CN111711272A - 一种基于物联网智能断路器的云电表系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明专利提供一种基于物联网智能断路器的云电表系统及控制方法，包括互联网、云服务器、远程用户端、电费计算系统、用电控制单元和控制软件；远程用户端通过互联网与云服务器连接，电费计算系统通过互联网与云服务器相连，用电控制单元通过互联网与云服务器相连，控制软件安装在云服务器和远程用户端上；一个物联网智能断路器对应连接一个用电用户或一路用电设备，通讯模块与云服务器连接；本发明专利提供的基于物联网智能断路器的云电表系统及控制方法，使用带计量功能的物联网智能断路器和安装在云端及客户端上的自主开发的软件，可以实现电量的精细化计量、电费的精细化计算、电量电费的实时远程移动查询和安全用电管理。

Description

一种基于物联网智能断路器的云电表系统及控制方法
技术领域
本发明专利属于电力控制系统技术领域，具体说是涉及一种基于物联网智能断路器的云电表系统及控制方法。
背景技术
电表有机械式和数字式，装在用电设备之前，用于电量的计量。目前的电表系统，只能计量总量用电数据，无法提供详细的结构化用电数据，供电部门不能实时抄表，没有报警和保护功能。例如，通常人们只能在月初的时候才能知道上个月的电量和电费，在平时，只能通过电表箱来看电量数，但是很难知道实时电费是多少，但有时候为了实际的需要，可能需要了解实时电量和实时电费，此外，现有的电表还没有报警和保护功能，需要加装空气开关和电气火灾监测系统。因此，本专利针对如何克服现有电表的缺点和不足，完全取代现有的电表，实现数字化用电的技术难题进行解决。
发明内容
本发明专利的目的在于提供一种基于物联网智能断路器的云电表系统及控制方法，解决了如何使用带计量功能的物联网智能断路器和安装在云端及客户端上自主开发软件的技术问题，可以实现电量的精细化计量、电费的精细化计算、电量电费的实时远程移动查询和安全用电管理。
一种基于物联网智能断路器的云电表系统，包括互联网、云服务器、远程用户端、电费计算系统、用电控制单元和控制软件；所述远程用户端通过所述互联网与所述云服务器连接，所述电费计算系统通过所述互联网与云服务器相连，所述用电控制单元通过所述互联网与云服务器相连，所述控制软件安装在所述云服务器和所述远程用户端上；
所述用电控制单元包括带有计量功能的物联网智能断路器、通讯模块、电源模块或三者的结合体；一个物联网智能断路器对应连接一个用电用户或一路用电设备，所述物联网智能断路器采集用电数据和控制输入电流的通断，一个通讯模块用于传输多个物联网智能断路器的用电数据，电源模块分别给通讯模块、物联网智能断路器提供直流供电，通讯模块与云服务器连接，上传用电数据、接收并转发来自云服务器的指令，所述物联网智能断路器安装在用电设备的输入端之前；通讯模块具有用电数据存储介质，可以存储三个月以上的用电数据，并具有断网续传功能；
所述远程用户端通过网络系统接收物联网智能断路器上传的用电数据和报警信息，并使用用户端软件查看实时负荷、实时电量、实时电费、历史记录和报表，并通过互联网控制物联网智能断路器的分断和合闸；
所述远程用户端包括但不限于电脑、手机、PAD设备。
所述互联网还连接有供电部门、应急管理部门和消防部门。向供电部门提供实时的用电数据，向应急管理部门和消防部门提供线路温度、漏电、打火等报警信息。
所述云服务器还连接有电费计算系统，根据不同的用户的不同电价，提供不同的电费计算。
如尖峰谷平电价、固定电价、阶梯电价等。
所述互联网包括但不限于有线网络、无线网络、IOT网络。
所述用电数据包括电压、电流、负荷、线路温度、漏电电流、有功功率、无功功率、视在功率和线路温度升高、漏电、打火、过载等报警。
安装在所述用电设备之前的所述物联网智能断路器有1,2，……N个，N≥1；相邻的两个所述物联网智能断路器通过连接线连接。
一种云电表系统控制方法，包括以下步骤：
步骤S1：在用电设备的输入端之前，安装物联网智能断路器；
步骤S2：将通讯模块于云端相连，用电实时数据经通讯模块上传云端；
步骤S3：通过远程用户端软件监测用电数据和查询电费；
步骤S4：根据所述控制软件的指令，自动控制物联网智能断路器的分断和合闸；
步骤S5：通过远程用户端软件，远程控制物联网智能断路器的分断和合闸；
步骤S6：用电部门、应急部门和消防部门通过互联网分别接收用电实时数据和用电报警信息。
所述远程用户端通过网络系统接收物联网智能断路器上传的用电数据和报警信息，并使用用户端软件查看实时负荷、实时电量、实时电费、历史记录和报表，并通过互联网控制物联网智能断路器的分断和合闸；所述远程用户端包括但不限于电脑、手机、PAD设备。
本发明专利达成以下显著效果：
（1）本发明专利提供了一种采用带有计量功能的物联网智能断路器和云端及客户端软件组成的云电表系统，不仅完全取代电表，而且还能监测用电回路的电压、电流、负荷、线路温度、漏电电流、有功功率、无功功率、视在功率等用电数据，根据设定值发出报警并进行控制和保护；
（2）通过有线网络、无线网络、IOT网络将用电数据上传至云端，供电部门将数据与相关电价结合，向用户提供详细的用电数据和电费清单，用户通过手机APP或PC端软件，随时查看实时负荷、实时用电量和实时电费，如有用电报警，云端可实时推送报警到用户的手机端、PC端以及应急和消防部门；
（3）系统搭建简单，完全取代电表和电气火灾监测设备，节省建设成本和安装空间。实现能耗的精细化统计和管理，用户可以随时得到实时的用电数据和实时电费。供电部门可以实时抄表；为供电部门提供实时的用电大数据，为消防和应急指挥部门提供电气火灾监测数据和报警。
附图说明
图1为本发明专利实施例1中用于贸易结算的标准型云电表系统图一。
图2为本发明专利实施例2中用于贸易结算的简易型云电表系统图二。
图3为本发明专利实施例3中用于非贸易结算的简易型云电表系统图一。
图4为本发明专利实施例4中用于非贸易结算的基本型云电表系统图二。
具体实施方式
为了能更加清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
实施例1
参见图1，完全取代电表，用于贸易结算的标准型云电表系统，在一户一表的箱内将原有的贸易结算电表和传统空气开关拆除，更换成物联网智能断路器，在用户室内配电箱中的传统空气开关，全部更换成物联网智能断路器；
一户一表箱中的物联网智能断路器取代电表，做为贸易结算计量设备向供电部门提供实时的电量数据。供电部门通过电费计算系统计算实时电费，将详细的实时费用清单由云端软件通过互联网发送到用户的手机、PC端的客户端软件上。用户可通过手机、PC端的云电表系统的客户端软件查询实时电费并缴纳电费。
用户室内的配电箱内的物联网智能断路器，不用于贸易结算，仅向用户提供每一用电回路的详细用电数据，通过云电表系统的电费计算系统，分别计算每一用电回路详细的实时电量和实时电费。
物联网智能断路器采集的用电报警信息由通讯模块经互联网上传至云端，由云端将相关信息发送至用户、供电部门、应急和消防部门。
实施例2
参见图2，完全取代电表，用于贸易结算的简易型云电表系统，在一户一表的箱内将原有的贸易结算电表和传统空气开关拆除，更换成物联网智能断路器，在用户室内的配电箱中的传统空气开关保留不更换；
一户一表箱中的物联网智能断路器取代电表，做为贸易结算计量设备向供电部门提供实时的电量数据。供电部门通过电费计算系统计算实时电费，将详细的实时费用清单由云端软件通过互联网发送到用户的手机、PC端的客户端软件上。用户可通过手机、PC端的云电表系统的客户端软件查询实时电费并缴纳电费。
用户室内的配电箱内还是原有的传统空气开关，无法向用户提供每一用电回路的详细用电数据，不能分别计算每一用电回路详细的实时电量和实时电费。
物联网智能断路器采集的用电报警信息由通讯模块经互联网上传至云端，由云端将相关信息发送至用户、供电部门、应急和消防部门。
实施例3
参见图3，不取代电表，用于非贸易结算的简易型云电表系统，在一户一表的箱内将原有的贸易结算电表保留，将电表后的传统空气开关拆除，更换成物联网智能断路器，在用户室内的配电箱中的传统空气开关保留不更换；
一户一表箱中的物联网智能断路器不取代电表，做为非贸易结算计量设备不向供电部门提供实时的电量数据。通过互联网将实时用电数据发送至云端，经电费计算系统计算实时电费，将详细的实时费用清单由云端软件通过互联网发送到用户的手机、PC端的客户端软件上。用户可通过手机、PC端的云电表系统的客户端软件查询实时电费，但是不用于缴纳电费。
供电部门还是依据原有的电表计算电费，实际电费的缴纳还是原有的缴纳方式。
用户室内的配电箱内还是原有的传统空气开关，无法向用户提供每一用电回路的详细用电数据，不能分别计算每一用电回路详细的实时电量和实时电费。
物联网智能断路器采集的用电报警信息由通讯模块经互联网上传至云端，由云端将相关信息发送至用户、供电部门、应急和消防部门。
实施例4
参见图4，不取代电表，用于非贸易结算的基本型云电表系统，在一户一表的箱内将原有的贸易结算电表和传统空气开关保留不更换，将用户室内的配电箱中的传统空气开关全部更换为物联网智能断路器；
用户室内的配电箱内的物联网智能断路器，不用于贸易结算，仅向用户提供每一用电回路的详细用电数据。通过互联网将实时用电数据发送至云端，经电费计算系统计算实时电费，将详细的实时费用清单由云端软件通过互联网发送到用户的手机、PC端的客户端软件上。用户可通过手机、PC端的云电表系统的客户端软件查询实时电费，但是不用于缴纳电费。
供电部门还是依据原有的电表计算电费，实际电费的缴纳还是原有的缴纳方式。
物联网智能断路器采集的用电报警信息由通讯模块经互联网上传至云端，由云端将相关信息发送至用户、供电部门、应急和消防部门。
本发明专利具体工作过程：
在现有的380V/220V的供电系统中，在原来安装电表的位置，安装带有计量功能的物联网智能断路器；在用户的室内配电箱安装带有计量功能的物联网智能断路器。
将与物联网智能断路器相连的通讯模块和互联网的云端相连。
在手机、PC等客户端安装云电表相关软件，使用客户端软件通过互联网、云端软件与物联网智能断路器相连，接收用电数据和报警，查询实时用电数据、实时电费和历史记录。
使用客户端软件通过互联网对带有计量功能的物联网智能断路器进行设置，可实现定时和场景自动控制断路器的分断和合闸。
使用客户端软件通过互联网对带有计量功能的物联网智能断路器进行远程手动控制分断和合闸。
使用带计量功能的物联网智能断路器，将用电计量延伸到每一个用电回路，不仅可以提供总量用电数据，还可提供详细的结构化用电数据；
实时采集用电回路的电压、电流、负荷、有功功率、无功功率、视在功率等用电数据，完全取代电表；
断路器内有传感器和芯片，这是现有通用技术，在过载、线路温度升高、漏电、打火时发出报警并切断用电回路，完全取代电气火灾监测设备；
用电数据上传云端，经过云端软件将实时的用电数据、实时电费清单、用电报警信息，实时发送到用户的手机APP或PC端软件以及用电管理部门；
通讯模块或断路器中有存储介质，可以存储3个月以上的用电数据，并且具有断网续传的功能。
综上，现有技术的电表提供的是每一户的用电总和，这就是总量数据，本专利提供的是更加细化的，每一时段、每一用电回路的用电数据，即能够详细说明这个用电总和是如何构成的；用户可以通过手机APP或PC端软件，远程控制物联网断路器的通断，或将用电管理方案上传云端，根据用户设定的需求，分时分场景控制物联网断路器的通断。
注：
（1）本专利中物联网智能断路器的计量精度应在0.5s及以上；
（2）供电部门将数据和相关的电价结合，是现有技术；
（3）用户通过手机app或者PC端软件，查看电量和电费，是通用技术；
（4）本专利适用于电压为380V/220V及以下的供电系统。
本发明专利未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明专利的限制，本发明专利也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明专利的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明专利的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于物联网智能断路器的云电表系统，其特征在于，包括互联网、云服务器、远程用户端、电费计算系统、用电控制单元和控制软件；所述远程用户端通过所述互联网与所述云服务器连接，所述电费计算系统通过所述互联网与云服务器相连，所述用电控制单元通过所述互联网与云服务器相连，所述控制软件安装在所述云服务器和所述远程用户端上；
所述用电控制单元包括带有计量功能的物联网智能断路器、通讯模块、电源模块或三者的结合体；一个物联网智能断路器对应连接一个用电用户或一路用电设备，所述物联网智能断路器采集用电数据和控制输入电流的通断，一个通讯模块用于传输多个物联网智能断路器的用电数据，电源模块分别给通讯模块、物联网智能断路器提供直流供电，通讯模块与云服务器连接，上传用电数据、接收并转发来自云服务器的指令，所述物联网智能断路器安装在用电设备的输入端之前；通讯模块具有用电数据存储介质，可以存储三个月以上的用电数据，并具有断网续传功能；
所述远程用户端通过网络系统接收物联网智能断路器上传的用电数据和报警信息，并使用用户端软件查看实时负荷、实时电量、实时电费、历史记录和报表，并通过互联网控制物联网智能断路器的分断和合闸；
所述远程用户端包括但不限于电脑、手机、PAD设备。
2.根据权利要求1所述的基于物联网智能断路器的云电表系统，其特征在于，所述互联网还连接有供电部门、应急管理部门和消防部门，向供电部门提供实时的用电数据，向应急管理部门和消防部门提供线路温度、漏电、打火等报警信息。
3.根据权利要求2所述的基于物联网智能断路器的云电表系统，其特征在于，所述云服务器还连接有电费计算系统，根据不同的用户的不同电价，提供不同的电费计算。
4.根据权利要求3所述的基于物联网智能断路器的云电表系统，其特征在于，所述互联网包括但不限于有线网络、无线网络、IOT网络。
5.根据权利要求4所述的基于物联网智能断路器的云电表系统，其特征在于，所述用电数据包括电压、电流、负荷、线路温度、漏电电流、有功功率、无功功率、视在功率和线路温度升高、漏电、打火、过载等报警。
6.根据权利要求5所述的基于物联网智能断路器的云电表系统，其特征在于，安装在所述用电设备之前的所述物联网智能断路器有1,2，……N个，N≥1；相邻的两个所述物联网智能断路器通过连接线连接。
7.一种云电表系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：在用电设备的输入端之前，安装物联网智能断路器；
步骤S2：将通讯模块与云端相连；用电实时数据经通讯模块上传云端；
步骤S3：通过远程用户端软件监测实时用电数据和查询实时电费；
步骤S4：根据所述控制软件的指令，自动控制物联网智能断路器的分断和合闸；
步骤S5：通过远程用户端软件，远程控制物联网智能断路器的分断和合闸；
步骤S6：用电部门、应急部门和消防部门通过互联网分别接收用电实时数据和用电报警信息。
8.根据权利要求7所述的云电表系统控制方法，其特征在于，所述远程用户端通过网络系统接收物联网智能断路器上传的用电数据和报警信息，并使用用户端软件查看实时负荷、实时电量、实时电费、历史记录和报表，并通过互联网控制物联网智能断路器的分断和合闸；所述远程用户端包括但不限于电脑、手机、PAD设备。
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