基于互聯網+形式下的居民用電模式的設計與應用

劉建宇，黃 帥，田 娜，楊宇全

（1.國網天津市電力公司 濱海供電分公司，天津300450；2.北京國電通網絡技術有限公司，北京100070）

基于互聯網+形式下的居民用電模式的設計與應用

劉建宇1，黃 帥2，田 娜1，楊宇全1

（1.國網天津市電力公司 濱海供電分公司，天津300450；2.北京國電通網絡技術有限公司，北京100070）

針對互聯網時代的居民用電模式轉換需求，文中探索了互聯網+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，通過電力網絡和現代信息網絡有機互聯，構建完整的用電和信息服務體系，指導用戶合理用電、智能用電，實現用電智能管理，從而達到節約用電成本、提高用電效率的目的。

智能用電；互聯網+；用電模式

隨著信息技術的發展，“智能電網”成為了全球能源界探索的焦點，在“智能電網”的建設中，傳統的電氣技術與新興的互聯網緊密連接，促使電力系統進入了時下火熱的“互聯+”形態。電力系統的“互聯網+”即“互聯網+電力行業”，這并不僅是簡單的相加，而是利用互聯網技術及各種信息平臺，讓互聯網與電力行業進行深度融合，使電氣技術實現新生，這種新生形態上表現最為明顯的即當今的 “智能電網”、“智能用電”。探索互聯網+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”概念中的重要一環，實現居民智能用電將直接關系到電能的使用效率，對智能電網建設、節能減排產生影響[1-2]。

文中基于互聯網技術，通過電力網絡和現代信息網絡有機互聯，構建完整的用電和信息服務體系，指導用戶合理用電、智能用電，實現用電智能管理，從而達到節約用電成本、提高用電效率的目的。在探索互聯+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研，將智能開關、智能插座、電表、各種傳感器、多媒體與電網、互聯網有機連接，建立了以家庭為單位的智能用電管理系統，實現了探索出的用電模式的有效應用[3]。

1 用電模式設計

在進行本用電模式設計時，電網與互聯網技術的發展，通過二者結合，針對居民住宅的電力使用情況進行分析，建立居民用電模式如圖1所示[4]。

本用電模式由家庭網關、PC、手機、傳感器、智能用電設備等硬件組成，通過ZigBee、IrDr、以太網網線和RF技術等鏈路互聯而成，分為“端”、“管”、“云”三個部分，組成用電智能管理系統。本系統將數據控制中心布置在互聯網“云”中，在居民住宅中使用家庭網關、智能用電設備、家電建立用戶端，通過IrDA、ZigBee線路或RF技術來智能電表的示數，家庭網關可將該數據傳輸到互聯網上，用戶可以通過PC機或手機GPRS通訊模塊查詢儀表讀書，監督家庭用電狀況。

圖1 居民用電模式示意圖

系統內的主要功能單位為家庭網關和數據中心。本系統采用家庭網關實現端到云的數據傳輸，因此在家庭網關中需要實現數據的存儲和處理，完成通訊協議的轉換。本系統在云端建立數據中心，其設計目標為千萬戶級別用戶可接入，提供地區范圍內智能用電模式管理與數據分析服務[9]。數據中心軟件系統按照前臺和后臺兩部分布局，前臺面向居民使用，后臺面向數據處理、用電行為控制。用戶可通過手機、門戶網站訪問數據中心。

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

2 用電模式實現與應用

在硬件實現上，在居民家內布局智能開關、智能用電設備，將各設備與家庭網關互聯。家庭網關選取單片機最小系統，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，支持WIFI、3G、GPS等通信模塊的擴展。具有間歇和掉電兩種工作方式，有超強的抗干擾能力，電壓輸入動態范圍高，可有效防止電源抖動，同時具有功耗低的優點。家庭網關的邏輯架構圖，如圖2所示。

圖2 系統硬件架構

本軟件上，家庭網關管理系統采用 2.6.32的Linux系統與數據中心互聯。由于家庭網關的軟件實現與數據中心類似，在此以數據中心為例介紹系統軟件實現。在本用電模式中，采用Red Hat Linux的Web服務平臺，在軟件通信上采用TCP/IP協議，本終端操作系統可在Windows XP以上的版本使用，數據庫平臺采用 Oracle 9i，開發語言包括 Java、JavaScript、XML、HTML等。數據中心采用HDHLRCS實時監控系統，該系統基于C/S結構，匯集數據采集、處理、存儲等功能，目前廣泛應用于電力調度、輸配電控制、發電廠監控、電費計量等領域。數據中心利用該平臺提供的接口，采用IP地址和家庭網關鏈接，通過TCP/IP協議進行監控，具體監控的畫面如圖3所示。從圖3中可看出，本系統對該智能家居系統進行了有效監控[13]。

3 結束語

文中研究了互聯網+下的居民用電模式，通過電力網絡和現代信息網絡的鏈接，建立了以家庭為單位的智能用電管理系統，構建出完整的相輔相成的“互聯網+居民用電”的智能化用電模式，可以有效的指導用戶合理用電、智能用電，實現用電智能管理。相信隨著互聯網信息技術的進一步發展，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一步應用于人們的生活之中。

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圖3 數據中心監控畫面

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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：電動汽車服務網絡和智能用電。