基于智能電表的居民用電在線監控系統技術方案

本發明專利技術涉及一種單相智能電表在線監測與居民用電監控系統，該系統包括用戶互動終端與智能電表層、數據中繼與傳輸層和網絡監控中心層；網絡監控中心層的硬件隔離裝置和數據中繼與傳輸層的臺區數據處理服務器連接；數據中繼與傳輸層的采集器和用戶互動終端與智能電表層中的智能電表連接，本發明專利技術提供的方案實現對用戶本地和遠程的數據實時測量與顯示、歷史數據查詢、對可控家電的本地和遠程的智能控制、提供建議節電方案，以及緊急狀態的限電功能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種在線用電監控系統，具體講涉及一種單相智能電表在線監測與居 民用電監控系統。
技術介紹
隨著智能電網高級計量體系(Advanced Metering Infrastructure)的研究和建 設，與居民直接相關的用電信息采集和在線監控系統的功能需求逐漸顯現。由于用戶各種 需求的增加，要求智能電表除了需要具備傳統多功能電表的功能外，還需要具備雙向通信 功能、雙向計量功能、多種負荷控制方式、電能質量監測和遠程升級等功能。對于用戶的各種智能家居需求，在不改變現有接線方式和家電的情況下，使用智 能插座是最簡單的方式。智能插座除具備常規插座市電電氣轉接的功能外，還能實現電能 計量、過流保護，以無線通訊、電力載波通訊或紅外通訊方式快速組建網絡，實現遠程集抄 與控制于一體，具有功能強大、計量準確、結構簡單、體積小巧、安裝方便、價格低廉的優點。
技術實現思路
本專利技術的目的是設計基于單相智能電表在線監測與居民用電監控系統，實現對用 戶本地和遠程的數據實時測量與顯示、歷史數據查詢、對可控家電的本地和遠程的智能控 制、提供建議節電方案，以及緊急狀態的限電功能。本專利技術采用下述技術方案實現本專利技術的目的基于智能電表的居民用電在線監控系統，其改進之處在于，所述系統包括用戶互 動終端與智能電表層、數據中繼與傳輸層和網絡監控中心層；所述網絡監控中心層的硬件 隔離裝置和數據中繼與傳輸層的臺區數據處理服務器連接；所述數據中繼與傳輸層的采集 器和用戶互動終端與智能電表層中的智能電表連接。本專利技術提供的一種優選的技術方案是所述用戶互動終端與智能電表層包括智能 插座、智能電表和用戶互動終端；所述智能電表和用戶互動終端連接；所述用戶互動終端 通過無線通訊方式控制智能插座，實現對可控家電的控制；所述智能插座對連接可控家電 的用電數據的實時監測，并配合用戶互動終端完成對可控家電的閉合和開斷控制；所述智 能電表測量與存儲用戶總用電數據，配合所述網絡監控中心的指令對用戶實現各種數據讀 取和負荷控制。本專利技術提供的第二種優選的技術方案是所述數據中繼與傳輸層包括本地通訊網 絡和遠程通訊網絡；所述本地通訊網絡包括臺區數據處理服務器、數據集中器和采集器； 所述臺區數據處理服務器、數據集中器和采集器依次連接；所述遠程通訊網絡包括電力線 載波、光纖、同軸電纜、公共無線網絡和230M無線通訊網絡；所述遠程通信網絡和本地通信 網絡兩類通信網絡別提供用戶現場各類采集終端至系統主站間的遠程數據傳輸通信和采 集終端至智能電表之間的通信。本專利技術提供的第三種優選的技術方案是所述網絡監控中心層包括專用服務器和3硬件隔離裝置；所述專用服務器包括數據管理服務器、數據分析服務器和實時控制服務器； 所述專用服務器和硬件隔離裝置連接在數據總線上，所述硬件隔離裝置與數據管理服務 器、數據分析服務器和實時控制服務器一一對應；所述網絡監控中心層監測與控制用戶用 電數據，為用戶提供節電方案。本專利技術提供的第四種優選的技術方案是所述網絡監控中心層包括緊急狀態最低 保障用電控制服務器，所述緊急狀態最低保障用電控制服務器與硬件隔離裝置對應連接， 所述緊急狀態最低保障用電控制服務器提供緊急狀態限電功能。與現有技術相比，本專利技術達到的有益效果是本專利技術提供的基于智能電表的居民用電在線監控系統，通過讀取用戶互動終端的 實時數據，實現用戶用電數據的實時在線監測與圖形化顯示；通過網絡讀取用戶互動終端 中所有家電的信息，顯示用戶所登記家電的名稱、額定功率、運行狀態和重要等級等信息， 計算出用戶所登記家電的總數、運行和關閉的家電數量；通過在網絡監控中心修改家電的 運行狀態和設定控制時間，系統自動將設定值寫入互動終端，實現對家電的遠程和定時控 制；還可以完成對用戶當前費率和歷史數據查詢；用戶根據自身需求選擇“節省”、“經濟”和 “舒適”三種模式，其中網絡監控中心的用戶服務器根據用戶所設置的節電方案，自動計算 出使用節電方案和未使用節電方案下一天節省的電量和電費，同時以曲線的形式給出一天 的電價和家電使用功率的分布圖，用戶可以清楚地知道在每一時段的具體修改結果。當出 現極端自然災害或電網故障，電力供應不足時，網絡監控中心啟動緊急狀態最低保障用電 服務器，保障居民的基本生活用電。附圖說明圖1是基于單相智能電表在線監測與居民用電監控系統的結構圖；圖2是用戶互動終端與智能電表層的結構圖；圖3是數據中繼與傳輸層的結構圖；圖4是網絡監控中心層的結構圖。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術的具體實施方式作進一步的詳細說明。圖1是基于單相智能電表在線監測與居民用電監控系統，該系統可分為三層用 戶互動終端與智能電表層、數據中繼與傳輸層和網絡監控中心層；網絡監控中心層中的硬 件隔離裝置和數據中繼與傳輸層中的臺區數據處理服務器連接；數據中繼與傳輸層中的采 集器和用戶互動終端與智能電表層中的智能電表連接；具體如下1、用戶互動終端與智能電表層包括智能插座、智能電表、用戶互動終端，用戶互 動終端與智能電表層完成對用戶用電數據的監測、顯示、查詢以及智能控制。其中，智能插 座完成對連接家電的用電數據的實時監測，并配合互動終端完成對四類可控家電(電熱水 器、電冰箱、洗衣機和空調)的閉合和開斷控制；智能電表完成用戶總用電數據的測量與存 儲，配合網絡監控中心的指令對用戶實現各種數據讀取和負荷控制；用戶互動終端接收智 能電表的各種指令，通過有線/無線通訊方式(Zigbee、PLC和RS485)控制智能插座，實現 對可控家電的控制。同時用戶可以在互動終端查看當前智能電表基本電參數(電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率等)的實時監測數據，并以圖形曲線的方式顯示；查看指定時間 段內所使用的有功功率、無功功率的詳細記錄和累計電量、電費數據等。用戶互動終端通過 無線方式(Zigbee、PLC和RS480向各個家電所連接的智能插座發送信號，根據反饋信號確 定家電的運行狀態，還可以根據用戶設定家電定時啟動或關閉的時間，實現家居的智能控 制。2、數據中繼與傳輸層包括本地通訊網絡和遠程通訊網絡。本地通訊網絡包括數 據集中器、采集器，遠程通訊網絡包括電力線載波、光纖、同軸電纜、公共無線網絡和230M 無線通訊網絡，數據中繼與傳輸由遠程通信和本地通信兩類通信網絡構成，分別提供用戶 現場各類采集終端至系統服務器的遠程數據傳輸通信和采集終端至智能電表之間的通信。3、網絡監控中心層包括專用服務器和硬件安全隔離裝置，專用服務器包括數據 管理服務器、數據分析服務器、實時控制服務器；硬件隔離裝置與數據管理服務器、數據分 析服務器和實時控制服務器一一對應；網絡監控中心層完成監控中心與用戶之間的數據交 互；網絡監控中心有三大功能第一，對用戶各種用電數據的監測與控制通過讀取用戶互 動終端的實時數據，實現用戶用電數據的實時在線監測與圖形化顯示；通過網絡讀取用戶 互動終端中所有家電的信息，顯示用戶所登記家電的名稱、額定功率、運行狀態和重要等級 等信息，計算出用戶所登記家電的總數、運行和關閉的家電數量；通過在網絡監控中心修改 家電的運行狀態和設定控制時間，系統自動將設定值寫入互動終端，實現對家電的遠程和 定時控制；還可以完成對用戶當前費率和歷史數據查詢；網絡監控中心能夠完成對用戶注 冊家電信息本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．基于智能電表的居民用電在線監控系統，其特征在于，所述系統包括用戶互動終端與智能電表層、數據中繼與傳輸層和網絡監控中心層；所述網絡監控中心層的硬件隔離裝置和數據中繼與傳輸層的臺區數據處理服務器連接；所述數據中繼與傳輸層的采集器和用戶互動終端與智能電表層中的智能電表連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱寧輝，白曉民，孟珺遐，
申請(專利權)人：中國電力科學研究院，
類型：發明
國別省市：11