CN112994245A - 智能用电管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了智能用电管理系统，属于智能用电管理技术领域。本发明包括电能测控装置，用于采集、存储和传送各用电设备的电量信息、电表侧用户输入的电压、电流信息以及读取的电表中的用电数据，执行控制命令；集中器，用于实现各个电能测控装置与用户管理平台之间的信息传递，并转换通信协议；用户管理平台，用于统计分析各用户的电能使用情况，将各用电设备与电表关联，判断耗电异常设备，下达控制命令；移动终端，用于访问用户管理平台并执行查询命令。将电网输入用户电能、用户各用电设备使用电能和电能表中电能进行统一采集监控，三者结合相互比较判断，保证了电能计量的准确性，并可及时获取用电设备及电能表异常运行情况。

Description

智能用电管理系统
技术领域
本发明涉及智能用电管理技术领域，具体涉及为智能用电管理系统。
背景技术
电能作为重要的清洁能源，随着经济社会的发展，占据了越来越重要的地位。智能电网、能源互联网等等新概念和技术的提出，对于居民智能用电受到了越来越多的重视。然而传统的智能用电系统仅仅是对每户居民家中的电表进行远程智能抄表统计用户的用电信息，用户无法实时获取用电信息，且也无法远程实现对电表的控制，且多采用有线的方式进行通信，维护困难，同时用户与电网之间的互动不足，也不能及时发现异常设备造成的大耗电量，监控力弱，以至于造成电力浪费，增加了用户的用电量。
发明内容
本发明的目的是提供一种覆盖范围广、用电信息准确并能实现统一数据管理的智能用电管理系统。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
智能用电管理系统，包括
电能测控装置，用于采集、存储和传送各用电设备的电量信息、电表侧用户输入的电压、电流信息以及读取的电表中的用电数据，执行控制命令；
集中器，用于实现各个电能测控装置与用户管理平台之间的信息传递，并转换通信协议；
用户管理平台，用于统计分析各用户的电能使用情况，将各用电设备与电表关联，判断耗电异常设备，下达控制命令；
移动终端，用于访问用户管理平台并执行查询命令。
进一步的是，所述电能测控装置包括第一电能计量模块、智能电表、设备测量单元、第二Zigbee通信模块、微处理器、存储器、第三Zigbee通信模块、控制开关和电源模块，所述第一电能计量模块、智能电表、第二Zigbee通信模块、存储器、第三Zigbee通信模块、控制开关和电源模块分别与微处理器连接，所述设备测量单元通过第二Zigbee通信模块与微处理器连接；
所述第一电能计量模块用于采集测量电表侧的用户输入线上的电压和电流数据并发送到微处理器中进行实时计量和数据处理，所述微处理器还用于获取智能电表中的用电数据，所述设备测量单元用于实时采集用户各用电设备的电量数据并无线传输到微处理器中，所述第二Zigbee通信模块用于实现设备测量单元传输与微处理器之间的数据通信，所述存储器用于存储第一电能计量模块采集的电压、电流数据、设备测量单元采集的用电设备用电数据以及从智能电表中读取的用电数据，所述第三Zigbee通信模块用于实现微处理器与集中器之间的数据通信，所述控制开关用于根据微处理的指令接通或关断供电网与智能电表或用电设备的连接，电源模块用于向微处理器提供工作电源。
进一步的是，所述设备测量单元包括第二电能计量模块和第一Zigbee通信模块，所述第二电能计量模块设置在用户的各用电设备上，用于测量用电设备的用电量，所测得的用电量通过第一Zigbee通信模块传输出到第二Zigbee通信模块中，并通过第二Zigbee通信模块将数据传输到微处理器中。
进一步的是，所述控制开关包括总控制开关和多个分控制开关，所述总控制开关用于控制电能输入用户的电路通断，电能通过分控制开关输送到各用电设备中，所述分控制开关通过微处理器控制各用电设备的接通或关断。
进一步的是，所述集中器包括第四Zigbee通信模块、GPRS通信模块、铁电存储器、RS-485通信模块、电源模块和中央处理器，所述第四Zigbee通信模块、GPRS通信模块、铁电存储器、RS-485通信模块和电源模块分别与中央处理器连接，所述第四Zigbee通信模块用于中央处理器与微处理器之间的数据通信，所述GPRS通信模块用于中央处理器与用户管理平台之间的数据通信，所述RS-485通信模块用于本地服务器与中央处理器的数据通信。
进一步的是，所述用户管理平台建立在云服务器上，包括
用户管理模块，用于设置、查询并核对用户身份、密码、用户号、电表号、用户地址；
智能用电管理模块，用于存储、计算、统计和分析电能测控装置传输的用电信息，根据用电情况给出用户合理建议，并判断异常用电信息，发出指令；
用电异常告警模块，用于根据智能用电管理模块发出的异常用电信息指令通过短信发出警报给用户；
通信模块，用于中央处理器、移动终端分别与用户管理平台进行数据通信。
进一步的是，所述通信模块包括GPRS通信模块和以太网通信模块，与移动通信网络互联，中央处理器与用户管理平台通过GPRS无线网络通信，移动终端与用户管理平台通过以太网或互联网通信。
本发明的有益效果：
1、本发明提出的智能用电管理系统将电网输入用户电能、用户各用电设备使用电能和电能表中电能进行统一采集监控，三者结合相互比较判断，保证了电能计量的准确性，并可及时获取用电设备及电能表异常运行情况，及时通知用户及电网公司。
2、本发明提出的智能用电管理系统利用Zigbee无线模块实现了用电设备到微处理器的数据传输，微处理器到集中器的数据传输，其分布式数据采集结构，可解决数据分布密集而导致布线困难，以及数据无法统一的问题，不仅能够实现单独对用户家中设备用电情况的总管理，也能实现对一栋楼每个用户用电信息的管理。
3、本发明提出的智能用电管理系统通过GPRS通信实现集中器到用户管理平台，可实现数据的高速传输，通过云平台及时对用户的用电情况进行分析处理，实现安全可靠的用电管理。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的电能测控装置结构示意图；
图3为本发明的集中器结构示意图；
图4为本发明的用户管理平台结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的说明。
实施例1
如图1所示的智能用电管理系统，包括电能测控装置，用于采集、存储和传送各用电设备的电量信息、电表侧用户输入的电压、电流信息以及读取的电表中的用电数据，执行控制命令；集中器，用于实现各个电能测控装置与用户管理平台之间的信息传递，并转换通信协议；用户管理平台，用于统计分析各用户的电能使用情况，将各用电设备与电表关联，判断耗电异常设备，下达控制命令；移动终端，用于访问用户管理平台并执行查询命令，移动终端可以但不限于智能手机、平板。其中，用户管理平台还可以接入面向供电侧用户的供电管理系统、以及面向小区、用户楼等管理侧的用电管理系统，即用户个人。供电侧用户一家管理侧用户均可通过账号信息访问查询相关用电情况。
系统将电网输入用户电能、用户各用电设备使用电能和电能表中电能进行统一采集监控，三者结合相互比较判断，保证了电能计量的准确性，并可及时获取用电设备及电能表异常运行情况，及时通知用户及电网公司。
实施例2
在实施例1的基础上，如图2所示，电能测控装置包括第一电能计量模块、智能电表、设备测量单元、第二Zigbee通信模块、微处理器、存储器、第三Zigbee通信模块、控制开关和电源模块，第一电能计量模块、智能电表、第二Zigbee通信模块、存储器、第三Zigbee通信模块、控制开关和电源模块分别与微处理器连接，设备测量单元通过第二Zigbee通信模块与微处理器连接。
其中，第一电能计量模块用于采集测量电表侧的用户输入线上的电压和电流数据并发送到微处理器中进行实时计量和数据处理，微处理器还用于获取智能电表中的用电数据，设备测量单元用于实时采集用户各用电设备的电量数据并无线传输到微处理器中，第二Zigbee通信模块用于实现设备测量单元传输与微处理器之间的数据通信，存储器用于存储第一电能计量模块采集的电压、电流数据、设备测量单元采集的用电设备用电数据以及从智能电表中读取的用电数据，第三Zigbee通信模块用于实现微处理器与集中器之间的数据通信，控制开关用于根据微处理的指令接通或关断供电网与智能电表或用电设备的连接，电源模块用于向微处理器提供工作电源。
上述装置中，设备测量单元包括第二电能计量模块和第一Zigbee通信模块，第二电能计量模块设置在用户的各用电设备上，用于测量用电设备的用电量，所测得的用电量通过第一Zigbee通信模块传输出到第二Zigbee通信模块中，并通过第二Zigbee通信模块将数据传输到微处理器中。
控制开关包括总控制开关和多个分控制开关，所述总控制开关用于控制电能输入用户的电路通断，电能通过分控制开关输送到各用电设备中，所述分控制开关通过微处理器控制各用电设备的接通或关断。
电能测控装置利用设备测量单元实时获取用户家中各用电设备的用电量信息，同时实时获取用户输电线上的电量信息，也同时实时获取智能电表中的用电量信息，将三组数据分别存储在存储器中，并实时传输数据到集中器中进行存储，再由集中器传输到用户管理平台中进行分析计算，将三组数据定时进行电量对比，例如，先将第一电能计量模块采集的输入电量与电能表中的用电信息进行对比，若二者数据量差大于设定值，则进一步判断各用电设备的用电量总和是否与第一电能计量模块采集的输入电量值无大差别，若二者数值基本相同，则用户管理平台提示智能电表可能故障；若二者数值量差过大，则进一步判断用电设备中有异常工作的设备，用户管理平台及时向用户告警；同时，若用户出现不在家无法及时排出故障时，用户管理平台及时发出控制命令。通过微处理器控制控制开关，切断供电输入或异常用电设备的输入，对室内电路进行可靠保护，并防止电气火灾的发生。
实施例3
在实施例1和2的基础上，如图3所示，集中器包括第四Zigbee通信模块、GPRS通信模块、铁电存储器、RS-485通信模块、电源模块和中央处理器，第四Zigbee通信模块、GPRS通信模块、铁电存储器、RS-485通信模块和电源模块分别与中央处理器连接，第四Zigbee通信模块用于中央处理器与微处理器之间的数据通信，GPRS通信模块用于中央处理器与用户管理平台之间的数据通信，RS-485通信模块用于本地服务器与中央处理器的数据通信。
一个集中器针对一个电能测控装置，当面对多个用户或者针对小区进行用电管理时，则对应多个集中器，电能测控装置通过用Zigbee网络与集中器进行数据通信，集中器再通过GPRS网络与用户管理平台进行数据通信，Zigbee网络可以很好的解决数据分布较密、距离较近问题，而GPRS网络则可以实现高速传输、安全可靠、远距离大范围的特点。即采用低成本的ZigBee无线模块组网技术，结合GPRS网络组建了一个无线传输信道，缩短了单段的传输距离，削弱了信遭衰减与干扰的影响，提高了信道传输的稳定性。让系统数据采集及时准确，传输容量大，且对电表、用电设备进行远程控制，安装维护方便，数据采集范围广。
实施例4
在实施例3的基础上，如图4所示，用户管理平台建立在云服务器上，包括用户管理模块，用于设置、查询并核对用户身份、密码、用户号、电表号、用户地址；智能用电管理模块，用于存储、计算、统计和分析电能测控装置传输的用电信息，根据用电情况给出用户合理建议，并判断异常用电信息，发出指令；用电异常告警模块，用于根据智能用电管理模块发出的异常用电信息指令通过短信发出警报给用户；通信模块，用于中央处理器、移动终端分别与用户管理平台进行数据通信。
用户管理平台建立了用户的个人信息后，用户可通过账号信息访问平台，进行用电信息查询。同时平台也将实时监测的电量信息进行管理计算，将合理的用电建议以及异常的用电信息反馈给用户，让用户及时进行用电调整以及故障维修，减少电力浪费，增加了用户与电网之间的互动性，也提高了用电的安全性。
值得说明的是，通信模块包括GPRS通信模块和以太网通信模块，可以与移动通信网络互联，中央处理器与用户管理平台通过GPRS无线网络通信，移动终端与用户管理平台通过以太网或互联网通信，可随时随地监控用电设备，进行智能管理。

Claims (7)

1.智能用电管理系统，其特征在于，包括电能测控装置，用于采集、存储和传送各用电设备的电量信息、电表侧用户输入的电压、电流信息以及读取的电表中的用电数据，执行控制命令；集中器，用于实现各个电能测控装置与用户管理平台之间的信息传递，并转换通信协议；用户管理平台，用于统计分析各用户的电能使用情况，将各用电设备与电表关联，判断耗电异常设备，下达控制命令；移动终端，用于访问用户管理平台并执行查询命令。
2.根据权利要求1所述的智能用电管理系统，其特征在于，所述电能测控装置包括第一电能计量模块、智能电表、设备测量单元、第二Zigbee通信模块、微处理器、存储器、第三Zigbee通信模块、控制开关和电源模块，所述第一电能计量模块、智能电表、第二Zigbee通信模块、存储器、第三Zigbee通信模块、控制开关和电源模块分别与微处理器连接，所述设备测量单元通过第二Zigbee通信模块与微处理器连接；
所述第一电能计量模块用于采集测量电表侧的用户输入线上的电压和电流数据并发送到微处理器中进行实时计量和数据处理，所述微处理器还用于获取智能电表中的用电数据，所述设备测量单元用于实时采集用户各用电设备的电量数据并无线传输到微处理器中，所述第二Zigbee通信模块用于实现设备测量单元传输与微处理器之间的数据通信，所述存储器用于存储第一电能计量模块采集的电压、电流数据、设备测量单元采集的用电设备用电数据以及从智能电表中读取的用电数据，所述第三Zigbee通信模块用于实现微处理器与集中器之间的数据通信，所述控制开关用于根据微处理的指令接通或关断供电网与智能电表或用电设备的连接，电源模块用于向微处理器提供工作电源。
3.根据权利要求2所述的智能用电管理系统，其特征在于，所述设备测量单元包括第二电能计量模块和第一Zigbee通信模块，所述第二电能计量模块设置在用户的各用电设备上，用于测量用电设备的用电量，所测得的用电量通过第一Zigbee通信模块传输出到第二Zigbee通信模块中，并通过第二Zigbee通信模块将数据传输到微处理器中。
4.根据权利要求2所述的智能用电管理系统，其特征在于，所述控制开关包括总控制开关和多个分控制开关，所述总控制开关用于控制电能输入用户的电路通断，电能通过分控制开关输送到各用电设备中，所述分控制开关通过微处理器控制各用电设备的接通或关断。
5.根据权利要求1所述的智能用电管理系统，其特征在于，所述集中器包括第四Zigbee通信模块、GPRS通信模块、铁电存储器、RS-485通信模块、电源模块和中央处理器，所述第四Zigbee通信模块、GPRS通信模块、铁电存储器、RS-485通信模块和电源模块分别与中央处理器连接，所述第四Zigbee通信模块用于中央处理器与微处理器之间的数据通信，所述GPRS通信模块用于中央处理器与用户管理平台之间的数据通信，所述RS-485通信模块用于本地服务器与中央处理器的数据通信。
6.根据权利要求5所述的智能用电管理系统，其特征在于，所述用户管理平台建立在云服务器上，包括
用户管理模块，用于设置、查询并核对用户身份、密码、用户号、电表号、用户地址；
智能用电管理模块，用于存储、计算、统计和分析电能测控装置传输的用电信息，根据用电情况给出用户合理建议，并判断异常用电信息，发出指令；
用电异常告警模块，用于根据智能用电管理模块发出的异常用电信息指令通过短信发出警报给用户；
通信模块，用于中央处理器、移动终端分别与用户管理平台进行数据通信。
7.根据权利要求6所述的智能用电管理系统，其特征在于，所述通信模块包括GPRS通信模块和以太网通信模块，与移动通信网络互连，中央处理器与用户管理平台通过GPRS无线网络通信，移动终端与用户管理平台通过以太网或互联网通信。
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