保证安全和用电的隐私权。

上述仅为本发明的一个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims

1.一种通过电力载波控制用电设备的网络电能表，其特征在于：包括微处理器、以及分别与该微处理器相连的存储模块、参数采集模块、网络通讯模块、电力载波接口模块、显示模块和电源模块，其中：所述参数采集模块用于采集用户的用电参数信息，并送至所述微处理器；所述电力载波接口模块用于连接具有通讯功能的用电设备和具有通讯功能的用电设备电源接口；所述网络通讯模块用于实现与远端设备的通讯；所述微处理器获取用户的用电参数信息并通过显示模块进行显示，还根据来自远端设备的控制命令来控制用户供电电路的通断以及所述用电设备的工作状态和用电设备电源接口的通断；所述存储模块用于存储用户的各种用电信息；所述电源模块用于为各个模块提供电源；

所述远端设备包括有供电管理后台和有权操控远端，所述供电管理后台获取用户的用电参数信息以及发送用户更新参数命令和供电通断控制命令，所述有权操控远端接收来自对应电能表连接的所述用电设备的工作状态或/和所述用电设备电源接口的通断信息，且还可发送命令设置对应电能表连接的用电设备的工作状态或/和用电设备电源接口的通断；所述供电管理后台设有权限设置模块，该权限设置模块用于设置具有权限接收和操控某电能表连接的用电设备的工作状态或/和用电设备电源接口通断的有权操控远端，并将该有权操控远端信息送至所述对应电能表微处理器

2.如权利要求1所述的一种通过电力载波控制用电设备的网络电能表，其特征在于：所述参数采集模块包括电能计量单元及与之相连的电流采集单元和电压采集单元，用于将获得的电流信号和电压信号进行处理从而获得用户的用电参数信息，并将上述信息送至微处理器。

3.如权利要求1所述的一种通过电力载波控制用电设备的网络电能表，其特征在于：所述微处理器设有权限验证单元，用于判断请求连接的所述远端设备是否具有权限接收和操控所述用电设备的工作状态或/和所述用电设备电源接口通断。

4.如权利要求1所述的一种通过电力载波控制用电设备的网络电能表，其特征在于：所述有权操控远端为移动终端或PC机。

5.如权利要求1所述的一种通过电力载波控制用电设备的网络电能表，其特征在于：还包括有用户供电控制模块，该用户供电控制模块与所述微处理器相连，用于执行所述微处理器的供电通断控制命令切断或接通用户供电电路，且所述微处理器将用户用电电路的状态存储至存储模块。

6.如权利要求1或5所述的一种通过电力载波控制用电设备的网络电能表，其特征在于：所述网络通讯模块包括有线网络接口单元或/和无线网络接口单元或/和网络集中器接口单元，由所述微处理器控制将用户的用电参数信息送至所述供电管理后台，以及将所述用电设备的工作状态或/和用电设备接口的通断状态送至经授权的有权操控远端，并接收来自所述供电管理后台的更新参数信息、供电通断控制命令以及来自经授权的有权操控远端的操控用电设备工作状态命令或/和操控用电设备电源接口通断命令。

7.如权利要求1所述的一种通过电力载波控制用电设备的网络电能表，其特征在于：还包括有电能脉冲测试模块，与所述微处理器相连，用于校验用户用电参数信号误差。