劉建宇，黃 帥，田 娜，楊宇全

（1.國網(wǎng)天津市電力公司 濱海供電分公司，天津300450；2.北京國電通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司，北京100070）

基于互聯(lián)網(wǎng)+形式下的居民用電模式的設(shè)計與應(yīng)用

劉建宇1，黃 帥2，田 娜1，楊宇全1

（1.國網(wǎng)天津市電力公司 濱海供電分公司，天津300450；2.北京國電通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司，北京100070）

針對互聯(lián)網(wǎng)時代的居民用電模式轉(zhuǎn)換需求，文中探索了互聯(lián)網(wǎng)+形式下的居民智能用電模式，建立了以家庭為單位的智能用電管理系統(tǒng)，通過電力網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)有機(jī)互聯(lián)，構(gòu)建完整的用電和信息服務(wù)體系，指導(dǎo)用戶合理用電、智能用電，實現(xiàn)用電智能管理，從而達(dá)到節(jié)約用電成本、提高用電效率的目的。

智能用電；互聯(lián)網(wǎng)+；用電模式

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，“智能電網(wǎng)”成為了全球能源界探索的焦點，在“智能電網(wǎng)”的建設(shè)中，傳統(tǒng)的電氣技術(shù)與新興的互聯(lián)網(wǎng)緊密連接，促使電力系統(tǒng)進(jìn)入了時下火熱的“互聯(lián)+”形態(tài)。電力系統(tǒng)的“互聯(lián)網(wǎng)+”即“互聯(lián)網(wǎng)+電力行業(yè)”，這并不僅是簡單的相加，而是利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及各種信息平臺，讓互聯(lián)網(wǎng)與電力行業(yè)進(jìn)行深度融合，使電氣技術(shù)實現(xiàn)新生，這種新生形態(tài)上表現(xiàn)最為明顯的即當(dāng)今的 “智能電網(wǎng)”、“智能用電”。探索互聯(lián)網(wǎng)+形式下的居民智能用電模式便是本文研究的中心，居民的用電模式是“智能電網(wǎng)”概念中的重要一環(huán)，實現(xiàn)居民智能用電將直接關(guān)系到電能的使用效率，對智能電網(wǎng)建設(shè)、節(jié)能減排產(chǎn)生影響[1-2]。

文中基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過電力網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)有機(jī)互聯(lián)，構(gòu)建完整的用電和信息服務(wù)體系，指導(dǎo)用戶合理用電、智能用電，實現(xiàn)用電智能管理，從而達(dá)到節(jié)約用電成本、提高用電效率的目的。在探索互聯(lián)+形式下的用戶用電模式的過程中，通過對用戶智能用電需求調(diào)研，將智能開關(guān)、智能插座、電表、各種傳感器、多媒體與電網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)有機(jī)連接，建立了以家庭為單位的智能用電管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了探索出的用電模式的有效應(yīng)用[3]。

1 用電模式設(shè)計

在進(jìn)行本用電模式設(shè)計時，電網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，通過二者結(jié)合，針對居民住宅的電力使用情況進(jìn)行分析，建立居民用電模式如圖1所示[4]。

本用電模式由家庭網(wǎng)關(guān)、PC、手機(jī)、傳感器、智能用電設(shè)備等硬件組成，通過ZigBee、IrDr、以太網(wǎng)網(wǎng)線和RF技術(shù)等鏈路互聯(lián)而成，分為“端”、“管”、“云”三個部分，組成用電智能管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)將數(shù)據(jù)控制中心布置在互聯(lián)網(wǎng)“云”中，在居民住宅中使用家庭網(wǎng)關(guān)、智能用電設(shè)備、家電建立用戶端，通過IrDA、ZigBee線路或RF技術(shù)來智能電表的示數(shù)，家庭網(wǎng)關(guān)可將該數(shù)據(jù)傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)上，用戶可以通過PC機(jī)或手機(jī)GPRS通訊模塊查詢儀表讀書，監(jiān)督家庭用電狀況。

圖1 居民用電模式示意圖

系統(tǒng)內(nèi)的主要功能單位為家庭網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)中心。本系統(tǒng)采用家庭網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)端到云的數(shù)據(jù)傳輸，因此在家庭網(wǎng)關(guān)中需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和處理，完成通訊協(xié)議的轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)在云端建立數(shù)據(jù)中心，其設(shè)計目標(biāo)為千萬戶級別用戶可接入，提供地區(qū)范圍內(nèi)智能用電模式管理與數(shù)據(jù)分析服務(wù)[9]。數(shù)據(jù)中心軟件系統(tǒng)按照前臺和后臺兩部分布局，前臺面向居民使用，后臺面向數(shù)據(jù)處理、用電行為控制。用戶可通過手機(jī)、門戶網(wǎng)站訪問數(shù)據(jù)中心。

本系統(tǒng)可以實現(xiàn)的功能有計量家庭單個電氣設(shè)備的用電電量；家庭用電總電量計量；并對家庭用電負(fù)荷進(jìn)行控制；通過移動端對家電進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實時查看某個家電工作狀態(tài)；峰谷電、階梯電用電管理；家庭用電分析。

2 用電模式實現(xiàn)與應(yīng)用

在硬件實現(xiàn)上，在居民家內(nèi)布局智能開關(guān)、智能用電設(shè)備，將各設(shè)備與家庭網(wǎng)關(guān)互聯(lián)。家庭網(wǎng)關(guān)選取單片機(jī)最小系統(tǒng)，選取芯片以 ARM9為核心的STC89C52RC，該芯片是宏晶公司推出的小型單片機(jī)，支持WIFI、3G、GPS等通信模塊的擴(kuò)展。具有間歇和掉電兩種工作方式，有超強(qiáng)的抗干擾能力，電壓輸入動態(tài)范圍高，可有效防止電源抖動，同時具有功耗低的優(yōu)點。家庭網(wǎng)關(guān)的邏輯架構(gòu)圖，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)硬件架構(gòu)

本軟件上，家庭網(wǎng)關(guān)管理系統(tǒng)采用 2.6.32的Linux系統(tǒng)與數(shù)據(jù)中心互聯(lián)。由于家庭網(wǎng)關(guān)的軟件實現(xiàn)與數(shù)據(jù)中心類似，在此以數(shù)據(jù)中心為例介紹系統(tǒng)軟件實現(xiàn)。在本用電模式中，采用Red Hat Linux的Web服務(wù)平臺，在軟件通信上采用TCP/IP協(xié)議，本終端操作系統(tǒng)可在Windows XP以上的版本使用，數(shù)據(jù)庫平臺采用 Oracle 9i，開發(fā)語言包括 Java、JavaScript、XML、HTML等。數(shù)據(jù)中心采用HDHLRCS實時監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于C/S結(jié)構(gòu)，匯集數(shù)據(jù)采集、處理、存儲等功能，目前廣泛應(yīng)用于電力調(diào)度、輸配電控制、發(fā)電廠監(jiān)控、電費計量等領(lǐng)域。數(shù)據(jù)中心利用該平臺提供的接口，采用IP地址和家庭網(wǎng)關(guān)鏈接，通過TCP/IP協(xié)議進(jìn)行監(jiān)控，具體監(jiān)控的畫面如圖3所示。從圖3中可看出，本系統(tǒng)對該智能家居系統(tǒng)進(jìn)行了有效監(jiān)控[13]。

3 結(jié)束語

文中研究了互聯(lián)網(wǎng)+下的居民用電模式，通過電力網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)的鏈接，建立了以家庭為單位的智能用電管理系統(tǒng)，構(gòu)建出完整的相輔相成的“互聯(lián)網(wǎng)+居民用電”的智能化用電模式，可以有效的指導(dǎo)用戶合理用電、智能用電，實現(xiàn)用電智能管理。相信隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，居民用電模式將迎來更大的變革，高效、綠色的用電模式將會進(jìn)一步應(yīng)用于人們的生活之中。

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圖3 數(shù)據(jù)中心監(jiān)控畫面

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Design and application of electric power mode for residents based on Internet Plus

LIU Jian-yu1，HUANG Shuai2，TIAN Na1，YANG Yu-quan1
（1.State Grid TianJin Binhai Power Supply Company，Tianjin 300450，China；2.Beijing Guodiantong Network Technology Co.，Ltd，Beijing 100070，China）

With the development of modern communication and Internet，in order to satisfy the requirement of mode conversion of electricity consumption for residents，This paper exploresmode for residents based on Internet Plus and aIntelligent power management system based on Internet Plus is designedto guide users to use electricity，smart electricity，to achieve intelligent management，achievingthe purpose of saving electricity cost and improving the efficiency of electricity consumption.

smart power；internet+；power mode

TP311

A

1674-6236（2017）09-0062-03

2016-04-25稿件編號：201604248

劉建宇（1986—），男，河北唐山人，工程師。研究方向：電動汽車服務(wù)網(wǎng)絡(luò)和智能用電。