CN108428295A - 家庭用户多能源综合利用场景下的多表合一***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种家庭用户多能源综合利用场景下的多表合一***及方法，包括：各种能源表计，用于实现相应的能源使用数据的计量，并与集中器进行双向信息交互，控制相应能源供给通路的通断；集中器，数据服务器，用于存储和管理各种能源表计的计量数据，为工作站提供数据访问接口；工作站，用于管理用户及其账户信息、集中器数据以及各表计数据，实现远程费控，对用户能源使用情况统计分析，制定优化节能方案。本发明有益效果：提升“多表合一”的技术内涵，涵盖数据采集与共享、缴费管理、费用核算与结算等环节，形成“多表合一”闭环的应用和管理***；实现面向家庭用户的多能互补与能源优化利用，提高用户侧的能源综合利用效率。

Description

家庭用户多能源综合利用场景下的多表合一***及方法

技术领域

本发明涉及智能电表技术领域，具体涉及一种面向家庭用户多能源综合利用场景下的多表合一***及方法。

背景技术

用户侧的多能源综合利用是指以家庭、社区或园区为基本单位，对所使用消耗的各种能源例如：水，电，气，暖，热，冷等进行整合和统一管理，在满足用户对能源需求的前提下，基于能耗最经济的原则协调控制各能源的使用，并实现多种能源的统一管理和计费。

为实现多能综合利用，必须建设“多表合一”***。所谓“多表合一”即将传统的水表、电表、天然气表、热力表等整合到同一个平台上，基于该平台能实现各自表计的自动抄表、远程费控、用户能效分析及能源的优化配置使用等功能。

“多表合一”还是未来公用事业服务的发展方向之一。目前在政府部门的主导下，基于供电部门智能电表远程抄表与费控***的“多表合一”平台建设已经启动，并在国内多个城市开展了试点工作，取得了良好的经济效益和社会效益。但从“多表合一”平台的建设和应用情况下，目前的“多表合一”平台功能基本还局限于抄表层面，即定期读取电表、水表、暖气表和天然气表中的能耗数据，将其汇总到现有的智能电表抄表集中器内，集中器借助抄表通信***将采集到的多表数据上传至供电公司数据库，在服务器层面对多表数据进行分类、统计，然后完成相关能耗费用的核算。

目前居民生活用水、电、气、暖的缴费大致有两种途径：(1)交给每种能源的供应商(供电公司，自来水公司，热力公司和燃气公司)，各供应商根据供电公司提供的抄表数据独自按月结算，然后再给供电公司支付抄表费；(2)直接交给供电公司，由供电公司根据抄表数据和各供应商分别进行结算。目前第一种情况居多，主要是受居民的消费习惯影响。

在能源互联网、多能互补、多能综合利用的大背景下，仅有抄表环节的合一并不是真正的“多表合一”，还应涵盖缴费、结算、能源综合利用方面的合一，也就是说，作为能源综合利用技术中关键的“多表合一”环节，应该覆盖能源的供应、数据的采集、缴费、结算、综合利用控制等完整的过程。目前的合一仅限于抄表层面(即数据的采集)，应该实现其它环节合一，这是”多表合一“发展的必然趋势。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种家庭用户多能源综合利用场景下的多表合一***及方法，以用户为单位，将用户所用能源的计量、计费、使用控制纳入到一个平台上进行管理，真正实现了抄表、数据共享、缴费管理、费用核算与结算等功能的多表合一。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明公开了一种集中器，包括：

所述集中器读取设定区域内能源表计的计量数据，并将所述数据上传至数据服务器进行存储和管理；

所述集中器基于各能源表计提供的能耗计量数据，结合预置的价格信息，进行能耗费用计算；

将用户余额直接存储在集中器内，集中器通过表计通信网络实时读取各能源表计的计量数据并计算各能源的实时消耗情况，集中器根据计算的能耗费用，从用户余额中扣除相应的费用，直至用户余额耗尽。

进一步地，所述集中器在内部余额不足时发出告警提示信息，当余额耗尽后控制断开各能源供给通路。

进一步地，所述集中器对用户所用能源进行集中管理和使用控制，基于当前的能源供应情况、相关能源价格约束条件，以用户花费最小为目标函数，采用优化决策方法为用户提供能源使用方案。

进一步地，为所述集中器进行充值的方式包括：采用用户电卡直接充值、工作站远程充值以及电子账户线上充值。

进一步地，同一个用户电卡能够为多个集中器进行充值。

本发明公开了一种家庭用户多能源综合利用场景下的多表合一***，包括：

各种能源表计，用于实现相应的能源使用数据的计量，并与集中器进行双向信息交互，控制相应能源供给通路的通断；

上述的集中器，

数据服务器，用于存储和管理各种能源表计的计量数据，为工作站提供数据访问接口；

工作站，用于管理用户及其账户信息、集中器数据以及各表计数据，实现远程费控，对用户能源使用情况统计分析，制定优化节能方案。

进一步地，所述集中器以预定的时间间隔记录各表计的表码数据，经由通信网络将各表计的表码数据上传至数据服务器，形成基本的抄表数据。

进一步地，所述工作站与互联网连接，接受来自用户终端的注册信息并为用户建立电子账户，支持用户线上充值并管理用户的电子账户资金；

支持用户通过智能终端APP管理和使用集中器，获取集中器的参数和管理信息，为集中器远程充值，远程控制集中器和各类表计的启动及中止工作；

向用户终端推送各种信息，包括：集中器余额信息，账户异常或表计读数异常告警信息，各类能源的分时价格信息，能源供应单位的计划检修、事故、运行异常提示信息，用户能源使用优化方案信息。

进一步地，所述工作站对用户信息及账号信息进行管理，包括用户的注册，用户基本信息的管理，电子账户充值管理，一卡通信息及充值管理，用户充值金额使用情况的管理；

所述工作站对集中器数据进行统计和管理，包括：集中器的历史充值方式、历史充值记录、每个抄表时刻集中器的用户余额、用户余额低告警信息和用户余额耗尽告警信息；

所述工作站对各表计数据进行统计和管理，包括：各抄表时刻对应的每个表计的表码数据，两个抄表时刻之间各类能源消耗量数据，对应的金额，各表计的工作状态指示以及各类能源的使用消耗情况。

本发明公开了一种家庭用户多能源综合利用场景下的多表合一***的工作方法，包括：

(1)需要使用各类能源时，为相应的集中器进行充值；

(2)充值成功后，集中器下发启动工作指令给各表计，各表计开关闭合或电磁阀接通，启动能源供应；

(3)集中器实时读取各能源表计的计量数据并计算各能源的实时消耗情况，基于各类能源的当前价格进行费用核算，并从用户余额中扣除对应的费用，直至用户余额耗尽，停止相应的能源供应；

(4)集中器以预定的时间间隔记录各表计的表码数据，将各表计的表码数据上传至数据服务器，形成基本的抄表数据；

(5)工作站通过访问数据服务器，对抄表数据、集中器数据以及用户账户进行管理。

本发明有益效果：

(1)以用户为单位，将用户所用能源的计量、计费、使用控制纳入到一个平台上进行管理，提高了能源使用管理的效率，也提高了用户使用能源的便利性；

(2)集中器是本发明中的核心单元，不仅完成各类表计数据的采集和上传，还支持计费、费控等功能，此外还可以对各类能源实现集中的优化使用管理，完成用户侧多能协同利用功能；

(3)将居民生活所涉及的缴费统一到一张卡上或一个账户内，采用互联网+技术提高用户缴费和各种能源使用的便捷性，具有显著的社会效益；

(4)提升“多表合一”的技术内涵，多表合一不仅体现在抄表环节，还体现在数据共享、缴费管理、费用核算与结算等环节，形成了“多表合一”闭环的应用和管理体系；

(5)切合当前“能源互联”、“多能综合利用”的发展趋势，基于“多表合一”的数据平台，打造面向家庭用户的“能源互联”、“多能综合利用”方案，具有良好的前景。

附图说明

图1是本发明家庭用户多能源综合利用场景下的多表合一***结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的说明。

本发明公开了一种面向家庭用户多能源综合利用场景下的多表合一***，如图1所示，包括：

(1)各种能源表计。能源表计的数量和类型取决于所用能源的规模和类型，除了完成基本的计量功能外，还具备通信(无线或有线方式)功能与上层的集中器进行双向信息交互，供能回路的控制功能(控制功能回路的通断，根据能源种类的不同，控制方式也不相同，例如对于电能，控制方式是断路器或接触器等可控开关，对于水、天然气、热能等，控制方式是电磁阀等)。

(2)集中器。集中器的配置原则是以用户为单位设置，集中器的设置方式可以是一个用户设置一台集中，也可以根据用户规模大小分层设置多级集中器，每个集中器管理控制一个相对独立的区域，提供用户信息交互功能，是多表合一***的核心部件之一，具备以下主要功能：

a)各表计量数据的采集(俗称抄表)。集中器能够与各种表计进行通信(有线或无线方式)，读取表计内的计量数据，然后将数据借助抄表通信网络上传至数据服务器内；

b)计费。集中器具备水、电、气、暖等各种能源的计费功能，基于各表计提供的能耗计量数据，结合预置的价格信息(价格信息一般由管理***下发，支持分时价格)，进行能耗费用计算；

c)费控功能。集中器能够完成费用管理和费控功能，用户可以为集中器充值(可以用一卡通就地充值、管理***远程充值和电子账户线上充值等多种方式)，根据能耗情况实时计费并管理余额，判断余额是否充足，当余额不足时发出告警提示信息，当余额耗尽后集中器可以控制水、电、气、暖等线路和管路的通断，对电路的控制基于电表完成，对水、气、暖等管路的控制基于电磁阀完成；

d)对用户所用能源进行集中管理和使用控制，能够根据用户能耗需求制定优化的能源使用方案；

e)借助抄表通信网络与数据服务器和管理***通信，进行双向信息交互。

(3)表计与集中器间的通信网络。根据表计与集中器之间通信方式的不同，该通信***可以是有线的，也可以是无线的。具体到技术，有线通信网络可以是RS485，以太网等，无线通信网络可以是蓝牙、ZigBee等无线专网，也可以是GPRS等无线公网，为各种类型表计与集中器之间进行双向信息交互提供通道。

(4)抄表通信网络。采用无线(GPRS无线公网)或有线(以太网、光纤等)方式，为数据服务器与集中器之间进行双向信息交互提供通道。

(5)数据服务器。存储和管理来自抄表***的各类数据，并为管理***提供数据访问接口。

(6)工作站。在工作站上运行管理***，完成各种高级应用功能，例如管理用户及其账户信息，完成远程费控，对用户进行能源使用情况统计分析，制定优化节能方案，并具备互联网接入功能，为开展互联网+服务提供接口。

本发明中，集中器和工作站都具有制定优化节能方案的功能。集中器面向所管理的用户，制定用户层面的优化节能方案；工作站面向所管理的区域，制定更大范围用户的优化节能方案。

本发明面向家庭用户多能源综合利用场景下的多表合一***的工作过程如下：

用户可以通过营业厅、智能终端APP等途径申请一个电子账户，账户内预存一定的金额；也可通过营业厅和授权网点办理能源缴费一卡通(RFID卡)，卡内预存一定的金额。

用户需要使用各类能源时，通过手机APP、营业厅的管理***或者使用电子账户远程为对应的集中器充值，或者使用一卡通就地为对应的集中器充值。充值成功后，集中器通过表计通信网络下发启动工作指令给各表计，各表计开关闭合或电磁阀接通，启动能源供应。

在上述流程中并没有将电子账户或一卡通与集中器绑定，其目的是允许用户同时或不同时使用多个集中器，提高用户使用能源的便捷性。

由于能源的类型、消耗方式和价格有较大差别，不宜在集中器内将用户余额转换为各类能源的可用量。本发明的方案是：用户余额直接存储在集中器内，集中器通过表计通信网络实时读取各能源表计的计量数据并计算各能源的实时消耗情况，集中器基于各类能源的当前价格进行费用核算，并从用户余额中扣除对应的费用，直至用户余额耗尽。

例如：当用户某个时刻正在用水和电，水表和电表安分别进行能耗计量，其中水表以m³为计量单位，电表以kWh为计量单位。集中器借助表计通信网络实施读取水表和电表的表码数据，结合相应表计的其实表码数据计算出当前所消耗的能源量。集中器内还存有水、电的当前单价(可以是固定单价，也可以是分时单价)，因此集中器可以实时折算出用户当前用水、用电的金额，然后从余额中扣除，如果用户余额低于门槛值(可设定，例如20元)，集中器告警，提示用户余额不足；如果用户余额耗尽，集中器除了发出告警信息外，还通过表计通信网络下发终止能源供应控制指令至各表计，各表计控制开关断开或电磁阀关闭，停止能源供应，直至用户为集中器充值，重新启动能源供应。

由集中器统一管理用户余额的优点在于：

(1)计费功能分散到各集中器中完成，相比由管理***完成计费功能的模式相比，具有较高的灵活性和可靠性；

(2)有助于最大限度保证计费的实时性；

(3)能够屏蔽用户对不同类型能源使用的差异性，提高用户资金的使用效率；

(4)为基于集中器开展用户能源优化使用决策提供可能。

集中器除了完成计费及控制功能外，还会按照抄表***要求，以预定的时间间隔(该时间间隔可设定，从5分钟到1小时不等)记录各表计的表码数据，经由抄表通信***将各表计的表码数据上传至数据服务器，形成基本的抄表数据。

由于集中器既能够统一管理用户余额，还能够实时读取各表计数据，进行能耗计费，因此基于集中器还可完成用户能源使用优化决策功能。用户可以输入需求指标，形式大致如下：**年**月**日**时**分，制热，目标温度*℃，持续**小时**分。集中器接到用户的需求后，基于当前的能源供应情况、相关能源价格等约束条件，以用户花费最小为目标函数，采用优化决策方法为用户提供能源使用方案。仍以上述为例，用户需要制热，集中器首先估算满足用户需求指标前提下各类能源的用量，用电制热大约需要多少kWh电量，燃气制热大约需要多少kWh的电和多少m³的天然气，使用集中供暖大约需要多少m³的热源；然后根据各类能源在用户指定时间段内的分时价格进行优化组合，给出满足用户使用需求前提下的最优能源利用方案。如果集中器具备家庭物联网的功能，能够遥控智能家居，就可以按照预定的方案自动控制电暖气、燃气壁挂炉、热力管道阀门等设备的启停，完成预定的供能方案。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种集中器，其特征在于，包括：

所述集中器读取设定区域内能源表计的计量数据，并将所述数据上传至数据服务器进行存储和管理；

所述集中器基于各能源表计提供的能耗计量数据，结合预置的价格信息，进行能耗费用计算；

将用户余额直接存储在集中器内，集中器通过表计通信网络实时读取各能源表计的计量数据并计算各能源的实时消耗情况，集中器根据计算的能耗费用，从用户余额中扣除相应的费用，直至用户余额耗尽。

2.如权利要求1所述的一种集中器，其特征在于，所述集中器在内部余额不足时发出告警提示信息，当余额耗尽后控制断开各能源供给通路。

3.如权利要求1所述的一种集中器，其特征在于，所述集中器对用户所用能源进行集中管理和使用控制，基于当前的能源供应情况、相关能源价格约束条件，以用户花费最小为目标函数，采用优化决策方法为用户提供能源使用方案。

4.如权利要求1所述的一种集中器，其特征在于，为所述集中器进行充值的方式包括：采用用户电卡直接充值、工作站远程充值以及电子账户线上充值。

5.如权利要求1所述的一种集中器，其特征在于，同一个用户电卡能够为多个集中器进行充值。

6.一种家庭用户多能源综合利用场景下的多表合一***，其特征在于，包括：

各种能源表计，用于实现相应的能源使用数据的计量，并与集中器进行双向信息交互，控制相应能源供给通路的通断；

权利要求1-5所述的任一种集中器，

数据服务器，用于存储和管理各种能源表计的计量数据，为工作站提供数据访问接口；

工作站，用于管理用户及其账户信息、集中器数据以及各表计数据，实现远程费控，对用户能源使用情况统计分析，制定优化节能方案。

7.如权利要求6所述的一种家庭用户多能源综合利用场景下的多表合一***，其特征在于，所述集中器以预定的时间间隔记录各表计的表码数据，经由通信网络将各表计的表码数据上传至数据服务器，形成基本的抄表数据。

8.如权利要求6所述的一种家庭用户多能源综合利用场景下的多表合一***，其特征在于，所述工作站与互联网连接，接受来自用户终端的注册信息并为用户建立电子账户，支持用户线上充值并管理用户的电子账户资金；

支持用户通过智能终端APP管理和使用集中器，获取集中器的参数和管理信息，为集中器远程充值，远程控制集中器和各类表计的启动及中止工作；

向用户终端推送各种信息，包括：集中器余额信息，账户异常或表计读书异常告警信息，各类能源的分时价格信息，能源供应单位的计划检修、事故、运行异常提示信息，用户能源使用优化方案信息。

9.如权利要求6所述的一种家庭用户多能源综合利用场景下的多表合一***，其特征在于，所述工作站对用户信息及账号信息进行管理，包括用户的注册，用户基本信息的管理，电子账户充值管理，一卡通信息及充值管理，用户充值金额使用情况的管理；

所述工作站对集中器数据进行统计和管理，包括：集中器的历史充值方式、历史充值记录、每个抄表时刻集中器的用户余额、用户余额低告警信息和用户余额耗尽告警信息；

所述工作站对各表计数据进行统计和管理，包括：各抄表时刻对应的每个表计的表码数据，两个抄表时刻之间各类能源消耗量数据，对应的金额，各表计的工作状态指示以及各类能源的使用消耗情况。

10.一种如权利要求6-9所述的家庭用户多能源综合利用场景下的多表合一***的工作方法，其特征在于，包括：

(1)需要使用各类能源时，为相应的集中器进行充值；

(2)充值成功后，集中器下发启动工作指令给各表计，各表计开关闭合或电磁阀接通，启动能源供应；

(3)集中器实时读取各能源表计的计量数据并计算各能源的实时消耗情况，基于各类能源的当前价格进行费用核算，并从用户余额中扣除对应的费用，直至用户余额耗尽，停止相应的能源供应；

(4)集中器以预定的时间间隔记录各表计的表码数据，将各表计的表码数据上传至数据服务器，形成基本的抄表数据；

(5)工作站通过访问数据服务器，对抄表数据、集中器数据以及用户账户进行管理。