CN111007433A - 基于物联网的智慧用电安全监管系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于物联网的智慧用电安全监管系统，其包括：用于提供数据服务的设备管理paas层平台；配置在低压配电房和楼层配电箱内的智慧用电安全监测装置，智慧用电安全监测装置用于获取电力数据并通过NB‑loT网络与设备管理paas层平台进行数据交互；多个用于采集电力数据的监控终端；与监控终端相连、用于与智慧用电安全监测装置进行数据交互的通讯管理机。其中，设备管理paas层平台连接有供用户查看数据的智慧用电安全监管平台，智慧用电安全监管平台用于将从管理paas层平台获取的数据发送至城市智慧云，城市智慧云用于将数据进行存储和处理并将处理后的数据返回至智慧用电安全监管平台，具有能够有效保障用电安全和降低企业成本的效果。

Description

基于物联网的智慧用电安全监管系统

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其是涉及一种基于物联网的智慧用电安全监管系统。

背景技术

随着城市配电网的大规模改造，配电房、配电柜的数量及用电量都大大增加。配电房数量多、分布广，设备情况也复杂，现在绝大多数企业的配电房管理还处在依靠安排电力维护人员24小时值班的状态，通过人工定期对电气设备检查，出现故障后进行抢修，相关的电气数据也要依靠人工进行统计上报。

但是，上述传统的配电房管理模式存在以下缺陷：由于电力运维和管理工作专业性强，安全要求高，所以运维人员培养周期长，人力成本高；由于缺乏必要的监测设备和有效的管理方法，所以无法预防故障的发生，绝大多数企业的配电设备管理还处在停电后被动抢修的状态，容易造成设备损坏或缩短设备使用寿命。

然而，无论是运维人员的高人力成本还是设备损坏或使用寿命缩短，都无疑会增加企业的成本。因此，企业的用电安全和高成本问题亟待解决。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于物联网的智慧用电安全监管系统，其优点是能够对用电过程进行实时监控，提高了设备维护的技术水平，保障了用电的安全性和可靠性，降低了企业成本。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于物联网的智慧用电安全监管系统，包括：

用于提供数据服务的设备管理paas层平台，所述数据服务包括数据库、大数据、消息与缓存、通用存储以及监控与调度的数据服务；

配置在低压配电房和楼层配电箱内的智慧用电安全监测装置，所述智慧用电安全监测装置用于获取电力数据并通过NB-loT网络与所述设备管理paas层平台进行数据交互；

多个用于采集电力数据的监控终端，所述电力数据包括漏电流、电流、电压、功率、谐波和电能；以及，

与所述监控终端相连、用于通过NB-loT网络与所述智慧用电安全监测装置进行数据交互的通讯管理机；

其中，所述设备管理paas层平台连接有供用户登录的智慧用电安全监管平台，所述智慧用电安全监管平台连接有城市智慧云；

所述智慧用电安全监管平台用于与设备管理paas层平台进行数据交换并将获取的数据发送至城市智慧云，所述城市智慧云用于将获取的数据进行存储和处理并将处理后的数据返回至智慧用电安全监管平台供用户查看。

通过采用上述技术方案，能够对用电过程进行实时监控，提高了设备维护的技术水平，保障了用电的安全性和可靠性，从而降低了企业成本。而且通过本发明也能够实现不间断对用户配电房进行集中管理，对配电房异常数据进行分析预警，及时发现故障隐患，保障用电安全。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述监控终端包括电气火灾监控探测器和监控探头，所述监控探头包括电流传感器、漏电流传感器和温度传感器，所述电流传感器和漏电流传感器均采用开合式传感器。

通过采用上述技术方案，电流传感器和漏电流传感器全部采用开合式传感器，安装更换方便，利于提高装配效率和维护效率。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述智慧用电安全监测装置内设置有初级判断模块，所述初级判断模块用于判断监测数据是否正常；所述智慧用电安全监测装置用于在监测数据正常时将监测数据定时上报至设备管理paas层平台，其还用于在监测数据异常时将监测数据即时上报至设备管理paas层平台。

通过采用上述技术方案，智慧用电安全监测装置能够对监测数据进行初级判断，当数据正常时，定时将数据上报至设备管理paas层平台，降低了数据交互频率，利于节省成本。当数据正常时，即时将数据上报至设备管理paas层平台，保证用户能够立即查看到异常数据并获得报警信息。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述智慧用电安全监管平台包括能耗管理模块、实时数据模块和分析预警模块；所述能耗管理模块用于对能耗信息进行实时采集、显示和管理，所述实时数据模块用于对电力数据进行实时显示；所述分析预警模块用于当电力数据异常时，向用户发送报警消息并推送故障信息。

通过采用上述技术方案，通过设备层的现场采集设备，能够取得各种真实的数据，从而实现了对能耗的精确计量和智慧分析，利于企业的能耗管理和电气设备的智能化升级改造。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述能耗管理模块包括能耗分项计量单元、能耗统计分析单元和能耗控制管理单元；所述能耗分项计量单元用于按照能耗信息的一类特征信息对能耗进行分项计量并显示，所述能耗统计分析单元用于按照能耗信息的二类特征信息对能耗进行分类统计、诊断和显示；所述能耗控制管理单元用于在能耗分项计量单元和/或能耗统计分析单元显示的数据超过相应设定的能耗阈值时，向用户发送预警信息。

通过采用上述技术方案，能够实现对能耗的分类、分项、分时等显示，并且在能耗超过相应的能耗阈值时，用户会收到预警信息，便于用户侧采取相应的节能或维护措施。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述能耗控制管理单元发送预警信息的方式分为应用消息提醒、短信报警和告警电话，所述应用消息提醒、短信报警和告警电话的优先级可供用户进行配置。

通过采用上述技术方案，三种预警方式的优先级均可由用户自行配置，具备人性化特点，用户体验更佳。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述能耗控制管理单元发送预警信息的模式包括一类预警模式和二类预警模式，在所述一类预警模式下的三种预警方式的优先级均可配置，在所述二类报警模式下的三种预警方式的优先级相同且同时触发；

所述能耗阈值均包括一类阈值和二类阈值，所述一类阈值小于对应的二类阈值；所述能耗控制管理单元用于在能耗分项计量单元和/或能耗统计分析单元显示的数据大于相应的一类阈值且小于相应的二类阈值时，启用一类预警模式；所述能耗控制管理单元还用于在能耗分项计量单元和/或能耗统计分析单元显示的数据大于或等于相应的二类阈值时，启用二类预警模式。

通过采用上述技术方案，一类预警模式和二类预警模式分别对应普通预警和严重预警，并且每一阈值的一类阈值和二类阈值均可配置，使得用户能够及时了解到异常能耗情况，从而对相应的异常情况作出相应的处理，利于提高企业能耗管理水平。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述一类特征信息包括功能类型、时间段信息、建筑信息、部门类别和设备编号，所述二类特征信息包括项目类别、能耗类别和时间段。

通过采用上述技术方案，能够根据项目的需求，按照相应的筛选方式，即可远程对相关数据进行监管，提升了管理效率。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述分析预警模块包括地图导航单元，所述地图导航单元用于在电子地图中显示故障设备和/或故障线路的位置并为用户提供导航路线。

通过采用上述技术方案，当出现数据异常情况时，便于监管人员及时赶到异常位置进行检修和维护。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述分析预警模块包括视频监控单元，所述视频监控单元用于显示故障设备和/或故障线路位置处的监控视频信息。

通过采用上述技术方案，工作人员能够在赶至现场前，提前观察相应的监控视频，利于工作人员对故障进行判断，从而大大提高维护效率。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过智慧用电安全监测装置、智慧用电安全监管平台和城市智慧云的设置，用户能够对用电过程进行实时监控，提高了设备维护的技术水平，保障了用电的安全性和可靠性，降低了企业成本；

2.通过初级判断模块、能耗管理模块、实时数据模块和分析预警模块的设置，不仅从系统本身实现了节能，用户也能及时了解能耗情况，利于提高能耗管理水平；

3.通过将预警模式分为一类预警模式和二类预警模式、将预警方式分为应用消息提醒、短信报警和告警电话，更加人性化，在提高了预警消息即时性的同时也提高了用户体验。

附图说明

图1是基于物联网的智慧用电安全监管系统的整体结构示意图；

图2是监控终端的结构示意图；

图3是智慧用电安全监管平台的结构示意图。

图中，1、设备管理paas层平台；2、智慧用电安全监测装置；21、初级判断模块；3、监控终端；31、电气火灾监控探测器；32、监控探头；33、电流传感器；34、漏电流传感器；35、温度传感器；4、通讯管理机；5、智慧用电安全监管平台；51、能耗管理模块；52、实时数据模块；53、分析预警模块；54、能耗分项计量单元；55、能耗统计分析单元；56、能耗控制管理单元；57、地图导航单元；58、视频监控单元；6、城市智慧云。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例

参照图1，为本发明公开的一种基于物联网的智慧用电安全监管系统，包括设备管理paas层平台1、智慧用电安全监测装置2、监控终端3、通讯管理机4、智慧用电安全监管平台5和城市智慧云6。智慧用电安全监测装置2设置有多个且分别配置在相应的低压配电房和楼层配电箱内，该智慧用电安全监测装置2用于获取相应电气线路的电力数据，具体的，智慧用电安全监测装置2采用型号为RK-IED的智慧安全用电监控装置，每一个型号为RK-IED的智慧安全用电监控装置均通过NB-loT网络与设备管理paas层平台1进行数据交互。监控终端3设置有多个且分别用于采集不同电气线路的电力数据，采集的电力数据包括漏电流、电流、电压、功率、谐波和电能。通讯管理机4通过RS485总线与监控终端3相连，且其用于通过NB-loT网络与智慧用电安全监测装置2进行数据交互。

参照图1，设备管理paas层平台1用于提供数据服务，具体的，数据服务包括数据库、大数据、消息与缓存、通用存储以及监控与调度的数据服务。其中，设备管理paas层平台1连接有供用户登录的智慧用电安全监管平台5，智慧用电安全监管平台5连接有城市智慧云6。智慧用电安全监管平台5用于与设备管理paas层平台1进行数据交换并将获取的数据发送至城市智慧云6，城市智慧云6用于将获取的数据进行存储和处理并将处理后的数据返回至智慧用电安全监管平台5供用户登录后查看。本实施例中所指的用户包括但不限于企业用户、政府职能部门、移动通信运营商和安全运维管理部门；在企业用户侧实现了智慧用电监控，可实时的监测设备状态，预先发现故障，从而提升企业管理水平和用电故障响应速度；也为政府职能部门提供了重要的电气火灾综合治理的可靠数据，并且可实现对能耗的精确计量和智慧分析；安全运维管理部门例如全国集中监管中心也可以实现24小时不间断对用户配电房进行集中管理，对配电房异常数据进行分析预警，及时发现故障隐患，并且运用多种方式进行报告，保障用电安全。

参照图2，监控终端3包括电气火灾监控探测器31和监控探头32，监控探头32包括电流传感器33、漏电流传感器34和温度传感器35。在本实施例中，电流传感器33和漏电流传感器34均采用开合式传感器，安装方便。在智慧用电安全监测装置2内还设置有初级判断模块21，初级判断模块21用于判断监测数据即通讯管理机4传输过来的数据是否正常。当监测数据正常时，智慧用电安全监测装置2将监测数据定时上报至设备管理paas层平台1，以减小数据交互频率，从而节省能源；当监测数据异常时，智慧用电安全监测装置2将监测数据即时上报至设备管理paas层平台1。

参照图3，智慧用电安全监管平台5包括能耗管理模块51、实时数据模块52和分析预警模块53。能耗管理模块51用于对能耗信息进行实时采集、显示和管理，实时数据模块52用于对电力数据进行实时显示。分析预警模块53用于当电力数据异常时，向用户发送报警消息并推送故障信息。

具体的，能耗管理模块51包括能耗分项计量单元54、能耗统计分析单元55和能耗控制管理单元56。能耗分项计量单元54用于按照能耗信息的一类特征信息对能耗进行分项计量并显示，一类特征信息包括功能类型（例如空调、照明、动力和特殊用电）、时间段信息（例如白天和黑夜）、建筑信息（例如不同的楼层和厂区）、部门类别和设备编号。能耗统计分析单元55用于按照能耗信息的二类特征信息对能耗进行分类统计、诊断和显示，二类特征信息包括项目类别、能耗类别和时间段。

能耗控制管理单元56用于在能耗分项计量单元54和/或能耗统计分析单元55显示的数据超过相应设定的能耗阈值时，向用户发送预警信息。能耗控制管理单元56发送预警信息的方式分为应用消息提醒、短信报警和告警电话，且应用消息提醒、短信报警和告警电话的优先级可供用户进行配置。需要说明的是，能耗控制管理单元56发送预警信息的模式包括一类预警模式和二类预警模式，在一类预警模式下，三种预警方式的优先级均可配置；在二类报警模式下，三种预警方式的优先级相同且会同时被触发。

每一个能耗阈值均包括一类阈值和二类阈值，一类阈值小于对应的二类阈值。在能耗分项计量单元54和/或能耗统计分析单元55显示的数据大于相应的一类阈值且小于相应的二类阈值时，能耗控制管理单元56启用一类预警模式；在能耗分项计量单元54和/或能耗统计分析单元55显示的数据大于或等于相应的二类阈值时，能耗控制管理单元56启用二类预警模式。

参照图3，分析预警模块53包括地图导航单元57，地图导航单元57用于在电子地图中显示故障设备和/或故障线路的位置，并在用户进行糙汉操作后为用户提供导航至相应故障设备和/或故障线路位置的路线。分析预警模块53包括视频监控单元58，视频监控单元58用于实时显示故障设备和/或故障线路位置处的监控视频信息。具体的，每一配电房和配电箱内均设置了监控摄像头，当用户进入视频监控单元58后，即可观察到相应故障设备和/或故障线路位置处的监控视频。

上述实施例的实施原理为：

初始状态时，每一低压配电房和楼层配电箱内均配置有一个智慧用电安全监测装置2，每一个智慧用电安全监测装置2均通过通讯管理机4连接至少一个监控终端3，监控终端3监控的电气回路的电流、电流、电压、功率、谐波、电能等数据均会通过通讯管理机4发送至对应的智慧用电安全监测装置2中。

在智慧用电安全监测装置2接收到相应的电力数据后，会通过初级判断模块21对接收的数据进行初级判断。当初级判断模块21判断监测数据正常时，智慧用电安全监测装置2将监测数据定时上报至设备管理paas层平台1，以实现节能；上报至设备管理paas层平台1的数据经智慧城市云分析处理后返回智慧用电安全监管平台5供用户登录查看。当初级判断模块21判断监测数据异常时，智慧用电安全监测装置2将监测数据即时上报至设备管理paas层平台1，从而使得用户能够即时的看到异常数据并且即时接收到报警消息和故障信息，从而进行相应的应急处理。

需要说明的是，智慧用电安全监管平台5还可以按照能耗信息的一类特征信息对能耗进行分项计量显示，并按照能耗信息的二类特征信息对能耗进行分类统计、诊断和显示。并且，当能耗分项计量单元54和/或能耗统计分析单元55显示的数据超过相应设定的能耗阈值时，能耗控制管理单元56会向用户发送预警信息。

其中，能耗控制管理单元56发送的预警信息分为应用消息提醒、短信报警和告警电话。在一类预警模式下，即在能耗数值大于相应的一类阈值且小于相应的二类阈值时，应用消息提醒、短信报警和告警电话的优先级可供用户进行配置，即每次发送预警信息时，优先选择优先级最高的预警方式向用户预警。在二类预警模式下，即在能耗数值大于或等于相应的二类阈值时，三种预警方式的优先级被配置为相同，三种预警方式同时触发，以确保用户接收到预警信息。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于物联网的智慧用电安全监管系统，其特征在于，包括：

用于提供数据服务的设备管理paas层平台(1)，所述数据服务包括数据库、大数据、消息与缓存、通用存储以及监控与调度的数据服务；

配置在低压配电房和楼层配电箱内的智慧用电安全监测装置(2)，所述智慧用电安全监测装置(2)用于获取电力数据并通过NB-loT网络与所述设备管理paas层平台(1)进行数据交互；

多个用于采集电力数据的监控终端(3)，所述电力数据包括漏电流、电流、电压、功率、谐波和电能；以及，

与所述监控终端(3)相连、用于通过NB-loT网络与所述智慧用电安全监测装置(2)进行数据交互的通讯管理机(4)；

其中，所述设备管理paas层平台(1)连接有供用户登录的智慧用电安全监管平台(5)，所述智慧用电安全监管平台(5)连接有城市智慧云(6)；

所述智慧用电安全监管平台(5)用于与设备管理paas层平台(1)进行数据交换并将获取的数据发送至城市智慧云(6)，所述城市智慧云(6)用于将获取的数据进行存储和处理并将处理后的数据返回至智慧用电安全监管平台(5)供用户查看。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的智慧用电安全监管系统，其特征在于：所述监控终端(3)包括电气火灾监控探测器(31)和监控探头(32)，所述监控探头(32)包括电流传感器(33)、漏电流传感器(34)和温度传感器(35)，所述电流传感器(33)和漏电流传感器(34)均采用开合式传感器。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的智慧用电安全监管系统，其特征在于：所述智慧用电安全监测装置(2)内设置有初级判断模块(21)，所述初级判断模块(21)用于判断监测数据是否正常；所述智慧用电安全监测装置(2)用于在监测数据正常时将监测数据定时上报至设备管理paas层平台(1)，其还用于在监测数据异常时将监测数据即时上报至设备管理paas层平台(1)。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的智慧用电安全监管系统，其特征在于：所述智慧用电安全监管平台(5)包括能耗管理模块(51)、实时数据模块(52)和分析预警模块(53)；所述能耗管理模块(51)用于对能耗信息进行实时采集、显示和管理，所述实时数据模块(52)用于对电力数据进行实时显示；所述分析预警模块(53)用于当电力数据异常时，向用户发送报警消息并推送故障信息。

5.根据权利要求4所述的基于物联网的智慧用电安全监管系统，其特征在于：所述能耗管理模块(51)包括能耗分项计量单元(54)、能耗统计分析单元(55)和能耗控制管理单元(56)；所述能耗分项计量单元(54)用于按照能耗信息的一类特征信息对能耗进行分项计量并显示，所述能耗统计分析单元(55)用于按照能耗信息的二类特征信息对能耗进行分类统计、诊断和显示；所述能耗控制管理单元(56)用于在能耗分项计量单元(54)和/或能耗统计分析单元(55)显示的数据超过相应设定的能耗阈值时，向用户发送预警信息。

6.根据权利要求5所述的基于物联网的智慧用电安全监管系统，其特征在于：所述能耗控制管理单元(56)发送预警信息的方式分为应用消息提醒、短信报警和告警电话，所述应用消息提醒、短信报警和告警电话的优先级可供用户进行配置。

7.根据权利要求6所述的基于物联网的智慧用电安全监管系统，其特征在于：所述能耗控制管理单元(56)发送预警信息的模式包括一类预警模式和二类预警模式，在所述一类预警模式下的三种预警方式的优先级均可配置，在所述二类报警模式下的三种预警方式的优先级相同且同时触发；

所述能耗阈值均包括一类阈值和二类阈值，所述一类阈值小于对应的二类阈值；所述能耗控制管理单元(56)用于在能耗分项计量单元(54)和/或能耗统计分析单元(55)显示的数据大于相应的一类阈值且小于相应的二类阈值时，启用一类预警模式；所述能耗控制管理单元(56)还用于在能耗分项计量单元(54)和/或能耗统计分析单元(55)显示的数据大于或等于相应的二类阈值时，启用二类预警模式。

8.根据权利要求5所述的基于物联网的智慧用电安全监管系统，其特征在于：所述一类特征信息包括功能类型、时间段信息、建筑信息、部门类别和设备编号，所述二类特征信息包括项目类别、能耗类别和时间段。

9.根据权利要求4所述的基于物联网的智慧用电安全监管系统，其特征在于：所述分析预警模块(53)包括地图导航单元(57)，所述地图导航单元(57)用于在电子地图中显示故障设备和/或故障线路的位置并为用户提供导航路线。

10.根据权利要求4所述的基于物联网的智慧用电安全监管系统，其特征在于：所述分析预警模块(53)包括视频监控单元(58)，所述视频监控单元(58)用于显示故障设备和/或故障线路位置处的监控视频信息。

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