CN103023151A - 智能用电通信平台系统 - Google Patents

Abstract

一种智能用电通信平台系统，包括：主站节点以及用户终端；所述用户终端，用于获取与之连接的各用电监控器采集的用电/供电数据，并将该用电/供电数据向所述主站节点发送；所述主站节点，用于接收所述用户终端传递的用电/供电数据。根据本发明方案，无需对用户原有的用电方式进行改进，通过设置的用户终端即可实现将获得的用电设备的用电/供电数据提供给电网层面的主站节点，便于从电网层面对电网的用电情况进行统计、调度和管理，有利于电网层面的用电调控，实现电网层面的智能用电。

Description

智能用电通信平台系统

技术领域

本发明涉及电网领域，特别涉及一种智能用电通信平台系统。

背景技术

智能电网技术的发展目前已经逐步壮大，目前，中国、北美、欧洲等国家地区已相继开展智能电网技术的研究及试点工作，主要体现在光伏发电技术、电动汽车V2G（Vehicle-to-grid）技术、储能技术、营配一体化、微网技术和需求侧互动技术等方面。

智能用电属于智能电网与智能家居/智能楼宇的交叉点，智能家居/智能楼宇侧重从用电设备本身的改造实现智能化，从而带给用户更多的体验；智能用电侧重从配用电一体化与电能提供平台、而不一定需要改造用电设备本身的角度来实现智能化，以带给用户更多的体验，这是智能用电与智能家居的重要区别。

目前的智能用电方案，主要是涉及对用电设备的计量电能的收集，并将收集到的计量电能通过有线或者无线的方式发送给智能家居系统中的控制终端，并由控制终端来实现对用电设备的智能用电控制。然而，从电网层面来说，并无法及时得知或者获取到智能家居的智能用电情况，因而也无法从电网层面来对电网的用电情况进行统计、调度和管理，不利于电网层面的用电调控。

发明内容

基于此，针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种智能用电通信平台系统，其可以从电网层面实现智能用电的调度统计。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种智能用电通信平台系统，包括：主站节点以及用户终端；

所述用户终端，用于获取与之连接的各用电监控器采集的用电/供电数据，并将该用电/供电数据向所述主站节点发送；

所述主站节点，用于接收所述用户终端传递的用电/供电数据。

根据本发明方案，无需对用户原有的用电方式进行改进，通过设置的用户终端即可实现将获得的用电设备的用电/供电数据提供给电网层面的主站节点，便于从电网层面对电网的用电情况进行统计、调度和管理，有利于电网层面的用电调控，实现电网层面的智能用电。

附图说明

图1是本发明的智能用电通信平台系统实施例的结构示意图；

图2是一个具体示例中电网层面的通信架构的示意图；

图3是一个具体示例中用户层面的其中一种通信架构的示意图；

图4是一个具体示例中用户层面的另一种通信架构的示意图；

图5是一个具体示例中用户终端的结构示意图。

具体实施方式

以下结合其中的较佳实施方式对本发明方案进行详细说明。

图1中示出了本发明的智能用电通信平台系统实施例的结构示意图。

如图1所示，本实施例中的智能用电通信平台系统主要包括有：主站节点201、用户终端203，用户终端203与用电监控器204连接，以获得用电监控器204获得的用电/供电数据。图1所示中，是以与用户终端203连接的是用电监控器204为例进行说明，在目前已有的智能家居环境下，这里的用电监控器204可以是指智能家居环境中用以获得各家居设备的用电/供电数据的设备。

上述用户终端203，用于获取各用电监控器204采集的用电/供电数据，并将该用电/供电数据向主站节点201发送。

考虑到用户终端布设的密集度以及布设数量的多少，例如，对于企业用户而言，由于该企业可能需要重点维护，例如供暖、供热等等，该企业用户对应的用户终端可以直接将采集到的用电/供电数据传输给主站节点。而对于普通的家庭用户来说，由于家庭用户比较密集，从而用户终端的数量会增多，各家庭用户的用户终端都直接与主站节点通信的话，可能使得主站节点的交互次数过大。

据此，图1所示中，本发明的智能用电通信平台系统，还可以包括有中继站节点202，上述用户终端203通过该中继站节点202与主站节点201进行通信。

如上所述的本发明的智能用电通信平台系统，实际上是包括了两个层面的架构，一个层面是电网层面，另一个层面是用户层面。对电网层面来说，主要涉及的是主站节点201、中继站节点202以及用户终端203之间的信息交互。对用户层面来说，主要涉及的是用户终端203、用电监控器204以及具体的用电设备之间的信息交互，在某些应用状态下，还涉及用户终端203与用户的智能终端（例如智能手机）之间的信息交互。以下针对这两个层面分别进行说明。

对电网层面来说，其主要是指用户计量终端到电网公司层面的通信，在本发明方案中，是指用户终端203与中继站节点202、主站节点201之间的通信。

图2中示出了电网层面的通信架构的示意图。参见图2所示，企业用户的用户终端所接收到的用电/供电数据，可直接传输给主站节点，普通居民用户的用户终端所接收到的用电/供电数据，通过中继站节点传输给主站节点。

图3中示出了用户层面的其中一种通信架构的示意图。用户层面的通信架构，主要涉及用户终端、用电监控器204与具体的用电设备之间的通信，这里的用电设备，可以包括电灯、洗衣机、空调、冰箱、太阳能板、电动汽车（EV）、电梯、打印机等设备。

如上所述，用电监控器204，主要是用来采集与该用电监控器204互联的用电设备的用电/供电数据，并接收用户终端203的控制指令控制用电设备的通电状态。为便于说明，在图3所示中，基于所连接的具体的用电设备的不同，对于具体的用电设备连接的用电监控器进行了命名，例如电灯监控器、EV监控器、太阳能监控器、空调监控器、洗衣机监控器等等，这仅仅只是一种示例性的说明，并不用以对本发明方案构成限定。

图3中所示的通信架构，通常可以用于普通的居民用户中，这是因为居民用户的用电环境中，一般物理位置范围小、用电设备少，因而通过一个用户终端并结合多个用电监控器即可实现对相应覆盖范围的用电设备用电/供电数据等用电信息的采集。当然，在通信方式能够覆盖得到的情况下，也可以适用于企业用户。

图4中示出了用户层面的另一通信架构的示意图。考虑到企业用户的物理覆盖范围大（一般多层或者多栋楼宇等等），短距离通信难以覆盖，因而采用主从结构来实现用户终端。即用户终端包括有一个主用户终端以及一个以上的从用户终端。

参见图4所示，图4中所示的通信架构包括有一个主用户终端以及一个以上的从用户终端，通过从用户终端获取对应范围内的各用电监控器的用电/供电数据，再将获得的用电/供电数据发送给主用户终端。主用户终端从各个从用户终端获得其相应的用电/供电数据，实现对其对应范围内的各用电设备的用电/供电信息的收集。各从用户终端可以分别只负责与主用户终端对应范围内的一部分用电设备之间进行通信。其中，上述主用户终端与各从用户终端可以通过总线、有线网络、mesh网络或者ad-hoc等方式进行互联。

图4所示中，仅以一级主从结构进行说明，即每个从用户终端采集到的用电/供电数据都是直接发送给了主用户终端。在用电设备较多的情况下，也可以实现多级的主从结构，即与用电监控器连接的从用户终端采集到用电/供电数据后，可将采集到的用电/供电数据发送给上一级的从用户终端，再由该从用户终端发送给主用户终端，在此不予详加赘述。

图4所示中，以电灯监控器为例，电灯监控器采集与之连接的电灯的用电/供电数据，并将采集到的用电/供电数据发送给与之对应的从用户终端，从用户终端接收后，再将接收到的用电/供电数据发送给主用户终端。一方面，主用户终端可以将该用电/供电数据发送给用户的智能终端，例如智能手机，实现用户层面对用电设备的用电/供电的监控。另一方面，主用户终端还可以将该供电数据通过中继站节点发送给主站节点，实现电网层面对用电设备的用电/供电的监控。

如上所述，本发明方案中的用户终端，负责了与中继站节点/主站节点、用电监控器、用户的智能终端这三个方面的通信，其中：

与中继站节点/主站节点的通信，主要是负责处理与电网相关的业务并进行相应的数据通信，这里的电网相关的业务包括有例如抄表、设备运行状态反馈等业务；

与用电监控器的通信，主要是负责对用电监控器的接入进行安全认证，接收用电监控器上传的用电/供电数据，并将接收到的智能终端的控制指令转发给用电监控器；

与用户的智能终端的通信，主要是向用户的智能终端提供室内/屋内/楼宇内的用电设备的状态、耗电等信息，具体可以是上述各用电监控器返回的用电/供电数据等信息，并接收用户的智能终端对某个具体的用电设备的控制指令，并将该控制指令向该用电设备对应的用电监控器转发。

由此可见，该用户终端实际上承担了电网层面与用户层面的信息交互的桥梁作用，其既充当电网层面的信息采集节点，又是用户监控用电设备的中心。

图5中示出了一个具体示例中的本实用新型的用电终端的结构示意图。如图5所示，在该具体示例中，该用户终端包括有：第一微控制器MCU1、第二微控制器MCU2，与第一微控制器连接的第一无线通信模块（图5中的与电网侧互联的无线模块）、第一晶振（晶振1）、第一显示单元（LED/LCD）、GPS定位模块、可信/安全模块以及直流稳压模块（DC-DC）、电表计量模块，与直流稳压模块（DC-DC）连接的整流桥，与第二微控制器MCU2连接的第二晶振（晶振1）、第二无线通信模块、第三无线通信模块，其中，第二微控制器MCU2还与上述直流稳压模块（DC-DC）、上述电表计量模块连接，用户终端通过上述第一无线通信模块与主站节点/中继站节点进行通信，通过第二无线通信模块与智能终端进行通信，通过第三无线通信模块与用电监控器进行通信。上述第二无线通信模块可以是短信通信模块等任何一种能够与智能终端进行通信的方式，上述第三无线通信模块可以是zigbee等任何一种能够与用电监控器进行通信的方式。

图5所示中，该用电终端还可以包括与第一微控制器MCU1连接的第一非易失存储器（EEPROM/Flash）、与第二微控制器MCU2连接的第二非易失存储器（EEPROM/Flash），可以用于实现对相关的日志的存储。

图5中所示的本发明的用户终端，实际上是采用双处理器隔离的方式来实现，采用两个独立的微控制器MCU分别对电网层面和用户层面的数据进行控制盒处理，从物理结构上电网层面与用户层面的处理形成了一个整体，而在数据通路上，电网相关的数据止于用户终端的电网侧MCU（即第一微控制器MCU1），实现了数据层面的隔离，避免了用户数据对电网正常运行造成影响，实现了通信的安全。

本发明的用电监控器，可以是设置、或者集成在用电设备的供电线路上的任意位置，只要能够实现对用电设备的用电/供电数据的采集以及对该用电设备的电力通断进行控制即可，具体可以采用任何可能的方式实现。

基于上述本发明的智能用电通信平台系统，改造或者新增的设备小而且少，无需对用户原有的用电设备进行改造，也无需原有的用电设备提供任何互操作许可，用户无需大幅改变原有的用电习惯，通过设置的用户终端即可实现将获得的用电设备的用电/供电数据提供给电网层面的主站节点，便于从电网层面对电网的用电情况进行统计、调度和管理，有利于电网层面的用电调控，实现电网层面的智能用电。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种智能用电通信平台系统，其特征在于，包括：主站节点以及用户终端；

所述用户终端，用于获取与之连接的各用电监控器采集的用电/供电数据，并将该用电/供电数据向所述主站节点发送；

所述主站节点，用于接收所述用户终端传递的用电/供电数据。

2.根据权利要求1所述的智能用电通信平台系统，其特征在于，所述用户终端包括主用户终端以及一个以上的从用户终端，所述主用户终端通过各所述从用户终端与各用电监控器进行通信。

3.根据权利要求2所述的智能用电通信平台系统，其特征在于，所述主用户终端与各从用户终端通过总线、有线网络、mesh网络或者ad-hoc方式互联。

4.根据权利要求1或2或3所述的智能用电通信平台系统，其特征在于，还包括中继站节点，所述主站节点与所述用户终端通过该中继站节点进行通信。

5.根据权利要求1或2或3所述的智能用电通信平台系统，其特征在于，所述用电监控器集成在插座内、插线板内、用电设备插头中、或者红外遥控设备的插头中。

6.根据权利要求1或2或3所述的智能用电通信平台系统，其特征在于：

所述用电终端包括：第一微控制器、第二微控制器，与第一微控制器连接的第一无线通信模块、第一晶振、第一显示单元、GPS定位模块、可信/安全模块以及直流稳压模块、电表计量模块，与所述直流稳压模块连接的整流桥，与所述第二微控制器连接的第二晶振、第二无线通信模块、第三无线通信模块，所述第二微控制器还与所述直流稳压模块、所述电表计量模块连接，所以用户终端通过所述第一无线通信模块与所述主站节点/中继站节点进行通信，通过所述第二无线通信模块与智能终端进行通信，通过所述第三无线通信模块与用电监控器进行通信。

7.根据权利要求6所述的智能用电通信平台系统，其特征在于：所述用电终端还包括与所述第一微控制器连接的第一非易失存储器、与第二微控制器连接的第二非易失存储器。

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