基于大數(shù)據(jù)的智能云控電表系統(tǒng)的設計

潘高鑫 史煥卿 孫嘉誠 文金超

摘要：隨著科技的進步，電子產業(yè)的發(fā)展，人們生活水平的提高，電子式智能電表的出現(xiàn)勢不可擋。智能電表相對于傳統(tǒng)的機械式電表，具有精度更高，能夠實現(xiàn)多費率計費，預判付費時間等功能，優(yōu)勢不言而喻。同時，智能電表的多費率計費，能夠讓用戶在電能生產代價低的時候多用電。生產代價高的時候盡量節(jié)約用電。這樣能夠使發(fā)出的電能得到充分利用，有利于資源的節(jié)約。所以智能電表取代傳統(tǒng)電表是大勢所趨。而且生活中電表的應用極其普遍，但是用戶對用電量數(shù)據(jù)的控制，并不是隨時可以查看的，并且，在當今快速的生活節(jié)奏型下，大家總會忽略繳電費這件小事。為解決此類問題，智能電表在lot技術迅速發(fā)展的大環(huán)境下，順勢誕生。相比于傳統(tǒng)電表智能電表新增了很多功能，例如用電統(tǒng)計、遠程控制以及最主要的智能預判。用電統(tǒng)計可以滿足用戶隨時隨地查看電費的需求。

關鍵詞：智能;用電統(tǒng)計;遠程控制;智能預判

1背景及意義

物聯(lián)網”、“智能家居”是近幾年大火的幾個詞語.物聯(lián)網和智能家居是新一代信息技術的重要組成部分，也是“信息化”時代的重要發(fā)展階段。據(jù)預測，2025年物聯(lián)網設備數(shù)量將達到250億件，在2021年物聯(lián)網產業(yè)就會達到近5000億元的規(guī)模?；锫?lián)網技術的智能家居正逐步走向千家萬戶。

如今，智能家居更是國內創(chuàng)業(yè)者、各大互聯(lián)網巨頭和家電廠商關注的焦點。各種智能家居產品層出不窮，智能家居市場一片繁榮。而用電量的采集，作為智能家居中重要的一項重要數(shù)據(jù)，必將成為人們日常生活中不可缺少的一項指標，因此智能電表從此誕生。智能電表將會廣泛用千個人家庭以及一些公共場所。給人們的生活、學習、工作、娛樂帶來極大的方便。有效的建立生活模型，方便大家管理日常的小事，提高幸福指數(shù)。

2設計目標

主要對智能電表系統(tǒng)的現(xiàn)狀進行調研分析，實現(xiàn)系統(tǒng)的各個功能模塊，為以后智能化生活的普及以及增加用戶便利性生活打好基礎。

本系統(tǒng)設計開發(fā)完成后能夠實現(xiàn)管理員更好的管理還能使各戶主方便快捷的查詢到自己家的用電情況以及預判需交電費時間，讓住戶可以及時繳費，本系統(tǒng)界面美觀，用戶操作界面采用中文漢字操作，使用起來較為方便，操作靈活：本系統(tǒng)的開發(fā)具有良好的可擴充性：可根據(jù)用戶的需求定期更新與維護，實用易操作。

3系統(tǒng)設計原則

系統(tǒng)設計的任務是：在系統(tǒng)分析提出的邏輯模型的基礎上，科學合理地進行物理模型的設計。系統(tǒng)模型分為邏輯模型和物理模型。邏輯模型主要確定系統(tǒng)做什么，在系統(tǒng)分析階段提出而;物理模型則主要解決怎樣做的問題，系統(tǒng)分析階段提出在系統(tǒng)設計階段提出。

系統(tǒng)設計原則主要有：

1.系統(tǒng)性。系統(tǒng)是作為統(tǒng)一整體而存在的，因此，在系統(tǒng)設計中，要從整個系統(tǒng)的角度進行考慮，系統(tǒng)的代碼要統(tǒng)-，設計規(guī)范要標準。傳遞語言要盡可能一致，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集要做到數(shù)出一處、全局共享，使--次輸入得到多次利用。

2.靈活性。為保持系統(tǒng)的長久生命力，要求系統(tǒng)具有很強的環(huán)境適應性，為此，系統(tǒng)應具有較好的開放性和結構的可變性。在系統(tǒng)設計中，應盡里采用模塊化結構，提高各模塊的獨立性，盡可能減少模塊間的數(shù)據(jù)耦合：使各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)依賴減至最低限度。這樣，既便于模塊的修改，又便于增加新的內容，提高系統(tǒng)適應環(huán)境變化的能力。

3.可靠性?？煽啃允侵赶到y(tǒng)抵御外界干擾的能力及受外界干擾時的恢復能力。一個成功的管理信息系統(tǒng)必須具有較高的可靠性，如安全保密性、檢錯及糾錯能力、抗病毒能力等。

4.經濟性。經濟性指在滿足系統(tǒng)需求的前提下，盡可能減小系統(tǒng)的開銷。一方面，在硬件投資上不能盲目追求技術上的先進;而應以滿足應用需要為前提;另一方面，系統(tǒng)設計中應盡量避免不必要的復雜化，各模塊應盡童簡潔，以便縮短處理流程、減少處理費用。

5設計方案

智能電表設計包括硬件和軟件兩部分。

硬件是電路的物質基礎。它在軟件的協(xié)調配合下運行，實現(xiàn)系統(tǒng)功能控制，完成控制任務。硬件包括：電源、變壓器部分、esp模塊控制部分、繼電器部分等等?？刂葡到y(tǒng)的軟件，指的是它的全部程序，包括系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大類。

6總體設計

1.采用基于CS5463電能檢測模塊實時監(jiān)測并采集用戶用電量的情況

2.采用NB-IOT模塊傳輸數(shù)據(jù)至云平臺

3.云平臺根據(jù)接收到的近一月的用戶用電量以及用戶的繳費情況，建立預警模型

4.云平臺利用每日的用戶用電量與模型進行比對，判斷用戶剩余電費是否接近于預警值

5.若用戶剩余電費接近于預警值，則通過微信公眾號等形式向用戶發(fā)送提示消息。

6.在用戶剩余電費等于或低于預警值，則自動幫用戶繳費

7結論

1.與傳統(tǒng)的電表相比，智能電表屬于智能接入設備，沒有危險且繁瑣的安裝過程。

2.與傳統(tǒng)的電表相比，智能電表擁有便捷的提醒功能，能讓用戶隨時隨地地知道家庭的用電情況，并做出相應調整。

3.智能電表能大致預測家庭的剩余電費，通過微信等方式提醒用戶及時繳費，防止家庭因欠費而停電的現(xiàn)象發(fā)生。

參考文獻

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黑龍江省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目（項目編號：202013299044）