CN108376375B - 一种网联智能能源计量结算系统 - Google Patents

一种网联智能能源计量结算系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种网联智能能源计量结算系统,包括智能网关和服务后台,其中智能网关包括传输模块、BLE通讯模块、安全加密模块、业务逻辑模块以及人机交互界面(HMI)模块,服务后台包括接入集群服务器、消息队列模块以及业务服务器。本发明使得用户能够在智能网关端即可进行查询、充值以及记录等操作,同时可以使运营商能够在服务后台端即可进行计量数据分析、远程跳合闸以及计量结算等操作;减少了用户与运营商的人力以及时间的成本,通过安全加密模块保证了计量数据的安全性,能够准确且及时获取用电习惯以及电量使用分布等信息,并通过数据分析针对不同用户给予合适的用电方案推荐。

Description

一种网联智能能源计量结算系统
技术领域
本发明主要涉及能源计量结算领域,尤其涉及一种网联智能能源计量结算系统。
背景技术
传统的能源计量结算方法主要是通过人工抄表,汇总计算,人工缴费的方式来进行操作的,结构比较单一,不仅耗时耗力,比较容易产生错误,并且还需要较多的人工成本。没有将整个操作流程统一到同一个平台中去,无法智能地完成相应的需求与操作。同时,传统的能源计量结算方法也越来越不能满足人们对各方面的要求,特别是在“互联网+”的大背景下,人们需要更为便捷、更为智能且更为安全的能源计量结算平台。
发明内容
针对目前存在的技术问题,本发明提出了一种网联智能能源计量结算系统,用户能够在智能网关端即可进行查询、充值以及记录等操作,同时可以使运营商能够在服务后台端即可进行计量数据分析、远程跳合闸以及计量结算等操作;减少了用户与运营商的人力以及时间的成本,通过安全加密模块保证了计量数据的安全性,能够准确且及时的获取用电习惯以及电量使用分布等信息,并通过数据分析针对不同用户给予合适的用电方案推荐。
本发明提出了一种网联智能能源计量结算系统,包括智能网关和服务后台,其中智能网关包括传输模块、蓝牙(BLE)通讯模块、安全加密模块、业务逻辑模块以及人机交互界面(HMI)模块,服务后台包括接入集群服务器、消息队列模块以及业务服务器。
本发明提出的所述网联智能能源计量结算系统中,所述智能网关的主要功能为采集智能电表数据、向服务后台发送数据、数据的打包与解包、向智能电表写入数据以及用户可通过智能手机或人机交互界面(HMI)对智能电表进行相关操作。
本发明提出的所述网联智能能源计量结算系统中,所述智能网关通过RS485总线与智能电表连接并进行数据传输,并且通过UART协议与传输模块进行通讯,用来传输从智能电表采集的数据以及从服务后台发出的命令。
本发明提出的所述网联智能能源计量结算系统中,所述智能网关与智能电表的数据通讯协议是满足DLT-645-2007-多功能电能表通信协议规约的。
本发明提出的所述网联智能能源计量结算系统中,所述传输模块中包括ARM处理器、以太网模块以及WiFi模块,其中ARM处理器用以管理协议适配转译,以太网模块用以进行以太网通讯,WiFi模块用以进行无线通讯。传输模块通过UART与业务逻辑模块进行通讯。
本发明提出的所述网联智能能源计量结算系统中,所述传输模块的主要功能是接收数据与发送数据。
本发明提出的所述网联智能能源计量结算系统中,所述BLE通讯模块中包括ARM处理与BLE模块,其中ARM处理器用以管理协议适配转译,BLE模块用以进行BLE通讯。BLE通讯模块通过UART与业务逻辑模块进行通讯。
本发明提出的所述网联智能能源计量结算系统中,所述安全加密模块中包括一个微控制单元(MCU),该微控制单元用以处理国密算法SM1~SM4来保证智能网关安全可靠的性能。
本发明提出的所述网联智能能源计量结算系统中,所述业务逻辑模块包括一个微控制单元(MCU)用以对数据进行分析处理,数据处理内容包括数据过滤、数据解析、业务逻辑处理以及数据压缩打包。
本发明提出的所述网联智能能源计量结算系统中,所述人机交互界面(HMI)模块包括显示屏、BLE模块以及ARM处理器,其中显示屏用以进行数据的显示和数据的操作,BLE模块用以进行BLE通讯,ARM处理器用以处理用户在显示屏上进行的操作。
本发明提出的所述网联智能能源计量结算系统中,所述人机交互界面(HMI)模块可进行如查看电量,余额,充值电费等操作,同时可显示二维码,通过手机扫二维码的操作,可以使得HMI在配备较少按键的情况下完成较为复杂的操作。
本发明提出的所述网联智能能源计量结算系统中,所述人机交互界面模块(HMI)以及BLE模块能够与手机进行通讯,在传输模块失效的情况,可通过手机与服务后台进行连接,从而保证设备正常运行。
本发明提出的所述网联智能能源计量结算系统中,所述服务后台的主要功能为接收智能网关发送的数据并通过接入集群服务器进行安全解析,通过消息队列模块对接收数据进行预处理后传入业务服务器进行业务逻辑处理,业务服务器处理完成后向智能网关发送处理结果。
本发明提出的所述网联智能能源计量结算系统中,所述集群解析服务器拥有一个高并发的分布式系统,对接收的压缩数据进行快速高效的解包操作,将解包后的数据根据其类别分别传输到对应的消息队列模块中。
进一步的,所述系统进一步包括智能控制设备;所述服务后台能够接收智能网关发送的数据并通过接入集群服务器进行安全解析,通过消息队列模块对接收数据进行预处理后传入业务服务器进行业务逻辑处理,业务服务器处理完成后向智能网关或智能控制设备发送处理结果。
进一步的,所述集群解析服务器拥有一个高并发的分布式系统,能够对接收的压缩数据进行解包操作,将解包后的数据根据其类别分别传输到对应的消息队列模块中。
进一步的,所述业务服务器可进行计量数据分析、远程跳合闸以及计量结算操作。
进一步的,所述计量数据分析能够通过数据分析来获取用户的用电习惯以及电量使用分布信息,并根据上述用电习惯和电量使用分布信息,针对不同用户给予合适的用电方案推荐,包括根据用户所在区域的尖峰谷平不同时段的电价、用户用电设备的特征以及用户的用电习惯进行综合计算分析,给出满足用户用电需求条件下的各用电设备开启关闭时间范围的用电推荐方案。
进一步的,所述业务服务器可以与所述智能控制设备进行通信,根据用户需求以及用电推荐方案,对智能控制设备在特定时间发送相关用电设备的开启、关闭、待机等控制指令,为用户实现推荐方案中的相关操作。
进一步的,所述智能控制设备能够根据服务后台发送的相关控制指令对相应的用电设备进行自动远程控制操作。
本发明的有益效果包括:
本发明将传统的能源计量结算方法的各项操作统一到同一个智能平台中去,使得用户能够在智能网关端即可进行查询、充值以及记录等操作,同时可以使运营商能够在服务后台端即可进行计量数据分析、远程跳合闸以及计量结算等操作;减少了用户与运营商的人力以及时间的成本。
本发明在智能能源计量结算系统中加入安全加密模块,保证了计量数据的安全性与可靠性。
本发明能够准确且及时的获取用电习惯以及电量使用分布等信息,并通过数据分析针对不同用户给予合适的用电方案推荐。同时能够根据用电方案以及用户的用电需求通过智能控制设备对空调、电灯、冰箱等用电设备进行定智能的定时开关以达到节能目的。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
图1是本发明智能能源计量结算系统的框架图。
图2是本发明智能能源计量结算系统的智能网关架构图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反,提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1所示,本发明公开了一种网联智能能源计量结算系统,包括智能网关和服务后台两个部分。
如图2所示,所述智能网关包括传输模块、蓝牙(BLE)通讯模块、安全加密模块、业务逻辑模块以及人机交互界面(HMI)模块。
本发明提出的所述网联智能能源计量结算系统中,所述智能网关的主要功能为采集智能电表数据、向服务后台发送数据、数据的打包与解包、向智能电表写入数据以及用户可通过智能手机或人机交互界面(HMI)对智能电表进行相关操作。所述智能网关通过RS485总线与智能电表连接并进行数据传输,并且通过UART协议与传输模块和BLE通讯模块进行通讯,用来传输从智能电表采集的数据以及从服务后台发出的命令。所述智能网关与智能电表的数据通讯协议是满足DLT-645-2007-多功能电能表通信协议规约的。
所述传输模块中包括ARM处理器、以太网模块以及WiFi模块,其中ARM处理器用以管理协议适配转译,以太网模块用以进行以太网通讯,WiFi模块用以进行无线通讯。传输模块通过UART与业务逻辑模块进行通讯。所述传输模块的主要功能是接收数据与发送数据。
所述BLE通讯模块中包括ARM处理器与BLE模块,其中ARM处理器用以管理协议适配转译,BLE模块用以进行BLE通讯。BLE模块通过UART与业务逻辑模块进行通讯。
所述安全加密模块中包括一个微控制单元(MCU),该微控制单元用以处理国密算法SM1~SM4来保证智能网关安全可靠的性能。
所述业务逻辑模块包括一个微控制单元(MCU)用以对数据进行分析处理,数据处理内容包括数据过滤、数据解析、业务逻辑处理以及数据压缩打包。
所述人机交互界面(HMI)模块包括显示屏、BLE模块以及ARM处理器,其中显示屏用以进行数据的显示和数据的操作,BLE模块用以进行BLE通讯,ARM处理器用以处理用户在显示屏上进行的操作。所述人机交互界面(HMI)模块可进行如查看电量,余额,充值电费等操作,同时可显示二维码,通过手机扫二维码的操作,可以使得HMI在配备较少按键的情况下完成较为复杂的操作。
所述人机交互界面模块(HMI)以及BLE通讯模块能够与手机进行通讯,在传输模块失效的情况,可通过手机与服务后台进行连接,从而保证设备正常运行。所述传输模块以及BLE通讯模块通过UART协议与业务逻辑模块进行通讯。所述人机交互界面(HMI)模块通过485总线与业务逻辑模块进行通讯。所述安全加密模块通过SPI总线与业务逻辑模块进行通讯。
本发明提出的所述网联智能能源计量结算系统中,所述服务后台包括接入集群服务器、消息队列模块以及业务服务器。所述服务后台的主要功能为接收智能网关发送的数据并通过接入集群服务器进行安全解析,通过消息队列模块对接收数据进行预处理后传入业务服务器进行业务逻辑处理,业务服务器处理完成后向智能网关发送处理结果。所述集群解析服务器拥有一个高并发的分布式系统,对接收的压缩数据进行快速高效的解包操作,将解包后的数据根据其类别分别传输到对应的消息队列模块中。所述业务服务器可进行计量数据分析、远程跳合闸以及计量结算等操作,所述业务服务器可以与智能控制设备进行通信,根据用户需求以及用电推荐方案,对智能控制设备在特定时间发送相关用电设备的开启、关闭、待机等控制指令,自动为用户实现推荐方案中的相关操作。所述计量数据分析能够通过数据分析来获取用户的用电习惯以及电量使用分布等信息,并针对不同用户给予合适的用电方案推荐,包括根据用户所在区域的尖峰谷平不同时段的电价、用户用电设备的特征以及用户的用电习惯进行综合计算分析,给出一套满足用户用电需求条件下的各用电设备开启关闭时间范围的用电推荐方案。
本发明提出的所述网联智能能源计量结算平台中,所述智能控制设备能够根据服务后台发送的相关控制指令对相应的用电设备进行自动开启、关闭、待机等远程控制操作。
本发明与传统能源计量结算方法相比,将传统的能源计量结算方法的各项操作统一到同一个智能平台中去,使得用户能够在智能网关端即可进行查询、充值以及记录等操作,同时可以使运营商能够在服务后台端即可进行计量数据分析、远程跳合闸以及计量结算等操作;减少了用户与运营商的人力以及时间的成本。
本发明与传统能源计量计算方法相比,在智能能源计量结算系统中加入安全加密模块,保证了计量数据的安全性与可靠性。
本发明与传统能源计量结算方法相比,能够准确且及时的获取用电习惯以及电量使用分布等信息,并通过数据分析针对不同用户给予合适的用电方案推荐,并能够根据用电方案与用户自身需求通过智能控制设备对用户的相应用电设备进行自动的定时远程开关以达到在满足用户用电需求条件下的节能目的。
需要说明的是:
在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟装置或者其它设备固有相关。各种通用装置也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述,构造这类装置所要求的结构是显而易见的。此外,本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白,可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容,并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。
在此处所提供的说明书中,说明了大量具体细节。然而,能够理解,本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中,并未详细示出公知的系统、结构和技术,以便不模糊对本说明书的理解。
类似地,应当理解,为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一根或多根,在上面对本发明的示例性实施例的描述中,本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而,并不应将该公开的系统解释成反映如下意图:即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说,如下面的权利要求书所反映的那样,发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此,遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式,其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员可以理解,可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一根或多根设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件,以及此外可以把它们分成多个单元或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外,可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何系统或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述,本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外,本领域的技术人员能够理解,尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征,但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如,在下面的权利要求书中,所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本发明的各个部件实施例可以以硬件实现,或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现,或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解,可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的虚拟机的创建装置中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的系统的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如,计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上,或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到,或者在载体信号上提供,或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制,并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中,不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或模块。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中,这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种网联智能能源计量结算系统,用于智能电表,其特征在于,包括智能网关和服务后台,其中智能网关包括传输模块、蓝牙(BLE)通讯模块、安全加密模块、业务逻辑模块以及人机交互界面(HMI)模块,服务后台包括接入集群服务器、消息队列模块以及业务服务器;
所述系统进一步包括智能控制设备;所述服务后台能够接收智能网关发送的数据并通过接入集群服务器进行安全解析,通过消息队列模块对接收数据进行预处理后传入业务服务器进行业务逻辑处理,业务服务器处理完成后向智能网关或智能控制设备发送处理结果;
所述业务服务器可进行计量数据分析、远程跳合闸以及计量结算操作;所述计量数据分析能够通过数据分析来获取用户的用电习惯以及电量使用分布信息,并根据上述用电习惯和电量使用分布信息,针对不同用户给予合适的用电方案推荐,包括根据用户所在区域的尖峰谷平不同时段的电价、用户用电设备的特征以及用户的用电习惯进行综合计算分析,给出满足用户用电需求条件下的各用电设备开启关闭时间范围的用电推荐方案。
2.如权利要求1所述的网联智能能源计量结算系统,其特征在于,所述智能网关通过RS485总线与智能电表连接并进行数据传输,并且所述业务逻辑模块通过UART协议与传输模块进行通讯,用来传输从智能电表采集的数据以及从服务后台发出的命令。
3.如权利要求1所述的网联智能能源计量结算系统,其特征在于,所述传输模块包括ARM处理器、以太网模块以及WiFi模块,其中ARM处理器用以管理协议适配转译,以太网模块用以进行以太网通讯,WiFi模块用以进行无线通讯;所述传输模块通过UART与业务逻辑模块进行通讯。
4.如权利要求1所述的网联智能能源计量结算系统,其特征在于,所述蓝牙通讯模块包括ARM处理器 与BLE模块,其中ARM处理器用以管理协议适配转译,BLE模块用以进行BLE通讯;所述蓝牙通讯模块通过UART与业务逻辑模块进行通讯。
5.如权利要求1所述的网联智能能源计量结算系统,其特征在于,所述集群解析服务器拥有一个高并发的分布式系统,能够对接收的压缩数据进行解包操作,将解包后的数据根据其类别分别传输到对应的消息队列模块中。
6.如权利要求1所述的网联智能能源计量结算系统,其特征在于,所述业务服务器可以与所述智能控制设备进行通信,根据用户需求以及用电推荐方案,对智能控制设备在特定时间发送相关用电设备的开启、关闭、待机等控制指令,为用户实现推荐方案中的相关操作。
7.如权利要求1所述的网联智能能源计量结算系统,其特征在于,所述智能控制设备能够根据服务后台发送的相关控制指令对相应的用电设备进行自动远程控制操作。
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