CN113791259A - 一种用于智能电能表的费控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于智能电能表的费控系统，涉及费控技术领域，解决了对智能电表账户余额预警的技术问题；数据处理分析模块；所述数据处理分析模块包括基础数据处理单元、指令生成单元及输出单元；所述基础数据包括用电量数据、时间、用户超额次数、电力收费矩阵以及预存金额；所述基础数据处理单元用于对基础数据进行处理，生成用户评定等级、预估电量以及预估电费；根据评判分确定用户评级,然后根据用户评级确定用户的超额金；指令生成单元，根据用户评定等级和预估电费，生成指令；输出单元，用于发送指令至执行模块；执行模块，用于执行指令。本发明设计合理，便于智能电表费控。

Description

一种用于智能电能表的费控系统

技术领域

本发明属于费控技术领域，具体是一种用于智能电能表的费控系统。

背景技术

在现有技术中，用户可以通过网上充值的方式预存电费。但是有时候用户会忘记补缴电费，一旦账户内的余额用完后就会停电，其会影响用户的正常生产生活。另外现有技术中对于余额预警的方式比较简单，没有根据用户的实际用电情况，计算账户内剩余电费可用天数。因此需要一种费控系统对用户进行评级并设置超额金，同时对用户发出告警通知。

发明内容

本发明提供了一种用于智能电能表的费控系统，用于解决对智能电表账户余额预警的技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种用于智能电能表的费控系统，包括：

数据处理分析模块，用于对基础数据进行处理，并生成用户评定等级、预估电量以及预估电费；所述基础数据包括用电量数据、时间、用户超额次数、电力收费矩阵以及预存金额；

生成用户评定等级具体过程包括：

设定周期T，计算周期T内的日用电量平均方差、平均日用电量、日电费平均方差以及平均日电费，然后结合用户超额次数获取用户评判分；根据评判分确定用户评级,然后根据用户评级确定用户的超额金；

数据处理分析模块还包括指令生成单元，根据用户评级和预估电费，生成指令；输出单元，用于发送指令至执行模块；

执行模块，用于执行指令。

进一步地，根据评判分确定用户评级，具体过程包括：

分别设定第一级别界定值和第二级别界定值，所述第一级别界定值大于第二级别界定值，当评判分大于等于第一级别界定值时，判断用户为第一级用户，当评判分小于第一级别界定值且大于等于第二级别设定值时，判断用户为第二级用户；当评判分小于第二级别界定值时，判断用户为第三级用户，各级别分别对应设置有超额金占比。

进一步地，根据用户评级确定用户超额金，具体过程包括：

在各个用户评级中分别设置不同的超额金占比，所述超额金占比包括超额金占上个月总电费的百分比。

进一步地，生成预估电量的具体过程包括：

获取预估第n日的前一日用电量矩阵、前两日用电量矩阵以及去年同一日用电量矩阵，生成预估第n日用电量矩阵EXn。

进一步地，生成预估电费的具体过程包括：

获取电费收费矩阵Fn然后根据如下公式获得到第n日的总电费：

Dn＝EXn*Fn；

Sn＝D1+D2+…+Dn；

其中Dn为第n日的电费，Sn为到第n日的总电费。

进一步地，指令生成单元生成指令的具体过程包括：

在每日零点时，预估到设定天数时的总电费Sn，当Sn小于预存金额时，生成缴费通知；当预存金额用完时，生成告警指令，并计算超额金使用时间；当超额金用完时，生成分闸指令；当用户补缴超额金和预存金额时，生成合闸指令。

进一步地，计算超额金使用时间，具体过程包括：

在预存金额使用完后的第一个零点时，预估第一天电费S1，将S1与超额金进行比较，当S1大于超额金时，得到超额金使用时间为零天，当S1小于等于超额金时，预估到第二天的总电费S2，比较S2与超额金的大小，当S2大于超额金时，得到超额金使用天数为一天，当S2小于超额金时，计算S3的大小，然后将S3与超额金进行比较，重复以上过程直至Sn大于超额金，则超额金可使用天数为n-1天。

进一步地，还包括数据采集模块和数据存储传输模块，所述数据采集模块用于采集基础数据；所述数据存储传输模块用于存储传输基础数据和指令。

进一步地，所述执行模块包括分闸单元、合闸单元以及告警单元；所述分闸单元用于执行分闸指令；所述合闸单元用于执行合闸指令；所述告警单元用于发布缴费通知和告警指令，并将告警指令发送至用户智能设备终端。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过用户的用电情况，对用户进行评级；根据不同的级别设置可超额比，从而计算出用户的超额金。超额金的计算方式能够更加实际地为客户提供方便，使其有一定充足的时间补缴电费，不影响生产生活；

2、本发明通过设计预估电费计算，将近两日用电量情况与往年同一日用电量情况整合，预估第n日用电量矩阵，另外设计电价矩阵方便在实行每日不同时段不同电价的区域使用，能够准确并及时地对用户发出告警指令，提醒用户缴费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明原理框图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

这里使用的术语用于描述实施例，并不意图限制和/或限制本公开；应该注意的是，除非上下文另有明确指示，否则单数形式的“一”、“一个”和“该”也包括复数形式；而且，尽管属于“第一”、“第二”等可以在本文中用于描述各种元件，但是元件不受这些术语的限制，这些术语仅用于区分一个元素和另一个元素。

如图1所示，一种用于智能电能表的费控系统，包括数据采集模块、数据存储传输模块、数据处理分析模块及执行模块。

数据采集模块，用于采集智能电表端的基础数据，并将其发送至数据存储传输模块；

智能电表端的基础数据所述基础数据包括用电量数据、时间、用户超额次数、电力收费矩阵以及预存金额，所述用电量数据包括往年用电量、当年用电量数据、以及当日用电量。

数据存储传输模块，用于将基础数据发送至数据处理分析模块；

数据处理分析模块，用于对基础数据进行处理分析，生成指令；所述数据处理分析模块包括基础数据处理单元、指令生成单元及输出单元；

所述基础数据处理单元，用于对基础数据进行处理生成预估电费和评定等级，具体过程包括：

计算用户上一个月的日用电量的平均值，然后计算上一个月日用电量方差，同样的方式计算在以往的设定时间内，每个月的日用电量方差，从而得到用电量方差数据集，所述用电量方差数据集包括过去若干个月的日用电量方差；然后计算用电量方差数据集方差的平均数，得到日用电量平均方差YPF；计算设定时间内平均日用电量DLP；

计算用户上一个月的日电费的平均值，然后计算上一个月日电费的方差，同样的方式计算以往的设定时间内每个月的日电费方差，从而得到电费方差数据集；所述电费方差数据集包括过去若干个月的日电费方差，计算电费方差数据集中的平均数，得到日电费平均方差FPF；计算设定时间内平均日电费DFP；

然后根据公式：

PPF＝α1*(DLP+DFP)-α2*(YPF+FPF)-α3*QC；

其中QC表示超额次数；其中α1、α2以及α3均大于0；

计算评判分，根据计算得到的评判分对用户进行评级，评判分越高的，用户级别越高，可超额的用电量也就越多。本实施例将用户分为三级，分别设定第一级别界定值和第二级别界定值，当评判分PPF大于等于第一级别界定值时，判断用户为一级用户，超额金为上个月总电费的百分之三十，当评判分PPF小于第一级别界定值，大于等于第二级别设定值时，判断用户为第二级用户，超额金为上个月总电费的百分之二十；当评判分PPF小于第二级别界定值时，判断用户为第三级用户，超额金为上个月总电费的百分之十。

在一些实施例中们可以根据评判分将用户分为五个级别，每个级别对应不同的超额金百分比。

生成预估电费的具体过程包括：

根据当日用电量及时间生成当日用电量－时间曲线图，然后对曲线图求导，得到当日每个时刻的瞬时功率，并可以生成当日瞬时功率－时间曲线图，同样的可以得到前一日用电量－时间曲线图和前一日瞬时功率－时间曲线图；前二日用电量－时间曲线图和前二日瞬时功率－时间曲线图；往年同日用电量－时间曲线图和往年同日瞬时功率－时间曲线图；

由当日用电量－时间曲线图可得到前一日用电量矩阵Q{W1，W2，W3，…，W24}，同样的可以得到前两日用电量矩阵Q1{W1，W2，W3，…，W24}，其中W为每小时用电量，同时期的同一日用电量矩阵N{W1，W2，W3，…，W24}。根据当天的用电量矩阵和前一天用电量矩阵以及去年的同一日用电量矩阵预估第二天的用电量矩阵。

预估第一天用电量矩阵：

EX1＝μ1*Q{W1，W2，W3，…，W24}+μ2*Q1{W1，W2，W3，…，W24}+μ3*N1{W1，W2，W3，…，W24}

则预估第二天用电量矩阵：

EX2{W1，W2，W3，…，W24}＝μ1*EX1{W1，W2，W3，…，W24}+μ2*Q{W1，W2，W3，…，W24}+μ3*N2{W1，W2，W3，…，W24}；

预估第三天每小时电能矩阵：

EX3{W1，W2，W3，…，W24}＝μ1*EX2{W1，W2，W3，…，W24}+μ2*EX1{W1，W2，W3，…，W24}+μ3*N3{W1，W2，W3，…，W24}；

则预估第n天的每小时所消耗的电量矩阵：

EXn{W1，W2，W3，…，W24}＝μ1*EXn-1{W1，W2，W3，…，W24}+μ2*EXn-2{W1，W2，W3，…，W24}+μ3*Nn{W1，W2，W3，…，W24}，n为正整数并且n≥2。

其中μ1、μ2以及μ3均为比例系数，0＜μ1＜1；0＜μ2＜1；0＜μ3＜1且μ1+μ2+μ3＝1；

获取当前电力收费矩阵Fn{F1，F2，F3，…，F24}T，

则第n日的总电费：

Dn＝EXn*Fn；

则到第n日的总电费：

Sn＝D1+D2+…+Dn；

所述指令生成单元，用于生成指令，所述指令包括合闸指令、分闸指令和告警指令；

在每日00：00时，预估到设定天数n的总电费Sn，本实施例n取7；

当Sn大于等于用户预存金额YC时，不生成指令，当Sn小于YC时，生成缴费通知，通知用户及时缴费；当用户因故没有及时进行缴费直至预存金额用尽时，根据用户评级的结果启用超额金，然后计算超额金能够使用的时间，生成告警指令，所述告警指令包括超额金使用天数；

生成使用天数的具体过程包括：在00：00时，根据公式预估第一天电费S1，将S1与超额金进行比较，当S1大于额金时，得到超额金使用天数为0天，不满一天算0天，当S1小于等于超额金时，预估到第二天的总电费S2，比较S2与超额金的大小，当S2大于超额金时，得到超额金使用天数为1天，当S2小于超额金时，计算S3的大小，然后将S3与超额金进行比较，重复上述步骤直至Sn大于超额金，则超额金可使用天数为n-1；

本实施例还提供同一种计算超额金可使用天数的方法，具体过程包括，在00：00时，计算S1、S2、S3、S4、S5，…，Sn，然后分别与超额金进行大小比较，若有Sn大于超额金，而Sn-1小于等于超额金时，则超额金的使用天数为n-2，n大于等于2。实际情况当中超额金的可使用天数十分有限，并不会给计算带来难度。

当用户超额金用完，仍然未缴纳电费时，生成分闸指令；当用户需要恢复供电时，用户需要补交超额金和预存电费，然后处理器生成合闸指令，恢复对用户供电。

所述输出模块，用于输出等级评定的结果和指令。

所述执行模块，用于执行指令；所述执行模块包括分闸单元、合闸单元以及告警单元，所述分闸单元用于执行分闸指令，所述合闸单元，用于执行合闸指令，所述告警单元，用于发布缴费通知和告警指令，并将告警指令发送至用户智能设备终端，所述告警单元可以是声光报警装置，所述智能设备终端可以是智能手机和平板电脑。

上述公式中的数据均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。

本发明的工作原理：本发明通过获取当日用电量、前一日用电量以及往年同一日用电量，来估计下一日的用电量，并通过不同的比例系数使得预估用电量精确，通过计算设定时间的预估电费，将预估电费与预存电费进行比较，当预估电费大于预存金额时，生成缴费通知，提醒用户及时缴费；本发明通过计算以往若干个月的日平均用电量、用电量方差平均值、平均日电费以及日电费平均方差，对用户的用电等级进行评定，然后根据评定的结果设置超额金，当用户未及时缴费时，启用超额金延长对用户供电的时间，使得用户能够及时完成补缴费的通知。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于智能电能表的费控系统，其特征在于，包括：

数据处理分析模块，用于对基础数据进行处理，并生成用户评定等级、预估电量以及预估电费；所述基础数据包括用电量数据、时间、用户超额次数、电力收费矩阵以及预存金额；

生成用户评定等级具体过程包括：

设定周期T，计算周期T内的日用电量平均方差、平均日用电量、日电费平均方差以及平均日电费，然后结合用户超额次数获取用户评判分；根据评判分确定用户评级,然后根据用户评级确定用户的超额金；

数据处理分析模块还包括指令生成单元，根据用户评级和预估电费，生成指令；输出单元，用于发送指令至执行模块；

执行模块，用于执行指令。

2.根据权利要求1所述的一种用于智能电能表的费控系统，其特征在于，根据评判分确定用户评级，具体过程包括：

分别设定第一级别界定值和第二级别界定值，所述第一级别界定值大于第二级别界定值，当评判分大于等于第一级别界定值时，判断用户为第一级用户，当评判分小于第一级别界定值且大于等于第二级别设定值时，判断用户为第二级用户；当评判分小于第二级别界定值时，判断用户为第三级用户，各级别分别对应设置有超额金占比。

3.根据权利要求2所述的一种用于智能电能表的费控系统，其特征在于，根据用户评级确定用户超额金，具体过程包括：

在各个用户评级中分别设置不同的超额金占比，所述超额金占比包括超额金占上个月总电费的百分比。

4.根据权利要求1所述的一种用于智能电能表的费控系统，其特征在于，生成预估电量的具体过程包括：

获取预估第n日的前一日用电量矩阵、前两日用电量矩阵以及去年同一日用电量矩阵，生成预估第n日用电量矩阵EXn。

5.根据权利要求4所述的一种用于智能电能表的费控系统，其特征在于，生成预估电费的具体过程包括：

获取电费收费矩阵Fn然后根据如下公式获得到第n日的总电费：

Dn＝EXn*Fn；

Sn＝D1+D2+…+Dn；

其中Dn为第n日的电费，Sn为到第n日的总电费。

6.根据权利要求5所述的一种用于智能电能表的费控系统，其特征在于，指令生成单元生成指令的具体过程包括：

在每日零点时，预估到设定天数时的总电费Sn，当Sn小于预存金额时，生成缴费通知；当预存金额用完时，生成告警指令，并计算超额金使用时间；当超额金用完时，生成分闸指令；当用户补缴超额金和预存金额时，生成合闸指令。

7.根据权利要求6所述的一种用于智能电能表的费控系统，其特征在于，计算超额金使用时间，具体过程包括：

在预存金额使用完后的第一个零点时，预估第一天电费S1，将S1与超额金进行比较，当S1大于超额金时，得到超额金使用时间为零天，当S1小于等于超额金时，预估到第二天的总电费S2，比较S2与超额金的大小，当S2大于超额金时，得到超额金使用天数为一天，当S2小于超额金时，计算S3的大小，然后将S3与超额金进行比较，重复以上过程直至Sn大于超额金，则超额金可使用天数为n-1天。

8.根据权利要求1所述的一种用于智能电能表的费控系统，其特征在于，还包括数据采集模块和数据存储传输模块，所述数据采集模块用于采集基础数据；所述数据存储传输模块用于存储传输基础数据和指令。

9.根据权利要求1所述的一种用于智能电能表的费控系统，其特征在于，所述执行模块包括分闸单元、合闸单元以及告警单元；所述分闸单元用于执行分闸指令；所述合闸单元用于执行合闸指令；所述告警单元用于发布缴费通知和告警指令，并将告警指令发送至用户智能设备终端。

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