CN113781710A - 一种基于电力物联网的农排灌溉扫码用电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电力物联网的农排灌溉扫码用电系统，固定板的两端水平固定在两根电力柱上；电表箱固定在固定板，电表箱内包括数量相互对应的三相接触器、用户空开以及三相电能表；电表箱的下方设置有地埋管，数量与三相电能表的数量一致，地埋管内设置有三相电线路，一端与用户空开连接，另一端通过地埋管经过地下与地头的水泵房连接，水泵房外部设置用电二维码和使用说明；共享用电计量箱安装在电力柱上；智能共享用电终端设置在共享用电计量箱内，智能共享用电终端还与三相电能表连接以及与用电运营管理平台无线连接；智能共享用电终端获取的数据和信息实时上传至用电运营管理平台。提高农户用电便捷、安全、实时结算以及低成本管理。

Description

一种基于电力物联网的农排灌溉扫码用电系统

技术领域

本发明涉及农田用电计量技术领域，尤其涉及一种基于电力物联网的农排灌溉扫码用电系统。

背景技术

农业灌溉主要是指对农业耕作区进行的灌溉作业，能够及时补充植物所需水分，满足生长需求。传统的农业灌溉设备存在诸多不足，操作繁琐，不可根据灌溉使用需求做到分支灌溉水的合理分流利用，无法满足节能环保需求，不能够以绿色能源发电来及时补充电能，无法避免电能的过多损耗，而且不向供电部门申请或未经批准私拉线路，不能够将监测数据远程共享，从而不便于人员及时应对调控。在用电高峰期可能会延时结算产生费用拖欠，管理成本较高。

公布号为CN110741913A的专利文献公开了一种农田智能灌溉控制装置，包括保护外壳，所述的保护外壳内设有灌溉控制板以及与灌溉控制板电性连接的强电计量控制模块、加密远传模块、采集设备接口、CPU卡刷卡板以及终端显示屏，所述强电计量控制的一侧设有与强电计量控制电性连接的380V输入输出接口，所述的灌溉控制板、强电计量控制模块、加密远传模块、采集设备接口、CPU卡刷卡板、终端显示屏以及380V输入输出接口分别固定在保护外壳内。该发明提供一种使用便捷，满足传统灌溉设备水电双计量，数据采集预警与远程控制基础上，实现灌溉控制设备的高度集成化，安全用电管理，数据加密传输，安全可靠的智能灌溉控制装置。但是，该发明采用单控结构，数据采集、传输及控制不够稳定准确。

公告号为CN2562463Y的专利文献公开了一种电力部门控制用户农田灌溉的TM卡农田灌溉用电控制装置，可有效解决用户共用一台抽水机的用电问题，它是由箱体、电度表、交流接触器及控制盒构成，箱体前部有箱门，内壁上装有电度表及交流接触器，箱门内有控制盒，上部有抄表孔，控制盒内装有单片机、数据存储器、跳合闸控制电路、显示电路、脉冲电路、报警电路、数据读写电路及电源部分组成的强弱两部分控制电路，有效用于解决多用户共用一台抽水机的用电问题，其结构新颖独特，使用方便，能有效实现无人持守水泵计量计费的工作，有效解决因共用水泵灌溉时各自所用电量不同而产生的收费纠纷，有利于电力部门的管理与发展，但是，该专利文献同样未能解决上述数据传输及控制稳定性的问题，另外，其采用TM卡计费收费，技术落后，使用不便。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种基于电力物联网的农排灌溉扫码用电系统，提高对农村灌溉用电的便捷、安全、实时结算以及低成本管理。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于电力物联网的农排灌溉扫码用电系统，包括用电运营管理平台、设置在农村的多个电力柱组、设置在农村的多个水泵房、固定板、电表箱、总闸箱、共享用电计量箱、三相接触器以及智能共享用电终端；所述电力柱组包括两根竖直设置的电力柱，所述固定板的两端分别水平固定在两根所述电力柱上；所述电表箱的数量设置多个，分别固定在所述固定板上，所述电表箱内包括设置数量相互对应的至少一个三相接触器、至少一个用户空开以及至少一个三相电能表；所述电表箱的下方设置有地埋管，数量与所述三相电能表的数量一致，所述地埋管内设置有三相电线路，一端与所述用户空开连接，另一端通过所述地埋管经过地下与地头的水泵房连接，所述水泵房外部设置用电二维码和使用说明；所述总闸箱固定在所述固定板上，位于所述电表箱的一侧，内部设置有总空开，连接总线和所述三相电能表；所述共享用电计量箱通过抱杆安装固定在其中一个所述电力柱上；所述智能共享用电终端设置在所述共享用电计量箱内，所述智能共享用电终端还与所述三相电能表连接以及与所述用电运营管理平台无线连接；所述智能共享用电终端包括微控制单元处理器以及与所述微控制单元处理器连接的电源模块、存储模块、安全芯片、实时时钟、调试维护模块、定位模块、移动通信模块、RS485通信模块、红外通信模块、检修门监控、用电通道监控、紧急停电按键和用电状态指示灯；所述智能共享用电终端获取的数据和信息实时上传至所述用电运营管理平台。

可选的，所述电表箱由电表箱门、电表箱体和电控锁连接开启或关闭；所述共享用电计量箱包括计量箱体和检修门，所述计量箱体和所述检修门通过电控锁连接开启或关闭；所述智能共享用电终端包括智能边缘感知模块，分别与所述计量箱体内设置的温湿传感器、电流传感器、烟雾传感器、位移传感器以及磁传感器连接。

可选的，包括围栏，所述围栏设置在所述电力柱组的四周，所述围栏一侧设置有安全门，所述安全门的一侧与所述围栏活动连接，另一侧通过门锁固定连接；所述电力柱上设置有摄像头。

可选的，所述智能共享用电终端的数量设置为两个，都设置在所述共享用电计量箱内部，并通过信号线互相连接；所述共享用电计量箱内设置有计量箱空开，所述计量箱空开分别与所述智能共享用电终端以及所述总空开连接。

可选的，所述共享用电计量箱位于所述固定板的下方，靠近所述总闸箱；每个所述电表箱内设置两个所述三相电能表。

可选的，所述智能共享用电终端包括盒体，所述盒体的一端设置有移动通信模块连接线，所述移动通信模块连接线分别与电能表和所述移动通信模块连接；所述盒体的顶部设置有LED指示灯、密封塞和SIM卡安装口；所述盒体的一侧设置有排插；所述盒体的两端设置有固定结构，用于限位所述盒体。

长期以来，农村排灌用电因季节性强、时间短、地点不固定、用电设备质量差，以及短时间大面积低压农村排灌用电不但造成装表收费难、电能损耗大，而且违章用电严重，电力收费难，安全隐患多，用电纠纷不断，人身伤害事故频频发生等特点，不但给供电企业的经营和安全管理带来了很多困难，而且因用电不规范极易发生人身触电事故和设备损坏事故，给电网安全稳定运行带来了诸多威胁。

本发明的积极有益效果：本发明提供了一种结构简单、扫码取电、实时监控、方便快捷、稳定性好的基于电力物联网的农排灌溉扫码用电系统。针对农民对排灌用电的季节性、临时性、公用性用电需求，从简化办电手续、提升用电状态全感知等方面出发，汇集泛在电力物联网、移动通信、云平台、大数据、互联网+、嵌入式系统、信息安全等技术，兼容电力行业相关标准及规约，在电网企业及用户数据和信息安全的情况下，为电网企业及设备和用户及设备提供全时空泛在物联，为电力用户提供电力资源共享、深度融会贯通电网内部和外部应用的数据和信息，提高共享及开放能力。投资管理成本低，开户、充值和退费等用电手续简便，安全，扩展功能丰富。

附图说明

图1是本发明的实施例1提供的一种电力柱组固定电表箱、总闸箱和共享用电计量箱的结构示意图；

图2是本发明的实施例1提供的一种基于电力物联网的农排灌溉扫码用电系统的示意框图；

图3是本发明的实施例1提供的一种共享用电计量箱的结构示意图；

图4是本发明的实施例1提供的一种微控制单元处理器的示意框图；

图5是本发明的实施例1提供的一种智能共享用电终端的结构示意图。

具体实施方式

下面结合一些具体实施方式，对本发明做进一步说明。

实施例1

如图1至图5所示，一种基于电力物联网的农排灌溉扫码用电系统，包括用电运营管理平台、设置在农村的多个电力柱组、设置在农村的多个水泵房、固定板2、电表箱4、总闸箱13、共享用电计量箱3、三相接触器7以及智能共享用电终端11；所述电力柱组包括两根竖直设置的电力柱1，所述固定板2的两端分别水平固定在两根所述电力柱1上；所述电表箱4的数量设置多个，分别固定在所述固定板2上，所述电表箱4内包括设置数量相互对应的至少一个三相接触器7、至少一个用户空开6以及至少一个三相电能表5；所述电表箱4的下方设置有地埋管10，数量与所述三相电能表5的数量一致，所述地埋管10内设置有三相电线路，一端与所述用户空开6连接，另一端通过所述地埋管10经过地下与地头的水泵房连接，所述水泵房外部设置用电二维码和使用说明；所述总闸箱13固定在所述固定板2上，位于所述电表箱4的一侧，内部设置有总空开，连接总线和所述三相电能表5；所述共享用电计量箱3通过抱杆安装固定在其中一个所述电力柱1上；所述智能共享用电终端11设置在所述共享用电计量箱3内，所述智能共享用电终端11还与所述三相电能表5连接以及与所述用电运营管理平台无线连接；所述智能共享用电终端11包括微控制单元处理器以及与所述微控制单元处理器连接的电源模块、存储模块、安全芯片、实时时钟、调试维护模块、定位模块、移动通信模块、RS485通信模块、红外通信模块、检修门监控、用电通道监控、紧急停电按键和用电状态指示灯；所述智能共享用电终端11获取的数据和信息实时上传至所述用电运营管理平台。

用户在水泵房通过移动装置扫描外部的用电二维码，可以参考旁边的使用说明来进行操作，使用基本流程为注册、扫码、支付缴费、用电以及结算，登录APP或进行付费等操作后，用电运营管理平台将对应的账户余额和电价信息发送给智能共享用电终端11，智能共享用电终端11控制三相接触器的开启或关闭，同时采集电能表数据并计费；电能表记录电能的使用数据，智能共享用电终端11实时采集电能表电量、电压、电流、开盖事件等信息并计费，发送跳合闸指令控制三相接触器7来开启/闭合用电线路，从电能表出来的三相电通过下方的地埋管10输送到对应的水泵房处，使得用户可以在对应的水泵房处取电用水灌溉，方便安全；运维管理人员可以通过移动显示终端登录所述用电运营管理平台可以进行远程监管和查看记录；总闸箱13内的总空开与电力柱1上设置的变压器连接，总空开用于保护电路总线的安全，在短路等安全隐患现象出现时自动断路；根据周围水泵房的数量设置三相电能表5的数量，每个三相电能表5、每个三相接触器7以及每个用户空开6对应一个水泵房，用户空开6可以保障每个水泵房的用电安全，而且互相不受影响。任何人都可以在水泵房处扫码使用，不用担心触电，保障安全。MCU微控制单元处理器主要用于智能共享用电终端11的运算和控制，负责各业务功能及模块之间的调度；电源模块支持多种规格电源输入和输出，负责给各模块及部件提供稳定的电源，在无电情况下保持各模块长时间的工作；存储模块用于存储各种电力参数、模型和数据；安全芯片用于安全接入电力内网相关系统和设备，主要用于身份和权限认证，保证与电网企业系统和现场作业终端等通信的安全认证，模块内置了SM1、SM2和SM3等算法，可以实现数据的加密、解密、签名、验签、身份认证、访问权限控制和通信线路保护等多种功能，保证了设备数据存储、传输、交互的安全性；实时时钟用于与电网企业系统、现场作业终端、电能表等进行时间同步，为数据模型和边缘计算提供时钟依据，保证与电网企业系统之间的时间同步。调试维护模块通过串口或者网口与调试机器连接，方便设备开发维护人员进行调试。定位模块用于方便拆装、移动等业务管理及运维，方便用户查找智能共享电源计量箱的具体位置。移动通信模块用于与电网企业系统或用电运营管理平台通信，通过红外通信模块与现场作业终端通信，移动通信模块是通过移动通信网络，不仅限于移动网络的包括2G、3G、4G、5G、NB-IOT、WIFI、微功率无线、蓝牙等方式与电网企业系统或用电运营管理平台进行通信，并可以接收电网企业系统或用电运营管理平台的数据，为远程升级、数据上传，数据下载，数据交互提供无线通信通道。RS485通信模块用于采集多个电能表的数据，并支持多表位多通道用电。检修门监控和用电通道监控用于实时监测检修门、共享用电计量箱3内的状态；用电状态指示灯用于指示设备运行状态，防止二维码/条形码陷阱，如果别人把二维码换了的话，指示灯就不会亮，如果是正确的二维码就会闪烁；紧急停电按键用于用户一键紧急停电，避免损失，提高安全保障。

参考图3，所述智能共享用电终端11的数量设置为两个，都设置在所述共享用电计量箱3内部，通过信号线互相连接，所述共享用电计量箱3内设置有计量箱空开12，所述计量箱空开12分别与所述智能共享用电终端11以及所述总空开连接，保护智能共享用电终端11的安全。共享用电计量箱3的底部设置有多个圆形通孔，信号线通过圆形通孔将智能共享用电终端11分别与多个三相电能表5连接，采用多路控制，每个智能共享用电终端11是四路控制，一共可以控制八路。所述共享用电计量箱3位于所述固定板2的下方，靠近所述总闸箱13，方便接线以及运维人员检修；每个所述电表箱4内至少设置两个所述三相电能表5，所述三相电能表5的总数量根据周围水泵房的数量设置。每个电能表分别记录所对应的水泵房的用电信息，并发送到智能共享用电终端11。总空开支持三相四线的P空开或者单相零火线P空开。三相接触器7支持三相四线的P空开或者单相零火线P空开，通过智能共享用电终端11可以控制其断合闸，远程开启或关闭。用户空开6支持三相四线的P空开或者单相零火线P空开。

参考图5，所述智能共享用电终端11包括盒体，所述盒体的一端设置有移动通信模块连接线，所述移动通信模块连接线分别与电能表和所述移动通信模块连接；所述盒体的顶部设置有LED指示灯16、密封塞15和SIM卡安装口；所述盒体的一侧设置有排插17，用于接线；所述盒体的两端设置有固定结构耳板14，用于限位所述盒体在共享用电计量箱3内。LED指示灯16用于显示智能共享用电终端11的工作状态等信息、SIM卡安装口用于安装移动数据SIM卡，密封塞15用于密封保护SIM卡，起限位作用；

所述电表箱4由电表箱门、电表箱体和电控锁连接开启或关闭；所述共享用电计量箱3包括计量箱体和检修门，所述计量箱体和所述检修门通过电控锁连接开启或关闭；所述智能共享用电终端11与所述电控锁连接，用于监测检修门和电表箱门的开启状态，有助于监测窃电，提高设备以及用电的安全保障；所述智能共享用电终端11包括智能边缘感知模块，分别与所述计量箱体内设置的温湿传感器、电流传感器、烟雾传感器、位移传感器以及磁传感器连接。分别用于监测共享用电计量箱3内的温湿度、烟雾、检修门开启状态和磁场强度，实时监控高温、烟雾、过压、过流等信号，依据安全监控策略执行短信预警、移动应用预警、强制断电等安全防护措施。围栏8设置在所述电力柱组的四周，所述围栏8一侧设置有安全门9，所述安全门9的一侧与所述围栏8活动连接，另一侧通过门锁固定连接；围栏8的顶部设置成三角型，防止其他人员翻入触电；运维人员可以通过安全门9进入检修，所述电力柱1上设置有摄像头，能获取围栏8内的图像信息，监控使用人员或运维人员的举动，利于反窃电和安全操作。所述智能共享用电终端11还包括反窃电模型，根据设备状态感知信息、智能共享用电运营管理平台信息在用电设备侧实时分析，可根据预先设定的规则将窃电信息上传至智能共享用电运营管理平台或直接触发现场声光报警器和图像采集设备；具体的，可采用电压电流分析法，通过实时采集的电压电流数值，判断有没有异常窃电以及判断强磁干扰，如有强磁干扰电流表运行，设备可以检测到并声光报警。

用电控制支持远程费控和本地费控两种模式，默认为本地费控。

远程费控：通过智能共享用电终端11实时采集电能表的电量信息，用电运营管理平台的费控模块实现远程费控功能，并通过智能共享用电终端11发送跳合闸指令控制三相接触器，来开启/闭合用电线路。

本地费控：通过智能共享用电终端11实现。用电运营管理平台将账户余额、电价信息发送给智能共享用电终端11，智能共享用电终端11实时采集电量信息并计费，发送跳合闸指令控制三相接触器来开启/闭合用电线路。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种基于电力物联网的农排灌溉扫码用电系统，其特征在于，包括用电运营管理平台、设置在农村的多个电力柱组、设置在农村的多个水泵房、固定板、电表箱、总闸箱、共享用电计量箱、三相接触器以及智能共享用电终端；所述电力柱组包括两根竖直设置的电力柱，所述固定板的两端分别水平固定在两根所述电力柱上；所述电表箱的数量设置多个，分别固定在所述固定板上，所述电表箱内包括设置数量相互对应的至少一个三相接触器、至少一个用户空开以及至少一个三相电能表；所述电表箱的下方设置有地埋管，数量与所述三相电能表的数量一致，所述地埋管内设置有三相电线路，一端与所述用户空开连接，另一端通过所述地埋管经过地下与地头的水泵房连接，所述水泵房外部设置用电二维码和使用说明；所述总闸箱固定在所述固定板上，位于所述电表箱的一侧，内部设置有总空开，连接总线和所述三相电能表；所述共享用电计量箱通过抱杆安装固定在其中一个所述电力柱上；所述智能共享用电终端设置在所述共享用电计量箱内，所述智能共享用电终端还与所述三相电能表连接以及与所述用电运营管理平台无线连接；所述智能共享用电终端包括微控制单元处理器以及与所述微控制单元处理器连接的电源模块、存储模块、安全芯片、实时时钟、调试维护模块、定位模块、移动通信模块、RS485通信模块、红外通信模块、检修门监控、用电通道监控、紧急停电按键和用电状态指示灯；所述智能共享用电终端获取的数据和信息实时上传至所述用电运营管理平台。

2.如权利要求1所述的一种基于电力物联网的农排灌溉扫码用电系统，其特征在于，所述电表箱由电表箱门、电表箱体和电控锁连接开启或关闭；所述共享用电计量箱包括计量箱体和检修门，所述计量箱体和所述检修门通过电控锁连接开启或关闭；所述智能共享用电终端包括智能边缘感知模块，分别与所述计量箱体内设置的温湿传感器、电流传感器、烟雾传感器、位移传感器以及磁传感器连接。

3.如权利要求1所述的一种基于电力物联网的农排灌溉扫码用电系统，其特征在于，包括围栏，所述围栏设置在所述电力柱组的四周，所述围栏一侧设置有安全门，所述安全门的一侧与所述围栏活动连接，另一侧通过门锁固定连接；所述电力柱上设置有摄像头。

4.如权利要求1所述的一种基于电力物联网的农排灌溉扫码用电系统，其特征在于，所述智能共享用电终端的数量设置为两个，都设置在所述共享用电计量箱内部，并通过信号线互相连接；所述共享用电计量箱内设置有计量箱空开，所述计量箱空开分别与所述智能共享用电终端以及所述总空开连接。

5.如权利要求1所述的一种基于电力物联网的农排灌溉扫码用电系统，其特征在于，所述共享用电计量箱位于所述固定板的下方，靠近所述总闸箱；每个所述电表箱内设置两个所述三相电能表。

6.如权利要求1所述的一种基于电力物联网的农排灌溉扫码用电系统，其特征在于，所述智能共享用电终端包括盒体，所述盒体的一端设置有移动通信模块连接线，所述移动通信模块连接线分别与电能表和所述移动通信模块连接；所述盒体的顶部设置有LED指示灯、密封塞和SIM卡安装口；所述盒体的一侧设置有排插；所述盒体的两端设置有固定结构，用于限位所述盒体。

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