CN108110898B - 基于互联网的远程智能用电管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于互联网的远程智能用电管理系统。包括：电能表、网络数据收发器和管理计算机。电能表按照设定的时间间隔将用电数据和用电单位的标识信息通过RS‑485总线传输给网络数据收发器；网络数据收发器通过Internet网络将用电数据、用电单位的标识信息以及网络数据收发器所在的区域信息传输给管理计算机；管理计算机设置在用电管理单位，根据设定的缴费规则对用电数据、用电单位的标识信息进行计算和统计，获取并通过用电管理表来存储用电单位的缴费账单、剩余电量、剩余电费金额和历史用电数据信息。本发明基于互联网的远程智能用电管理系统解决了智能电能表与Internet网络接口技术问题，通过互联网，对各企事业单位、普通用户用电状况进行管理。

Description

基于互联网的远程智能用电管理系统
技术领域
本发明涉及智能电表数据采集与管理技术领域，尤其涉及一种基于互联网的远程智能用电管理系统。
背景技术
目前，各个家庭等用电单位的电费管理主要还是通过人工到售电中心去购买电费，人工充电的方式来进行，需要消耗大量的人力资源，费时费力。
我国互联网应用非常普通，借助于公用电话网和专用网线，网络已发展到千家万户，因此，开发一种基于互联网的远程智能用电管理方法是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明的实施例提供了一种基于互联网的远程智能用电管理系统，以解决现有技术的问题。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
一种基于互联网的远程智能用电管理系统，包括：电能表、网络数据收发器和管理计算机；
所述的电能表，用于设置在各个用电单位，按照设定的时间间隔采集用电单位的用电数据，将用电数据和用电单位的标识信息通过RS-485总线传输给网络数据收发器；
所述的网络数据收发器，用于设置在共用一条RS485总线的多个用电单位附近的区域，接收到电能表通过RS485总线上传的用电数据和用电单位的标识信息后，通过Internet网络将用电数据、用电单位的标识信息以及网络数据收发器所在的区域信息传输给管理计算机；
所述的管理计算机，用于设置在用电管理单位，通过Internet网络接收并通过用电管理表来存储网络数据收发器传输过来的用电数据、用电单位的标识信息以及网络数据收发器所在的区域信息，根据设定的缴费规则对用电数据、用电单位的标识信息进行计算和统计，获取并通过用电管理表来存储用电单位的缴费账单、剩余电量、剩余电费金额和历史用电数据信息。
进一步地，所述的系统还包括：
用户计算机，用于设置在用电单位，通过Internet网络连接到管理计算机，向管理计算机发送携带用电单位的标识信息的用电数据查询请求，管理计算机接收到所述用电数据查询请求后，根据用电单位的标识在用电管理表中进行查询，将查询到的相关用电数据返回给用户计算机。
进一步地，所述的电能表，还用于在第一次接入网络中时，将用电单位的标识信息、位置信息、电话信息和身份信息数据传输给管理计算机，在管理计算机中进行注册；
所述的管理计算机，还用于通过用户信息表来管理网络数据收发器传输过来的各个用电单位的标识信息、位置信息、电话信息和身份信息注册信息。
进一步地，所述的管理计算机，还用于对用电数据、用电单位的标识信息以及网络数据收发器所在的区域信息进行综合分析和统计，获取以区域为单位的当前用电量和历史用电数据信息。
进一步地，所述的管理计算机，还用于根据所述用电管理表中存储的用电数据发现有用电单位违规使用大功率电器时或剩余电量不足时，自动向该用电单位发出报警信息，该报警信息通过设置在用户信息表中的供电单位的电话号码、或者手机APP或者微信公众号来发送。
进一步地，所述的管理计算机，还用于主动按照设定的时间间隔对用电管理表中存储的各种数据进行统计和分析，将获取的用电单位的缴费账单、剩余电量、剩余电费金额和历史用电数据信息发送给共享服务器上，供统计和收费部门使用。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明基于互联网的远程智能用电管理系统解决了智能电能表与Internet网络接口技术问题，通过互联网，对各企事业单位、普通用户用电状况进行管理。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于互联网的远程智能用电管理系统的实现原理示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于互联网的远程智能用电管理系统的结构图；
图3为本发明实施例提供的一种基于互联网的远程智能用电管理系统的网络接口图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
采用公众号平台微信支付和手机AAP移动支付。将该项技术通过接口开发接入基于互联网远程智能用电管理系统解决以下问题：
本发明实施例提供的一种基于互联网的远程智能用电管理系统的实现原理示意图如图1所示，结构示意图如图2所示，包括如下的部分：电能表、网络数据收发器、RS485总线、管理计算机和用户计算机组成。管理计算机设置在Internet网络(或局域网)中，上述电能表为DDY(DDY是一个型号，第一个D表示多用户，第二个D表示电能，Y表示仪表)型多用户电能表。(DDY type multiuser static AC active power meter中文DDY型多用户静止式交流有功电能表)。
计量用的各个电能表都通过RS485总线与网络数据收发器的一端相连，一条RS485总线最多接入128个电能表。如果电能表的数量超过128块则另需要一条RS-485总线。网络数据收发器的另一端与Internet网通过网线接口相连。一条RS485总线中设置一个网络数据收发器，因此，一个网络数据收发器最多接入128个电能表。
电能表，用于设置在各个用电单位，按照设定的时间间隔采集用电单位的用电数据，将用电数据和用电单位的标识信息通过RS-485总线传输给网络数据收发器。在电能表第一次接入网络中时，电能表需要将用电单位的标识信息、位置信息、电话信息和身份信息等数据传输给管理计算机，在管理计算机中进行注册。
网络数据收发器，设置在共用一条RS485总线的多个用电单位附近的区域，接收到电能表通过RS485总线上传的用电数据和用电单位的标识信息后，通过Internet网络将用电数据、用电单位的标识信息以及网络数据收发器所在的区域信息传输给管理计算机。网络数据收发器也可以通过其内部管理的用电信息表将接收到的用电数据和用电单位的标识信息进行管理存储。
网络数据收发器CPU采用32-bit ARM、上行数据RS232模块，下行数据RS485通讯模块。网络数据收发器上行数据接口接入嵌入式联网模块，它提供TTL串口到TCP/IP网络和TCP/IP网络到TTL串口数据传输，可以使设备立即具备联入TCP/IP网络的功能。向上提供10/100M自适应以太网接口，向下提供1个标准TTL串行口。
图3为本发明实施例提供的一种基于互联网的远程智能用电管理系统的网络接口图。将网络数据收发器RS232串口接口加装网络模块，网络模块可提供TTL串口到TCP/IP网络和TCP/IP网络到TTL串口数据传输，可以使网络数据收发器设备立即具备联入TCP/IP网络的功能。网络数据收发器的下行接口为RS485，上行接口为Internet网络接口。用电数据上传至互联网用电平台。智能电能表的通讯接口为RS485。
管理计算机，设置在用电管理单位，通过用户信息表来管理网络数据收发器传输过来的各个用电单位的标识信息、位置信息、电话信息和身份信息等注册信息。通过Internet网络接收网络数据收发器传输过来的用电数据、用电单位的标识信息以及网络数据收发器所在的区域信息，将用电数据、用电单位的标识信息以及网络数据收发器所在的区域信息在用电管理表中进行存储。管理计算机还根据设定的缴费规则对用电数据、用电单位的标识信息进行计算和统计，获取用电单位的缴费账单、剩余电量、剩余电费金额和历史用电数据等信息。管理计算机还对用电数据、用电单位的标识信息以及网络数据收发器所在的区域信息进行综合分析和统计，获取以区域为单位的当前用电量和历史用电数据等信息。
管理计算机将计算出的用电单位的缴费账单、剩余电量、剩余电费金额和历史用电数据，以及以区域为单位的当前用电量和历史用电数据等信息都关联存储在上述用电管理表中。管理计算机提供各种查询接口，供用户计算机等外部设备查询用电管理表中存储的各种数据。
用户计算机，用于设置在用电单位，可以是个人电脑、智能手机等。通过Internet网络连接到管理计算机，向管理计算机发送携带用电单位的标识信息的用电数据查询请求，管理计算机接收到上述用电数据查询请求后，根据用电单位的标识在用电管理表中进行查询，将查询到的相关用电数据返回给用户计算机。
管理计算机还可以主动按照设定的时间间隔(比如每天)对用电管理表中存储的各种数据进行统计和分析，将获取的用电单位的缴费账单、剩余电量、剩余电费金额和历史用电数据等信息发送给共享服务器上，供统计和收费部门使用。
当管理计算机发现有用电单位违规使用大功率电器时或剩余电量不足时，管理计算机可自动向该用电单位发出报警信息，报警信息可以通过设置在用户信息表中的供电单位的电话号码、手机APP绑定或者微信公众号来发送，由计算机自动完成。管理计算机可以通过互联网将各种用电数据长传给用电管理系统平台。
电能表实时监测用电单位的电流、电压、功率因数等用电参数，并上传给管理计算机。电能表通过CPU运算判断每一次用户使用电器的瞬间功率、功率因数、相位角度判断用户使用发热性纯电阻电器，与电表设置的功率参数进行比较，功率大于电表设置参数电表自动对用户拉闸断电提醒，违规电器摘除后电表自动恢复供电，并将此次记录上传给管理计算机，管理计算机通过消息管理服务端发送给用户告警消息，该功能主要适用于高校学生公寓。
每个电能表有独立的物理地址与管理计算机和用电管理系统平台的用电单位信息绑定，用电数据定时长传管理计算机，管理计算机通过软件计算分析用电单位用电能耗、缴费账单、剩余电量和剩余电费金额。
用户查询用电、缴费。在互联网架设服务器，部署网关服务、消息管理服务、支付服务，其中网关服务负责识别客户端请求，并发给不同的其他业务服务端。消息管理服务用于向客户推送消息，低电量提醒、通知等。用电管理服务器用于和单位管理计算机数据对接，同步数据。支付服务用于微信、支付宝、银行卡购电支付。
利用本发明实施例的系统可实现在同一平台上多种管理模式，既可实现预付费管理，也可实现先用电后交费传统模式，还也可只作为用电数据统计用。
上述电能表是以单片机作为中央处理器，由专用集成电路、电压互感器、电流互感器和专用计量芯片构成，它可实现对各用户的用电量进行采样、计算，能同时计量、显示9-32个用户的用电量.各用户用电量可采用抄表器直接抄表或通过RS-485接口与计算机连接通讯，由计算机直接进行数据采集处理。
主要技术参数：
1、标定电流：5(20)A，10(40)A，20(80)A
2、精度：1.0级，2.0级
3、显示切换时间：3.0秒
4、使用环境温度：20℃～+50℃
5、工作电压：AC160～276V，50HZ
6、体积：长×宽×高＝415×240×130mm3
7、表头重量：约7Kg
在实际应用中，管理计算机还需要设置电能表、网络数据收发器的IP地址、端口，通讯方式、协议等参数。
管理计算机需要提供接口软件，接口软件包括：初始参数的设置、通讯方式、数据流形式，命令高数命令方式，加密算法等。
①「求模块化结构，便于维护和升级，
②「可通过计算机一次设置完成
③「使用可靠、故障率低，自动纠错能力强。
综上所述，本发明实施例的基于互联网的远程智能用电管理系统解决了智能电能表与Internet网络接口技术问题，将电表通讯接口与网络接口实现对接。通过互联网，对各企事业单位、普通用户用电状况进行管理，随时从网上、手机APP、微信公众号查阅各用户用电情况及网上缴费，并可实现如下功能：
1、用户最大用电负荷设置；
2、用户剩余电量不足时，自动电话报警、微信、支付宝推送信息，提示用户购电；
3、当剩余电量为“零”时，通过网络自动断电；
4、网上在线购电微信、支付宝、银行卡支付。
5、各用户可在网上查询本户的历史用电记录和购电记录；
6、实时用户用电状况查询；
7、数据统计及报表打印功能；
8、周期性对帐等。
本发明实施的系统的最终用户是用电管理部门，各企事业单位内部用电管理，学校、小区等住户的用电管理等。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种基于互联网的远程智能用电管理系统，其特征在于，包括：电能表、网络数据收发器和管理计算机；
所述的电能表，用于设置在各个用电单位，按照设定的时间间隔采集用电单位的用电数据，将用电数据和用电单位的标识信息通过RS-485总线传输给网络数据收发器；
所述的网络数据收发器，用于设置在共用一条RS485总线的多个用电单位附近的区域，接收到电能表通过RS485总线上传的用电数据和用电单位的标识信息后，通过Internet网络将用电数据、用电单位的标识信息以及网络数据收发器所在的区域信息传输给管理计算机；
所述的管理计算机，用于设置在用电管理单位，通过Internet网络接收并通过用电管理表来存储网络数据收发器传输过来的用电数据、用电单位的标识信息以及网络数据收发器所在的区域信息，根据设定的缴费规则对用电数据、用电单位的标识信息进行计算和统计，获取并通过用电管理表来存储用电单位的缴费账单、剩余电量、剩余电费金额和历史用电数据信息；
还用于对用电数据、用电单位的标识信息以及网络数据收发器所在的区域信息进行综合分析和统计，获取以区域为单位的当前用电量和历史用电数据信息；
将计算出的用电单位的缴费账单、剩余电量、剩余电费金额和历史用电数据，以及以区域为单位的当前用电量和历史用电数据都关联存储在用电管理表中；管理计算机提供各种查询接口，供用户计算机查询用电管理表中存储的各种数据；
用户计算机，用于设置在用电单位，通过Internet网络连接到管理计算机，向管理计算机发送携带用电单位的标识信息的用电数据查询请求，管理计算机接收到所述用电数据查询请求后，根据用电单位的标识在用电管理表中进行查询，将查询到的相关用电数据返回给用户计算机；
通过CPU运算判断每一次用户使用电器的瞬间功率、功率因数、相位角度判断用户使用发热性纯电阻电器，将发热性纯电阻电器的功率参数与电表设置的功率参数进行比较，功率大于电表设置参数电表自动对用户拉闸断电提醒，违规电器摘除后电表自动恢复供电，并将此次记录上传给管理计算机，管理计算机通过消息管理服务端发送给用户告警消息；
所述的电能表，还用于在第一次接入网络中时，将用电单位的标识信息、位置信息、电话信息和身份信息数据传输给管理计算机，在管理计算机中进行注册；
所述的管理计算机，还用于通过用户信息表来管理网络数据收发器传输过来的各个用电单位的标识信息、位置信息、电话信息和身份信息注册信息；
所述的管理计算机，还用于根据所述用电管理表中存储的用电数据发现有用电单位违规使用大功率电器时或剩余电量不足时，自动向该用电单位发出报警信息，该报警信息通过设置在用户信息表中的供电单位的电话号码、或者手机APP或者微信公众号来发送；
所述的管理计算机，还用于主动按照设定的时间间隔对用电管理表中存储的各种数据进行统计和分析，将获取的用电单位的缴费账单、剩余电量、剩余电费金额和历史用电数据信息发送给共享服务器上，供统计和收费部门使用。
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