本發(fā)明涉及電力的測量與計費技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于實時用電的計量系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)的全球化發(fā)展，對能源需求的持續(xù)增長，全世界的能源發(fā)展的策略、未來的能源結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了重大而深遠(yuǎn)的改變。低碳經(jīng)濟(jì)、新興能源、智能電網(wǎng)、智能家居已經(jīng)成為全球的廣泛關(guān)注的熱點話題。電網(wǎng)是能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重要環(huán)節(jié)，是低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施和重要環(huán)節(jié)，在推動低碳經(jīng)濟(jì)中起著最為關(guān)鍵的作用。電網(wǎng)包括輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)，發(fā)電廠發(fā)出的電能通過輸電、變電和配電過程，輸送給用戶，使用戶使用電能。

傳統(tǒng)的居民電能計量管理方式是一戶一表、人工抄表、人工計費、個人交費。電表都是以月或季度為單位由人工上門抄表，時間周期長且工作量較大。這種方式不可避免地存在許多問題，如抄數(shù)據(jù)采集不夠及時，耗費人工多，成本高，效率低，對拖欠電費缺乏約束機(jī)制等。尤其是在“共享經(jīng)濟(jì)”的大背景下，之前的用電計量方式滿足不了實時用電計量的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在至少解決所述技術(shù)缺陷之一。

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種基于實時用電的計量系統(tǒng)與方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面的實施例提供一種基于實時用電的計量系統(tǒng)，包括：中心服務(wù)器和多臺智能交互供電設(shè)備，其中，所述中心服務(wù)器與每臺所述智能交互供電設(shè)備通信；

每臺所述智能交互供電設(shè)備用于實時計量本地用戶的用電量數(shù)據(jù)和用電金額，并將所述用電量數(shù)據(jù)和用電金額上報至所述中心服務(wù)器，其中，所述智能交互供電設(shè)備包括：微處理器、與所述微處理器相連的電源單元、電能計量單元、數(shù)據(jù)保護(hù)單元、通信單元、顯示單元，

所述電源單元用于向所述微處理器供電；

所述微處理器在接收到用電請求后，通過所述通信單元每隔預(yù)設(shè)時間間隔向所述中心服務(wù)器詢問實時電價，并根據(jù)所述實時電價更新用戶的用電金額，直至所述用電請求結(jié)束；

所述電能計量單元用于采集用電設(shè)備的電壓電流參數(shù)，并計算出用戶的用電量數(shù)據(jù)，將所述用電量數(shù)據(jù)發(fā)送至所述微處理器，由所述微處理器根據(jù)所述用電量數(shù)據(jù)和實時電價，計算用戶實時的用電金額，并將所述用電金額和用電量數(shù)據(jù)作為用戶用電數(shù)據(jù)在本地的數(shù)據(jù)保護(hù)單元存儲后，再發(fā)送至所述中心服務(wù)器備份；

所述數(shù)據(jù)保護(hù)單元用于本地存儲所述用電量數(shù)據(jù)和用電金額；

所述顯示單元用于顯示所述用電量數(shù)據(jù)和用電金額；

所述中心服務(wù)器用于根據(jù)所述本地用戶的用電量數(shù)據(jù)，計算該用戶的實時電價，并將所述實時電價返回給對應(yīng)的智能交互供電設(shè)備，以及接收來自每臺所述智能交互供電設(shè)備的用戶用電數(shù)據(jù)，將所述用戶用電數(shù)據(jù)存儲至云端服務(wù)器。

進(jìn)一步，所述智能交互供電設(shè)備還包括：與所述微處理器相連的時鐘單元和鍵盤單元，所述時鐘單元用于提供本地時間和用電時間；所述鍵盤單元用于接收用戶的輸入操作，查詢歷史用電信息和電量實時價格表。

進(jìn)一步，所述中心服務(wù)器采用下式計算實時電價y，

其中，n為當(dāng)前區(qū)域剩余供電樁的數(shù)目，m為當(dāng)前請求用電的客戶數(shù)目，p為城市基準(zhǔn)電價，θ為價格調(diào)控因子，q為用電客戶發(fā)出用電請求時距離充電樁的距離，k為綜合調(diào)價系數(shù)。

本發(fā)明另一方面的實施例提供一種基于實時用電的計量方法，包括如下步驟：步驟s1，所述智能交互供電設(shè)備接收用電請求，每隔預(yù)設(shè)時間間隔向所述中心服務(wù)器詢問實時電價，并根據(jù)所述實時電價更新用戶的用電金額，直至所述用電請求結(jié)束；

步驟s2，所述中心服務(wù)器計算出該智能交互供電設(shè)備所處位置的實時電價，并返回給所述智能交互供電設(shè)備；

步驟s3，所述智能交互供電采集用電設(shè)備的電壓電流參數(shù)，并計算出用戶的用電量數(shù)據(jù)，根據(jù)所述用電量數(shù)據(jù)和實時電價，計算用戶實時的用電金額，并將所述用電金額和用電量數(shù)據(jù)作為用戶用電數(shù)據(jù)發(fā)送至所述中心服務(wù)器備份；

步驟s4，所述中心服務(wù)器用接收來自所述智能交互供電設(shè)備的用戶用電數(shù)據(jù)，回復(fù)確認(rèn)收到信息，并將所述用戶用電數(shù)據(jù)存儲至云端服務(wù)器。

進(jìn)一步，還包括如下步驟：所述智能交互供電設(shè)備接收用戶的輸入操作，查詢歷史用電信息和電量實時價格表。

進(jìn)一步，所述中心服務(wù)器采用下式計算實時電價y，

其中，n為當(dāng)前區(qū)域剩余供電樁的數(shù)目，m為當(dāng)前請求用電的客戶數(shù)目，p為城市基準(zhǔn)電價，θ為價格調(diào)控因子，q為用電客戶發(fā)出用電請求時距離充電樁的距離，k為綜合調(diào)價系數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明實施例的基于實時用電的計量系統(tǒng)與方法，可以實現(xiàn)實時用電計量的功能，通過實時電價的計算，用戶不但知道自己用了多少電量，還可以知道自己用電的金額，便于用戶科學(xué)地規(guī)劃自己的用電時間與用電量。通過電價彈性機(jī)制，可以微觀調(diào)控用戶的用電時間區(qū)間以及用電站點的選擇，實現(xiàn)科學(xué)供電以及售電效益的最大化。本發(fā)明將用戶的用電數(shù)據(jù)既在本地存儲，同時同步也在云端服務(wù)器數(shù)據(jù)庫存儲，保證了用電數(shù)據(jù)的較高安全性。本發(fā)明目的是為了實現(xiàn)用戶用電計量的實時化與智能化，并可以通過價格激勵對用戶的用電行為進(jìn)行引導(dǎo)，在提高電力設(shè)施利用率的情況下同時獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。本系統(tǒng)具有實時性、效率高、智能交互的特點，適宜智慧城鎮(zhèn)中共享用電系統(tǒng)的計量與計費。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的基于實時用電的計量系統(tǒng)的架構(gòu)圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的基于實時用電的計量系統(tǒng)的架構(gòu)圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例的邊際供求價格劇變曲線的示意圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例的實時電價計量圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例的智能計量系統(tǒng)的交互方式的示意圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明實施例的智能交互供電設(shè)備的工作流程圖；

圖7為根據(jù)本發(fā)明實施例的中心服務(wù)器工作流程圖；

圖8為根據(jù)本發(fā)明實施例的基于實時用電的計量方法的流程圖。

具體實施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

本發(fā)明針對共享用電計量以及實時電價的需求，提出了一種基于實時用電的計量系統(tǒng)及方法，可以用于共享用電環(huán)境，實時計量用戶電量并計算用電金額的系統(tǒng)，助力構(gòu)建智能電網(wǎng)。

如圖1所示，本發(fā)明實施例提出一種基于實時用電的計量系統(tǒng)，包括：中心服務(wù)器和多臺智能交互供電設(shè)備，其中，中心服務(wù)器與每臺智能交互供電設(shè)備(1～n)通信。

具體地，每臺智能交互供電設(shè)備搭建了一個可以實現(xiàn)用電量計量、顯示、存儲以及與中心服務(wù)器實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，可以實時計量本地用戶的用電量數(shù)據(jù)，并計算用電金額，并將用電量數(shù)據(jù)上報至中心服務(wù)器。

智能交互供電設(shè)備通過計算得出的實時的電價與計量得出的用電量可以計算出用戶的用電金額，并實現(xiàn)用電數(shù)據(jù)的本地實時存儲與中心服務(wù)器云端同步存儲。

如圖2所示，智能交互供電設(shè)備包括：微處理器12、與微處理器12相連的電源單元11、電能計量單元13、數(shù)據(jù)保護(hù)單元15、通信單元14、顯示單元16。

電源單元11用于向微處理器12供電。微處理器12在接收到用電請求后，通過通信單元14每隔預(yù)設(shè)時間間隔向中心服務(wù)器詢問實時電價，并根據(jù)實時電價更新用戶的用電金額，直至用電請求結(jié)束。在本發(fā)明的一個實施例中，微處理器12即為mcu控制器。

電能計量單元13用于采集用電設(shè)備的電壓電流參數(shù)，并計算出用戶的用電量數(shù)據(jù)，將用電量數(shù)據(jù)發(fā)送至微處理器12，由微處理器12根據(jù)用電量數(shù)據(jù)和從中心服務(wù)器接收到的實時電價，計算用戶實時的用電金額，并將用電金額和用電量數(shù)據(jù)作為用戶用電數(shù)據(jù)在本地的數(shù)據(jù)保護(hù)單元15存儲后，再通過通信單元14發(fā)送至中心服務(wù)器備份。

數(shù)據(jù)保護(hù)單元15用于在本地存儲來自微處理器12的用電量數(shù)據(jù)和用電金額。顯示單元16用于顯示用電量數(shù)據(jù)和用電金額，從而可以通知用戶，以讓用戶實時知道自己的用電信息。

進(jìn)一步，智能交互供電設(shè)備還包括：與微處理器12相連的時鐘單元18和鍵盤單元17，時鐘單元18用于提供本地時間和用電時間。

鍵盤單元17用于接收用戶的輸入操作，查詢歷史用電信息和電量實時價格表。具體地，用戶可以通過鍵盤單元17與系統(tǒng)實現(xiàn)互動，例如查詢歷史用電信息以及查詢電量實時價格表。

如圖5和圖6所示，智能交互供電設(shè)備的工作流程如下：

步驟一：檢查各個單元是否正常工作，一切正常則進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)；

步驟二：接收到用電請求，向中心服務(wù)器詢問實時電價；

步驟三：通過用電量與實時電價計算用戶實時的用電金額；

步驟四：每隔預(yù)設(shè)時間間隔t,向中心服務(wù)器詢問一次實時電價，并用更新后的電價繼續(xù)計算用電金額，直到收到結(jié)束用電請求；

步驟五：得出用戶用電數(shù)據(jù)，進(jìn)行本地用電數(shù)據(jù)存儲，并利用顯示單元16進(jìn)行用電數(shù)據(jù)顯示；

步驟六：利用通信單元14將用戶用電數(shù)據(jù)發(fā)送給中心服務(wù)器。

步驟七：返回待機(jī)狀態(tài)，等待下一次用電計量。

中心服務(wù)器通過無線通信網(wǎng)絡(luò)與智能實現(xiàn)實時通信，主要包括計算實時電價以及實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫存儲功能。具體地，中心服務(wù)根據(jù)本地用戶的用電量數(shù)據(jù)，計算該用戶的實時電價，并將實時電價返回給對應(yīng)的智能交互供電設(shè)備，以及接收來自每臺智能交互供電設(shè)備的用戶用電數(shù)據(jù)，將用戶用電數(shù)據(jù)存儲至云端服務(wù)器。

中心服務(wù)器通過管理界面向用戶發(fā)送由一種實時定價的方法計算得到的當(dāng)前電價以及接收用戶用電數(shù)據(jù)，并將采集到的用戶數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)庫中。

中心服務(wù)器的核心部分是采用一種基于當(dāng)前全網(wǎng)的發(fā)電量與需求量來實時計算售電價格的方法。

參考了微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域的邊際供求價格劇變曲線規(guī)律，考慮了當(dāng)前區(qū)域剩余供電樁的數(shù)目、當(dāng)前請求用電的客戶數(shù)目、基準(zhǔn)電價、價格調(diào)控因子、距離等因素得出的實時計算電價的方法。

具體地，參考微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)的原理，可以得到邊際供求價格劇變曲線，將這一理論應(yīng)用到售電系統(tǒng)中，得到受供電量與需求量影響的電價曲線，并依此作為實時電價的定價依據(jù)。如圖3所示，其中原點是供電量與需求量一致時價格最優(yōu)的點，當(dāng)需求大于或小于供給時，可以由兩邊的指數(shù)函數(shù)計算出當(dāng)前的最佳電價，以引導(dǎo)用戶消費的時間與方式。

在本發(fā)明的一個實施例中，中心服務(wù)器采用下式計算實時電價y，

其中，

1、當(dāng)前區(qū)域剩余供電樁的數(shù)目n；

2、當(dāng)前請求用電的客戶數(shù)目m；

3、城市基準(zhǔn)電價p(單位元)；

4、出于特殊原因的價格調(diào)控因子θ(可正可負(fù))；

5、用電客戶發(fā)出用電請求時距離充電樁的距離q(單位km)；

6、綜合調(diào)價系數(shù)k。

通過如上公式，中心服務(wù)器可以計算出當(dāng)前某一地區(qū)用電樁的實時電價，并將其發(fā)送給智能交互供電設(shè)備，智能交互供電設(shè)備則根據(jù)這一電價進(jìn)行用電金額的計量。

舉例來說，假設(shè)當(dāng)?shù)氐幕鶞?zhǔn)電價為1元/度，價格調(diào)控因子θ為0，用戶距離充電設(shè)施的距離為1km,由公式

如圖4所示，分別為綜合調(diào)價系數(shù)k＝0.1,0.2,0.3時，以m/n為橫坐標(biāo)，實時電價為縱坐標(biāo)的函數(shù)圖像y1,y2,y3。

通過改變綜合調(diào)價系數(shù)k的值，中心服務(wù)器可以根據(jù)當(dāng)前的各種因素調(diào)節(jié)實時電價，并將其發(fā)送給智能交互供電設(shè)備。

如圖5和圖7所示，中心服務(wù)器的工作流程：

步驟一：中心服務(wù)器進(jìn)入工作狀態(tài)；

步驟二：如果收到智能交互供電設(shè)備詢問實時電價的請求，則執(zhí)行步驟三，收到用電數(shù)據(jù)存儲請求則執(zhí)行步驟四；

步驟三：利用本發(fā)明提出的計算方法計算出智能交互供電設(shè)備所處位置的實時電價發(fā)送給智能交互供電設(shè)備，返回步驟二；

步驟四：接收智能交互供電設(shè)備發(fā)送的用戶用電數(shù)據(jù)；

步驟五：回復(fù)確認(rèn)收到的信息并進(jìn)行用戶用電數(shù)據(jù)的云端存儲，返回步驟二。

通過上述步驟，可以實時計量用戶電量并根據(jù)實時電價計算用電金額的功能。

如圖8所示，本發(fā)明實施例還提出一種基于實時用電的計量方法，包括如下步驟：

步驟s1，智能交互供電設(shè)備接收用電請求，每隔預(yù)設(shè)時間間隔向中心服務(wù)器詢問實時電價，并根據(jù)實時電價更新用戶的用電金額，直至用電請求結(jié)束。

步驟s2，中心服務(wù)器計算出該智能交互供電設(shè)備所處位置的實時電價，并返回給智能交互供電設(shè)備。

參考了微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域的邊際供求價格劇變曲線規(guī)律，考慮了當(dāng)前區(qū)域剩余供電樁的數(shù)目、當(dāng)前請求用電的客戶數(shù)目、基準(zhǔn)電價、價格調(diào)控因子、距離等因素得出的實時計算電價的方法。

具體地，參考微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)的原理，可以得到邊際供求價格劇變曲線，將這一理論應(yīng)用到售電系統(tǒng)中，得到受供電量與需求量影響的電價曲線，并依此作為實時電價的定價依據(jù)。如圖3所示，其中原點是供電量與需求量一致時價格最優(yōu)的點，當(dāng)需求大于或小于供給時，可以由兩邊的指數(shù)函數(shù)計算出當(dāng)前的最佳電價，以引導(dǎo)用戶消費的時間與方式。

在本發(fā)明的一個實施例中，中心服務(wù)器采用下式計算實時電價y，

其中，

1、當(dāng)前區(qū)域剩余供電樁的數(shù)目n；

2、當(dāng)前請求用電的客戶數(shù)目m；

3、城市基準(zhǔn)電價p(單位元)；

4、出于特殊原因的價格調(diào)控因子θ(可正可負(fù))；

5、用電客戶發(fā)出用電請求時距離充電樁的距離q(單位km)；

6、綜合調(diào)價系數(shù)k。

通過如上公式，中心服務(wù)器可以計算出當(dāng)前某一地區(qū)用電樁的實時電價，并將其發(fā)送給智能交互供電設(shè)備，智能交互供電設(shè)備則根據(jù)這一電價進(jìn)行用電金額的計量。

步驟s3，智能交互供電采集用電設(shè)備的電壓電流參數(shù)，并計算出用戶的用電量數(shù)據(jù)，根據(jù)用電量數(shù)據(jù)和實時電價，計算用戶實時的用電金額，并將用電金額和用電量數(shù)據(jù)存儲在本地，并作為用戶用電數(shù)據(jù)發(fā)送至中心服務(wù)器備份。同時，由顯示屏顯示該用電金額和用電量數(shù)據(jù)，從而可以通知用戶，以讓用戶實時知道自己的用電信息。

并且，智能交互供電設(shè)備接收用戶的輸入操作，查詢歷史用電信息和電量實時價格表。

步驟s4，中心服務(wù)器用接收來自智能交互供電設(shè)備的用戶用電數(shù)據(jù)，回復(fù)確認(rèn)收到信息，并將用戶用電數(shù)據(jù)存儲至云端服務(wù)器。

中心服務(wù)器通過無線通信網(wǎng)絡(luò)與智能實現(xiàn)實時通信，主要包括計算實時電價以及實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫存儲功能。具體地，中心服務(wù)根據(jù)本地用戶的用電量數(shù)據(jù)，計算該用戶的實時電價，并將實時電價返回給對應(yīng)的智能交互供電設(shè)備，以及接收來自每臺智能交互供電設(shè)備的用戶用電數(shù)據(jù)，將用戶用電數(shù)據(jù)存儲至云端服務(wù)器。

中心服務(wù)器通過管理界面向用戶發(fā)送由一種實時定價的方法計算得到的當(dāng)前電價以及接收用戶用電數(shù)據(jù)，并將采集到的用戶數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)庫中。

根據(jù)本發(fā)明是實施例的基于實時用電的計量系統(tǒng)與方法，可以實現(xiàn)實時用電計量的功能。通過實時電價的計算，用戶不但知道自己用了多少電量，還可以知道自己用電的金額，便于用戶科學(xué)地規(guī)劃自己的用電時間與用電量。通過電價彈性機(jī)制，可以微觀調(diào)控用戶的用電時間區(qū)間以及用電站點的選擇，實現(xiàn)科學(xué)供電以及售電效益的最大化。本發(fā)明將用戶的用電數(shù)據(jù)既在本地存儲，同時同步也在云端服務(wù)器數(shù)據(jù)庫存儲，保證了用電數(shù)據(jù)的較高安全性。本發(fā)明目的是為了實現(xiàn)用戶用電計量的實時化與智能化，并可以通過價格激勵對用戶的用電行為進(jìn)行引導(dǎo)，在提高電力設(shè)施利用率的情況下同時獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。本系統(tǒng)具有實時性、效率高、智能交互的特點，適宜智慧城鎮(zhèn)中共享用電系統(tǒng)的計量與計費。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。