CN107666480A - 智慧小区能源管理系统、硬件架构和信息交互方法 - Google Patents

智慧小区能源管理系统、硬件架构和信息交互方法 Download PDF

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万忠兵
张松华
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Abstract

本发明公开了一种智慧小区能源管理系统，包括：数据采集模块，用于对用户能源数据的数据采集；数据管理模块，用于对采集到的用户能源数据的进行清洗和归一化存储；数据访问模块，用于提供业务表现模块和数据管理模块的交互访问；业务逻辑模块，用于进行业务逻辑模型处理和维护；业务表现模块，用于向终端用户展示数据信息。该系统建立标准化规范化统一化的多表集采网络体系，实现水电气热多表集采功能；智慧小区运营和能源综合管控有机结合。开发智慧小区运营平台和智慧小区能源综合管理平台；建立智慧小区能源管理平台示范工程。

Description

智慧小区能源管理系统、硬件架构和信息交互方法
技术领域：
本发明属于大数据智能管理领域，特别涉及一种智慧小区能源管理系统，还涉及该系统的硬件架构和信息交互方法。
背景技术：
随着国家经济的高速发展，能源已经成为整个世界发展和经济增长最基本的驱动力，是人类赖以生存的基础。同时，随着人民生活水平的不断提高，现代人们对环境的要求越来越高，能源要求的矛盾也越来越突出。在面临能源短缺困难及节能减排的压力下，建设清洁、可靠、互动、高效的能源管理系统成为推动时代经济转型、发展低碳经济的重要手段。
住宅小区作为社会的基本单元，是能源消耗的主力军。随着互联网技术、物联网技术以、通信技术以及云计算技术的不断发展，智能化小区快速崛起，智能建筑特别是智能化小区在工程实践中已经相当普遍。但大多侧重于物业服务方面，如智能安防系统、智能门禁系统等。基于智能小区能源综合管理系统研究的相对较少，在能源体制改革下、能源互联网推进下，居民对四表采集的需求也日益迫切。借助丰富的智能硬件和智能传感器采集设备，实现家庭用户用能设备精细化管理，解决当前用户最急需的用能监测问题、用能信息交互问题、用能智能分析，并以此做到为用户提供更加方便、快捷、智能化、个性化的用能服务是当前研究的重点。
目前的能源管理系统比较单一，主要体现几个方面：
1）单一的用电管理、用水管理、用气管理和用热管理
2）能源管理系统和运营支撑系统比较分散，没有根据用户的服务场景有机结合。
3）由于现有体制问题，各个小区的电网、水网、气网都是单独运行，在数据采集层面，没有达到多表集采功能。
4）居民用户被动的接受各类能源信息，没有达到供需互动。
5）各个系统相对独立，没有统一的硬件标准、通信协议、组网方式；
6）在数据分析层面比较单一，没有精细化和精准运维，多源数据无法整合并进行有效的综合分析。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理 解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术 人员所公知的现有技术。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种智慧小区能源管理系统，从而克服上述现有 技术中的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供了一种智慧小区能源管理系统，包括：
数据采集模块，用于对用户能源数据的数据采集；
数据管理模块，用于对采集到的用户能源数据的进行清洗和归一化存储；
本系统通过设计水、电、气、冷/热等能源数据的采集指标，采用MySQL数据库对采集的用能数据进行分析、处理、存储，存储智慧小区终端用户的实时数据、历史数据和应用数据等。
数据访问模块，用于提供业务表现模块和数据管理模块的交互访问；
业务逻辑模块，用于进行业务逻辑模型处理和维护；
业务表现模块，用于向终端用户展示数据信息。
优选地，上述技术方案中，所述数据采集模块主要包括智能表计设备监测模块、小区公共设备监测模块和家庭智能设备监测模块。
优选地，上述技术方案中，所述数据管理模块主要包括实时报表查询模块和历史报表查询模块。
优选地，上述技术方案中，还包括用于管理数据采集模块的终端管理模块，用于对用水表、用电表、用气表、用热表集抄智能表计、家庭智能终端设备的接入/接出、维护和管理。
智慧小区能源管理系统的硬件架构，包括：
数据采集模块通讯连接通讯前置服务器；
所述通讯前置服务器、接口服务器和web服务器分别通讯连接数据库服务器；
web服务器通讯连接内网工作站和web发布服务器；
web发布服务器通过防火墙通讯连接外网web镜像服务器；
外网web镜像服务器通过防火墙通讯连接应用终端设备；
数据库服务器通讯连接外网数据库镜像服务器；
外网数据库镜像服务器通讯连接外网web镜像服务器；
接口服务器连接业务支撑系统。
优选地，上述技术方案中，所述数据采集模块通过防火墙和网关通讯连接通讯前置服务器；web服务器通过网络物理隔离装置通讯连接web发布服务器。
优选地，上述技术方案中，通讯连接方式为电力专网、家庭宽带、2G/3G/4G无线公网无线专网、电力载波、RS485、Zigbee、RFID中的一种或多种的组合。
智慧小区能源管理系统的信息交互方法，其特征在于：包括：
（1） 智慧小区能源管理系统与终端用户、短信中心进行信息和数据交互，通过web或者app端与系统管理员之间进行人机交互；
（2） 通过物联网和小区各类用户的表计进行数据直接或者间接的交互以及控制；
（3） 和终端用户通过电力专网或者INTERNET网络进行数据交互；
（4） 通过MQ消息机制和短信中心互连，进行消息推送和订阅；
（5） 通过远程通信（376.1协议）以及本地通信（RS485、Mbus等）和物联网设备交互；
（6） 通过直连或者TCP/IP直接进行人机交互。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1) 建立标准化规范化统一化的多表集采网络体系，实现水电气热多表集采功能；
2) 智慧小区运营和能源综合管控有机结合。开发智慧小区运营平台和智慧小区能源综合管理平台；
3) 建立智慧小区能源管理平台示范工程。
附图说明：
图1为本发明系统逻辑架构图；
图2为本发明系统硬件架构图；
图3为本发明系统交互流程图；
图 4为四表集抄通信方式图。
具体实施方式：
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护 范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包 括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或 组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
一种智慧小区能源管理系统，如图1所示，包括：
数据采集模块，用于对用户能源数据的数据采集，数据采集模块主要包括智能表计设备监测模块、小区公共设备监测模块和家庭智能设备监测模块；
数据管理模块，用于对采集到的用户能源数据的进行清洗和归一化存储，数据管理模块主要包括实时报表查询模块和历史报表查询模块；
数据访问模块，用于提供业务表现模块和数据管理模块的交互访问；
业务逻辑模块，用于进行业务逻辑模型处理和维护；
业务表现模块，用于向终端用户展示数据信息。
终端管理模块，用于管理数据采集模块，具体为用于对用水表、用电表、用气表、用热表集抄智能表计、家庭智能终端设备的接入/接出、维护和管理。
系统技术原理解析
1)用能信息采集技术（四表集抄）
本专利采用光纤实现电能数据双向采集和用电信息宽带交互，并利用BPL宽带电力线实现水表、燃气、热能表数据的采集。四表集抄通信方式设计如下图4所示：
2)智能用能双向交互技术
智能用电双向交互技术主要是利用互联网技术，实现家庭用电设备的统一管理控制，对电能质量、家庭用电信息等数据进行采集和分析，指导用户科学用电，帮助人们有效地安排时间、节约各种能源；提供全方位的信息交互功能，直接向用户显示用电信息、用电方式、告警信息以及电价政策等相关内容，建立用户与电力公司之间实时连接、互动、开放的数字网络；帮助实现社区智能化，用户智能交互终端连接配套社区软件，实现物业管理、社区服务、社区公告、社区电话、可视门禁等智能化功能。
智慧小区能源管理系统的硬件架构，如图2所示，包括：
数据采集模块通过防火墙和网关通讯连接通讯前置服务器；；
所述通讯前置服务器、接口服务器和web服务器分别通讯连接数据库服务器；
web服务器通讯连接内网工作站，web服务器通过网络物理隔离装置通讯连接web发布服务器；
web发布服务器通过防火墙通讯连接外网web镜像服务器；
外网web镜像服务器通过防火墙通讯连接应用终端设备；
数据库服务器通讯连接外网数据库镜像服务器；
外网数据库镜像服务器通讯连接外网web镜像服务器；
接口服务器连接业务支撑系统。
前述的通讯连接方式为电力专网、家庭宽带、2G/3G/4G无线公网无线专网、电力载波、RS485、Zigbee、RFID中的一种或多种的组合。
智慧小区能源管理系统的信息交互方法，如图3所示，包括：
（1） 智慧小区能源管理系统与终端用户、短信中心进行信息和数据交互，通过web或者app端与系统管理员之间进行人机交互；
（2） 通过物联网和小区各类用户的表计进行数据直接或者间接的交互以及控制；
（3） 终端用户通过电力专网或者INTERNET网络进行数据交互；
（4） 通过MQ消息机制和短信中心互连，进行消息推送和订阅；
（5） 通过远程通信（376.1协议）以及本地通信（RS485、Mbus等）和物联网设备交互；
（6） 通过直连或者TCP/IP直接进行人机交互。
本发明具有如下有益效果：
1)建立标准化规范化统一化的多表集采网络体系，实现水电气热多表集采功能；
2)智慧小区运营和能源综合管控有机结合。开发智慧小区运营平台和智慧小区能源综合管理平台；
建立智慧小区能源管理平台示范工程。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。 这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述 教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在 于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实 现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。 本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

1.一种智慧小区能源管理系统，其特征在于：包括：
数据采集模块，用于对用户能源数据的数据采集；
数据管理模块，用于对采集到的用户能源数据的进行清洗和归一化存储；
数据访问模块，用于提供业务表现模块和数据管理模块的交互访问；
业务逻辑模块，用于进行业务逻辑模型处理和维护；
业务表现模块，用于向终端用户展示数据信息。
2.根据权利要求1所述的智慧小区能源管理系统，其特征在于：所述数据采集模块主要包括智能表计设备监测模块、小区公共设备监测模块和家庭智能设备监测模块。
3.根据权利要求1所述的智慧小区能源管理系统，其特征在于：所述数据管理模块主要包括实时报表查询模块和历史报表查询模块。
4.根据权利要求1所述的智慧小区能源管理系统，其特征在于：还包括用于管理数据采集模块的终端管理模块，用于对用水表、用电表、用气表、用热表集抄智能表计、家庭智能终端设备的接入/接出、维护和管理。
5.智慧小区能源管理系统的硬件架构，其特征在于：包括：
数据采集模块通讯连接通讯前置服务器；
所述通讯前置服务器、接口服务器和web服务器分别通讯连接数据库服务器；
web服务器通讯连接内网工作站和web发布服务器；
web发布服务器通过防火墙通讯连接外网web镜像服务器；
外网web镜像服务器通过防火墙通讯连接应用终端设备；
数据库服务器通讯连接外网数据库镜像服务器；
外网数据库镜像服务器通讯连接外网web镜像服务器；
接口服务器连接业务支撑系统。
6.根据权利要求1所述的智慧小区能源管理系统的硬件架构，其特征在于：所述数据采集模块通过防火墙和网关通讯连接通讯前置服务器；web服务器通过网络物理隔离装置通讯连接web发布服务器。
7.根据权利要求1所述的智慧小区能源管理系统的硬件架构，其特征在于：所述通讯连接方式为电力专网、家庭宽带、2G/3G/4G无线公网无线专网、电力载波、RS485、Zigbee、RFID中的一种或多种的组合。
8.智慧小区能源管理系统的信息交互方法，其特征在于：包括：
智慧小区能源管理系统与终端用户、短信中心进行信息和数据交互，通过web或者app端与系统管理员之间进行人机交互；
通过物联网和小区各类用户的表计进行数据直接或者间接的交互以及控制。
9.根据权利要求8所述的智慧小区能源管理系统的信息交互方法，其特征在于：
终端设备通过电力专网或者INTERNET网络与智慧小区能源管理系统进行数据交互；
智慧小区能源管理系统通过MQ消息机制和短信中心互连，进行消息推送和订阅；
智慧小区能源管理系统通过远程通信以及本地通信与物联网设备交互；
智慧小区能源管理系统通过直连或者TCP/IP直接进行人机交互。
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