一种家庭互动终端及系统的制作方法

本实用新型涉及家庭用电领域，尤指一种家庭互动终端及系统。

背景技术：

国外对于电力线通信的研究起步很早，通过多年的研究和发展，利用高压电力线来传输低速率数据的技术已经相当成熟。随着网络技术和多媒体技术的发展，应用于家庭宽带接入和智能电网的趋势日益明显。目前看来，与家庭宽带接入市场越来越扑朔迷离的格局相比，智能电网将会是电力线通信技术最大的舞台。

居民用电用户和电表信息双向互动，并且通过WIFI、以太网和家庭移动设备(PAD、手机等)形成数据交互。使最终用电用户可快速获取用电情况，指导用户合理科学用电，最终用电用户可快速获取用电情况，指导用户合理科学用电，实现业物扩报装申请、故障报修、缴费等各类电力业务，未来还可以支撑用户能效管理、自动需求侧响应、电动汽车有序充电等各类扩展应用的需求。贴近客服的需求侧管理已经是目前电力企业需要紧迫解决的问题。

国内目前安装的智能电表通常不具备直接互动功能，互动功能通常通过供电企业95598门户网站或移动终端的APP(如掌上电力)实现。电能数据需要上送用电信息采集系统，经过验证处理后发送到营销业务系统，由营销业务系统定期将用户电能数据同步到95598门户网站等数据库。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种家庭互动系统使智能电表、管理终端和用户之间实现安全且高效的数据交互，减少用户不必要的时间与人力浪费，提高智能家庭设备与用户的互动效率。

为达上述目的，本实用新型具体提供一种家庭互动终端，所述家庭互动终端分别与智能电表和管理终端相连，用于通过将宽带信号与电力线载波信号互相转换提供用户与所述管理终端之间的双向数据交互，以及获取所述智能电表的用电数据。

在上述家庭互动终端中，优选的，所述家庭互动终端包含宽带电力线载波接入模块和网络管理模块；所述宽带电力线载波接入模块与所述网络管理模块相连，用于将所述网络管理模块从所述管理终端接收到的宽带信号调制为电力线信号后发送到室内接电位置；以及，所述宽带电力线载波接入模块还用于将接收到的所述室内接电位置传出的电力线信号解调为宽带信号后通过所述网络管理模块输出。

在上述家庭互动终端中，优选的，所述家庭互动终端还包含以太网接入模块，用于外接无线wifi接口或以太网接口，提供用户查询用电数据。

在上述家庭互动终端中，优选的，所述家庭互动终端包含宽带载波芯片。

在上述家庭互动终端中，优选的，所述家庭互动终端还包含告警模块，所述告警模块用于比较所述用电数据与预设值，根据比较结果通过所述以太网接入模块推送用户告警信息或催费信息。

在上述家庭互动终端中，优选的，所述家庭互动终端还包含广播模块，所述广播模块用于接收所述管理终端发送的广播信息并通过所述以太网接入模块推送用户广播信息。

在上述家庭互动终端中，优选的，所述家庭互动终端还包含查询模块，所述查询模块用于根据用户请求反馈用户的用电数据。

在上述家庭互动终端中，优选的，所述查询模块还包含识别单元，所述识别单元用于识别所述用户请求中的用户身份信息，当所述用户身份信息与预设信息相匹配则通过管理终端获得用户各阶梯电价的用电数据并推送。

在上述家庭互动终端中，优选的，所述家庭互动终端还包含校验模块，所述校验模块与所述查询模块相连，用于校验用户请求中的用户权限信息并根据校验结果反馈用电数据。

在上述家庭互动终端中，优选的，所述校验模块通过AES加密算法校验用户信息。

本实用新型还提供一种家庭互动系统，所述系统包含：家庭互动终端、智能电表和管理终端；所述管理终端分别与所述智能电表和所述家庭互动终端相连；所述家庭互动终端与所述智能电表一对一连接，用于通过将宽带信号与电力线载波信号互相转换提供用户与所述管理终端之间的双向数据交互，获取所述智能电表的用电数据。

通过家庭互动终端解决了用户查询用电信息繁琐等问题，实现了用户与智能电表双向、高速、实时通讯的需求；同时家庭互动终端与智能电能表一对一绑定也保证通信安全。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中：

图1为本实用新型所提供的家庭互动系统示意图；

图2为本实用新型所提供的家庭互动终端结构图；

图3为本实用新型所提供的家庭互动系统实用示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

请参考图1及图2所示，本实用新型具体提供一种家庭互动终端及系统，所述家庭互动终端分别与智能电表和管理终端相连，用于通过将宽带信号与电力线载波信号互相转换提供用户与所述管理终端之间的双向数据交互，以及获取所述智能电表的用电数据；所述系统包含：家庭互动终端、智能电表和管理终端；所述管理终端分别与所述智能电表和所述家庭互动终端相连；所述家庭互动终端与所述智能电表一对一连接，用于通过将宽带信号与电力线载波信号互相转换提供用户与所述管理终端之间的双向数据交互，获取所述智能电表的用电数据。

在上述实施例中，所述家庭互动终端与所述智能电表一对一连接，以此保证数据通道的单一性，所述管理终端为供电企业的家庭用电管理平台，所述家庭互动终端的宽带载波芯片可采用Hi3911芯片，以基于“Hi3911芯片”的电力线宽带通信技术实现双向、实时、高速通讯，为家庭互动终端提供双向互动通信信道，最终，通过家庭互动终端和智能电表、管理终端交互实现电力用电用户和用电采集系统的双向数据互动。

本实用新型通过将所述宽带载波芯片这一针对中国低压电力线载波环境设计的宽带载波芯片内置于家庭互动终端来使得所述家庭互动系统在充分考虑国内电力线的施工条件、历史原因、电器环境等各方面因素的前提下，提供双向、高速、实时通讯解决方案的同时，解决了国外宽带芯片功耗较高的问题，适用于国网智能电表设计规范；其物理层峰值速率10Mbit/s、应用层峰值速率1.8Mbit/s可以很好的解决通信速率较低问题，同时采用工作频率范围2MHz～12MHz很好的解决我国电力线上的干扰信号，为更好的支持互动APP，家庭互动终端采用无线WIFI和以太网接口，为家庭用户提供家庭智能网关接口。

再请参考图2所示，在本实用新型一优选的实施例中，所述家庭互动终端具体可包含宽带电力线载波接入模块和网络管理模块；所述宽带电力线载波接入模块与所述网络管理模块相连，用于将所述网络管理模块从所述管理终端接收到的宽带信号调制为电力线信号后发送到室内接电位置；以及，所述宽带电力线载波接入模块还用于将接收到的所述室内接电位置传出的电力线信号解调为宽带信号后通过所述网络管理模块输出。其中，所述宽带电力线载波接入模块作用在于将宽带信号转换为电力线信号或者将电力线信号转换为宽带信号，以此使得家庭内部电路具有网线的功能，用户无需单独牵拉网线即可通过所述家庭互动终端与智能电表或管理终端时限数据交互，极大的方便了用户日常电费查询、缴费等操作。

在上述实施例中，所述家庭互动终端还可包含以太网接入模块，用于外接无线wifi接口或以太网接口，提供用户查询用电数据。以此，用户可通过手机、pad或电脑等智能设备通过无线以及有线的方式连接到家里任意一个用电接口，形成与智能电表以及管理终端的数据连接；值得说明的是，该以太网接入模块也可与所述网络管理模块相互配合形成家庭内部局域网网关，便于家庭内部建立可使用的局域网，然，本实用新型重点并不在于此，因此，对其不再详述。

在本实用新型一优选的实施例中，所述家庭互动终端还包含告警模块，所述告警模块用于比较所述用电数据与预设值，根据比较结果通过所述以太网接入模块推送用户告警信息或催费信息。其中，预设值可根据用户实际情况设定，如家庭用户可设置为200元电费值，当智能电表内家庭电费低于200元时，自动通知用户，以便于用户及时知晓用电情况，相应配合缴费等操作，当然，所述告警模块也可被动接收智能电表的告警信息，当智能电表提示电力不多时，将该信息转发至用户；再者，也可接收管理终端的催费信息，便于用户知晓当前情况，及时缴费等。

在上述实施例中，所述家庭互动终端还可包含广播模块，所述广播模块用于接收所述管理终端发送的广播信息并通过所述以太网接入模块推送用户广播信息。在实际工作中，不同小区享有不同用电优惠或不同时期，用电收费也不同，为此，管理终端可将不同地区的用电优惠、优惠时间或促销信息等通过所述广播模块转发至用户，以便用户即时获知上述情况，有效调整用电策略，进一步的，当某地域需要维修，整改等情况时，也可作为紧急通知的功能，便于用户提前了解该情况，做好应对准备。

在上述实施例中，所述家庭互动终端还包含查询模块，所述查询模块用于根据用户请求反馈用户的用电数据；所述查询模块还包含识别单元，所述识别单元用于识别所述用户请求中的用户身份信息，当所述用户身份信息与预设信息相匹配则通过管理终端获得用户各阶梯电价的用电数据并推送；所述家庭互动终端还包含校验模块，所述校验模块与所述查询模块相连，用于校验用户请求中的用户权限信息并根据校验结果反馈用电数据；所述校验模块通过AES加密算法校验用户信息。

请参考图3所示，为更清楚的说明本实用新型所提供的家庭互动系统，以下以具体实例做进一步说明，本领域相关技术人员当可知，其仅为更清楚的说明本实用新型的以上实施例，该说明并不对权利要求进行限制；由图3所示，双向互动服务网站、95598服务网站为信息外网，通过内外网隔离，将公告信息，报警信息，控制信息等消息通过用电信息采集系统发送至集中器(管理终端)，通过电力线载波将信息发送至家庭互动终端即智能双向交互网关；智能双向交互网关在该过程中可通过广播模块将管理终端发送来的广播信息等推送至用户的移动设备上，便于用户及时了解想用广播信息；当用户需要与智能电表交互时，可通过wifi、以太网口等通信方式与上述智能双向交互网关的查询模块进行连接，此过程中，所述查询模块进一步通过识别单元验证用户的身份，当用户身份通过验证后，智能双向交互网关则可通过电力线实现与智能电表的数据交互，在该数据交互中，为提高信息交互的安全，还采用AES加密算法解决数据加密、认证等安全手段有效提高智能双向交互网关与智能电表的数据交互安全性；更进一步的，该智能双向交互网关还包含告警模块，该告警模块用于获取智能电表统计的用户用电信息，当用户用电超过预设之后，通知用户告警信息，便于用户及时调整用电策略。

本实用新型所提供的家庭互动系统具有如下功能：

1：提供WIFI和以太网接口。

家庭互动系统中家庭互动终端采用宽带载波芯片为核心设计，宽带载波芯片可内嵌宽带电力线载波(PLC)接入模块、网络MAC管理模块和有线以太网ETH MAC模块接入模块。

宽带电力线载波(PLC)接入模块通过网络管理模块和管理终端相连，将宽带信号调制成能够在电力线上传输的电力线信号并将该信号发送到分布于室内各处的市电电源的接电位置处，宽带电力线载波(PLC)接入模块还能接收分布于室内各处向电力线上传送的电力线载波信号并从电力线载波信号中解调出宽带信号，实现宽带信号与电力线载波信号的协议、介质互转换。

有线以太网ETH MAC模块接入外接无线WIFI接口和以太网接口，其中无线WIFI接口采用802.11b技术，是IEEE的无线局域网标准。

2：抄读认证后的用户电表信息，采用AES加密算法，解决信道安全问题。

家庭互动终端，通过授权后可以抄读认证后的智能电表(即上述家庭互动终端与智能电表一对一绑定)数据。同时家庭互动终端采用宽带载波芯片，支持AES数据加解密算法很好的解决了安全问题；其中AES是一个迭代的、对称密钥分组的密码，宽带载波芯片采用128密钥，并且用128位(16字节)分组加密和解密数据，与公共密钥密码使用密钥对不同，对称密钥密码使用相同的密钥加密和解密数据，通过分组密码返回的加密数据的位数与输入数据相同。

3：查询智能电表用电信息。

家庭互动终端可以抄读智能电表的所有数据(电量、电压、负荷曲线等)，但是不能对电表做任何设置。同时，可以通过查询电表用电负荷曲线，获得家庭用电情况的基本信息。如果用电用户为重点工商业用户，家庭互动终端还可以给出用户提供各阶梯电价的用电情况，为用户有序用电提供数据支撑。

4：用户与供电企业之间信息交互。

提示用户用电告警及催费信息，由于目前用电告警只能通过电表查询或电力公司的人工催费才能获得剩余电量信息。特别是一些预付费表用户，用户一旦欠费就会自动调闸停电，家庭互动终端通过设置预算告警余额，当客户用电账户余额达到预警限额时，家庭互动终端给用户提供告警信息和催费信息通知用户及时缴费。

家庭互动终端接收电力企业插播的用户基本常识及日常生活相关的提示信息、产品广告信息、社区用户情况信息提示。通过广播模块向居民用户下发小区计划检修停电(或限电)，计划停(限)电的时间、范围等相关信息以及费率时段、阶梯电价等政策信息。同时，居民用户通过家庭互动终端查询电表故障信息并发送检查、维修申请等信息。

综上，本实用新型所提供的家庭互动系统通过采用宽带载波芯片，物理层峰值速率10Mbit/s、应用层峰值速率1.8Mbit/s，很好的满足了通信速率的需求；家庭互动终端通过广播方式将认证命令发送到同一信道下的智能电能表中，通过固定标识实现一对一绑定，同时宽带载波芯片采用128密钥AES加密算法，并且用128位(16字节)分组加密和解密数据。智能电能表与家庭互动终端之间通过宽带电力线载波进行双向交互，可过作为WIFI热点和移动设备(PAD、手机等)相连，用户通过移动设备抄读电表数据，获得家庭用电情况的基本信息。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。