專利名稱：電力大用戶智能交互終端的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力終端領域，尤其是一種電力大用戶智能交互終端。
背景技術：
隨著大用戶用電量的不斷增加，能源的消耗也越來越嚴重，它不僅給能源、環(huán)保帶 來巨大的壓力，也給企業(yè)的經(jīng)營者帶來不小的經(jīng)濟壓力。有些企業(yè)的能耗費用占到年營收 入的15%左右，能耗費用已經(jīng)變成了制約經(jīng)營者是否營利的重要因素，傳統(tǒng)的電力負荷管 理裝置無法為用戶的合理用電和節(jié)能改造提供技術支撐。
目前，廣泛應用于大用戶用電管理的設備為專變采集終端，該終端存在以下不足 之處第一，專變采集終端用于采集大用戶用電信息，實現(xiàn)負荷管理功能，功能比較單一，無 法提供實時透明的電價和各種電力增值服務；第二，專變采集終端的運行在業(yè)務上，僅僅是 供電企業(yè)的單向行為，無法與電力大用戶形成互動；第三，專變采集終端僅僅是供電企業(yè)的 管理工具，無法對大用戶的用電行為提供指導，使其能夠根據(jù)自身用電特點科學用電、合理 用電，從而，無法從用電需求側(cè)改善負荷特性，也就無法改善對電力大用戶的供電質(zhì)量。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠有效地對電力大用戶的用電信息進行采集和管 理、實現(xiàn)電網(wǎng)與電力大用戶之間的互動、指導用戶科學用電的電力大用戶智能交互終端。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案一種電力大用戶智能交互終端，包 括中央處理單元，其信號輸入端與用于采集用戶進線用電參數(shù)的交流采樣單元的輸出端相 連，其信號輸入輸出端通過遠程通訊單元與主站通訊。
所述中央處理單元的信號輸入端通過SPI總線與交流采樣單元的輸出端相連；所 述遠程通訊單元包括GPRS/CDMA通訊單元,和/或以太網(wǎng)通訊單元,GPRS/CDMA通訊單元通 過UART總線與中央處理單元的輸入輸出端連接，以太網(wǎng)通訊單元與中央處理單元的輸入 輸出端相連；所述主站為遠程管理系統(tǒng)。
所述中央處理單元的輸入輸出端分別與本地通訊單元、輸入輸出接口單元、人機 交互單元、終端媒體單元相連，中央處理單元的輸出端與存儲單元的輸入端相連，中央處理 單元的輸入端與模擬量輸入單元相連。
所述中央處理單元的輸入輸出端分別與微功率無線通信單元、外部FLASH、外部 RAM、內(nèi)直攝像頭相連。
所述本地通訊單元包括USB接口、RS232接口、抄表的RS485接口和備用擴展的 RS485接口 ；所述輸入輸出接口電路包括遙信電路和遙控電路；所述人機交互單元由觸摸 屏和按鍵組成。
由上述技術方案可知，本發(fā)明通過交流采樣單元對用電設備進行電壓和電流數(shù)據(jù) 的采集，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至中央處理單元計算處理，從而獲得用戶的用電量，實現(xiàn)電力大用戶的用電量監(jiān)測和能耗分析；同時，通過遠程通訊單元與主站相互交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)設備的集中 監(jiān)控和管理，不僅為國家電網(wǎng)公司目前大力推進建設靈活互動的智能用電互動服務體系， 實現(xiàn)標準規(guī)范、靈活接入、即插即用、友好開放的互動用電模式，提升供電企業(yè)服務水平，改 善能源使用效率的電網(wǎng)的建設目標提供技術支撐。而且，為電力大用戶降低能耗，提高整體 的盈利水平提供技術保障，提高了用電設備管理的智能化水平。


圖1為本發(fā)明的電路框圖。
圖2為本發(fā)明的工作流程圖。
具體實施方式
一種電力大用戶智能交互終端，包括中央處理單元1，其信號輸入端與用于采集用 戶進線用電參數(shù)的交流采樣單元2的輸出端相連，其信號輸入輸出端通過遠程通訊單元與 主站通訊。所述中央處理單元I的信號輸入端通過SPI總線與交流采樣單元2的輸出端相 連；所述遠程通訊單元包括GPRS/CDMA通訊單元3，和/或以太網(wǎng)通訊單元4，GPRS/CDMA通 訊單元3通過UART總線與中央處理單元I的輸入輸出端連接，以太網(wǎng)通訊單元4與中央處 理單元I的輸入輸出端相連；所述主站為遠程管理系統(tǒng)。如圖1所示。
如圖1所示，所述中央處理單元I的輸入輸出端分別與本地通訊單元、輸入輸出接 口單元、人機交互單元、終端媒體單元相連，中央處理單元I的輸出端與存儲單元的輸入端 相連，中央處理單元I的輸入端與模擬量輸入單元相連，所述本地通訊單元包括USB接口、 RS232接口、抄表的RS485接口和備用擴展的RS485接口 ；所述輸入輸出接口電路包括遙信 電路和遙控電路；所述人機交互單元由觸摸屏和按鍵組成。所述中央處理單元I的輸入輸 出端分別與微功率無線通信單元、外部FLASH、外部RAM、內(nèi)置攝像頭相連。
以下結合圖1對本發(fā)明作進一步的說明。
中央處理單元I對各種數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析后保存在其flash芯片內(nèi)，形成各種統(tǒng) 計報表，為用電分析提供樣本數(shù)據(jù)。同時中央處理單元I也執(zhí)行主站下發(fā)的命令，中央處理 單元I還配備有標準的RS232接口和USB接口等本地通信單元，供現(xiàn)場維護等通訊。
交流采樣單元2將電流、電壓經(jīng)信號調(diào)理電路分別取樣后，送至專用芯片，再將得 到的基本電參數(shù)傳送給中央處理單元1，實現(xiàn)不依賴其他設備就可以獲得用電參數(shù)。
GPRS/CDMA通訊單元3、以太網(wǎng)通訊單元4，為裝置和其他網(wǎng)絡設備進行通信提供 接口，實現(xiàn)終端和其他設備的數(shù)據(jù)共享。
本地通訊單元包括標準的USB接口、RS232接口、抄表的RS485接口，實現(xiàn)本地用 戶和裝置數(shù)據(jù)交互，以及備用擴展的RS485接口，可以實現(xiàn)終端的就近抄表。
輸入輸出接口單元包含遙控、遙信等接口電路，為裝置實現(xiàn)定值控制、告警以及其 他設備的開關信號接入提供接口。
人機交互單元中可顯示人機界面，人機交互單元采用觸摸屏液晶，圖形化菜單方 式顯示，并提供智能輸入軟鍵盤，方便人機交互。
后備電池在終端電源停止供電時可給中央處理單元1、GPRS/CDMA通訊單元3供 電，可實現(xiàn)停電后數(shù)據(jù)通信在短時不中斷。
微功率無線通信單元，通過和其他安防設備以及和用電設備側(cè)的用電采集裝置通 信，實現(xiàn)裝置對安防管理、設備運行的監(jiān)控和維護。
終端媒體單元，實現(xiàn)語音對話和IP可視電話功能，也能實現(xiàn)主站對終端現(xiàn)場的視 頻監(jiān)控。
模擬量輸入單元，接入現(xiàn)場的溫濕度傳感器等模擬信號輸出設備。
以下結合圖2對本發(fā)明的工作流程作進一步的說明。
首先，系統(tǒng)進行自檢，自檢完成后，記錄本次啟動的自檢信息，如果有異常，產(chǎn)生告 警事件。
其次，啟動監(jiān)控應進程，監(jiān)控程序啟動正常后，啟動裝置的應用進程和多媒體進程 2個主業(yè)務進程后，應用進程依次為每一個功能模塊啟動一個處理線程。本裝置共有以太通 信線程、無線模塊通信線程、USB通信線程、交流采樣線程、GUI線程等10個線程，線程間通 過共享緩存或數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)共享。監(jiān)控進程負責子進程的運行維護。
每個線程中各自讀取線程功能的相關參數(shù)，包括各個通信模塊參數(shù)、抄表參數(shù)、控 制參數(shù)、交流采樣標定參數(shù)、模擬量標定參數(shù)、規(guī)約協(xié)議參數(shù)、2級密碼參數(shù)、加密模塊參數(shù)、 液晶顯示參數(shù)等參數(shù)，并對讀取的參數(shù)進行有效性檢查，如果有效性檢查失敗，自動啟用備 用參數(shù)。讀取結束后用參數(shù)對每個模塊相關功能進行初始化。
再次，數(shù)據(jù)庫初始化，中央處理單元I恢復最近一次獲得的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和用電設備 的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，用電數(shù)據(jù)等，裝置實時數(shù)據(jù)清零。
至此，裝直啟動結束。
接著，液晶顯示進入第一屏，背光燈點亮，同步顯示系統(tǒng)時間、運行狀態(tài)；顯示用戶 常用圖形菜單，并等待用戶操作，如果3分鐘沒有操作指令，背光關閉，并關閉顯示，等待用 戶觸發(fā)顯示。
下面分不同線程來介紹裝置的運行過程。
并發(fā)執(zhí)行能效分析線程，在本線程中，根據(jù)用戶配置的測量點參數(shù)、總加組參數(shù)和 時間周期參數(shù)，對符合本參數(shù)的用電終端進行能效分析?？梢栽O置成按月和按年進行分析， 具體分析過程如下用電電量分析根據(jù)設置的凍結密度進行各個測點的數(shù)據(jù)凍結，最小凍結時間為I個 小時，凍結數(shù)據(jù)保存3年，用戶按照月來進行統(tǒng)計分析，可以得出得到時間跨度為為I年用 電曲線；按日統(tǒng)計分析，可以得到時間跨度為I個月的用電曲線，相同，按小時來統(tǒng)計，能得 到時間跨度為I天的用電曲線并能得出哪些月、日、時段是用電高峰，哪些月、日、時段為用 電低谷，從而給出合理用電建議。
能效分析同樣，結合用電設備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，或通過線路的運行參數(shù)，在歷史 凍結數(shù)據(jù)庫中取出需要分析的用電設備的停止運行時間段線路的有功功率和功率因數(shù)，和 運行時間段的數(shù)值進行比較，如果運行時對線路的功率因數(shù)影響大，將此設備標記為能耗 大的設備。可以按日、周、月、年進行統(tǒng)計排序，從而指導用戶節(jié)能降耗改造。
并發(fā)執(zhí)行交流數(shù)據(jù)采樣轉(zhuǎn)換，送入統(tǒng)計模塊進行統(tǒng)計，存儲單元定時從統(tǒng)計模塊 中拿數(shù)據(jù)進行存儲，放入對應的數(shù)據(jù)庫中。
并發(fā)執(zhí)行抄表線程，抄表數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換后，送入統(tǒng)計模塊進行統(tǒng)計，存儲單元定時 從統(tǒng)計模塊中拿數(shù)據(jù)進行存儲，放入對應的數(shù)據(jù)庫中。
并發(fā)執(zhí)行無線通信線程，本裝置和控制中心的數(shù)據(jù)交互，以及移動受設備數(shù)據(jù)交互。
并發(fā)執(zhí)行以太網(wǎng)通信線程，處理裝置和以太網(wǎng)設備數(shù)據(jù)交互。
并發(fā)執(zhí)行微功率無線安防線程，將獲得的數(shù)據(jù)添加到對應的設備數(shù)據(jù)庫中，告警 信息在液晶顯示的同時，同步輸出到告警輸出接口。
并發(fā)執(zhí)行負荷管理線程，功率定值控制是根據(jù)對采樣的數(shù)據(jù)進行分析，如果功率 因數(shù)低于一定限值或功率大于一定的限值，將切除對應設備的供電，并提示告警信息。達到 欠費門限，提示并告警輸出，檢測到用電設備故障，發(fā)命令給用電設備或直接切除此用電設 備，停止運行并輸出告警，告警還可以通過配置短信方式發(fā)送到指定接收人的手機上，并 且可以配置10個號碼。此線程也對對開關量信號進行處理。
并發(fā)執(zhí)行遠程升級線程，具備斷點續(xù)傳功能，如果具備遠程升級服務器，且裝置設 置允許自動遠程功能，當檢測到有新的版本升級，會自動進行遠程升級。也可以被動遠程升 級。
并發(fā)執(zhí)行GUI人機接口線程，可以通過界面對一些用戶參數(shù)進行修改，數(shù)據(jù)瀏覽， 并可以，通過USB導出指定的數(shù)據(jù)。但是出廠前已經(jīng)固化的參數(shù)對用戶不可見，也無法導 出，但可以恢復出廠設置，但此操作要具備管理員權限。
并發(fā)執(zhí)行本地通信模塊，設置啟用本地任何一種通信方式(USB、232串口)后，就 可通過相關協(xié)議和對應設備進行通信了，實現(xiàn)本地升級和維護。
所有的數(shù)據(jù)交互可選數(shù)據(jù)加密功能，關鍵數(shù)據(jù)進行硬件加密和軟件加密方式可 選。支持DES、RSA、AES等數(shù)據(jù)加密算法，可以通過配置哪些數(shù)據(jù)和外部設備傳輸需要加密。
并發(fā)執(zhí)行終端媒體進程塊的4個線程，獲取拾音器和攝像頭的數(shù)據(jù)，經(jīng)編碼單元 編碼，分別轉(zhuǎn)換成MPEG3和MPEG4格式，送通信單元進行傳輸，同時并將待輸出的音頻、視頻 數(shù)據(jù)送解碼單元解碼后，驅(qū)動擴音器輸出以及送到液晶顯示，也可以選擇TV-OUT輸出到其 他視頻顯示設備。
綜上所述，本發(fā)明通過交流采樣單元2對用電設備進行電壓和電流數(shù)據(jù)的采集， 并將數(shù)據(jù)發(fā)送至中央處理單元I計算處理，從而獲得用戶的用電量，實現(xiàn)電力大用戶的用 電量監(jiān)測和能耗分析；同時，通過遠程通訊單元與主站相互交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)設備的集中監(jiān)控和管理。
權利要求
1.一種電力大用戶智能交互終端，其特征在于包括中央處理單元(1)，其信號輸入端與用于采集用戶進線用電參數(shù)的交流采樣單元(2)的輸出端相連，其信號輸入輸出端通過遠程通訊單元與主站通訊。
2.根據(jù)權利要求1所述的電力大用戶智能交互終端，其特征在于所述中央處理單元(I)的信號輸入端通過SPI總線與交流采樣單元(2)的輸出端相連；所述遠程通訊單元包括GPRS/CDMA通訊單元(3 )，和/或以太網(wǎng)通訊單元(4)，GPRS/CDMA通訊單元(3 )通過UART總線與中央處理單元(I)的輸入輸出端連接，以太網(wǎng)通訊單元(4)與中央處理單元(I)的輸入輸出端相連；所述主站為遠程管理系統(tǒng)。
3.根據(jù)權利要求1所述的電力大用戶智能交互終端，其特征在于所述中央處理單元(O的輸入輸出端分別與本地通訊單元、輸入輸出接口單元、人機交互單元、終端媒體單元相連，中央處理單元(I)的輸出端與存儲單元的輸入端相連，中央處理單元(I)的輸入端與模擬量輸入單元相連。
4.根據(jù)權利要求1所述的電力大用戶智能交互終端，其特征在于所述中央處理單元Cl)的輸入輸出端分別與微功率無線通信單元、外部FLASH、外部RAM、內(nèi)置攝像頭相連。
5.根據(jù)權利要求3所述的電力大用戶智能交互終端，其特征在于所述本地通訊單元包括USB接口、RS232接口、抄表的RS485接口和備用擴展的RS485接口 ；所述輸入輸出接口電路包括遙信電路和遙控電路；所述人機交互單元由觸摸屏和按鍵組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電力大用戶智能交互終端，包括中央處理單元，其信號輸入端與用于采集用戶進線用電參數(shù)的交流采樣單元的輸出端相連，其信號輸入輸出端通過遠程通訊單元與主站通訊。本發(fā)明通過交流采樣單元對用電設備進行電壓和電流數(shù)據(jù)的采集，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至中央處理單元計算處理，從而獲得用戶的用電量，實現(xiàn)電力大用戶的用電量監(jiān)測和能耗分析；同時，通過遠程通訊單元與主站相互交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)設備的集中監(jiān)控和管理，為電力大用戶降低能耗，提高整體的盈利水平提供技術保障，提高了用電設備管理的智能化水平。
文檔編號G06Q50/06GK103034962SQ20121057762
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權日2012年12月27日
發(fā)明者徐強, 王飛, 智建立, 韓海艦 申請人:安徽中興繼遠信息技術股份有限公司