CN104459252B - 一种智能电表 - Google Patents
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Abstract
一种智能电表改造系统，包括图像采集模块，图像处理模块，数据处理模块、通信交互模块以及报警模块，所述图像采集模块用于分次采集普通电能表的表底数字图像；所述图像处理模块，用于根据所述表底数字图像，获取当前表底数据；所述数据处理模块，用于根据当前表底数据计算出累计剩余电费；所述报警模块，用于在累计剩余电费不足时，给出报警信息；所述通信交互模块，用于与外部数字设备通信交互，其特征在于：还包括数据存储模块，其存储当前表底数据之前的多次表底数据及其采集时间；所述数据处理模块根据所述当前表底数据和所述多次表底数据计算出下一次采集图像之前的有功功率的估值，并且根据所述估值实时计算实时累计剩余电费。
Description
技术领域
本申请涉及一种智能电表改造系统，尤其是涉及将普通电表改造为智能电表的系统。
背景技术
随着国家经济的不断发展，人们对能源的需求及依赖越来越高，然后在使用能源的过程中，同时也带来一些环境的问题。对于能够对电能的使用(特别是住宅的电能使用)实时进行中心监测和控制的需求正在增长。智能电网将通信、信息、设备自动化和量测等现代先进技术高度融合集成，应用于发电、输电、变电、配电、用电、调度等各个环节以及电力信息系统。它也可称为数字电网、绿色电网、可控电网、网络电网。在能量短缺时或峰值需求期间，通过智能电网对电能使用的实时控制特别有益。智能电网的用电端用智能电表可以通过中心监测站相对容易地实现电能使用的实时监测。
但是目前住宅大量使用的是机械式电能表和少量脉冲式电能表，要替换这些仪表代价非常大。主要存在以下缺陷：一是更换工作量大，因单费率的表计还普遍存在，更换时需将每家每户原来的表计拆除，再安装新的表计；第二是更换成本高，拆除下来的原有的旧表计将废除，需要重新购买新计，第三升级过渡的难度大，拆除旧表计和重新安装新的表计的过程会直接影响到用户的正常用电及电力公司的计量，更换表计的方式从整体上来说是一项费时费力的工作。
现有技术中提供了将普通电表改造成智能电表的方法，200510127410.3公开一种改造电表的方法，其通过照明可旋转元件上的点、捕获来自可旋转元件表面的图像信息、处理图像信息以跟踪可旋转元件的运动、并将运动信息转化为数字式电能数据来获取数字格式的电能数据。201110187624通过摄像探头感应普通电能表的电能图像；采集终端从所摄像探头读取电能图像，根据电能图像判断功率方向和计算电能增量、累积电能增量成正反向表底、分时表底和阶梯表底、显示和预付费控制负荷，与外部数字设备相互通信，完成智能电表的功能。但是，由于现有电表通常在电表箱中，光线昏暗，为了获取清楚的电表图像，需要使用辅助照明灯进行增亮，连续照明采样需要消耗大量的电力；而如果采用间隔一段时间进行采样的话，则数据存在延时，不能实时反应用电情况。
发明内容
基于本发明的一个方面，提供了一种智能电表改造系统，包括图像采集模块，图像处理模块，数据处理模块、通信交互模块以及报警模块，所述图像采集模块用于分次采集普通电能表的表底数字图像；所述图像处理模块，用于根据所述表底数字图像，获取当前表底数据；所述数据处理模块，用于根据当前表底数据计算出累计剩余电费；所述报警模块，用于在累计剩余电费不足时，给出报警信息；所述通信交互模块，用于与外部数字设备通信交互，其特征在于：还包括数据存储模块，其存储当前表底数据之前的多次表底数据；所述数据处理模块根据所述当前表底数据和所述多次表底数据计算出下一次采集图像之前的有功功率的估值，并且根据所述估值实时计算实时累计剩余电费。
优选的，上述方案中，所述数据处理模块除了根据所述当前表底数据和所述多次表底数据外，还根据本次采集时间，计算下一次采集图像之前的有功功率的估值。
优选的，上述方案中，所述数据处理模块根据当前表底数据和前一次表底数据计算出各个采集时间段的有功功率，所述数据存储模块还存储各个采集时间段内的有功功率。
优选的，上述方案中，如果本次采集时间t位于一天中的特定时间段T，在计算下一次采集图像t＋t1之前的有功功率的估值时，t1为采集间隔，根据下式计算：，式中PN为下一次采集图像之前的有功功率的估值，PL为前一天的t到t+t1之间的有功功率，PC为根据本次采集表底数据和上一次采集表底数据计算出的t-t1到t之间的有功功率，PLC为前一天t-t1到t之间的有功功率。
优选的，上述方案中，还包括湿度传感器，当湿度传感器的测量值超过特定阈值时，本次采集时间t位于一天中的特定时间段T时，下一次采集图像t＋t1之前的有功功率的估值为（当前表底数据-上一次表底数据）/采集时间间隔。
优选的，上述方案中，还包括除尘装置，所述除尘装置为小型风扇，所述小型风扇对准所述普通电能表表底，当图像处理模块无法识别所采集图像时，启动所述除尘装置。
作为本发明的另外一个方面，提供了一种上述智能电表改造系统的使用方法，包括如下步骤：a）所述图像采集模块采集普通电能表的表底数字图像； b）图像处理模块根据所述表底数字图像，获取当前表底数据；c）数据存储模块将当前表底数据的表底数据及其采集时间存储；d）所述数据处理模块，根据当前表底数据计算出累计剩余电费，将该当前表底数据以及累计剩余电费通过通信交互模块传送到电力公司的电力服务器，并且使用该累计剩余电费对实时累计剩余电费进行更新；e）当累计剩余电费不足时，报警模块给出报警信息；当累计剩余电费正常，报警模块不报警；f) 所述数据处理模块，根据所述当前表底数据和所述多次表底数据计算出下一次采集图像之前的有功功率的估值；g）在下一次采集图像之前，所述数据处理模块，根据所述估值实时计算实时累计剩余电费；h）报警模块实时对所述实时累计剩余电费进行监控，当累计剩余电费不足时，报警模块给出报警信息。
附图说明
图1是本发明的一个方面的系统结构图；
图2是本发明的另一个方面的实施流程图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将使用实施例对本发明进行简单地介绍，显而易见地，下面描述中的仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些实施例获取其他的技术方案，也属于本发明的公开范围。
参见图1，本发明的智能电表改造系统100，包括图像采集模块101，图像处理模块102，数据处理模块103、数据存储模块104，通信交互模块105以及报警模块106。图像采集模块101可以使用现有的图像采集设备例如图像传感器CCD，用于分次采集普通电能表200的表底数字图像，为了采集图像的清晰度，可以使用辅助照明元件用于照明表底数字图像。图像处理模块102用于根据所述表底数字图像，获取当前表底数字数据，可以使用现有技术中的图像采集和识别电路作为图象处理模块，如201110187624中的图像识别工具。数据存储模块104将当前表底数据的表底数据D1及其采集时间T1存储。数据处理模块103，用于根据当前表底数据D1和用户预交电费值计算出累计剩余电费R1。报警模块106，在累计剩余电费R1不足时，给出报警信息。数据处理模块103在计算完累计剩余电费R1后，还根据当前表底数据D1和数据存储模块104中存储的此前多次表底数据计算出下一次采集图像之前的有功功率的估值Pe，该有功功率的估值Pe可以使用下式计算：（当前表底数据-上一次表底数据）/采集时间间隔。在下一次采集图像数据之前，距离本次采集时间之后的t3时刻，数据处理模块103根据所述估值实时计算实时表底数据D2＝D1＋Pe×t3，，从而根据D2实时计算出实时累计剩余电费R2。报警模块106实时对R2进行监控，在实时累计剩余电费R2不足时，给出报警信息。本发明的上述技术方案，一方面通过图像采集模块101分时段采集表底数字图像，避免了连续照明采集所需要消耗的电力；另一方面，通过使用当前表底数据和此前多次表底数据计算出有功功率的估值，使用该估值实时计算实时表底数据和实时累计剩余电量，避免了间隔采样而导致的数据延时。
由于智能电网中用户通常使用太阳能发电装置作为分布式电源，用户除了使用电力之外，还可能向电网供电，电能表为双向电能表，其有功功率可能为正值或者负值。但是，太阳能电源在每天中不同时间的功率不同，主要是在太阳升起或下山前后，由于存在和不存在太阳光，导致功率差别较大。如果本次图像采集时间在这一段时间内，使用（）/采集时间间隔，计算出来的有功功率的估值，在下一次采样之前可能与实际的有功功率差别较大。因此，优选的，如果本次采集时间t位于一天中的特定时间段T时(例如6:00~8：00,16:00~1800)，在计算下一次采集图像t＋t1之前的有功功率的估值时，t1为采集间隔，根据下式计算：，式中PN为下一次采集图像之前的有功功率的估值，PL为前一天的t到t+t1之间的有功功率，PC为根据本次采集表底数据和上一次采集表底数据计算出的t-t1到t之间的有功功率，PLC为前一天t-t1到t之间的有功功率。通过使用前一天该时段的有功功率的同比计算当天该时段的有功功率，从而避免了在太阳升起或下山前后太阳能电源的功率不同导致的有功功率的估值误差。更进一步的，还包括湿度传感器，当湿度传感器的测量值超过特定阈值时，表示目前为阴雨天气，这样本次采集时间t位于一天中的特定时间段T时，下一次采集图像t＋t1之前的有功功率的估值为（当前表底数据-上一次表底数据）/采集时间间隔。
参见图2，本发明中的上述智能电表改造系统的使用方法，包括如下步骤：a）所述图像采集模块采集普通电能表的表底数字图像； b）图像处理模块根据所述表底数字图像，获取当前表底数据；c）数据存储模块将当前表底数据的表底数据及其采集时间存储；d）所述数据处理模块，根据当前表底数据计算出累计剩余电费，将该当前表底数据以及累计剩余电费通过通信交互模块传送到电力公司的电力服务器，并且使用该累计剩余电费对实时累计剩余电费进行更新；e）当累计剩余电费不足时，报警模块给出报警信息；当累计剩余电费正常，报警模块不报警；f) 所述数据处理模块，根据所述当前表底数据和所述多次表底数据计算出下一次采集图像之前的有功功率的估值；g）在下一次采集图像之前，所述数据处理模块，根据所述估值实时计算实时累计剩余电费；h）报警模块实时对所述实时累计剩余电费进行监控，当累计剩余电费不足时，报警模块给出报警信息。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种智能电表改造系统，包括图像采集模块，图像处理模块，数据处理模块、通信交互模块以及报警模块，所述图像采集模块用于分次采集普通电能表的表底数字图像；所述图像处理模块，用于根据所述表底数字图像，获取当前表底数据；所述数据处理模块，用于根据当前表底数据计算出累计剩余电费；所述报警模块，用于在累计剩余电费不足时，给出报警信息；所述通信交互模块，用于与外部数字设备通信交互，其特征在于：还包括数据存储模块，其存储当前表底数据之前的多次表底数据及其采集时间；所述数据处理模块根据所述当前表底数据和所述多次表底数据计算出下一次采集图像之前的有功功率的估值，并且根据所述估值实时计算实时累计剩余电费。
2.根据权利要求1所述的智能电表改造系统，其特征在于：所述数据处理模块除了根据所述当前表底数据和所述多次表底数据外，还根据本次采集时间，计算下一次采集图像之前的有功功率的估值。
3.根据权利要求2所述的智能电表改造系统，其特征在于：所述数据处理模块根据当前表底数据和前一次表底数据计算出各个采集时间段的有功功率，所述数据存储模块还存储各个采集时间段内的有功功率。
4.根据权利要求3所述的智能电表改造系统，其特征在于：如果本次采集时间t位于一天中的特定时间段T，在计算下一次采集图像t＋t1之前的有功功率的估值时，t1为采集间隔，根据下式计算：，式中PN为下一次采集图像之前的有功功率的估值，PL为前一天的t到t+t1之间的有功功率，PC为根据本次采集表底数据和上一次采集表底数据计算出的t-t1到t之间的有功功率，PLC为前一天t-t1到t之间的有功功率。
5.根据权利要求1所述的智能电表改造系统的使用方法：包括如下步骤：a）所述图像采集模块采集普通电能表的表底数字图像； b）图像处理模块根据所述表底数字图像，获取当前表底数据；c）数据存储模块将当前表底数据的表底数据及其采集时间存储；d）所述数据处理模块，根据当前表底数据计算出累计剩余电费，将该当前表底数据以及累计剩余电费通过通信交互模块传送到电力公司的电力服务器，并且使用该累计剩余电费对实时累计剩余电费进行更新；e）当累计剩余电费不足时，报警模块给出报警信息；当累计剩余电费正常，报警模块不报警；f) 所述数据处理模块，根据所述当前表底数据和所述多次表底数据计算出下一次采集图像之前的有功功率的估值；g）在下一次采集图像之前，所述数据处理模块，根据所述估值实时计算实时累计剩余电费；h）报警模块实时对所述实时累计剩余电费进行监控，当累计剩余电费不足时，报警模块给出报警信息。
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