CN116707145A - 基于物联网的智能电能监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电能监测技术领域，具体涉及基于物联网的智能电能监测系统及方法，包括：控制终端，是系统的主控端，用于发出执行命令；配置单元，用于获取用电端及供电端，应用网络执行用电端、供电端及系统间的相互配置，使三者通过网络进行实时数据交互；本发明中系统在运行过程中，通过对用电端及供电端的用电数据及储电数据的采集以及二者位置信息的采集实现了用电端及供电端分布结构拓扑的构建，并通过实时更迭的方式对用电端及供电端分布结构拓扑上显示的用电数据及储电数据的完成了更新，同时采用数字数据转化图像数据的方式便捷用户查看各用电端及供电端的实时状态数据，有效的提升了电力数据查看的便捷度。

Description

基于物联网的智能电能监测系统及方法

技术领域

本发明涉及电能监测技术领域，具体涉及基于物联网的智能电能监测系统及方法。

背景技术

电力系统管理是为保证发电、变电、输电和配电设备以及整个系统有效运行，并充分保证供电的安全、可靠和经济性所采取的技术、行政、法规和经济等措施。

然而，目前的电力监测管理往往通过人工协同数字化后台进行管理，其在需要查看某一用电用户或供电端的用电数据或储电数据时，需要人工手动查询，并加以对数字数据的读取来实现查看操作，其过程较为繁琐，数据搜索查看的过程会随数字化后台数据的增多而逐步趋于缓慢卡顿。

发明内容

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了基于物联网的智能电能监测系统及方法，解决了上述背景技术中提出的技术问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

第一方面，基于物联网的智能电能监测系统，包括：

控制终端，是系统的主控端，用于发出执行命令；

配置单元，用于获取用电端及供电端，应用网络执行用电端、供电端及系统间的相互配置，使三者通过网络进行实时数据交互；

接收模块，用于接收用电端及供电端的实时用电数据及储电数据；

共享模块，用于获取接收模块中接收的最近的一组用电数据及储电数据，对获取的用电数据及储电数据向系统应用网络中发送；

转化模块，用于遍历读取系统应用网络中用电数据及储电数据，设定用电数据及储电数据与密度粒子转化比例尺，应用转化比例尺，对用电数据及储电数据进行密度粒子的转化；

评价模块，用于评价各用电端及供电端的用电数据及储电数据的对应密度粒子密度。

更进一步地，所述配置单元下级设置有子模块，包括：

上传单元，用于上传用电端及供电端的终端IP地址；

构建单元，用于获取上传单元中上传的用电端及供电端的位置信息，应用用电端及供电端的位置信息构建用电端及供电端的分布结构拓扑；

其中，所述上传单元中用电端及供电端的终端IP地址通过系统端用户手动上传，配置单元通过用电端及供电端的终端IP地址于网络中完成连接，构建单元中构建的用电端及供电端结构拓扑同步向配置单元中发送，于配置单元中储存。

更进一步地，系统端用户在上传用电端及供电端的终端IP地址时，对用电端及供电端的位置信息同步上传，用电端及供电端位置信息通过如下公式进行求取，公式为：

；

式中：为修正位置后坐标/>；/>为修正参数；/>为预测点坐标；/>为修正方向点坐标。

更进一步地，所述修正方向点坐标通过系统端用户手动设定，预测点坐标通过下式求取，公式为：

；

式中：为圆心点到目标位置坐标的距离；/>为第n次测量的时延值；/>为光速；

其中，圆心点通过系统端用户手动设定，圆心点设置有两组，两组所述圆心点的位置坐标已知，其中一组圆心点位置坐标与系统部署位置相同，的值通过在圆心点位置坐标向目标位置坐标发送数据时进行获取，通过两组圆心点求得两组/>，以/>为半径进一步求得两组相互交汇的圆形，两组相互交汇的圆形上的交点，系统端用户选择两组交点对应坐标中靠近/>的一组坐标作为预测点坐标。

更进一步地，所述接收模块中通过系统端用户手动设定有接收周期，接收模块根据接收周期对用电数据及储电数据进行接收，所述接收模块运行时，用电端及供电端均根据接收周期实时向接收模块发送用电数据及储电数据；

其中，用电端及供电端的用电数据及储电数据实时被用电端及供电端的各自终端接收，由用电端及供电端的各自终端将接收的用电数据及储电数据向接收模块发送。

更进一步地，所述接收模块中通过系统端用户手动编辑设定有安全判定阈值，接收模块在实时接收的用电端及供电端的用电数据及储电数据时，同步应用安全判定阈值与用电数据及储电数据进行比对，并在完成比对后，将比对结果实时向控制终端反馈，系统端用户于控制终端上对比对结果数据进行读取；

其中，所述安全判定阈值设置有若干组，且所述安全判定阈值与各用电端及供电端一一对应，所述接收模块内部设置有子模块，包括：

储存单元，用于获取接收模块接收到的用电端及供电端的实时用电数据及储电数据，对用电端及供电端的用电数据及储电数据进行储存。

更进一步地，所述共享模块根据接收模块中设定的接收周期实时运行，共享模块对获取的用电数据及储电数据向系统应用网络中发送，用电数据及储电数据进一步于网络中向用电端及供电端的分布结构拓扑中转发，用电数据及储电数据于用电端及供电端的分布结构拓扑中显示。

更进一步地，所述转化模块及评价模块下级设置有子模块，包括：

成像单元，用于接收转化模块中密度粒子转化结果，根据密度粒子转化结果于用电端及供电端的分布结构拓扑完成图像转化；

其中，所述转化模块中用于用电数据及储电数据转化的密度粒子以指定颜色像素块进行表示，转化比例尺通过系统端用户手动设定，用电数据及储电数据转化为密度粒子的过程于用电端及供电端结构拓扑中完成，用电端及供电端结构拓扑上的节点对应用电数据或储电数据以密度粒子进行表示，用电端及供电端的分布结构拓扑中各节点的用电数据或储电数据转化为密度粒子的过程，即成像单元中图像转化过程。

更进一步地，所述控制终端通过介质电性连接有配置单元，所述配置单元下级通过介质电性连接有上传单元及构建单元，所述配置单元通过介质电性连接有接收模块，所述接收模块的内部通过介质电性连接有储存单元，所述接收模块通过介质电性连接有共享模块，所述接收模块与共享模块通过介质电性与构建单元相连接，所述共享模块通过介质电性连接有转化模块及评价模块，所述转化模块及评价模块下级通过介质电性连接有成像单元。

第二方面，基于物联网的智能电能监测方法，包括以下步骤：

步骤1：获取用电端及供电端的实时用电数据及储电数据；

步骤2：根据用电端及供电端位置信息构建用电端及供电端的分布结构拓扑；

步骤3：在用电端及供电端的结构拓扑上实时更迭显示用电数据及储电数据；

步骤4：在用电端及供电端的结构拓扑上完成用电数据及储电数据的密度粒子转化,使用电端及供电端的结构拓扑上各节点的用电及储电数字数据转化为图像数据。

采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明提供一种基于物联网的智能电能监测系统，该系统在运行过程中，通过对用电端及供电端的用电数据及储电数据的采集以及二者位置信息的采集实现了用电端及供电端分布结构拓扑的构建，并通过实时更迭的方式对用电端及供电端分布结构拓扑上显示的用电数据及储电数据的完成了更新，同时采用数字数据转化图像数据的方式便捷用户查看各用电端及供电端的实时状态数据，有效的提升了电力数据查看的便捷度。

2、本发明中系统在运行过程中，通过计算，实现了用电端及供电端分布结构拓扑的精确构建，以便于用户后期对用电端及供电端的统筹管理，此外，在用电端及供电端分布结构拓扑中电力数字数据完成图像数据的转化后，系统通过分析图像密度，进一步提供用户参考，以便于用户对结构拓扑上节点对应图像所对应用电端或供电端作出更加精细的分析。

3、本发明提供一种基于物联网的智能电能监测方法，通过该方法中的步骤执行能够进一步维护本发明中系统运行的稳定。

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为基于物联网的智能电能监测系统的结构示意图；

图2为基于物联网的智能电能监测方法的流程示意图；

图中的标号分别代表：1、控制终端；2、配置单元；21、上传单元；22、构建单元；3、接收模块；31、储存单元；4、共享模块；5、转化模块；6、评价模块；61、成像单元。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1：本实施例的基于物联网的智能电能监测系统，如图1所示，包括：

控制终端1，是系统的主控端，用于发出执行命令；

配置单元2，用于获取用电端及供电端，应用网络执行用电端、供电端及系统间的相互配置，使三者通过网络进行实时数据交互；

接收模块3，用于接收用电端及供电端的实时用电数据及储电数据；

共享模块4，用于获取接收模块3中接收的最近的一组用电数据及储电数据，对获取的用电数据及储电数据向系统应用网络中发送；

转化模块5，用于遍历读取系统应用网络中用电数据及储电数据，设定用电数据及储电数据与密度粒子转化比例尺，应用转化比例尺，对用电数据及储电数据进行密度粒子的转化；

评价模块6，用于评价各用电端及供电端的用电数据及储电数据的对应密度粒子密度；

配置单元2下级设置有子模块，包括：

上传单元21，用于上传用电端及供电端的终端IP地址；

构建单元22，用于获取上传单元21中上传的用电端及供电端的位置信息，应用用电端及供电端的位置信息构建用电端及供电端的分布结构拓扑；

其中，上传单元21中用电端及供电端的终端IP地址通过系统端用户手动上传，配置单元2通过用电端及供电端的终端IP地址于网络中完成连接，构建单元22中构建的用电端及供电端结构拓扑同步向配置单元2中发送，于配置单元2中储存；

系统端用户在上传用电端及供电端的终端IP地址时，对用电端及供电端的位置信息同步上传，用电端及供电端位置信息通过如下公式进行求取，公式为：

；

式中：为修正位置后坐标/>；/>为修正参数；/>为预测点坐标；/>为修正方向点坐标；

所述修正方向点坐标通过系统端用户手动设定，预测点坐标通过下式求取，公式为：

；

式中：为圆心点到目标位置坐标的距离；/>为第n次测量的时延值；/>为光速；

其中，圆心点通过系统端用户手动设定，圆心点设置有两组，两组所述圆心点的位置坐标已知，其中一组圆心点位置坐标与系统部署位置相同，的值通过在圆心点位置坐标向目标位置坐标发送数据时进行获取，通过两组圆心点求得两组/>，以/>为半径进一步求得两组相互交汇的圆形，两组相互交汇的圆形上的交点，系统端用户选择两组交点对应坐标中靠近/>的一组坐标作为预测点坐标；

控制终端1通过介质电性连接有配置单元2，配置单元2下级通过介质电性连接有上传单元21及构建单元22，配置单元2通过介质电性连接有接收模块3，接收模块3的内部通过介质电性连接有储存单元31，接收模块3通过介质电性连接有共享模块4，接收模块3与共享模块4通过介质电性与构建单元22相连接，共享模块4通过介质电性连接有转化模块5及评价模块6，转化模块5及评价模块6下级通过介质电性连接有成像单元61。

在本实施例中，控制终端1控制配置单元2获取用电端及供电端，应用网络执行用电端、供电端及系统间的相互配置，使三者通过网络进行实时数据交互，同步的接收模块3接收用电端及供电端的实时用电数据及储电数据，共享模块4后置运行获取接收模块3中接收的最近的一组用电数据及储电数据，对获取的用电数据及储电数据向系统应用网络中发送，再由转化模块5遍历读取系统应用网络中用电数据及储电数据，设定用电数据及储电数据与密度粒子转化比例尺，应用转化比例尺，对用电数据及储电数据进行密度粒子的转化，最后通过评价模块6评价各用电端及供电端的用电数据及储电数据的对应密度粒子密度；

通过上述记载的配置单元2下级设置的子模块，能够实现用电端及供电端的分布结构拓扑，为系统中后续模块的运行提供必要的数据载体；

且有上述记载的公式计算，能够为用电端及供电端的分布结构拓扑在构建时提供数据支持。

实施例2：在具体实施层面，在实施例1的基础上，本实施例参照图1对实施例1中基于物联网的智能电能监测系统做进一步具体说明：

接收模块3中通过系统端用户手动设定有接收周期，接收模块3根据接收周期对用电数据及储电数据进行接收，接收模块3运行时，用电端及供电端均根据接收周期实时向接收模块3发送用电数据及储电数据；

其中，用电端及供电端的用电数据及储电数据实时被用电端及供电端的各自终端接收，由用电端及供电端的各自终端将接收的用电数据及储电数据向接收模块3发送；

接收模块3中通过系统端用户手动编辑设定有安全判定阈值，接收模块3在实时接收的用电端及供电端的用电数据及储电数据时，同步应用安全判定阈值与用电数据及储电数据进行比对，并在完成比对后，将比对结果实时向控制终端1反馈，系统端用户于控制终端1上对比对结果数据进行读取；

其中，安全判定阈值设置有若干组，且安全判定阈值与各用电端及供电端一一对应，接收模块3内部设置有子模块，包括：

储存单元31，用于获取接收模块3接收到的用电端及供电端的实时用电数据及储电数据，对用电端及供电端的用电数据及储电数据进行储存。

通过上述设置，实现的用电端及供电端的电力数据的初步监测，且提供以电力数据的储存条件，以便于系统端用户后续的数据使用需求。

如图1所示，共享模块4根据接收模块3中设定的接收周期实时运行，共享模块4对获取的用电数据及储电数据向系统应用网络中发送，用电数据及储电数据进一步于网络中向用电端及供电端的分布结构拓扑中转发，用电数据及储电数据于用电端及供电端的分布结构拓扑中显示。

如图1所示，转化模块5及评价模块6下级设置有子模块，包括：

成像单元61，用于接收转化模块5中密度粒子转化结果，根据密度粒子转化结果于用电端及供电端的分布结构拓扑完成图像转化；

其中，转化模块5中用于用电数据及储电数据转化的密度粒子以指定颜色像素块进行表示，转化比例尺通过系统端用户手动设定，用电数据及储电数据转化为密度粒子的过程于用电端及供电端结构拓扑中完成，用电端及供电端结构拓扑上的节点对应用电数据或储电数据以密度粒子进行表示，用电端及供电端的分布结构拓扑中各节点的用电数据或储电数据转化为密度粒子的过程，即成像单元61中图像转化过程。

通过上述设置完成了电力数字数据与电力图像数据的相互转化，并于用电端及供电端的分布结构拓扑中显示，且采用此种密度粒子构成图像的方式，能够更加便利的计算图像密度，从而进一步反映出电力数据的真实状态。

实施例3：在具体实施层面，在实施例1的基础上，本实施例参照图2对实施例1中基于物联网的智能电能监测系统做进一步具体说明：

基于物联网的智能电能监测方法，包括以下步骤：

步骤1：获取用电端及供电端的实时用电数据及储电数据；

步骤2：根据用电端及供电端位置信息构建用电端及供电端的分布结构拓扑；

步骤3：在用电端及供电端的结构拓扑上实时更迭显示用电数据及储电数据；

步骤4：在用电端及供电端的结构拓扑上完成用电数据及储电数据的密度粒子转化,使用电端及供电端的结构拓扑上各节点的用电及储电数字数据转化为图像数据。

综上而言，上述实施例中系统在运行过程中，通过对用电端及供电端的用电数据及储电数据的采集以及二者位置信息的采集实现了用电端及供电端分布结构拓扑的构建，并通过实时更迭的方式对用电端及供电端分布结构拓扑上显示的用电数据及储电数据的完成了更新，同时采用数字数据转化图像数据的方式便捷用户查看各用电端及供电端的实时状态数据，有效的提升了电力数据查看的便捷度；同时，系统在运行过程中，通过计算，实现了用电端及供电端分布结构拓扑的精确构建，以便于用户后期对用电端及供电端的统筹管理，此外，在用电端及供电端分布结构拓扑中电力数字数据完成图像数据的转化后，系统通过分析图像密度，进一步提供用户参考，以便于用户对结构拓扑上节点对应图像所对应用电端或供电端作出更加精细的分析。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.基于物联网的智能电能监测系统，其特征在于，包括：

控制终端（1），是系统的主控端，用于发出执行命令；

配置单元（2），用于获取用电端及供电端，应用网络执行用电端、供电端及系统间的相互配置，使三者通过网络进行实时数据交互；

接收模块（3），用于接收用电端及供电端的实时用电数据及储电数据；

共享模块（4），用于获取接收模块（3）中接收的最近的一组用电数据及储电数据，对获取的用电数据及储电数据向系统应用网络中发送；

转化模块（5），用于遍历读取系统应用网络中用电数据及储电数据，设定用电数据及储电数据与密度粒子转化比例尺，应用转化比例尺，对用电数据及储电数据进行密度粒子的转化；

评价模块（6），用于评价各用电端及供电端的用电数据及储电数据的对应密度粒子密度。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的智能电能监测系统，其特征在于，所述配置单元（2）下级设置有子模块，包括：

上传单元（21），用于上传用电端及供电端的终端IP地址；

构建单元（22），用于获取上传单元（21）中上传的用电端及供电端的位置信息，应用用电端及供电端的位置信息构建用电端及供电端的分布结构拓扑；

其中，所述上传单元（21）中用电端及供电端的终端IP地址通过系统端用户手动上传，配置单元（2）通过用电端及供电端的终端IP地址于网络中完成连接，构建单元（22）中构建的用电端及供电端结构拓扑同步向配置单元（2）中发送，于配置单元（2）中储存。

3.根据权利要求2所述的基于物联网的智能电能监测系统，其特征在于，系统端用户在上传用电端及供电端的终端IP地址时，对用电端及供电端的位置信息同步上传，用电端及供电端位置信息通过如下公式进行求取，公式为：

；

式中：为修正位置后坐标/>；/>为修正参数；/>为预测点坐标；为修正方向点坐标。

4.根据权利要求3所述的基于物联网的智能电能监测系统，其特征在于，所述修正方向点坐标通过系统端用户手动设定，预测点坐标通过下式求取，公式为：

；

式中：为圆心点到目标位置坐标的距离；/>为第n次测量的时延值；/>为光速；

其中，圆心点通过系统端用户手动设定，圆心点设置有两组，两组所述圆心点的位置坐标已知，其中一组圆心点位置坐标与系统部署位置相同，的值通过在圆心点位置坐标向目标位置坐标发送数据时进行获取，通过两组圆心点求得两组/>，以/>为半径进一步求得两组相互交汇的圆形，两组相互交汇的圆形上的交点，系统端用户选择两组交点对应坐标中靠近/>的一组坐标作为预测点坐标。

5.根据权利要求1所述的基于物联网的智能电能监测系统，其特征在于，所述接收模块（3）中通过系统端用户手动设定有接收周期，接收模块（3）根据接收周期对用电数据及储电数据进行接收，所述接收模块（3）运行时，用电端及供电端均根据接收周期实时向接收模块（3）发送用电数据及储电数据；

其中，用电端及供电端的用电数据及储电数据实时被用电端及供电端的各自终端接收，由用电端及供电端的各自终端将接收的用电数据及储电数据向接收模块（3）发送。

6.根据权利要求1所述的基于物联网的智能电能监测系统，其特征在于，所述接收模块（3）中通过系统端用户手动编辑设定有安全判定阈值，接收模块（3）在实时接收的用电端及供电端的用电数据及储电数据时，同步应用安全判定阈值与用电数据及储电数据进行比对，并在完成比对后，将比对结果实时向控制终端（1）反馈，系统端用户于控制终端（1）上对比对结果数据进行读取；

其中，所述安全判定阈值设置有若干组，且所述安全判定阈值与各用电端及供电端一一对应，所述接收模块（3）内部设置有子模块，包括：

储存单元（31），用于获取接收模块（3）接收到的用电端及供电端的实时用电数据及储电数据，对用电端及供电端的用电数据及储电数据进行储存。

7.根据权利要求1所述的基于物联网的智能电能监测系统，其特征在于，所述共享模块（4）根据接收模块（3）中设定的接收周期实时运行，共享模块（4）对获取的用电数据及储电数据向系统应用网络中发送，用电数据及储电数据进一步于网络中向用电端及供电端的分布结构拓扑中转发，用电数据及储电数据于用电端及供电端的分布结构拓扑中显示。

8.根据权利要求1所述的基于物联网的智能电能监测系统，其特征在于，所述转化模块（5）及评价模块（6）下级设置有子模块，包括：

成像单元（61），用于接收转化模块（5）中密度粒子转化结果，根据密度粒子转化结果于用电端及供电端的分布结构拓扑完成图像转化；

其中，所述转化模块（5）中用于用电数据及储电数据转化的密度粒子以指定颜色像素块进行表示，转化比例尺通过系统端用户手动设定，用电数据及储电数据转化为密度粒子的过程于用电端及供电端结构拓扑中完成，用电端及供电端结构拓扑上的节点对应用电数据或储电数据以密度粒子进行表示，用电端及供电端的分布结构拓扑中各节点的用电数据或储电数据转化为密度粒子的过程，即成像单元（61）中图像转化过程。

9.根据权利要求1所述的基于物联网的智能电能监测系统，其特征在于，所述控制终端（1）通过介质电性连接有配置单元（2），所述配置单元（2）下级通过介质电性连接有上传单元（21）及构建单元（22），所述配置单元（2）通过介质电性连接有接收模块（3），所述接收模块（3）的内部通过介质电性连接有储存单元（31），所述接收模块（3）通过介质电性连接有共享模块（4），所述接收模块（3）与共享模块（4）通过介质电性与构建单元（22）相连接，所述共享模块（4）通过介质电性连接有转化模块（5）及评价模块（6），所述转化模块（5）及评价模块（6）下级通过介质电性连接有成像单元（61）。

10.基于物联网的智能电能监测方法，所述方法是对如权利要求1-9中任意一项所述基于物联网的智能电能监测系统的实施方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取用电端及供电端的实时用电数据及储电数据；

步骤2：根据用电端及供电端位置信息构建用电端及供电端的分布结构拓扑；

步骤3：在用电端及供电端的结构拓扑上实时更迭显示用电数据及储电数据；

步骤4：在用电端及供电端的结构拓扑上完成用电数据及储电数据的密度粒子转化,使用电端及供电端的结构拓扑上各节点的用电及储电数字数据转化为图像数据。