CN106532928A

CN106532928A - 电力负荷智能控制系统及其激活管理方法

Info

Publication number: CN106532928A
Application number: CN201610698490.6A
Authority: CN
Inventors: 曾卫民; 潘立冬
Original assignee: Zhejiang Han Hua Energy Saving Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Han Hua Energy Saving Technology Co Ltd
Priority date: 2016-08-22
Filing date: 2016-08-22
Publication date: 2017-03-22

Abstract

本发明的提供了一种电力负荷智能控制系统，采用了具有双向通信、双向计量、多种负荷控制方式、电源控制保护、电能质量检测和远程升级等多种功能的电力负荷智能控制装置，配合用户终端，使用户能够自主选择需要的功能，提高了用户使用的便捷性，节约了资源。另一方面，本发明还提供了上述电力负荷智能控制系统的激活管理方法，在家庭或用电单位配置所述的电力负荷智能控制装置后，用户通过用户端完成对装置的鉴权和绑定，可选择远程开关控制、电能计量、电能质量检测、用电安全保护、网络连接通信等功能，并进行资费和付费操作后开通相应功能，从而实现用电自主、远程操控、实时监测。

Description

电力负荷智能控制系统及其激活管理方法

技术领域

本发明涉及智能电力管理控制领域，具体涉及一种电力负荷智能控制系统及其激活管理方法。

背景技术

中国目前正致力于建设坚强智能电网，主要涵盖电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度6个环节，其内涵是以坚强网架为基础，以通信信息平台为职称，以智能控制为手段，实现电力系统从发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节的智能感知、智能识别、智能控制的功能，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，智能电网可以整合系统中的数据，优化电网的管理，将电网提升为互动运转的全新模式，提高整个电网的可靠性、可用性和综合效率。随着智能电网高级计量体系的研究和建设，与居民直接相关的用电信息采集和在线控制保护的功能需求逐渐显现。由于用户各种需求的增加，要去智能电力计量表除了需要具备传统多功能电力计量表的功能外，还需要具备双向通信功能、双向计量功能、多种负荷控制方式、电源控制保护、电能质量检测和远程升级等功能。

随着阶段电价政策在国内的推广和展开，用户的用电量被分为几个阶段，为了更合理的安排自己的用电，用户有了解每天甚至是每个时刻自己用电信息的需求；而供电公司一般只于每月底向用户提供一张用电量及金额的单据。此时，用电信息对于用户来说属于历史信息，只能指导缴费，无法合理的安排自己的用电情况。若用户想及时了解自己的用电情况，只能去表箱查看。而由于大单元地方电力计量表箱是物业集中管理，业主无法直接看到电力计量表的数据。对于用户关心的阶梯电价的设置情况，更是只能通过去供电公司营业厅去查询。因此，目前通过人工的方式来获取用电信息的方法不仅繁琐不便，而且无法实时提供，用户无法实时根据用电实际情况调整自己的用电计划。

另一方面，随着网络和智能终端如手机和手持电脑的普及，以及网上购物的发展，人们越来越习惯于通过APP进行网上挑选、下单、付费来获取商品和服务。而相对于现有的越来越多的商品和服务，家庭或用电单位的电能计量、付费还是很传统的单向模式。现有的家庭入户电力设备，通常只具有简单的开关、计量和简易安全防护功能。也有一些比较高端的产品，具有较多的计量、安全防护、通信控制及电能质量分析等功能，但这些功能一般都是集成到一个硬件上，用户只能通过购买硬件来购买上述功能，无法进行合理的选择，常常造成多于的支出和浪费。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种可远程激活并进行功能选择的电力负荷智能控制方法及系统，以实现用户对家庭或单位电力接入设备多种功能的合理选择，以及用电的合理安排，并实现便捷的计费和付费功能。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种电力负荷智能控制系统，包括本地电力负荷智能控制装置，以及用户端；

所述电力负荷智能控制装置至少包括：

装置识别单元，用于给本地硬件装置提供对应的唯一识别代码；

主控模块，以及连接所述主控模块的：

人机交互模块，用于装置与操作者进行人机交互；

接口模块，用于外部电力线、有线及无线网络、内部用电设备和其它智能设备的接入；

开关模块，用于实现单路或单个用电设备以及家庭或用电单位总线路的分合闸功能；

计量检测模块，用于实现单路或单个用电设备的电能计量以及家庭或用电单位总的电能计量功能，

通信模块，用于实现装置以及与装置连接的内部电气设备或其它智能设备与外部网络的连接功能；

安全保护模块，用于实现家庭或用电单位的电能质量分析以及浪涌吸收、漏电检测保护和电气火灾预警保护，以及信息安全传输功能；

所述主控模块用于根据所述用户终端的指令完成装置相应功能的开通，并对单路或单个用电设备以及家庭或用电单位总线路进行控制或参数阈值设定的操作，以及装置配置数据和本地信息的存储；

所述用户端包括Web客户端、移动设备APP客户端和云服务器，所述Web客户端、移动设备APP客户端通过网络与所述云服务器和电力负荷智能控制装置进行信息交互，进行用户绑定、功能选择及付费操作。

进一步的，所述云服务器至少包括鉴权单元、加/解密单元、功能管理与激活单元、存储单元和计费及支付单元，所述Web客户端和移动设备APP客户端包括用户信息交互单元和无线信号管理单元。

本发明的远程激活进行功能选择的电力负荷智能管理系统，采用了电力负荷智能控制装置。该装置具有双向通信、双向计量、多种负荷控制方式、电源控制保护、电能质量检测和远程升级等多种功能，能够满足绝大多数家庭或用电单位的需求。同时，配合用户终端，使用户能够自主选择需要的功能，提高了用户使用的便捷性，节约了资源。

本发明还提供了上述的电力负荷智能控制系统的激活管理方法，包括如下步骤：

S1、所述电力负荷智能控制装置于出厂时将对应的唯一识别代码信息存储在云服务器中，并于购买后将用户手机号码作为预注册手机号码存储在云服务器中；

S2、给家庭或用电单位配置电力负荷智能控制装置，并将该装置对应的唯一识别代码与其出厂时存储在云服务器中的唯一识别代码信息进行核对，核对成功后在云服务器数据库中存储该电力负荷智能控制装置对应的家庭或用电单位的地理位置信息；

S3、基于电力负荷智能控制装置的装置识别单元通过Web客户端或移动设备APP客户端完成云服务器与所述电力负荷智能控制装置的鉴权与注册，并在云服务器中建立对应的用户数据库；

S4、在所述Web客户端或移动设备APP客户端上选择所述电力负荷智能控制装置需要开通的功能，并将相关信息发送到云服务器，所述云服务器生成订单并发送支付信息到Web客户端或移动设备APP客户端上，支付成功后，所述云服务器发送功能开通指令信息至Web客户端和/或移动设备APP客户端；

S5、所述Web客户端或移动设备APP客户端通过无线信号与所述电力负荷智能控制装置连接，发送功能开通指令到所述电力负荷智能控制装置，所述电力负荷智能控制装置根据所述功能开通指令信息开通相应功能。

进一步的，步骤S3具体包括：

S31、所述Web客户端和/或移动设备APP客户端通过所述装置识别单元提供的唯一识别代码，并和用户手机号码一起发送到云服务器，所述云服务器鉴别该用户手机号码是否和用户预注册号码一致；若一致，所述云服务器基于所述唯一识别代码和用户手机号码建立电力负荷智能控制装置与Web客户端和/或移动设备APP客户端的对应关系；

S32、云服务器发送动态验证码到该用户基于公众移动网络的手机，在Web客户端或移动设备APP客户端输入所述动态验证码，所述Web客户端或移动设备APP客户端发送输入的动态验证码到云服务器进行验证，若验证成功，进行下一步；

S33、云服务器将所述唯一识别代码对应的电力负荷智能控制装置的硬件信息与用户手机号码进行绑定，完成用户鉴权与注册，并在云服务器中建立对应的用户数据库。

进一步的，所述装置识别单元提供的唯一识别代码为二维码、条形码或二维条形码中的至少一种设备身份识别标识信息。

进一步的，所述Web客户端需要通过手机授权并在云服务器端登记、移动设备APP客户端为手机APP客户端。

优选的，所述地理位置信息包括家庭或用电单位的地址、小区名称、幢号、单元号及房号。

优选的，所述电力负荷智能控制装置的硬件信息包括MAC地址、序列号、IP地址。

进一步的，步骤S3还包括：

S34、完成用户鉴权与注册后，通过Web客户端和/或移动设备APP客户端将设备名称改为用户自定义名称，并存储至云服务器。

进一步的，步骤S4中，支付过程具体包括：

用户在Web客户端或移动设备APP客户端选择电力负荷智能控制装置的相应功能，Web客户端或移动设备APP客户端发送相应信息到云服务器，云服务器中的计费及支付单元开始计费并生成账单；

所述Web客户端、移动设备APP客户端在一定时间周期内通过第三方支付软件对相应账单进行付费操作。

进一步的，步骤S4还包括：所述云服务器根据已支付订单更新用户数据库，完成用户分类定级，发送功能开通指令信息给Web客户端或移动设备APP客户端。

进一步的，步骤5中，所述Web客户端或移动设备APP客户端通过wifi热点、蓝牙、Zigbee、Z-wave或无线射频信号与所述电力负荷智能控制装置连接。

本发明的电力负荷智能控制系统的激活管理方法，在家庭或用电单位配置所述的电力负荷智能控制装置后，用户通过用户端完成对装置的鉴权和绑定，可选择远程开关控制、电能计量、电能质量检测、用电安全保护、网络连接通信等功能，并进行资费和付费操作后开通相应功能，从而实现用电自主、远程操控、实时监测。本发明的上述激活管理方法，结合用户终端上的APP，符合现有的用户消费习惯，提升了用户的使用体验，具有良好的市场前景。

另一方面，本发明的激活管理方法，通过二维码和手机验证短信等验证识别方式，对所述的电力负荷智能控制装置和用户终端进行绑定，并且对通信进行了加密操作，使得整个流程具有良好的安全性，满足了电力系统较高的安全性需求。

附图说明

图1为本发明的电力负荷智能控制系统实施例的模块结构示意图。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明首先提供了一种电力负荷智能控制系统，其包括本地电力负荷智能控制装置和用户终端。

其中，所述的电力负荷智能控制装置具有双向通信、双向计量、多种负荷控制方式、电源控制保护、电能质量检测和远程升级等多种功能。在本发明的一个优选实施例中，其具体包括：

主控模块，以及连接主控模块的接口模块、人机交互模块、通信模块、开关模块、计量检测模块及安全保护模块。

具体的，接口模块用于外部电力线、有线及无线网络、内部用电设备和其它智能设备的接入。

开关模块包括用于系统总的电力线路开合闸的总开关单元，以及用于对分路的电力线路进行开合闸操作的分路开关单元。

作为优选方案，本实施例中，开关模块中的开关单元包括分/合闸电源和分/合闸机构，其中，分/合闸机构可以是由电机带动的动触点与静触点接触，或者是电磁吸合动触点与静触点接触，或者是电源激励永磁体吸合动触点与静触点接触，也可以是SCR/IGBT/MOSFET/GTR半导体器件中的任意一种。上述开关模块还包括过零检测单元及状态检测单元，过零检测单元用于检测电压、电流过零点，状态检测单元用于检测分路开关单元的工作状态，并在检测到异常状态时将报警信息发送给主控模块。

计量检测模块包括用于计量实时电能的计量单元，其包括计量芯片及其外围电路，以完成整个系统的计量级电能计量；以及用于分路电流信号的采集的分路电力参数采集单元；此处只采集分路电流信号，电压信号因与系统电压相同，故不再进行采集。利用采集的分路电流信号和系统电压信号，即可通过信息处理模块中的数据处理单元进行计算以完成分路电能的计量。采用此种设计，不需要每个分路均设置计量芯片进行分路电能的计量，从而节约了成本，提高了产品的市场竞争力。

本实施例中，所述计量检测模块测量的电路参数包括电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、谐波、有功能量及无功能量，并提供独立的有功功率和有效值、电压电流有效值、线频率及过零中断。计量单元内还设有时钟单元，该时钟单元支持总线的低功耗、高精度时钟芯片，且内置温度补偿晶振。

安全保护模块包括用于系统电压、用户电流信号采集的电力参数采集单元，其包括电流互感器、电压采样电路、第一信号调理单元，以完成电压、电流信号的采集；用于对电力参数采集单元采集的电压、电流信号进行A/D转换的数据转换单元，以及对转换后的数据进行分析的电能质量分析单元；还包括用于系统中剩余电流检测的剩余电流检测单元，其包括剩余电流互感器、第二信号调理单元、A/D转换单元。

具体的，电能质量分析单元用于分析处理数据转换单元转换后的电压、电流信号，完成漏电、谐波、过压、欠压、缺相、过流、骤升及暂降的检测，并将报警信息发送到控制单元；还用于分析处理剩余电流检测单元检测的信号。

当上述电能质量分析单元检测到参数越限后，主控模块进入主动保护模式，自动分闸并报警，根据故障类型自动执行相应处理预案，预案允许自动合闸情况下故障解除后，自动合闸；预案不允许自动合闸情况下报警等待人工确认。

人机交互模块用于状态参数和控制指令的显示及输入。作为优选方案，本实施例中，人机交互单元包括自发光显示屏、操作按键和指示灯。

通信模块包括用于实现装置与互联网的有线及WIFI连接的以太网模块；作为优选，包括MAC模块、WIFI模块、PHY接口及相关电路，且集成TCP/IP协议栈。用于通过电力载波方式将网络信号耦合到电力线上，以实现装置与各单路电气负载设备的通信连接的电力线载波通信模块。作为优选方案，电力载波通信模块包括耦合单元、滤波单元、模拟前端单元、载波通迅控制单元、FLASH存储单元、DDR内存单元、PHY接口单元，其中，耦合单元用于将网络通信信号耦合到电力线实施传输并实现与电力线市电的隔离；滤波单元用于滤除电力载波信号中的干扰、噪声信号；模拟前端单元用于网络通信信号的A/D、D/A转换；载波通信控制单元包括CPU、与FLASH存储单元连接的SPI通信接口，以及与DDR内存单元连接的DDR接口，用于实现网络信号的调制、解调与处理；PHY接口单元用于实现以太网MAC层与物理层的连接。以及，用于装置及其它智能设备之间互联的本地通信接口。作为优选，包括RS232、485、CAN总线通信接口和Zigbee、Z-wave、蓝牙无线通信中的至少一种接口。

作为优选方案，本实施例中，通信模块内设有加密单元，应用于所有需要身份认证、数据加密/解密、安全存储、通信保密等较高数据安全要求的操作，实现安全控制的目的。

具体的，加密单元包括对称加密单元和非对称加密单元，对称加密单元使用对称密钥组加密通信模块发送的数据，非对称加密单元用于根据固件信息或外部即时数据产生对称密钥组。其中，外部即时数据产生对称密钥组包括通过手机获取验证码等即时信息。

所述主控模块包括处理器和存储单元，用于根据所述用户终端的指令完成装置相应功能的开通，并对单路或单个用电设备以及家庭或用电单位总线路进行控制或参数阈值设定的操作，以及装置配置数据和本地信息的存储。

另一方面，所述的用户端包括Web客户端、移动设备APP客户端和云服务器， Web客户端、移动设备APP客户端通过网络与云服务器和电力负荷智能控制装置进行信息交互，进行用户绑定、功能选择及付费操作。其中，云服务器包括服务器和硬件隔离装置；服务器包括数据存储服务器、弹性计算服务器、数据分析服务器和实时控制服务器；服务器和硬件隔离装置连接于数据总线上，硬件隔离装置与数据存储服务器、弹性计算服务器、数据分析服务器和实施控制服务器一一对应。

优选的，云服务器至少包括鉴权单元、加/解密单元、功能管理与激活单元、存储单元和计费及支付单元，Web客户端和移动设备APP客户端包括用户信息交互单元和无线信号管理单元。

具体的，实际配置时，上述电力负荷智能控制装置集成于一体化的家庭电能接线箱里，通过接口模块连接内/外部电力线，通过以太网模块连接互联网，并通过电力线载波通信模块和单路电力负荷管理模块经电力线分别连接各个单路电气负载设备。

本发明还提供了对上述电力负荷智能控制系统进行激活管理的方法。下面通过具体实施例进行详细说明。

在本发明的优选实施方式中，上述的激活管理办法包括如下步骤：

首先，所有的电力负荷智能控制装置于出厂时将对应的唯一识别代码信息存储在云服务器中，并在用户购买后将用户手机号码作为预注册手机号码存储在云服务器中。

之后，给家庭或用电单位配置购买的电力负荷智能控制装置，并将该装置对应的唯一识别代码与其出厂时存储在云服务器中的唯一识别代码信息进行核对，核对成功后在云服务器数据库中存储该电力负荷智能控制装置对应的家庭或用电单位的地理位置信息。

具体的，上述地理位置信息包括：家庭或用电单位的地址、小区名称、幢号、单元号及房号。

接下来，基于电力负荷智能控制装置上的装置识别单元通过Web客户端或移动设备APP客户端完成云服务器与电力负荷智能控制装置的鉴权与注册，并在云服务器中建立对应的用户数据库。

具体的，上述步骤包括以下几步：

首先，用户使用Web客户端和/或移动设备APP客户端通过装置识别单元提供的唯一识别代码，并和用户手机号码一起发送到云服务器，云服务器鉴别该用户手机号码是否和用户预注册号码一致；若一致，云服务器基于该唯一识别代码和用户手机号码建立电力负荷智能控制装置与Web客户端和/或移动设备APP客户端的对应关系。其中，Web客户端需要通过手机授权并在云服务器端登记，移动设备APP客户端为手机APP客户端。

优选的，上述装置识别单元提供的唯一识别代码为二维码、条形码或二维条形码中的至少一种设备身份识别标识信息。

其次，云服务器发送动态验证码到该用户基于公众移动网络的手机，在Web客户端或移动设备APP客户端输入该动态验证码， Web客户端或移动设备APP客户端发送输入的动态验证码到云服务器进行验证，若验证成功，进行下一步。

云服务器将该唯一识别代码对应的电力负荷智能控制装置的硬件信息与用户手机号码进行绑定，完成用户鉴权与注册，并在云服务器中建立对应的用户数据库。优选的，上述电力负荷智能控制装置的硬件信息包括MAC地址、序列号、IP地址。

完成用户鉴权与注册后，用户还可以通过Web客户端和/或移动设备APP客户端将设备名称改为用户自定义名称，并存储至云服务器。

之后，在Web客户端或移动设备APP客户端上选择电力负荷智能控制装置需要开通的功能，并将相关信息发送到云服务器，云服务器生成订单并发送支付信息到Web客户端或移动设备APP客户端上，支付成功后，云服务器发送功能开通指令信息至Web客户端和/或移动设备APP客户端。

其中，支付的具体过程为：

用户使用Web客户端、移动设备APP客户端在一定时间周期内通过第三方支付软件对相应账单进行付费操作。

优选的，完成支付后，云服务器根据已支付订单更新用户数据库，完成用户分类定级。

最后，使用Web客户端或移动设备APP客户端通过无线信号与电力负荷智能控制装置连接，发送功能开通指令到电力负荷智能控制装置，电力负荷智能控制装置根据所述功能开通指令信息开通相应功能。在此步骤中，Web客户端或移动设备APP客户端通过wifi热点、蓝牙、Zigbee、Z-wave或无线射频信号与电力负荷智能控制装置直接连接，不通过外部网络。

上述的激活管理方法在实际操作时，用户手持终端利用第三方软件扫码功能扫码下载客户端软件，安装成功后进入注册界面，进行用户鉴权与注册。

注册成功后APP自动跳转到电力负荷智能控制装置功能选择购买界面，用户浏览产品功能信息后将选择的功能添加到购物车；

接下来，进行售后服务延保选择，将选择的服务内容添加到购物车；

之后，根据选择功能推荐最经济组合购买方案，供用户确认；

最后，用户通过第三方支付、网银支付等移动支付方式完成支付。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种电力负荷智能控制系统，其特征在于，包括本地电力负荷智能控制装置，以及用户端；

所述电力负荷智能控制装置至少包括：

主控模块，以及连接所述主控模块的：

人机交互模块，用于装置与操作者进行人机交互；

2.如权利要求1所述的电力负荷智能控制系统，其特征在于，所述云服务器至少包括鉴权单元、加/解密单元、功能管理与激活单元、存储单元和计费及支付单元，所述Web客户端和移动设备APP客户端包括用户信息交互单元和无线信号管理单元。

3.如权利要求1或2所述的电力负荷智能控制系统的激活管理方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.如权利要求3所述的激活管理方法，其特征在于，步骤S3具体包括：

5.如权利要求4所述的激活管理方法，其特征在于，所述装置识别单元提供的唯一识别代码为二维码、条形码或二维条形码中的至少一种设备身份识别标识信息。

6.如权利要求4所述的激活管理方法，其特征在于，所述Web客户端需要通过手机授权并在云服务器端登记、移动设备APP客户端为手机APP客户端。

7.如权利要求4所述的激活管理方法，其特征在于，所述地理位置信息包括家庭或用电单位的地址、小区名称、幢号、单元号及房号。

8.如权利要求4所述的激活管理方法，其特征在于：所述电力负荷智能控制装置的硬件信息包括MAC地址、序列号、IP地址。

9.如权利要求4所述的激活管理方法，其特征在于，步骤S3还包括：

10.如权利要求3所述的激活管理方法，其特征在于，步骤S4中，支付过程具体包括：

11.如权利要求3所述的激活管理方法，其特征在于，步骤S4还包括：所述云服务器根据已支付订单更新用户数据库，完成用户分类定级，发送功能开通指令信息给Web客户端或移动设备APP客户端。

12.如权利要求3-11任一项所述的激活管理方法，其特征在于，步骤5中，所述Web客户端或移动设备APP客户端通过wifi热点、蓝牙、Zigbee、Z-wave或无线射频信号与所述电力负荷智能控制装置连接。