專利名稱：用電設(shè)備用電量監(jiān)測和能耗分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用電設(shè)備用電量監(jiān)測和能耗分析裝置。
背景技術(shù)：
隨著大用戶用電量的不斷增加，能源的消耗也越來越嚴(yán)重。它不僅給能源、環(huán)保等事并帶來巨大的壓力，而且也給企業(yè)的經(jīng)營者不小的經(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(fù)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(shù)支撐。國網(wǎng)明確在十二五規(guī)劃中對大用戶智能交互終端研制方向進(jìn)行了規(guī)劃，要求實現(xiàn)智能用電網(wǎng)絡(luò)開發(fā)遠(yuǎn)程能效診斷軟硬件系統(tǒng)，實現(xiàn)客戶用能效率的遠(yuǎn)程監(jiān)測和診斷，用能狀態(tài)在線分析、管理、動態(tài)跟蹤和自 動控制；實時診斷客戶用電設(shè)備健康狀況，實現(xiàn)用電設(shè)備遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置、管理和運行狀態(tài)優(yōu)化，為客戶提供科學(xué)用電方案和安全高效的用電服務(wù)。傳統(tǒng)電力負(fù)荷管理裝置終端存在以下不足I)不能提供實時透明的電價和各種電力增值服務(wù)。傳統(tǒng)的電力負(fù)荷管理裝置只是作為用電采集數(shù)據(jù)用，兼帶少量的負(fù)荷管理功能，沒有和用戶互動起來，只是國網(wǎng)供電公司單向的行為，用戶對用電的透明度不夠，用戶不能從智能電網(wǎng)的建設(shè)中獲益。2)不能指導(dǎo)需求側(cè)管理。傳統(tǒng)的電力負(fù)荷管理裝置不能指導(dǎo)用戶進(jìn)行合理用電，調(diào)節(jié)電網(wǎng)峰谷負(fù)荷，也就不能實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶之間的智能互動。最終，無法從需求側(cè)完善負(fù)荷特性，也就無法改善電網(wǎng)的供電質(zhì)量。3)不能為用戶提供節(jié)能改造支持。傳統(tǒng)的電力負(fù)荷管理裝置不對用戶的用電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測和能耗分析，不能為用戶提供節(jié)能改造技術(shù)支持。

實用新型內(nèi)容本實用新型是為避免上述已有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種用電設(shè)備用電量監(jiān)測和能耗分析裝置，以能夠有效地對用電設(shè)備的用電量進(jìn)行監(jiān)測分析、提高用電設(shè)備管理的智能化水平。本實用新型為解決技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案。用電設(shè)備用電量監(jiān)測和能耗分析裝置，其結(jié)構(gòu)特點是，包括交流采樣單元、外部通信單元、中央處理單元、存儲單元、顯示單元、電源模塊、數(shù)據(jù)交換接口和輸入輸出單元；夕卜部通信單元和中央處理單元均與電源模塊相連接；交流采樣單元、外部通信單元、存儲單元、顯示單元、電源模塊、數(shù)據(jù)交換接口和輸入輸出單元均與中央處理單元相連接；所述交流采樣單元，用于采集用戶進(jìn)線用電參數(shù)，將輸出的電壓、電流轉(zhuǎn)換為兩路電壓信號，接入專用處理芯片處理后，送入中央處理單元；外部通信單元，用于中央處理單元與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；中央處理單元，用于對交流采樣單元傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并計算，且將計算結(jié)果通過顯示單元進(jìn)行顯示，同時將交流采樣單元傳送的數(shù)據(jù)和計算結(jié)果存入存儲單元；存儲單元，用于存儲交流采樣單元傳送的數(shù)據(jù)和計算結(jié)果；顯示單元，用于顯示中央處理單元輸出的數(shù)據(jù)和信息；電源模塊，用于中央處理單元和外部通信單元提供電源；數(shù)據(jù)交換接口，用于使得中央處理單元能與外部存儲裝置交換數(shù)據(jù)；輸入輸出單元，用于使得工作人員能夠輸入外部控制信息和接入外部信號，并將數(shù)據(jù)和信息輸出。本實用新型的用電設(shè)備用電量監(jiān)測和能耗分析裝置的結(jié)構(gòu)特點也在于所述交流采樣單元通過SPI總線與中央處理單元相連接；所述外部通信單元包括GPRS/CDMA通信單元和/或以太網(wǎng)通信單元；GPRS/CDMA通信單元通過UART總線與中央處理單元相連接；所述電源模塊包括電源、電池充放電管理單元和后備電池。所述中央處理單元上還連接有外部FLASH和外部RAM、模擬量輸入單元、終端媒體單元和微功率無線通信單元。所述顯示單元為觸摸屏；輸入輸出單元包括有按鍵。與已有技術(shù)相比，本實用新型有益效果體現(xiàn)在本實用新型的用電設(shè)備用電量監(jiān)測和能耗分析裝置，通過交流采樣單元對用電設(shè)備進(jìn)行電業(yè)和電流數(shù)據(jù)的采集，并將數(shù)據(jù)通過中央處理單元處理，從而計算獲得用電設(shè)備的用電量，實現(xiàn)用電設(shè)備的用電量監(jiān)測和能耗分析，并通過通信單元與安防設(shè)備相互交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)設(shè)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(jìn)建設(shè)靈活互動的智能用電互動服務(wù)體系，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)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(wù)水平，改善能源使用效率的電網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo)提供技術(shù)支撐。而且，為用電企業(yè)降低能耗，提高整體的盈利水平提供技術(shù)保障，提高了用電設(shè)備管理的智能化水平。本實用新型的用電設(shè)備用電量監(jiān)測和能耗分析裝置，具有便于用電設(shè)備的用電量監(jiān)測、提高了供電企業(yè)的設(shè)備管理水平、提高用電設(shè)備管理的智能化水平等優(yōu)點。

圖I為本實用新型的用電設(shè)備用電量監(jiān)測和能耗分析裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本實用新型的用電設(shè)備用電量監(jiān)測和能耗分析裝置的工作流程圖。以下通過具體實施方式
，并結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。
具體實施方式
參見圖1，用電設(shè)備用電量監(jiān)測和能耗分析裝置，包括交流采樣單元、外部通信單元、中央處理單元、存儲單元、顯示單元、電源模塊、數(shù)據(jù)交換接口和輸入輸出單元；外部通信單元和中央處理單元均與電源模塊相連接；交流采樣單元、外部通信單元、存儲單元、顯示單元、電源模塊、數(shù)據(jù)交換接口和輸入輸出單元均與中央處理單元相連接；所述交流采樣單元，用于采集用戶進(jìn)線用電參數(shù)，將輸出的電壓、電流轉(zhuǎn)換為兩路電壓信號，接入專用處理芯片處理后，送入中央處理單元；外部通信單元，用于中央處理單元與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；中央處理單元，用于對交流采樣單元傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并計算，且將計算結(jié)果通過顯示單元進(jìn)行顯示，同時將交流采樣單元傳送的數(shù)據(jù)和計算結(jié)果存入存儲單元；存儲單元，用于存儲交流采樣單元傳送的數(shù)據(jù)和計算結(jié)果；顯示單元，用于顯示中央處理單元輸出的數(shù)據(jù)和信息；電源模塊，用于中央處理單元和外部通信單元提供電源；數(shù)據(jù)交換接口，用于使得中央處理單元能與外部存儲裝置交換數(shù)據(jù)；輸入輸出單元，用于使得工作人員能夠輸入外部控制信息和接入外部信號，并將數(shù)據(jù)和信息輸出。[0021]所述交流采樣單元通過SPI總線與中央處理單元相連接；所述外部通信單元包括GPRS/CDMA通信單元和 /或以太網(wǎng)通信單元；GPRS/CDMA通信單元通過UART總線與中央處理單元相連接；所述電源模塊包括電源、電池充放電管理單元和后備電池。所述中央處理單元上還連接有外部FLASH和外部RAM、模擬量輸入單元、終端媒體單元和微功率無線通信單元。所述顯示單元為觸摸屏；輸入輸出單元包括有按鍵。在圖I中，電源單元用于GPRS/CDMA通訊單元、中央處理單元、外部通信單元、數(shù)據(jù)交換接口等其他單元供電。GPRS/CDMA通訊單元或以太網(wǎng)通訊單元，為裝置和其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行通信提供接口，實現(xiàn)終端和其他設(shè)備的數(shù)據(jù)共享。中央處理單元對各種數(shù)據(jù)進(jìn)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)。同時中央處理單元也執(zhí)行中心主站下發(fā)的命令，中央處理單元還配備有標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口和USB接口等數(shù)據(jù)交換接口，供現(xiàn)場維護(hù)等通訊。數(shù)據(jù)交換接口包括標(biāo)準(zhǔn)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；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(shè)備的開關(guān)信號接入提供接口。交流采樣單元將電流、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，實現(xiàn)不依賴其他設(shè)備就可以獲得用電參數(shù)。顯示單元中可顯示人機界面，顯示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、GPRS/CDMA通訊單元供電，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(shè)備以及和用電設(shè)備側(cè)的用電采集裝置通信，實現(xiàn)裝置對安防管理、設(shè)備運行的監(jiān)控和維護(hù)。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)中心主站對裝置現(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(shè)備。在圖2中，首先，系統(tǒng)進(jìn)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(yīng)進(jìn)程，監(jiān)控程序啟動正常后，啟動裝置的應(yīng)用進(jìn)程和多媒體進(jìn)程2個主業(yè)務(wù)進(jìn)程后，應(yīng)用進(jìn)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(jìn)行數(shù)據(jù)共享。監(jiān)控進(jìn)程負(fù)責(zé)子進(jìn)程的運行維護(hù)。每個線程中各自讀取線程功能的相關(guān)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(biāo)定參數(shù)、模擬量標(biāo)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(jìn)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(jié)束后用參數(shù)對每個模塊相關(guān)功能進(jìn)行初始化。再次，數(shù)據(jù)庫初始化，中央處理單元恢復(fù)最近一次獲得的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和用電設(shè)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(jié)束。接著，液晶顯示進(jìn)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(guān)閉，并關(guān)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(jìn)行能效分析?？梢栽O(shè)置成按月和按年進(jìn)行分析，具體分析過程如下用電電量分析裝置根據(jù)設(shè)置的凍結(jié)密度進(jìn)行各個測點的數(shù)據(jù)凍結(jié)，最小凍結(jié)時間為I個小時，凍結(jié)數(shù)據(jù)保存3年，用戶按照月來進(jìn)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；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(jié)合用電設(shè)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(jié)數(shù)據(jù)庫中取出需要分析的用電設(shè)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(jìn)行比較，如果運行時對線路的功率因數(shù)影響大，將此設(shè)備標(biāo)記為能耗大的設(shè)備?？梢园慈铡⒅?、月、年進(jìn)行統(tǒng)計排序，從而指導(dǎo)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(jìn)行統(tǒng)計，存儲模塊定時從統(tǒng)計模塊中拿數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，放入對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中。并發(fā)執(zhí)行抄表線程，抄表數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，送入統(tǒng)計模塊進(jìn)行統(tǒng)計，存儲模塊定時從統(tǒng)計模塊中拿數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，放入對應(yīng)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，以及移動手持設(shè)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(shè)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(yīng)的設(shè)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(fù)荷管理線程，功率定值控制是根據(jù)對采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)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(yīng)設(shè)備的供電，并提示告警信息。達(dá)到欠費門限，提示并告警輸出，檢測到用電設(shè)備故障，發(fā)命令給用電設(shè)備或直接切除此用電設(shè)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(guān)量信號進(jìn)行處理。并發(fā)執(zhí)行遠(yuǎn)程升級線程，具備斷點續(xù)傳功能，如果具備遠(yuǎn)程升級服務(wù)器，且裝置設(shè)置允許自動遠(yuǎn)程功能，當(dāng)檢測到有新的版本升級，會自動進(jìn)行遠(yuǎn)程升級。也可以被動遠(yuǎn)程升級。并發(fā)執(zhí)行⑶I人機接口線程，可以通過界面對一些用戶參數(shù)進(jìn)行修改，數(shù)據(jù)瀏覽，并可以，通過USB導(dǎo)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(dǎo)出，但可以恢復(fù)出廠設(shè)置，但此操作要具備管理員權(quán)限。并發(fā)執(zhí)行本地通信模塊，設(shè)置啟用本地任何一種通信方式(USB、232串口)后，就可通過相關(guān)協(xié)議和對應(yīng)設(shè)備進(jìn)行通信了，實現(xiàn)本地升級和維護(hù)。[0053]所有的數(shù)據(jù)交互可選數(shù)據(jù)加密功能，關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)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(shè)備傳輸需要加密。
編碼，分別轉(zhuǎn)換成MPEG3的MPEG4格式，送通信單元進(jìn)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(shè)備。
權(quán)利要求1.用電設(shè)備用電量監(jiān)測和能耗分析裝置，其特征是，包括交流采樣單元、外部通信單元、中央處理單元、存儲單元、顯示單元、電源模塊、數(shù)據(jù)交換接口和輸入輸出單元； 所述外部通信單元和中央處理單元均與電源模塊相連接； 所述交流采樣單元、外部通信單元、存儲單元、顯示單元、電源模塊、數(shù)據(jù)交換接口和輸入輸出單元均與中央處理單元相連接； 所述交流采樣單元，用于采集用戶進(jìn)線用電參數(shù)，將輸出的電壓、電流轉(zhuǎn)換為兩路電壓信號，接入專用處理芯片處理后，送入中央處理單元； 所述外部通信單元，用于中央處理單元與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換； 所述中央處理單元，用于對交流采樣單元傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并計算，且將計算結(jié)果通過顯示單元進(jìn)行顯示，同時將交流采樣單元傳送的數(shù)據(jù)和計算結(jié)果存入存儲單元；所述存儲單元，用于存儲交流采樣單元傳送的數(shù)據(jù)和計算結(jié)果； 所述顯示單元，用于顯示中央處理單元輸出的數(shù)據(jù)和信息； 所述電源模塊，用于中央處理單元和外部通信單元提供電源； 所述數(shù)據(jù)交換接口，用于使得中央處理單元能與外部存儲裝置交換數(shù)據(jù)； 所述輸入輸出單元，用于使得工作人員能夠輸入外部控制信息和接入外部信號，并將數(shù)據(jù)和信息輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用電設(shè)備用電量監(jiān)測和能耗分析裝置，其特征是，所述交流采樣單元通過SPI總線與中央處理單元相連接； 所述外部通信單元包括GPRS/CDMA通信單元和/或以太網(wǎng)通信單元；GPRS/CDMA通信單元通過UART總線與中央處理單元相連接； 所述電源模塊包括電源、電池充放電管理單元和后備電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用電設(shè)備用電量監(jiān)測和能耗分析裝置，其特征是，所述中央處理單元上還連接有外部FLASH和外部RAM、模擬量輸入單元、攝像頭、終端媒體單元和微功率無線通信單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用電設(shè)備用電量監(jiān)測和能耗分析裝置，其特征是，所述顯示單元為觸摸屏；輸入輸出單元包括有按鍵。
專利摘要本實用新型公開了一種用電設(shè)備用電量監(jiān)測和能耗分析裝置，包括交流采樣單元、外部通信單元、中央處理單元、存儲單元、顯示單元、電源模塊、數(shù)據(jù)交換接口和輸入輸出單元；外部通信單元和中央處理單元均與電源模塊相連接；交流采樣單元、外部通信單元、存儲單元、顯示單元、電源模塊、數(shù)據(jù)交換接口和輸入輸出單元均與中央處理單元相連接；中央處理單元，用于對交流采樣單元傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并計算，且將計算結(jié)果通過顯示單元進(jìn)行顯示，同時將交流采樣單元傳送的數(shù)據(jù)和計算結(jié)果存入存儲單元。本實用新型的用電設(shè)備用電量監(jiān)測和能耗分析裝置，具有便于用電設(shè)備的用電量監(jiān)測、提高了供電企業(yè)的設(shè)備管理水平、提高用電設(shè)備管理的智能化水平等優(yōu)點。
文檔編號G01R22/00GK202512169SQ20122014911
公開日2012年10月31日 申請日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者孟光, 徐強, 智建立, 李海濤, 王飛, 金芝國, 錢偉 申請人:安徽中興繼遠(yuǎn)信息技術(shù)股份有限公司