一種智能用電管理裝置的研發(fā)

李嘉鴻（汕頭廣播電視大學，廣東汕頭，515000）

一種智能用電管理裝置的研發(fā)

李嘉鴻
（汕頭廣播電視大學，廣東汕頭，515000）

一種智能用電管理裝置，該裝置分別與電力通信網絡上的用電互動終端、用電設備和智能電表連接，該裝置包括：網絡通信單元，智能控制單元，用電采集單元，數據檢測處理單元，利用網絡通信單元，智能控制單元，用電采集單元，數據檢測處理單元結合的構造，實現獨立于用電設備使用，還可實時對用電信息進行監(jiān)測采集和數據監(jiān)測處理，從而提高了智能用電管理裝置實時用電監(jiān)測的性價比，實現用電安全監(jiān)控管理功能。該裝置已獲得國家實用新型專利（專利名稱：一種智能用電管理裝置，專利號：201520825392.5）。

互動終端；RS485；G24

1 研發(fā)背景

近年來，隨著各種先進技術在電網中的廣泛應用，智能化已經成為電網發(fā)展的必然趨勢，智能用電技術涵蓋了高速實時通信、智能控制、智能電表、智能采集、雙向交互、需方響應等多方面的技術，智能用電管理主要包括：智能采集的自動抄表；雙向交互、需方響應的智能家居控制；智能采集、雙向交互、需方響應的智能用電管理等。

目前，現有的用電管理裝置無非是為控制而進行遠程控制，或者只服務于用電信息查詢，而應用于實時監(jiān)控的智能用電裝置，網絡通信流量資費高，傳輸速度和可靠性低，采用無資費的網絡通信，其網絡管理困難、組網通信設備投資龐大。采用有資費的網絡通信，通信資費隨通信流量的增加而增加，以一條網絡通信線路配置24只智能電表、實時監(jiān)控時間精確到15分鐘計算，通信線路上每48秒最少有一條通信數據幀，而實際應用中每個臺區(qū)只使用一條通信線路，造成實時監(jiān)控時，網絡通信流量很大，降低了傳輸速度和可靠性。現有的用電設備沒有統(tǒng)一的通信協(xié)議、支持的功能指令各不相同，因此現有的智能用電管理只固化能夠與特定用電設備通信的協(xié)議解析程序，沒有獨立于用電設備的用電管理裝置，給接入用電設備、功能擴展帶來制約，上述因素造成現有的智能用電管理受制于用電設備等缺點。

2 解決方案

本裝置所要解決的技術問題是提供一種獨立于用電設備的智能用電管理裝置，它能克服網絡通信問題，實時監(jiān)測采集用電信息和數據監(jiān)測處理，從而解決現有用電管理裝置的缺點。

為解決上述技術問題，采用的技術方案是：

一種智能用電管理裝置，該裝置分別與電力通信網絡上的用電互動終端、用電設備和智能電表連接，該裝置包括：網絡通信單元，智能控制單元，用電采集單元，數據檢測處理單元，所述網絡通信單元設有有線通訊模塊和/或無線通訊模塊，網絡通信單元還設有數據傳輸端，其數據傳輸端與設在數據檢測處理單元上的功能指令輸入端相連接，數據檢測處理單元分別控制連接智能控制單元和用電采集單元。

作為優(yōu)選的技術方案，所述的有線通訊模塊為RS485接口模塊，所述的無線通訊模塊為GSM模塊、GPRS模塊與WIFI模塊中的任意一種或多種的組合。智能控制單元為ISP接口模塊，ISP接口模塊與ISP轉換G24信號模塊連接。

通過采用上述技術方案，具有以下有益效果：

與現有技術相比，本裝置利用網絡通信單元，智能控制單元，用電采集單元，數據檢測處理單元結合的結構，實現獨立于用電設備使用，還可實時對用電信息進行監(jiān)測采集和數據監(jiān)測處理，從而提高了智能用電管理裝置實時用電監(jiān)測的性價比，實現用電安全監(jiān)控管理功能。

3 裝置實施方式及工作原理

3.1 裝置工作原理圖解

圖1 智能用電管理裝置工作原理示意圖；

圖中：1、智能用電管理裝置；2、電力通信網絡；3、用電設備；4、智能電表；101、網絡通信單元；102、智能控制單元；103、用電采集單元；104、數據檢測處理單元；105、有線通訊模塊；106、無線通訊模塊；107、數據傳輸端；108功能指令輸入端；201、用電互動終端。

3.2 實施方式

如圖1所示，智能用電管理裝置，包括：

一種智能用電管理裝置，該裝置1分別與電力通信網絡2的用電互動終端201、用電設備3和智能電表4連接，該裝置1包括：網絡通信單元101，智能控制單元102，用電采集單元103，數據檢測處理單元104，數據檢測處理單元104上設有數據處理規(guī)約表用于存取功能指令的相關信息，網絡通信單元101設有有線通訊模塊105和/或無線通訊模塊106，網絡通信單元101還設有數據傳輸端107，數據傳輸端107與設在數據檢測處理單元104上的功能指令輸入端108相連接，數據檢測處理單元104分別控制連接智能控制單元102和用電采集單元103。有線通訊模塊105為RS485接口模塊，無線通訊模塊106為GSM模塊、GPRS模塊與WIFI模塊中的任意一種或多種的組合，智能控制單元102 為ISP接口模塊，ISP接口模塊與ISP轉換G24信號模塊連接。

當使用智能用電管理裝置1時，將網絡通信單元101上的GPRS模塊以無線形式接入電力通信網絡2的用電互動終端201，用電采集單元103通過RS485接口模塊連接智能電表4，智能控制單元102通過ISP轉換G24信號模塊連接與智能插座、智能開關等用電設備3連接即可。

3.3 智能用電管理裝置工作原理

如圖1所示，智能用電管理裝置1上的網絡通信單元101從電力通信網絡2的用電互動終端201接收到通信數據幀后，將通信數據幀傳送給數據檢測處理單元104，數據檢測處理單元104將所需的所有功能指令（如實時監(jiān)測用電量、采集月凍結用電量、階段凍結用電量、日凍結用電量等功能指令）分解為固定字節(jié)和可變字節(jié)，以記錄形式把固定字節(jié)、合成規(guī)約、抽取規(guī)約、接口編號固化在數據檢測處理單元104上的數據處理規(guī)約表中，并分配存取記錄對應的識別碼。功能指令是指裝置與用電設備進行交互的數據幀；固定字節(jié)是指功能指令中固定不變的所有字節(jié)；合成規(guī)約是指把固定字節(jié)和可變字節(jié)還原為功能指令的規(guī)約（包括：可變字節(jié)的字節(jié)長度小于功能指令規(guī)定時的填補字節(jié)、固定字節(jié)和可變字節(jié)的合成排列順序）；可變字節(jié)是指功能指令中用電設備編號、校驗碼等變化字節(jié)，來源于電力通信網絡2的通信數據幀；提取規(guī)約是指智能用電管理裝置1接收到用電設備3的應答數據幀，從應答數據幀中抽取有效數據的規(guī)約（包括有效數據在應答數據幀中的起始位置和長度）；接口編號作用于區(qū)分功能指令的交互單元為智能控制單元102還是為用電采集單元103，然后讀取通信數據幀中的識別碼，判斷識別碼：如果是數據檢測處理單元104中配置功能指令的默認識別碼，讀取通信數據幀中的固定字節(jié)、合成規(guī)約、提取規(guī)約，分配識別碼，以記錄形式把識別碼、固定字節(jié)、合成規(guī)約、提 取規(guī)約固化在數據檢測處理單元104上的數據處理規(guī)約表，通過網絡通信單元101反饋識別碼；如果是應用功能指令的識別碼，讀取通信數據幀中的識別碼、可變字節(jié)、執(zhí)行頻率；根據識別碼讀取存儲在數據檢測處理單元104中的固定字節(jié)、合成規(guī)約、提取規(guī)約；接口編號；根據合成規(guī)約把固定字節(jié)和可變字節(jié)還原為功能指令；根據執(zhí)行頻率，定時把還原的功能指令發(fā)送到智能控制單元102控制用電設備3或用電采集單元103采集智能電表4信息；如果判斷為重復發(fā)送功能指令的結束條件：接收到相同的功能指令或時間于超出0點，則退出操作。

智能用電管理裝置1通過網絡通信單元101接收用電設備3總線或智能電表4總線的應答數據幀，根據提取規(guī)約提取應答數據幀中的有效數據；把用電設備3編碼、識別碼、有效數據、執(zhí)行次序編制成通信數據幀，執(zhí)行次序是指智能用電管理裝置1定時向用電設備3發(fā)送功能指令的次序，通過網絡通信單元101發(fā)送通信數據幀到用電力通信網絡2的電互動終端201。

4 結束語

本裝置是在響應國家節(jié)能減排這一大背景下，根據《國家電網公司企業(yè)標準》 中電力用戶用電信息采集統(tǒng)計與實現而開發(fā)的。我國電力載波通訊控制技術在不斷發(fā)展，只有不斷創(chuàng)新改進才能使系統(tǒng)更好的適應這些變化，從而使它在我國的智能電網建設中發(fā)揮更好的作用。

［1］ Q/GDW378.3- 2009，電力用戶用電信息采集系統(tǒng)設計導則：技術方案設計導則［S］.

［2］李楠，屈百達.基于電力線載波與GPRS相結合的遠程抄表系統(tǒng)［J］.電測與儀表，2007，44（9）.LI Nan，QU Bai- da.Design of remote data collection system based on PLC and GPRS［J］.Measurement &Instrumentation，2007，44（9）.

［3］孫海翠，張金波.低壓電力線載波通信技術研究與應用［J］.電測與儀表，2006，43（8）.

Research and development of an intelligent power management device

Li Jiahong
（Shantou radio and Television University，Shantou，Guangdong，515000）

This article is about a smart electricity consumption management device，which is linked to the electricity interactive terminal，the electricity equipment and smart electricity meter on the electric power communication network.This device includes a network communication unit，a smart control unit，an electricity sampling unit and a data detecting and processing unit.With the combination of all these units， this device is able to work independently of electric equipment，while in real time supervising and sampling electricity consumption information， and monitoring and processing data.Therefore，the device has improved the cost efficiency of the smart electricity management for real time electricity consumption monitoring， implementing the function of electricity safety monitoring management.This device has obtained the national utility models patent.（ Patent name：smart electricity consumption management device，Patent Number： 201520825392.5）

interactive terminal；RS485；G24

本項目是2015年度廣東遠程開放教育科研基金項目資助。項目名稱：學校智能用電管理系統(tǒng)研發(fā)及應用，項目編號：yz1509。

李嘉鴻（1980-），男，漢族，廣東汕頭人，汕頭廣播電視大學計算機講師。