CN117639253A - 一种智能用电管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能用电管理系统，属于电力系统技术领域，该智能用电管理系统，包括数据采集模块、数据处理模块、能效评估模块、远程控制模块和数据库模块，每个模块负责一组相关的功能，并通过接口与其他模块进行交互；数据采集模块，用于实时获取电力系统的各个节点的数据，该模块能够通过各种传感器设备，采集电压、电流以及功率的重要参数，并将该数据经过处理后传输给系统的下一步处理模块；数据处理模块，用于对采集到的数据进行处理和分析。本发明智能用电管理系统通过对电力系统的监测与调度，可以实时监测用电负荷的变化，并根据供需情况做出合理的用电调控，从而了达到优化电力系统运行和提高能源利用效率的目的。

Description

一种智能用电管理系统

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，具体涉及到一种智能用电管理系统。

背景技术

电力系统是由一系列相互关联的设备和组件组成的复杂系统，它主要包括发电设备、输电系统和配电系统三个方面，发电设备是电力系统的基础部分，它们负责将化学能、热能、核能等转化为电能，发电设备一般包括火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂等；输电系统是将发电厂产生的电能通过高压输电线路传输到远距离的终端用户的系统，输电线路一般由高压塔、导线等组成；配电系统是将输电系统传输的电能分配给各个终端用户的系统，它主要包括配电变压器、配电开关设备、低压线路等；发电设备产生电能，输电系统将电能从发电厂传输到终端用户，配电系统将电能分配给各个终端用户，这三个方面相互衔接，共同构成了电力系统的基本框架。

随着电力需求的增加以及新能源、分布式能源、电动汽车等新型负载的接入，传统电力系统的运行和管理变得更加复杂和困难，在传统电力系统中，由于供电设备的老化和不稳定性等原因，往往容易出现电力故障和供电中断的情况，同时由于电力供需不平衡、用电负荷不均匀等原因，往往造成电力浪费和供电不足的情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的缺点，提供一种智能用电管理系统。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种智能用电管理系统，其特征在于：包括数据采集模块、数据处理模块、能效评估模块、远程控制模块和数据库模块，每个模块负责一组相关的功能，并通过接口与其他模块进行交互；

数据采集模块，用于实时获取电力系统的各个节点的数据，该模块能够通过各种传感器设备，采集电压、电流以及功率的重要参数，并将该数据经过处理后传输给系统的下一步处理模块；

数据处理模块，用于对采集到的数据进行处理和分析，该模块主要包括数据清洗、数据存储和数据挖掘子模块；

能效评估模块，用于对电力系统的能效进行评估和分析，该模块主要包括能源消耗分析、负载均衡和能源浪费监测子模块；

远程控制模块，用于实现对电力系统的远程监控和控制，该模块主要包括远程数据访问和远程操作控制子模块；

数据库模块，用于存储和管理系统中所需要的各种数据，包括用户信息、用电设备信息和用电数据。

进一步的，所述数据采集模块分为数个子模块，分别负责不同类型设备的数据采集。

进一步的，在数据清洗子模块中，需要对采集到的数据进行去噪、补全缺失值和异常值处理操作；在数据存储子模块中，采用数据库技术，将处理后的数据存储起来；在数据挖掘子模块中，通过机器学习和数据分析方法，对存储的数据进行挖掘和分析，提取其中的有价值信息，并为下一步的能效评估和优化提供支持。

进一步的，在能源消耗分析子模块中，负责对电力系统各个节点的能源消耗进行分析和比较，并找出能效较低的节点，同时提出相应的优化方案；在负载均衡子模块中，负责将对电力系统的负载情况进行动态监测，通过优化负载分配，实现节点间负载均衡，提高整体的能效水平；在能源浪费监测子模块中，通过分析数据中的能源浪费情况，识别出能源浪费的原因，进而提出相应的改进措施，降低能源的浪费。

进一步的，在远程数据访问子模块中，用户能够通过互联网渠道，远程访问智能用电管理系统，获得电力系统的实时数据和历史数据，并进行数据的查询和分析操作；在远程操作控制子模块中，用户能够通过远程方式对电力系统进行控制操作，包括打开或关闭设备，调整负载。

进一步的，数据库模块中，对于用户信息的存储，数据库中包括用户的基本信息和用户的权限设置，用于控制用户对系统各个模块的访问权限，并将该信息作为系统的核心数据，用于用户登录和身份验证，同时，根据实际需求，数据库中能够存储用户的其他相关信息，包括用电需求和用电习惯。

进一步的，数据库模块中，对于用电设备信息的存储，数据库会记录各个设备的基本信息和状态信息，设备基本信息包括设备名称、型号、生产厂家；设备状态信息包括设备的使用状态和故障状态，上述数据用于系统对设备的管理和监控，同时，数据库中还能够存储设备的使用记录，包括设备的开关状态和用电量。

进一步的，数据库模块中，对于用电数据的存储，数据库会记录用户的用电数据，包括用电量、用电时间和用电方式，根据实际需要，还能够将用电数据按照不同的时间粒度进行存储，包括以小时、天、月为单位进行存储。

进一步的，该系统还包括与数据库模块相匹配的数据库管理系统，用于支持数据库的设计和管理，该数据库管理系统选用MySQL或Orac l e。

进一步的，该系统的系统功能的实现主要使用Java或C++软件开发技术，根据功能模块的设计和需求，编写相应的代码。

本发明的有益效果如下：(1)本发明智能用电管理系统通过对电力系统的监测与调度，可以实时监测用电负荷的变化，并根据供需情况做出合理的用电调控，从而达到了优化电力系统运行和提高能源利用效率的目的；(2)本发明智能用电管理系统通过对电力系统的实时监测和故障预警，可以及时发现和解决电力故障，提高供电的安全性和稳定性；(3)本发明智能用电管理系统通过对电力系统的智能化管理和电器设备的智能控制，可以实现用电节能的目标。

附图说明

图1是本发明智能用电管理系统的结构示意图；

图2是本发明数据处理模块的第二视角结构图；

图3是本发明能效评估模块的结构示意图；

图4是本发明数据库模块的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-图4所示，本实施例的一种智能用电管理系统，包括数据采集模块、数据处理模块、能效评估模块、远程控制模块和数据库模块，每个模块负责一组相关的功能，并通过接口与其他模块进行交互；

该智能用电管理系统的工作原理是通过传感器对电力设备的数据进行采集和传输，数据采集与通信模块将采集到的数据进行处理和传输，数据处理与分析模块对采集到的数据进行处理和分析，得到重要的设备信息，控制与决策模块根据分析的结果制定出最佳的控制策略，并通过控制器对设备进行控制和调度，通过该系统的工作，可以实现电力设备的智能控制和用电的高效管理。

本实施例中，数据采集模块，用于实时获取电力系统的各个节点的数据，数据采集模块分为数个子模块，分别负责不同类型设备的数据采集，该模块能够通过各种传感器中获取原始数据，数据电压、电流以及功率等重要参数，然后将该数据经过处理后传输给系统的下一步处理模块，该模块可以实时监测电力设备的电能消耗情况、电能供应情况以及设备的工作状态等重要信息，可以实现对不同类型设备的统一管理，提高数据采集的准确性和可靠性；

如图2所示，本实施例中，数据处理模块，用于对采集到的数据进行处理和分析，以获取设备的运行情况、电能消耗状况和用电需求等重要信息；该模块主要包括数据清洗、数据存储和数据挖掘子模块；在数据清洗子模块中，需要对采集到的数据进行去噪、补全缺失值和异常值处理操作；在数据存储子模块中，采用数据库技术，将处理后的数据存储起来；在数据挖掘子模块中，通过机器学习和数据分析方法，对存储的数据进行挖掘和分析，提取其中的有价值信息，并为下一步的能效评估和优化提供支持。

如图3所示，本实施例中，能效评估模块，用于对电力系统的能效进行评估和分析，该模块主要包括能源消耗分析、负载均衡和能源浪费监测子模块；在能源消耗分析子模块中，负责对电力系统各个节点的能源消耗进行分析和比较，并找出能效较低的节点，同时提出相应的优化方案；在负载均衡子模块中，负责将对电力系统的负载情况进行动态监测，通过优化负载分配，实现节点间负载均衡，提高整体的能效水平；在能源浪费监测子模块中，通过分析数据中的能源浪费情况，识别出能源浪费的原因，进而提出相应的改进措施，降低能源的浪费。

本实施例中，远程控制模块，用于实现对电力系统的远程监控和控制，该模块是整个智能用电管理系统的决策与控制中心，它通过分析和处理数据处理与分析模块提供的信息，计算出设备的控制策略，并通过控制命令的发送和执行，实现对电力设备的控制和调度；该模块主要包括远程数据访问和远程操作控制子模块；在远程数据访问子模块中，用户能够通过互联网渠道，远程访问智能用电管理系统，获得电力系统的实时数据和历史数据，并进行数据的查询和分析操作；在远程操作控制子模块中，用户能够通过远程方式对电力系统进行控制操作，包括打开或关闭设备，调整负载；通过这种设计，可以方便用户对电力系统进行管理和控制，提高系统的灵活性和可操作性。

该模块通常还包括决策算法、优化算法和控制器等，决策算法负责根据分析得到的结果进行决策，计算出最佳的控制策略；优化算法将采用优化方法对决策结果进行进一步优化；控制器负责对设备的控制命令进行生成和执行。

该系统通过设计数据采集、数据处理、能效评估和远程控制等模块，通过这些功能模块的设计和实现，使得智能用电管理系统将能够实现对电力系统的智能监测、优化管理和精细化控制，提高电力系统的能效水平和运行效率。

如图4所示，本实施例中，数据库模块，用于存储和管理系统中所需要的各种数据，包括用户信息、用电设备信息和用电数据；数据库模块在智能用电管理系统的设计中起着重要的作用，通过合理的数据库，可以有效地管理系统所需要的各种数据，提高系统的性能和功能，为用户提供更好的用电管理服务，同时，该数据库还需要注意数据的一致性和完整性，以及数据的安全性和可靠性。

进一步的，在数据库模块中，对于用户信息的存储，数据库中包括用户的基本信息(如用户名、密码、联系方式等)和用户的权限设置，用于控制用户对系统各个模块的访问权限，并将该信息作为系统的核心数据，用于用户登录和身份验证，同时，根据实际需求，数据库中能够存储用户的其他相关信息，包括用电需求和用电习惯，以便系统更好地为用户提供个性化的服务和建议。

进一步的，数据库模块中，对于用电设备信息的存储，数据库会记录各个设备的基本信息和状态信息，设备基本信息包括设备名称、型号、生产厂家等；设备状态信息包括设备的使用状态和故障状态，上述数据用于系统对设备的管理和监控，同时，数据库中还能够存储设备的使用记录，包括设备的开关状态和用电量，这样可以提供给用户详细的用电信息和报告，帮助用户更好地了解自己的用电情况。

进一步的，数据库模块中，对于用电数据的存储，数据库会记录用户的用电数据，包括用电量、用电时间和用电方式，根据实际需要，还能够将用电数据按照不同的时间粒度进行存储，包括以小时、天、月为单位进行存储，这些数据将用于系统的用电分析和预测，以帮助用户合理规划自己的用电计划。

该系统还包括与数据库模块相匹配的数据库管理系统，用于支持数据库的设计和管理，该数据库管理系统选用MySQL或Orac l e。

该系统的系统功能的实现主要使用Java或C++软件开发技术，根据功能模块的设计和需求，编写相应的代码；

在用户管理模块中，通过编写代码实现用户的注册、登录以及权限管理功能；

在设备管理模块中，通过编写代码实现设备的添加、删除以及查询功能；

在用电监测模块中，通过编写代码实现用电数据的采集、存储以及分析功能；

在用电控制模块中，通过编写代码实现设备的远程控制和用电策略的制定功能。

为验证本系统的可行性和可靠性，本实施例针对一组案例进行了研究和分析，具体验证流程和结果如下：

首先，选择一家大型商业中心作为案例进行分析，该商业中心拥有多个建筑物，包括办公楼、商场和餐饮场所，每天有大量的人员和设备使用电力；因此该商业中心的电力需求既庞大又复杂；

具体的，该商业中心的主要电力需求来自于办公楼、商场和餐饮场所，办公楼内有大量的电脑、打印机、空调和照明设备等，商场内有各种品牌的电子产品、电动玩具和灯饰等，而餐饮场所则有炉灶、制冷设备和照明设备等；上述设备的同时使用和高负荷工作使得电力供需之间的平衡成为了一个难题；

基于上述问题，现将智能用电管理系统试用于该商业中心，进而对这些设备的用电情况进行监测和调控，以实现电力供需的平衡和优化用电效果，系统中的传感器可以实时监测设备的用电状况和用电量，将这些数据上传到中央控制系统，管理员工可以通过系统界面查看设备的用电情况，并根据需要对设备进行远程控制和调节。

例如，当某个办公楼的用电负荷过高时，系统可以根据预先设定的策略，自动关闭或降低一些不急需的设备的电力供应，如暂时关闭某些电脑或空调。这样可以在不影响工作正常进行的情况下，减少电力的消耗，并提高电力供需的平衡；类似地，当商场和餐饮场所的用电负荷过高时，系统也可以根据策略进行相应的调控。

除了监测和调控设备的用电情况，本智能用电管理系统还可以对电费进行实时计量和统计，提供用电成本的分析和报告；而管理员工可以通过系统界面查看各个建筑物、部门或设备的用电情况和成本，根据这些数据进行用电策略的制定和调整。

通过上述案例，本系统有效的实现了对该商业中心的电力供需进行优化和管理，通过监测设备的用电情况、调控设备的用电量和进行用电成本的计量和统计，系统能够提高电力的利用效率，优化电力供需平衡，降低用电成本，实现智能用电的目标。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能用电管理系统，其特征在于：包括数据采集模块、数据处理模块、能效评估模块、远程控制模块和数据库模块，每个模块负责一组相关的功能，并通过接口与其他模块进行交互；

数据采集模块，用于实时获取电力系统的各个节点的数据，该模块能够通过各种传感器设备，采集电压、电流以及功率的重要参数，并将该数据经过处理后传输给系统的下一步处理模块；

数据处理模块，用于对采集到的数据进行处理和分析，该模块主要包括数据清洗、数据存储和数据挖掘子模块；

能效评估模块，用于对电力系统的能效进行评估和分析，该模块主要包括能源消耗分析、负载均衡和能源浪费监测子模块；

远程控制模块，用于实现对电力系统的远程监控和控制，该模块主要包括远程数据访问和远程操作控制子模块；

数据库模块，用于存储和管理系统中所需要的各种数据，包括用户信息、用电设备信息和用电数据。

2.根据权利要求1所述的智能用电管理系统，其特征在于，所述数据采集模块分为数个子模块，分别负责不同类型设备的数据采集。

3.根据权利要求1所述的智能用电管理系统，其特征在于，在数据清洗子模块中，需要对采集到的数据进行去噪、补全缺失值和异常值处理操作；在数据存储子模块中，采用数据库技术，将处理后的数据存储起来；在数据挖掘子模块中，通过机器学习和数据分析方法，对存储的数据进行挖掘和分析，提取其中的有价值信息，并为下一步的能效评估和优化提供支持。

4.根据权利要求1所述的智能用电管理系统，其特征在于，在能源消耗分析子模块中，负责对电力系统各个节点的能源消耗进行分析和比较，并找出能效较低的节点，同时提出相应的优化方案；在负载均衡子模块中，负责将对电力系统的负载情况进行动态监测，通过优化负载分配，实现节点间负载均衡，提高整体的能效水平；在能源浪费监测子模块中，通过分析数据中的能源浪费情况，识别出能源浪费的原因，进而提出相应的改进措施，降低能源的浪费。

5.根据权利要求1所述的智能用电管理系统，其特征在于，在远程数据访问子模块中，用户能够通过互联网渠道，远程访问智能用电管理系统，获得电力系统的实时数据和历史数据，并进行数据的查询和分析操作；在远程操作控制子模块中，用户能够通过远程方式对电力系统进行控制操作，包括打开或关闭设备，调整负载。

6.根据权利要求1所述的智能用电管理系统，其特征在于，数据库模块中，对于用户信息的存储，数据库中包括用户的基本信息和用户的权限设置，用于控制用户对系统各个模块的访问权限，并将该信息作为系统的核心数据，用于用户登录和身份验证，同时，根据实际需求，数据库中能够存储用户的其他相关信息，包括用电需求和用电习惯。

7.根据权利要求1所述的智能用电管理系统，其特征在于，数据库模块中，对于用电设备信息的存储，数据库会记录各个设备的基本信息和状态信息，设备基本信息包括设备名称、型号、生产厂家；设备状态信息包括设备的使用状态和故障状态，上述数据用于系统对设备的管理和监控，同时，数据库中还能够存储设备的使用记录，包括设备的开关状态和用电量。

8.根据权利要求1所述的智能用电管理系统，其特征在于，数据库模块中，对于用电数据的存储，数据库会记录用户的用电数据，包括用电量、用电时间和用电方式，根据实际需要，还能够将用电数据按照不同的时间粒度进行存储，包括以小时、天、月为单位进行存储。

9.根据权利要求1所述的智能用电管理系统，其特征在于，该系统还包括与数据库模块相匹配的数据库管理系统，用于支持数据库的设计和管理，该数据库管理系统选用MySQL或Oracle。

10.根据权利要求1所述的智能用电管理系统，其特征在于，该系统的系

统功能的实现主要使用Java或C++软件开发技术，根据功能模块的设计和需求，

编写相应的代码。