高级计量架构系统的综合终端及控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于智能电网的基于家庭网络的高级计量架构(AMI)系统用综合终端，其在高级计量架构(AMI)系统的上位系统(10)和电力用户内的多个家用电器(36)之间，分别用规定通信方式进行连接，并且包括：发挥用于与上位系统(10)进行通信的接口的功能的上位系统间通信模块；发挥用于与上述多个家用电器进行通信的接口的功能的家用电器间通信模块；显示通过上述上位系统间通信模块从上述上位系统收到的信息，同时显示通过上述家用电器间通信模块从各个家用电器收到的信息的显示装置。
【专利说明】高级计量架构系统的综合终端及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于智能电网的基于家庭网络的高级计量架构系统(AdvancedMetering Infrastructure System)用综合终端及其控制方法,尤其涉及利用一种一边遵守用于连动高级计量架构(AMI)和家庭网络的无线通信协议即ZigBee智能电网规范(Smart Energy Specification)和电子式电能表的通信协议即配电线报文规范(DeviceLanguage Message Specification), 一边结合以前的能源服务接口(Energy ServiceInterface)和家庭能源显示器(In Home Display)的单一机器,提供能源消耗量及费用信息等关于能源使用的多种多样信息的装置。
【背景技术】
[0002]智能电网正如其名意味着智能型电网，是指在现有的电网上采用信息通信技术并结合能源网络和通信网络的智能型电网，从而电力供应者和电力消费者实时交换电能使用相关信息，从而优化能源使用的下一代电网。这种基于智能电网的电网，正在朝着实时应对生产与消费的变化的方向发展，为了实现智能电网必须有效监测消耗电量。
[0003]高级计量架构(AMI)是基于智能电表(Smart Meter)的电力消费者和电力生产者之间能够双向交换信息的系统，基于高级计量架构(AMI)的智能电表通过提供双向信息交换功能、家庭网络连动功能、供电控制功能等，而提供能够优化电能的供应和需求的基础。
[0004]图1是图示在ZigBee智能电网解决方案(ZigBee SEP)的标准系统中提出的高级计量架构(AMI)系统的用户内供电监测系统的结构的图。
[0005]如图1所示，高级计量架构(AMI)系统包括:以电表数据管理系统(Meter Datamanagement System)为中心的电力公司的高级计量架构(AMI)相应的上位系统10 ;将电力生产并/或供应者即电力公司和电力消费者即用户30的智能电表相连接的通信系统；发挥用户的外部和内部之间的网关功能的智能电表20。
[0006]上位系统10构成为，自各用户的智能电表20，按各用户收集并保存所消耗电能信息，或者向自动数据收集系统(ADCS) 12实时传送信息的数据集中器(DCU = DataConcentration Unit) 11 ;将通过数据集中器(DCT)Il收集的各种电能消耗信息进行收集的自动数据收集系统(ADCS:Automated Data Collection System) 12 ;将通过数据集中器(DCU)Il及自动数据收集系统(ADCS) 12收集的按各用户的各种消耗电能信息、电力生产者的电力生产及供应信息、按行业的费用信息以及按单位的电能消耗量的累进计费信息等各种计费信息等为基础，进行各种处理，而按用户计算电费等处理的电表数据处理系统(Meter data Management System) 13 等。
[0007]家用电器(HA:Home Appliance) 33是指电视机、冰箱、洗衣机、空调等通常使用的家庭用电子器械，并且智能电网用家用电器33应是具备智能化功能的家用电器。
[0008]智能电表20是能够实时确认电能消耗量并且在电力供应者和使用者之间能够双向通信的装置。
[0009]上位系统之间的通信，根据需要可使用互联网(TPC/IP)或电力线通信(PLC)等，智能电表20和能源服务接口(ESI)31之间的通信可使用普通近距离通信方式中之一ZigBee通信。并且，在智能电表20和数据集中器(D⑶)11之间，利用既是智能电表的通信协议又是智能电表和数据集中器(DCU)之间的通信用协议的配电线报文规范(DeviceLanguage Message Specification)进行通信。
[0010]ZigBee是能够构筑低电力、小规模无线网络的协议，在国际规范IEEE802.15.4中以媒体存取控制(Media Access Control)和物理层(Physical layer)为标准进行制定，对于该上位的层的标准则在ZigBee Alliance中制定。
[0011]并且，高级计量架构(AMI)和用户(Home)之间的通信，可通过能源服务接口(Energy Service Interface) 31进行,并设有用于显示用户内各种家用电器33的电能消耗量信息、费用、排碳量信息等的家庭能源显示器(IHD) 32。
[0012]能源服务接口(ESI) 31和智能电表之间，通过ZigBee智能电网解决方案(ZigBeeSmart Energy Profile)进行通信。
[0013]用户内的各种家用电器33的电能消耗量信息及费用信息等各种信息，经过能源服务接口(ESI) 31在家庭能源显示器(IHD)32上显示，并且，用户内的全部电能消耗量信息或费用信息等，从上位系统经过能源服务接口(ESI) 31传送到家庭能源显示器(IHD) 32上显不O
[0014]然而上述以前的方式，发挥网关功能的智能电表和能源服务接口(ESI)31之间，家庭能源显示器(IHD) 32和家用电器33之间的通信，都经过能源服务接口(ESI)31实现，因此通信体系复杂，对于连动功能及作用的定义并不明确。
[0015]尤其，ZigBee智能电网解决方案(ZigBee SEP)的网络结构中，家庭能源显示器(IHD) 32不能查看连在网络上的家用电器33的详细信息，并且能源服务接口(ESI) 31具有对家用电器33的控制权，因此只可查看消耗电能信息等简单的信息。并且，实际上对于ZigBee智能电网解决方案(ZigBee SEP)的能源服务接口(ESI) 31与上位系统的连动的规定也并不明确。
[0016]并且，在ZigBee智能电网解决方案(ZigBee SEP)中，没有对固件升级的规定，因此该功能的实现不能保证与标准的兼容性，并且远程固件升级需要较高的可信度，但ZigBee的RF特性和通信机理难以满足这种要求，存在这种问题。
[0017]如此以前的系统中，存在由于ZigBee通信的有限，因此通信量不足，进而通信的可信度有限的问题。
[0018]并且，近来部分家用电器33厂家的智能器械，不使用基于ZigBee的智能电网解决方案(SEP)，例如出现了基于无线保真(WiFi)进行通信的家用电器，此时也引发不能用以前的系统处理的问题。
【发明内容】
[0019]本发明考虑到上述课题而完成，目的在于，通过一边遵守国际标准的通信协议即ZigBee智能电网解决方案(ZigBee SEP)和智能电表的通信协议即配电线报文规范(DLMS)，还将能源服务接口(ESI)和家庭能源显示器(IHD)功能相结合的综合终端，在智能电表及上位系统和家用电器之间形成网络，从而解决以前技术中的上述问题。
[0020]并且，本发明提供一种对于除了 ZigBee智能电网解决方案(ZigBee SEP)以外的其他通信方式的家用电器，也能够应对的综合终端。
[0021]为了解决上述课题，本发明的综合终端，作为在高级计量架构(AMI)系统的上位系统和电力用户内的多个家用电器之间，分别用规定通信方式进行连接的综合终端，其包括:发挥用于与上位系统进行通信的接口的功能的上位系统间通信模块；发挥用于与上述多个家用电器进行通信的接口的功能的家用电器间通信模块；显示通过上述上位系统间通信模块从上述上位系统收到的信息，同时显示通过上述家用电器间通信模块从各个家用电器收到的信息的显示装置。
[0022]并且，本发明的控制方法，作为利用在高级计量架构系统的上位系统与电力用户内的多个家用电器之间，分别通过规定通信方式连接的综合终端进行的控制方法，其包括:与电力用户内多个家用电器、智能电表形成通信网络的步骤a ;上述步骤a以后等候的步骤b ;在上述步骤b的等候中，判断是否因为家用电器的增设或拆除等而出现家用电器的连接/删除邀请，若有连接/删除邀请，就返回到步骤a包括另外连接或删除的家用电器重新形成通信网络的步骤c ;在步骤b的等候中，判断是否有家用电器控制邀请，若有家用电器控制邀请，就控制该家用电器的步骤d ;在步骤b的等候中，确认要在显示装置上显示的数据，判断确认的数据是否是有效的数据，若是有效的数据就在显示装置上显示该数据的步骤e。[0023]通过上述结构，本发明的相互连接上位系统和下位系统的通信体系更为简略，同时能够立即处理使用者要求，并且从上位系统到用户内的综合终端的升级(固件升级)更简易，因此不仅以前系统中ZigBee通信的有限而引发的通信量不足，进而可解消通信可信度的有限，具有这种效果。
[0024]并且，除了以前的ZigBee智能电网解决方案(ZigBee SEP)以外，例如利用基于无线保真(WiFi)的通信的家用电器也能够进行通信，可应对多种多样的通信方式的家用电器。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是在以前的ZigBee智能电网解决方案(ZigBee SEP)的标准系统中提出的高级计量架构(AMI)系统的供电监测系统的结构的图。
[0026]图2是根据本发明优选实施例的高级计量架构(AMI)系统的供电监测系统的结构的图。
[0027]图3是根据本发明优选实施例的综合终端的结构的功能方块图。
[0028]图4是根据本发明优选实施例的综合终端的动作的流程图。
[0029]附图标记
[0030]10:上位系统11:数据集中器
[0031]12:自动数据收集系统13:电表数据管理系统
[0032]20:智能电表35:综合终端
[0033]36:家用电器37:智能插座
【具体实施方式】
[0034]下面，参照附图详细说明本发明的优选实施例。
[0035]图2是根据本发明优选实施例的高级计量架构(AMI)系统的供电监测系统的整体结构的图。
[0036]首先如图2所示，高级计量架构(AMI)系统的上位系统与以前相同，因此使用与图1相同的附图标记并省略具体说明。只是，图2中在上位系统10中增添了家庭能源显示器(IHD)服务器14和移动电话(Mobile)服务器15，家庭能源显示器(IHD)服务器14，是拥有用于显示发挥家庭能源显示器(IHD)功能的综合终端35的信息的数据的服务器，是发挥电表数据管理系统(MDMS) 13的下位功能的服务器，移动电话(Mobile)服务器15是负责利用智能手机的服务的服务器，并与本发明没有直接关联。
[0037]本说明书中所谓“上位系统”是指以本发明的智能电表及后述的综合终端为中心，与智能电表及综合终端相比的上位侧，即电力供应者一侧的系统，“下位系统”是指与智能电表及综合终端相比的下位侧，即电力需要者一用户内的家用电器一侧的系统。
[0038]本实施例中比以前技术改善的部分是以前的能源服务接口(ESI)31及家庭能源显示器(IHD) 32功能综合在综合终端35上，该综合终端35通过互联网与自动数据收集系统(ADCS) 12及电表数据管理系统(MDMS) 13连接的同时，通过电力线通信(PLC)与数据集中器(DCU)Il连接。
[0039]S卩、综合以前的能源服务接口(ESI)31及家庭能源显示器(IHD)32功能的综合终端35通过电力线通信与数据集中器(DOT) 11连接，从而能够与上位系统10进行通信，并且也能够通过互联网与上位系统10进行通信，这是选择性的。
[0040]在此，综合终端35与上位系统10之间的连接，在用户30内可使用无线保真(WiFi)等近距离通信网，在用户30内也可直接通过互联网进行连接。
[0041]并且，用户30内的家用电器中具有智能功能的家用电器36，连接成可直接与综合终端进行通信，不具有智能功能的家用电器37，连接成可通过智能插座与综合终端35进行通信.[0042]本实施例中的综合终端35，兼具用于上位系统10与家庭能源显示器(IHD)32之间的通信的接口的功能与以前的能源服务接口(ESI)31的功能即用于家用电器36 (37)及家庭能源显示器(IHD) 32之间的通信的接口的功能，同时还发挥以前的家庭能源显示器(IHD) 32的功能，同时实行直接控制家用电器36(37)的能源服务接口(ESI)31的功能。
[0043]接着，利用图3说明本实施例的综合终端35。图3是根据本发明优选实施例的综合终端的结构的功能方块图。
[0044]如上所说明，综合终端35包括:连接成可通过互联网或电力线通信与高级计量架构(AMI)系统的上位系统10进行通信，并连接成可通过ZigBee智能电网解决方案(ZigBeeSEP)或无线保真(WiFi)与下位系统即家用电器36 (37)进行通信，并且根据经过使用者接口 351的使用者的邀请，或者按内装的程序中设定的时间，定期向上位系统10邀请所需数据的数据邀请件352 ;从上位系统10接收通过数据邀请件352邀请的数据的数据接收件353 ;根据经过使用者接口 351的使用者的邀请，或者按内装的程序中设定的时间，定期发出对下位系统即家用电器36 (37)进行控制的命令或者向家用电器36 (37)邀请所需数据的命令/数据邀请件354 ;从家用电器36 (37)接收通过命令/数据邀请件354邀请的数据的命令/数据接收件355。
[0045]通过数据邀请件352向上位系统10邀请的邀请数据，有例如单位时间消耗电能信息(LP)累积数据352-1、电能消耗量统计信息数据352-2、以前的消耗电能信息(LP)数据352-3、电能消耗量比较数据352-4、费用等级数据(累进计费数据)352-5、其他数据352-6等，根据数据邀请件352的邀请，数据接收件353从上位系统10接收的数据，作为与上述邀请数据相对应的数据，是在上位系统10的电表数据管理系统(MDMS) 13或自动数据收集系统(ADCS) 12上累积的数据。
[0046]并且，通过命令/数据邀请件354控制家用电器36 (37)的命令，有例如将连接在智能插座37上的各家用电器分别开或关的命令354-1、或者将具有智能功能的各家用电器36分别开或关的命令354-1。
[0047]并且，通过命令/数据邀请件354向家用电器36(37)邀请的邀请数据，有例如按各家用电器36 (37)的消耗电能信息(LP)数据354-2、判断各家用电器36 (37)是否正在运行或停止的状态的目前状态数据354-3，此外也可以是显示各家用电器36(37)的排碳量信息的数据等其他数据354-4，并且通过命令/数据接收件355从家用电器36 (37)接收的数据，作为通过命令/数据邀请件354邀请的上述邀请数据相对应的数据，是从各个家用电器36(37)接收的数据。
[0048]如上所说明，综合终端35通过数据邀请件352或命令/数据邀请件354，向上位系统10或家用电器36 (37)发出的邀请，每当有通过使用者接口 351的邀请时，或者按内装的程序，定期如每隔15分钟等，能够以分钟为单位进行。
[0049]并且，综合终端35具备显示装置359，并且从上述上位系统10或下位系统即家用电器36(37)接收的各个信息，就在显示装置359上显示，从而使用者能够在视觉上确认。
[0050]上述数据邀请件352及数据接收件353与本发明的上位系统之间的通信模块相对应，并且，上述命令/数据邀请件354及命令/数据接收件355与家用电器之间的通信模块相对应，显示装置359则与显示件相对应。
[0051]并且，综合终端35除了上述功能以外，还可以具备开放式自动需求响应(OpenAuto Demend Request)处理件356、家用电器消耗电能信息收集件357及智能电表消耗电能信息收集件358。
[0052]开放式自动需求响应是例如当电力需求到达高峰而发生预备电力不足等情况时，例如可以根据电力供应者和用户之间的事先协议，而由上位系统10通过综合终端直接控制各用户内家用电器36(37)而停止使用，从而事先防止在送电网或配电网整体上发生停电的制度。
[0053]开放式自动需求响应处理件356在如上发生开放式自动需求响应需要的情况时，通过上位系统10进行控制，而发挥将全部或一部分家用电器36 (37)的停止运行的功能。
[0054]家用电器消耗电能信息收集件357，发挥按各家用电器36 (37)或用户30内全部家用电器36(37)的规定时间内消耗电能信息进行收集，并传送到上位系统10的功能。
[0055]智能电表消耗电能信息收集件358，发挥通过数据集中器(DCT)或上位系统10将各用户30的智能电表20所拥有的各用户消耗电能信息进行收集的功能。
[0056]并且，综合终端35包括DB，将通过家用电器消耗电能信息收集件357及智能电表消耗电能信息收集件358所收集的规定期间内的消耗电能信息及按各用户的消耗电能信息，保存在综合终端35内的DB中也可以。此时可以根据使用者的邀请等，显示在DB中保存的家用电器36 (37)的规定期间的消耗电能信息及智能电表20所拥有的按各用户的消耗电能信息。[0057]上述开放式自动需求响应处理件356、家用电器消耗电能信息收集件357及智能电表消耗电能信息收集件358，与数据邀请件352或命令/数据接收件355不同，通过上位系统10的直接控制而控制各家用电器36 (37)，或从各家用电器36 (37)及智能电表20收集所需的息。
[0058]接着，参照图4说明本实用新型的综合终端35，基于ZigBee智能电网解决方案(ZigBee SEP)实行能源服务接口(ESI)和家庭能源显示器(IHD)的综合功能的动作。图4是图示根据本发明优选实施例的综合终端的动作的流程图。
[0059]首先，进行系统初始化的同时与上位系统10形成网络，在步骤SI中综合终端35与下位的家用电器36(37)及智能电表20等形成如ZigBee智能电网解决方案(ZigBeeSEP)的通信网络，然后移到步骤S2等候。
[0060]然后，在步骤S2的等候中，判断在步骤SI中形成的通信网络上是否由于家用电器的增设或拆除等而产生了另外的家用电器的连接/删除邀请-步骤S3。判断结果若从家用电器产生了连接/删除邀请(步骤S3 = Yes)，就返回步骤SI，包括另外连接或删除的家用电器重新形成通信网络，若没有连接/删除邀请(步骤S3 = No)，就返回到步骤S2等候。
[0061]并且，在步骤S2的等候中，判断是否有如上说明的来自使用者的邀请或按内装的程序中所设定周期，控制家用电器及收集消耗电能信息的邀请-步骤S4。判断结果若有控制家用电器及收集消耗电能信息的邀请(步骤S4 = Yes)，就进行步骤S4而控制该家用电器或收集消耗电能信息，然后进行步骤S8并在综合终端35的显示装置359上显示该结果后，返回到步骤S2等候。若没有控制家用电器及收集消耗电能信息的邀请(步骤S4 = No)，就返回到步骤S2等候。
[0062]并且，在步骤S2等候中，综合终端继续确认要在显示装置359上显示的数据-步骤S6，步骤S7中判断上面确认的数据是否是有效的数据。判断结果若是有效的数据(步骤S7 = Yes)，就进行步骤S8在显示装置359上显示该数据，并返回到步骤S2等候，若不是有效的数据(步骤S7 = No)，就返回到步骤S2等候。
[0063]综合终端35进行如上所述程序，从而实现综合终端35的功能。
[0064]并且，如图4所示，根据本发明的综合终端，用附图标记a图示的以前的能源服务接口(ESI)的功能、用附图标记b图示的以前的家庭能源显示器(IHD)的功能、用附图标记c图示的将以前的能源服务接口(ESI)和家庭能源显示器(IHD)综合的功能，都能够在一个装置上实现。
[0065]如上所述本发明通过综合以前的能源服务接口(ESI)和家庭能源显示器(IHD)的功能的综合终端，与智能电表和家用电器形成网络，从而通过与上位系统的通信，收集或提供信息及数据的同时，通过与下位系统即家用电器的通信，能够收集或提供信息及数据，进而通过本发明的综合终端，使用者能够控制家用电器的动作，或者上位系统能够经过综合终端直接控制各电力用户内的家用电器。
[0066]从而相互连接上位系统和下位系统的通信体系更为简略，同时能够立即处理使用者的要求，从上位系统到用户内的综合终端的智能功能的升级(固件升级)更为简易，并且不仅由于以前系统即ZigBee通信的有限而引发的通信容量不足、进而可以解消通信可信度的有限，具有这种效果。
[0067]并且，除了以前的ZigBee智能电网解决方案(ZigBee SEP)以外，例如可以利用基于无线保真(WiFi)的通信与家用电器进行通信，因此能够应对多种多样的通信方式的家用电器。
【权利要求】
1.一种综合终端，作为在高级计量架构(Advanced Metering Infrastructure)系统的上位系统和电力用户内的多个家用电器之间，分别用规定通信方式进行连接的综合终端，其特征在于，包括: 上位系统间通信模块，发挥用于与上位系统进行通信的接口的功能； 家用电器间通信模块，发挥用于与上述多个家用电器进行通信的接口的功能； 显示装置，显示通过上述上位系统间通信模块从上述上位系统收到的信息，同时显示通过上述家用电器间通信模块从各个家用电器收到的信息。
2.根据权利要求1所述的综合终端，其特征在于，利用上述上位系统间通信模块的通信从上位系统获取的信息是:单位时间内消耗电能信息累积数据、电能消耗量统计信息数据、以前的单位时间内消耗电能信息数据、电能消耗量比较数据、按累进等级的费用数据中一种以上。
3.根据权利要求1所述的综合终端，其特征在于，利用上述家用电器间通信模块的通信是:分别开或关上述多个家用电器的命令、按各家用电器获取单位时间消费电力数据、获取包括各家用电器正在运行中或是停止状态的目前状态数据、按各家用电器获取排碳量数据中的一种以上。
4.根据权利要求1所述的综合终端，其特征在于，上述综合终端还包括:用于开或关上述多个家用电器的开放式自动需求响应(Open Auto Dement Request)处理件；收集多个家用电器的消耗电能信息的家用电器消耗电能信息收集件；从上述用户的智能电表收集消耗电能信息的智能电表消耗电能信息收集件中的一种以上，并且上述开放式自动需求响应处理件、家用电器消耗电能信息收集件、智能电表消耗电能信息收集件是通过上述上位系统的直接控制进行控制的。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的综合终端，其特征在于， 与上述上位系统进行的通信是互联网或电力线通信，且上述多个家用电器之间的通信是ZigBee智能电网解决方案(ZigBee Smart Energy Profile)或无线保真(WiFi)通信。
6.一种利用综合终端的控制方法，作为利用在高级计量架构(AMI)系统的上位系统与电力用户内的多个家用电器之间，分别通过规定通信方式连接的综合终端进行的控制方法，其特征在于，包括: 步骤(a)，与电力用户内多个家用电器、智能电表形成通信网络； 步骤(b)，上述步骤(a)以后进行等候； 步骤(C)，在上述步骤(b)的等候中，判断是否因为家用电器的增设或拆除等而出现家用电器的连接/删除邀请，若有连接/删除邀请，就返回到步骤(a)，包括另外连接或删除的家用电器重新形成通信网络； 步骤(d)，在步骤(b)的等候中，判断是否有家用电器控制邀请，若有家用电器控制邀请，就控制该家用电器； 步骤(e)，在步骤b的等候中，确认要在显示装置上显示的数据，判断确认的数据是否是有效的数据，若是有效的数据就在显示装置上显示该数据。
【文档编号】G01R21/06GK103918228SQ201280054086
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2012年11月1日 优先权日:2011年11月3日
【发明者】申福德, 柳鼎熙, 朴容禛, 禹成济, 金起成, 朴相禹 申请人:尤庵有限公司