一种基于电力载波通讯的智慧用电系统的制作方法

1.本发明涉及电力设备技术领域，具体为一种基于电力载波通讯的智慧用电系统。


背景技术：

2.近些年来物联网技术、大数据分析技术高速发展，物联网 大数据相关的应用影响到人们的衣食住行等方方面面，极大的提高了人们的生活质量。在用电方面，物联网 大数据同样可以发挥其优势。现有物联网 大数据用电系统，也称智慧用电系统，一般由感知执行层，传输层，云平台层，用户终端设备等组成，其中感知执行层包括电表、智能空开等设备，主要用于采集用电数据，执行电路开关动作以及异常情况下执行电路保护动作(分断电路)；传输层主要有网关，物理传输链路等，负责感知层设备和云平台，云平台和用户终端设备之间的信息的双向传输；云平台收集所有感知层设备的数据，通过大数据分析，学习用户用电行为，并根据用户的用电行为生成相应的自动化方案和节能方案，达到提升用户体验及节能减排的作用；用户终端设备可将云平台的大数据分析结果展示给用户，让用户对用电行为充分的了解，用户也可以通过终端设备定制自动化方案等等。
3.上述智慧用电系统在部署使用过程中也存在一些问题：
4.传输层的信息物理传输方式大多采用rs485通讯线或者2.4g频段的无线通讯，若采用rs485通讯线，则需要在电力传输线之外额外增加两根rs485通讯线，会增加布线的复杂度，占用额外的空间，若使用2.4g无线通讯，当使用该频段的无线设备增多时，可能会导致通讯不稳定。
5.当前的智慧用电系统更适合“前装”，即需要在用户装修前就设计好布线、安装方案，并在用户装修前就完成智慧用电系统的安装。若后续需要改变该系统(如改变其中某些设备的位置)代价就比较大；不适与“后装”，即用户装修完成后，再部署该系统的代价就大很多。
6.电力线载波通信技术是一种使用电力传输线进行信息传输的技术，相比于rs485通讯，其优势在于无需额外引入rs485通讯线即可通讯，省去了布置通讯线的过程；相比于2.4g无线通讯，其通讯质量更好，不在在无线通讯相互干扰、传输距离有限等缺点。电力线载波通信技术在智慧用电系统中有广阔的应用前景。


技术实现要素：

7.(一)解决的技术问题
8.针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于电力载波通讯的智慧用电系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
9.(二)技术方案
10.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于电力载波通讯的智慧用电系统，包括：智能空开、电力载波通信智能插座、网关、云平台、用户终端，其中：智能空开和电力载波通信智能插座为智慧用电系统中的感知设备，都具有：a.采集其所在电力回路中
用电数据的功能；b.含有电动操作机构，可远程控制执行电路分合动作；c.内置保护程序，监控用电数据，当其所在电力回路发生用电异常时，迅速断开电路连接，保护用电设备；d.记录用电情况、用电异常等数据，发生故障或者意外事故时可用于分析事故原因等，所有数据均可上传至云平台。
11.优选的，智能空开一般位于入户电箱内，适用于“前装”用户或者要更换入户电箱的用户，对所有用电回路进行集中监控，使用rs485线路和网关进行通信，通信稳定，通信成本较低。
12.优选的，网关是智慧用电系统中的感知层和平台层交换数据的中间设备，负责不同通信信号、不同通信协议的转换。
13.优选的，云平台收集所有感知层设备采集的数据，通过大数据分析用户用电行为，学习用户用电行为，结合实时的天气信息生成相应的自动化方案和节能方案，取得用户许后自动执行，达到提升用户体验及节能减排的作用。
14.优选的，用户终端设备可将云平台的大数据分析结果展示给用户，让用户对用电行为充分的了解，用户也可以通过终端设备定制自动化方案。
15.优选的，本智慧用电系统使用智能空开、电力载波通信智能插座等多种感知层设备采集电力数据，支持“前装”或“后装”等安装方式，部署灵活；将电力载波通信技术引入智慧用电系统，简化传输层的布线，增强传输层的通信可靠性；将电力大数据、天气信息大数据等结合起来决策，生成更有效的自动化方案或者节能方案，提升用户体验，增强节能减排效果。
16.(三)有益效果
17.与现有技术相比，本发明提供了一种基于电力载波通讯的智慧用电系统，具备以下有益效果：
18.本智慧用电系统使用智能空开、电力载波通信智能插座等多种感知层设备采集电力数据，支持“前装”或“后装”等安装方式，部署灵活；将电力载波通信技术引入智慧用电系统，简化传输层的布线，增强传输层的通信可靠性；将电力大数据、天气信息大数据等结合起来决策，生成更有效的自动化方案或者节能方案，提升用户体验，增强节能减排效果。
附图说明
19.图1为本发明整体结构示意图。
20.图2为本发明电力载波信号隔离器示意图。
21.图3为本发明内部各个模块之间连接的示意图。
具体实施方式
22.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，所描述的实施例仅仅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做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。
23.请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：如图1，部署基于电力载波通信的智慧用电系统，包括：网关(
①
)、智能空开(
②
、
③
)、电力载波通信智能插座(
④
、
⑤
、
⑥
)、云平台(云
端服务器)、用户终端，其中：
24.智能空开和电力载波通信智能插座为智慧用电系统中的感知设备，都具有:a.采集其所在电力回路中用电数据(如：电压、电流、有功功率、有功电能等)的功能；b.含有电动操作机构，可远程控制执行电路分合动作；c.内置保护程序，监控用电数据，当其所在电力回路发生用电异常(如：短路、过压、欠压等)时，迅速断开电路连接，保护用电设备；d.记录用电情况、用电异常等数据，发生故障或者意外事故时可用于分析事故原因等，所有数据均可上传至云平台。
25.入户电箱内除网关(
①
)和智能空开(
②
、
③
)以外的其它空开为普通空开，无上述智能空开所拥有的功能。为了在传统空开所在电力回路以较低的成本实现上述功能，在传统空开所在电力回路用电器侧安装电力载波通信智能插座(
④
、
⑤
、
⑥
)。电力载波通信智能插座包含电力载波通信模块(和图3中网关包含的电力载波通信模块相同)，使用电力载波通信方式，通信介质即为其所在电力回路中的电力线，无需额外部署通信线路，如图2，电力线l线n线在传输电力的同时也可传输电力载波信号，网关(
①
)和电力载波通信智能插座(
④
、
⑤
、
⑥
)之间通过电力载波信号交换信息；电力载波信号通过ofdm(正交频分复用技术)调制，通信频带带宽大(2.5mhz～5mhz)，有效规避传统窄带电力载波通信噪声(0～100khz)的干扰，通信稳定，通信距离远大于无线通信距离。
26.入户电箱内智能空开(
②
、
③
)可以对其所在的整个电力回路上的用电情况进行监测，功能与电力载波通信智能插座(
④
、
⑤
、
⑥
)基本相同，只是其通信方式为rs485，可以识别rs485信号，不包含电力载波通信模块，无法识别电力载波信号。如图2，智能空开使用rs485和网关(
①
)交换信息，需要使用2根通信线路连接。由于网关(
①
)和智能空开(
②
、
③
)均位于入户电箱内部，距离很近，所需通讯线短，布置也不复杂。
27.网关(
①
)是智慧用电系统中的智能空开(
②
、
③
)及电力载波通信智能插座(
④
、
⑤
、
⑥
)和云平台交换数据的中间设备，该设备可将rs485信号和电力载波通信信号转换为以太网信号或者4g信号。图3为网关内部模块示意图，感知层设备上传信息时，来自电力载波通信智能插座的信息由其自身包含的电力载波通信模块调制成电力载波信号耦合到电力线l/n线上，网关中的电力载波通信模块将电力载波信号解耦、解调之后转换成串口信息经串口发送到微控制器(mcu)；来自智能空开的信息经rs485转换电路转换为串口信息经串口发送到微控制器(mcu)。mcu收到来自电力载波通信智能插座或智能空开的消息，经相应的加工后使用串口发送给4g模块或者串口转网口电路，转换成4g信号或者以太网信号发送至云端服务器。云端服务器下发信息时，与上述过程相反。
28.云平台收集感知层设备智能空开(
②
、
③
)及电力载波通信智能插座(
④
、
⑤
、
⑥
)采集的数据，通过大数据分析用户用电行为，学习用户用电行为，结合实时的天气信息生成相应的自动化方案和节能方案，取得用户许后自动执行，在合适的时间和情景下打开或者关闭用电设备，达到提升用户体验及节能减排的作用，如根据用户所在地理位置和天气情况，自动确定开灯、关灯时间等等。
29.用户终端设备可将云平台的大数据分析结果展示给用户，让用户对用电行为充分的了解，用户也可以通过终端设备定制自动化方案等等。
30.本例中的智能空开更适用于“前装”，电力载波通信智能插座更适用于“后装”或者监控重点用电设备，它们的数量可根据实际情况灵活确定。
31.本智慧用电系统使用智能空开、电力载波通信智能插座等多种感知层设备采集电力数据，支持“前装”或“后装”等安装方式，可根据实际用电设备的位置及用电回路分布情况灵活部署；将电力载波通信技术引入智慧用电系统，简化传输层的布线，增强传输层的通信可靠性；将电力大数据、天气信息大数据等结合起来决策，生成更有效的自动化方案或者节能方案，提升用户体验，增强节能减排效果。
32.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
33.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。