適用於多用戶的智能電錶終端及用電管理方法與流程
2023-06-13 11:59:15
本發明涉及智能電錶領域，尤其涉及一種適用於多用戶的智能電錶終端及用電管理方法。
背景技術：
智能電錶是智能電網的智能終端，它已經不是傳統意義上的電能表，智能電錶除了具備傳統電能表基本用電量的計量功能以外，為了滿足智能電網的發展需求以及大量分布式清潔能源發電接入電網的要求，它還應具有精確的雙向多種費率計量功能、用戶端控制功能、多種數據傳輸模式的雙向數據通信功能、支持多用戶多場景使用、支持電價曲線發布和分時電價計費、電壓電流數據的實時採集與傳輸以及基於「網際網路+」思想的增值服務等智能化的功能，智能電錶代表著未來節能型智能電網最終用戶智能化終端的發展方向。
智能電錶目前在現場已經得到相當程度的應用，相比傳統的電能表而言，無論在計費準確度和靈活度、抄表的自動化程度、電費管理的科學性方面都有較大提升，但在很多方面仍然存在一定的問題和不足，主要體現在以下幾個方面：
(1)多用戶、多場景下計費功能有待完善。目前智能電錶的應用場景大多是「一戶一表」，使用對象明確，應用場景單一。某些電錶雖然也支持多用戶計費，但在原理和結構上一般是普通電錶硬體層面的物理擴展或疊加。隨著用戶類型的增加及應用場景的多樣化，現有電錶的計量、計費、管理和控制功能無法滿足要求，必須提出滿足多用戶、多場景需求的解決方案；
(2)不具備完善的電壓、電流瞬時值實時採集與上傳功能。目前電錶一般只採集電能(包括有功電能和無功電能)、電壓頻率等信息，不具備電壓和電流瞬時值的實時不間斷採樣功能。採集電壓和電流的瞬時值信息，對於分析用戶的電能質量、實時監測用戶負荷、完成精確的負荷建模和用戶側需求管理功能具有重要作用。
技術實現要素：
為了解決現有技術的缺點，本發明提供的第一目的是提供了一種適用於多用戶的智能電錶終端。
本發明的一種適用於多用戶的智能電錶終端，包括接線母線、一條進線和多條出線，每條出線對應一個用戶；所述進線通過電能總計量模塊連接至接線母線，每條出線均依次通過一個子開關、一個電能子計量模塊和一個電壓電流瞬時值採樣模塊連接至接線母線；所述電能總計量模塊和電能子計量模塊分別與讀寫器相連；所述讀寫器用於電卡上的信息。
進一步地，進線採用三相四線制接線。這樣的接線方式考慮到用戶類別的不同，能夠適用不同類別的用戶。
進一步地，進線與總計量模塊之間還串接有總開關。通過總開關來控制進線與總計量模塊之間的導通和斷開。
進一步地，出線為三相線路或單相線路。根據用戶的實際用電情況，可以將出線設置為三相線路或單相線路。
進一步地，所述電能總計量模塊和電能子計量模塊還分別與顯示模塊相連。通過顯示模塊來顯示電能總計量模塊和電能子計量模塊所計量的電能信息。
進一步地，所述電能總計量模塊、電能子計量模塊、進線和各條出線的電壓電流瞬時值採樣模塊還分別與雲端伺服器相連，所述雲端伺服器與遠程監控終端相連。
本發明還利用雲端伺服器將電能總計量模塊、電能子計量模塊所計量的電能信息以及進線和各條出線的電壓電流瞬時採樣值傳送至遠端，實現電能信息、負荷信息和電能質量信息的遠程實時監控。
本發明的第二目的是提供一種適用於多用戶的智能電錶終端的用電管理方法。
本發明的適用於多用戶的智能電錶終端的用電管理方法，該方法適用於多條出線且多個用戶同時用電的場合，包括：
步驟1：將電卡與智能電錶終端的出線編號進行綁定，每張電卡對應一條出線，每張電卡只能對所綁定的出線的相應開關進行操作；其中，電卡內預充有電費；每張卡設有一個電卡編號，每個電卡編號與出線編號一一對應；
步驟2：利用讀寫器掃描電卡並獲取電卡編號，驗證電卡的合法有效性及對應的出線編號，讀取電卡內餘額；
步驟3：將電卡內的部分或全部餘額寫入到智能電錶終端內，將對應出線的開關閉合，相應電能子計量模塊開始工作，根據用電情況扣除智能電錶終端內的餘額，直至餘額低於預設門檻值。
進一步地，電能總計量模塊和電能子計量模塊中所計量的電能還經雲端伺服器傳送至遠程監控終端進行實時監控。
本發明還提供了另一種適用於多用戶的智能電錶終端的用電管理方法，該方法適用於單條出線且多個用戶順序用電的場合，包括：
步驟1：將電卡與智能電錶進行綁定，每個智能電錶對應著多個用戶卡；當某個用戶有用電需求時，利用讀寫器讀取電卡的電卡編號與卡內餘額，並判斷電卡的有效性以及卡內餘額是否大於預設門檻值，若上述判斷均成立，則控制相應出線的開關閉合，啟動智能電錶進入工作狀態；
步驟2：智能電錶進入工作狀態後按當前電價開始計費，採集並記錄電壓電流信息，同時計算卡內餘額是否充足，若出現餘額不足的情況發出告警信息並斷開出線的開關，停止供電。
在智能電錶正常工作時，不再接受其它電卡用戶的操作，確保某段時間內只為一個用戶提供用電服務。
本發明的有益效果為：
(1)本發明通過改造現有電錶結構，為多用戶共用一塊電錶提供了技術解決方案，且為多用戶分別提供電源開斷控制、電能計量功能。本發明將電錶改造為一條進線、多組出線的結構，其中每條出線對應著一個用戶，進線和各條出線均包含開關、電能計量模塊，可對進線和任意出線實現電源開斷控制、電能計量。電費管理採用射頻卡或ic卡類型的電卡，一臺電錶可對應多個電卡，每張卡對應一個用戶，可以獨立預存電費、獨立對電錶進行操作。
(2)本發明通過改造現有電錶結構，為進線和各條出線增加了電壓電流瞬時值採樣模塊，能夠實時、不間斷採集相應電壓和電流的瞬時值信息，並將採樣信息發送至雲伺服器，便於分析用戶的電能質量、實時監測用戶負荷、完成精確的負荷建模和用戶側需求管理功能
(3)本發明的適用於多用戶的智能電錶終端，可滿足多用戶同時用電及多用戶順序用電等情況對智能電錶終端的要求。在多用戶同時用電的情況下，將電卡與智能電錶終端的出線編號進行綁定，每張電卡對應一條出線，每張電卡只能對所綁定的出線開關進行操作，每張電卡也只能查看該出線測量與計量模塊的數據，無法對同一電錶內其它非綁定出線開關進行操作，也無法查看其它出線的電能計量模塊數據，從而確保各用戶的獨立性和用戶數據的私密性。在多用戶順序用電的情況下，一個智能電錶終端可以綁定多張電卡，但在一個時間段內只允許一個用戶對電錶進行操作，在當前用戶結束操作前不響應其他用戶的操作，以此保證多個用戶的有序用電。
附圖說明
圖1為本發明的適用於多用戶的智能電錶終端結構示意圖。
圖2是本發明的適用於多用戶的智能電錶終端的用電管理方法實施例一的流程圖。
圖3是本發明的適用於多用戶的智能電錶終端的用電管理方法實施例二的流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖與實施例對本發明做進一步說明：
圖1是本發明的適用於多用戶的智能電錶終端結構示意圖。如圖1所示的適用於多用戶的智能電錶終端，包括接線母線、一條進線和多條出線，每條出線對應一個用戶；所述進線通過電能總計量模塊、電壓電流瞬時值採樣模塊連接至接線母線，每條出線均依次通過一個子開關、一個電能子計量模塊和一個電壓電流瞬時值採樣子模塊連接至接線母線；所述電能總計量模塊和電能子計量模塊分別與讀寫器相連；所述讀寫器用於電卡上的信息。
其中，電能總計量模塊、電能子計量模塊以及電壓電流瞬時值採樣模塊分別由電能計量晶片和電壓電流瞬時值採集晶片構成。
電能計量晶片和電壓電流瞬時值採集晶片可以採用現有的晶片來實現。
讀寫器用於掃描電卡信息，電卡為射頻卡或ic卡。
進一步地，進線採用三相四線制接線。這樣的接線方式考慮到用戶類別的不同，能夠適用不同類別的用戶。
進一步地，進線與總計量模塊之間還串接有總開關。通過總開關來控制進線與總計量模塊之間的導通和斷開。
進一步地，出線為三相線路或單相線路。根據實際用電情況的用戶，可以將出線設置為三相線路或單相線路。
進一步地，所述電能總計量模塊和電能子計量模塊還分別與顯示模塊相連。通過顯示模塊來顯示電能總計量模塊和電能子計量模塊所計量的電能信息。其中，顯示模塊為顯示屏。
進一步地，所述電能總計量模塊、電能子計量模塊和電壓電流瞬時值採集模塊還分別與雲端伺服器相連，所述雲端伺服器與遠程監控終端相連。本發明還利用雲端伺服器將電能總計量模塊、電能子計量模塊所和電壓電流瞬時值採集模塊計量的電能信息和電壓電流瞬時值採樣信息傳送至遠端，實現電能信息、負荷信息、電能質量信息的遠程實時監控。
本發明通過改造現有電錶結構，為多用戶共用一塊電錶提供了技術解決方案，且為多用戶分別提供電源開斷控制、電能計量功能和電壓電流瞬時值採樣功能。本發明將電錶改造為一條進線、多組出線的結構，其中每條出線對應著一個用戶，進線和各條出線均包含開關、電能計量模塊和電壓電流瞬時值採集模塊，可對進線和任意出線實現電源開斷控制、電能計量和電壓電流的瞬時值採樣。電費管理採用射頻卡或ic卡類型的電卡，一臺電錶可對應多個電卡，每張卡對應一個用戶，可以獨立預存電費、獨立對電錶進行操作。
圖2是本發明的適用於多用戶的智能電錶終端的用電管理方法實施例一的流程圖，該方法適用於多條出線且多個用戶同時用電的場合，包括：
步驟1：將電卡與智能電錶終端的出線編號進行綁定，每張電卡對應一條出線，每張電卡只能對所綁定的出線的相應開關進行操作；其中，電卡內預充有電費；每張卡設有一個電卡編號，每個電卡編號與出線編號一一對應；
步驟2：利用讀寫器掃描電卡並獲取電卡編號，驗證電卡的合法有效性及對應的出線編號，讀取電卡內餘額；
步驟3：將電卡內的部分或全部餘額寫入到智能電錶終端內，將對應出線的開關閉合，相應電能子計量模塊開始工作，根據用電情況扣除智能電錶終端內的餘額，直至餘額低於預設門檻值。
進一步地，電能總計量模塊、電能子計量模塊所和電壓電流瞬時值採集模塊計量的電能信息和電壓電流瞬時值採樣信息還將雲端伺服器傳送至遠端，實現電能信息、負荷信息、電能質量信息的遠程實時監控。
圖3是本發明的適用於多用戶的智能電錶終端的用電管理方法實施例二的流程圖。如圖所示的該方法適用於單條出線且多個用戶順序用電的場合，包括：
步驟1：將電卡與智能電錶進行綁定，每個智能電錶對應著多個用戶卡；當某個用戶有用電需求時，利用讀寫器讀取電卡的電卡編號與卡內餘額，並判斷電卡的有效性以及卡內餘額是否大於預設門檻值，若上述判斷均成立，則控制相應出線的開關閉合，啟動智能電錶進入工作狀態；
步驟2：智能電錶進入工作狀態後按當前電價開始計費，採集並記錄電壓電流信息，同時計算卡內餘額是否充足，若出現餘額不足的情況發出告警信息並斷開出線的開關，停止供電。
在智能電錶正常工作時，不再接受其它用戶電卡的操作，確保某段時間內只為一個用戶提供用電服務。
當該用戶需要停止用電，將電卡再次靠近智能電錶的讀寫器，當智能電錶判斷該電卡與啟動電錶工作的電卡是同一張電卡時，允許用戶操作停止供電和電費計量，同時結算該用電周期內的電費情況，將新的電費餘額通過讀寫模塊重新寫入到用戶電卡內。
本發明的適用於多用戶的智能電錶終端，可滿足多用戶同時用電及多用戶順序用電等情況對智能電錶終端的要求。在多用戶同時用電的情況下，將電卡與智能電錶終端的出線編號進行綁定，每張電卡對應一條出線，每張電卡只能對所綁定的出線開關進行操作，每張電卡也只能查看該出線測量與計量模塊的數據，無法對同一電錶內其它非綁定出線開關進行操作，也無法查看其它出線的電能計量模塊數據，從而確保各用戶的獨立性和用戶數據的私密性。在多用戶順序用電的情況下，一個智能電錶終端可以綁定多張電卡，但在一個時間段內只允許一個用戶對電錶進行操作，在當前用戶結束操作前不響應其他用戶的操作，以此保證多個用戶的有序用電。
上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但並非對本發明保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍以內。