潘高鑫 史煥卿 孫嘉誠(chéng) 文金超

摘要：隨著科技的進(jìn)步，電子產(chǎn)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(shì)不可擋。智能電表相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械式電表，具有精度更高，能夠?qū)崿F(xiàn)多費(fèi)率計(jì)費(fèi)，預(yù)判付費(fèi)時(shí)間等功能，優(yōu)勢(shì)不言而喻。同時(shí)，智能電表的多費(fèi)率計(jì)費(fèi)，能夠讓用戶在電能生產(chǎn)代價(jià)低的時(shí)候多用電。生產(chǎn)代價(jià)高的時(shí)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(shì)所趨。而且生活中電表的應(yīng)用極其普遍，但是用戶對(duì)用電量數(shù)據(jù)的控制，并不是隨時(shí)可以查看的，并且，在當(dāng)今快速的生活節(jié)奏型下，大家總會(huì)忽略繳電費(fèi)這件小事。為解決此類問題，智能電表在lot技術(shù)迅速發(fā)展的大環(huán)境下，順勢(shì)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(jì)、遠(yuǎn)程控制以及最主要的智能預(yù)判。用電統(tǒng)計(jì)可以滿足用戶隨時(shí)隨地查看電費(fèi)的需求。

關(guān)鍵詞：智能;用電統(tǒng)計(jì);遠(yuǎn)程控制;智能預(yù)判

1背景及意義

物聯(lián)網(wǎng)”、“智能家居”是近幾年大火的幾個(gè)詞語(yǔ).物聯(lián)網(wǎng)和智能家居是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，也是“信息化”時(shí)代的重要發(fā)展階段。據(jù)預(yù)測(cè)，2025年物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將達(dá)到250億件，在2021年物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)就會(huì)達(dá)到近5000億元的規(guī)模?；锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居正逐步走向千家萬(wàn)戶。

如今，智能家居更是國(guó)內(nèi)創(chuàng)業(yè)者、各大互聯(lián)網(wǎng)巨頭和家電廠商關(guān)注的焦點(diǎn)。各種智能家居產(chǎn)品層出不窮，智能家居市場(chǎng)一片繁榮。而用電量的采集，作為智能家居中重要的一項(xiàng)重要數(shù)據(jù)，必將成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚囊豁?xiàng)指標(biāo)，因此智能電表從此誕生。智能電表將會(huì)廣泛用千個(gè)人家庭以及一些公共場(chǎng)所。給人們的生活、學(xué)習(xí)、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(shè)計(jì)目標(biāo)

主要對(duì)智能電表系統(tǒng)的現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研分析，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各個(gè)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(chǔ)。

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)完成后能夠?qū)崿F(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(yù)判需交電費(fèi)時(shí)間，讓住戶可以及時(shí)繳費(fèi)，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(kuò)充性：可根據(jù)用戶的需求定期更新與維護(hù)，實(shí)用易操作。

3系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)是：在系統(tǒng)分析提出的邏輯模型的基礎(chǔ)上，科學(xué)合理地進(jìn)行物理模型的設(shè)計(jì)。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(shè)計(jì)階段提出。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)中，要從整個(gè)系統(tǒng)的角度進(jìn)行考慮，系統(tǒng)的代碼要統(tǒng)-，設(shè)計(jì)規(guī)范要標(biāo)準(zhǔn)。傳遞語(yǔ)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(zhǎng)久生命力，要求系統(tǒng)具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，為此，系統(tǒng)應(yīng)具有較好的開放性和結(jié)構(gòu)的可變性。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡里采用模塊化結(jié)構(gòu)，提高各模塊的獨(dú)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(nèi)容，提高系統(tǒng)適應(yīng)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(shí)的恢復(fù)能力。一個(gè)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(cuò)及糾錯(cuò)能力、抗病毒能力等。

4.經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)濟(jì)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(shù)上的先進(jìn);而應(yīng)以滿足應(yīng)用需要為前提;另一方面，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免不必要的復(fù)雜化，各模塊應(yīng)盡童簡(jiǎn)潔，以便縮短處理流程、減少處理費(fèi)用。

5設(shè)計(jì)方案

智能電表設(shè)計(jì)包括硬件和軟件兩部分。

硬件是電路的物質(zhì)基礎(chǔ)。它在軟件的協(xié)調(diào)配合下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能控制，完成控制任務(wù)。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(yīng)用軟件兩大類。

6總體設(shè)計(jì)

1.采用基于CS5463電能檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(tái)

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

4.云平臺(tái)利用每日的用戶用電量與模型進(jìn)行比對(duì)，判斷用戶剩余電費(fèi)是否接近于預(yù)警值

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

6.在用戶剩余電費(fèi)等于或低于預(yù)警值，則自動(dòng)幫用戶繳費(fèi)

7結(jié)論

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

2.與傳統(tǒng)的電表相比，智能電表?yè)碛斜憬莸奶嵝压δ埽茏層脩綦S時(shí)隨地地知道家庭的用電情況，并做出相應(yīng)調(diào)整。

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

參考文獻(xiàn)

[1]陳樹勇，宋書芳，李蘭欣，沈杰.智能電網(wǎng)技術(shù)綜述2009，第33卷，第8期

[2]馮偉.大數(shù)據(jù)時(shí)代面臨的信息安全機(jī)遇和挑戰(zhàn)2012，第34期

[3]李妍，倪家明，何金.面向智能電網(wǎng)應(yīng)用的電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)

[4]梁正波.面向智能電網(wǎng)應(yīng)用的電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)2015，第020期

[5]楊鑫焱，馬瑞明.基于云計(jì)算的電力數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)2016

黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：202013299044）