一种从电能表向用户推送其用电数据的方法及装置与流程

本发明涉及一种从电能表向用户推送其用电数据的方法及装置。属于供电设备技术领域。

背景技术：

目前，电能表仅与电网公司存在双向数据交互。一方面，电网公司通过获取电能表的数据，实现远程抄表、计费、划账等等；另一方面，电网公司可远程对电能表下达指令，进行送电/限电。电能表与电网公司之间的通信方式包括中低压载波、2G-4G蜂窝无线通信等等。

但是，现有的电能表只能通过面板向用户提供数据显示，用户只能站在电表前才能读取非常有限的几种数据(例如当前累计电量)。虽然电能表中储存了大量对用户非常有用的数据(例如实时功率曲线、累计电费曲线和累计费率曲线)，但电能表不具备向用户提供这些数据的功能，导致用户的用电体验不佳，例如：用户无法核实电网公司的电费单是否计算正确，无法根据用电数据优化自身的用电习惯和用电模式。

技术实现要素：

本发明的目的之一，是为了解决现有电能表不具备向用户提供这些数据的功能、用户无法核实电网公司的电费单是否计算正确，无法根据用电数据优化自身的用电习惯和用电模式的问题，提供一种从电能表向用户推送其用电数据的方法。具有直接从电能表向用户提供用电数据、方便用户无法核实电网公司的电费单是否计算正确、根据用电数据优化自身的用电习惯和用电模式等特点。

本发明的目的之二，是为了提供一种从电能表向用户推送其用电数据的装置。

本发明的目的之一可以通过采取如下技术方案实现：

一种从电能表向用户推送其用电数据的方法，其特征在于：

1)建立电能表和用电用户之间的无线通信

采用WIFI通信模式，在电能表上加装WIFI无线嵌入式模块，专用于与用电用户建立通信，用户通过WIFI将电表联入家庭网络中的无线路由器，并为电能表自动分配私有IP地址；或者采用蜂窝无线通信模式，在电能表上加装蜂窝无线通信嵌入式模块，电能表通过该模块接入公网通信运营商的蜂窝无线通信网络，用户通过嵌入式模块的SIM号通过公网访问电能表；

2)利用电能表与用电用户进行信息交互

电能表通过无线通信和中央处理器为用户提供WEB服务，用户通过家庭WIFI网络或公网提供的数据连接与电表建立通信，并登录到电表WEB页面上访问其用电信息，或通过与电表配套的专用PC软件、或手机/PAD的APP软件读取用电信息；与之相应，电表对用户的信息交互模式为请求-响应式，电表接到用户的信息请求后，向用户推送数据；

3)利用中央处理器控制电能表和用电用户之间的无线通信，以保证电能表与用电用户的通信安全，即：

利用基于中央处理器实现：3-1)电能表对用电用户进行鉴权，进行用户名/密码校验，并在电能表上设置对用电用户的访问权限，限制用电用户只能访问电能表上的一部分数据；3-2)电能表实现用电用户读取用电数据，不实现用电用户写入控制命令、用电数据；3-3)将提供给用电用户的数据和提供给电网公司的数据隔离存储，把ROM的存储区域划分为两部分，G部分专用于存储与上位机即电网抄表终端交互的信息，S部分专用于存储与用电用户交互的信息。

本发明的目的之一还可以通过采取如下技术方案实现：

进一步地，通信模式一为WIFI无线通信，适用于电能表和用电用户家庭相距较近的场景；用电用户通过WIFI将电表联入家庭网络中的无线路由器，并为电能表自动分配私有IP地址；电能表和用电用户的PC、手机或PAD通信终端处于一个WLAN中，直接通过用户家庭的WIFI路由器相互通信。

进一步地，通信模式二为蜂窝无线通信，适用于电表和用电用户家庭相距较远、无法使用WIFI通信的场景；电能表通过蜂窝无线通信模块接入公网运营商的无线公网，用电用户的PC、手机或PAD通信终端可通过电表中蜂窝无线通信模块的SIM与其建立数据连接。

进一步地，电能表和用电用户的信息交互方式，1)使用嵌入式通信模块提供的TCP/IP协议栈实现HTTP协议，并使用HTTP方式实现调用WEB Service，供用电用户读取的数据，通过电能计量芯片采集到电表上并存储到ROM中；2)用电用户的通信终端如PC、手机或PAD向电表发送HTTP-GET请求报文，请求报文包括所请求的数据类型包括如时间-功率数据、所请求数据的时间段；中央处理器对用户进行鉴权并核实用户的访问权限之后，从ROM中读取相应时间段范围的数据并放在响应报文的数据部分，通过串口或USB接口发送给通信模块，后者将信息通过WIFI或蜂窝无线通讯发送给用电用户的通信终端。

进一步地，保证电能表与用电用户的通信安全的方法，1)通过WEB service方式，基于中央处理器在电能表上实现用户名/密码的设置和校验，以及用户权限的设置和校验，这种新增的用户鉴权和权限校验仅针对用电用户读取用电信息，只有电能表的管理员账号拥有用户名/密码以及用户权限的设置、更改权限(管理员账号一般由电网公司掌握)，用户每次向电表请求数据时，电能表对用户进行鉴权，要求用户提供用户名/密码，电能表将用户发来的用户名/密码与本地存储的用户信息进行校验，校验通过后，再核实用户请求的数据是否在用户的权限范围内，符合权限后，电能表再从ROM中读取数据并发送给用户；2)中央处理器与WIFI和蜂窝通信模块(即专供用电用户通信的模块)的信息交互只限于用电用户读取用电数据，不实现任何用电用户写入电能表的功能；3)将ROM的存储区域划分为两部分，G部分专用于存储与上位机(电网公司抄表终端)的交互信息；S部分专用于存储与用电用户的交互信息，中央处理器收到电能计量芯片送来的信息后，存入G部分，待上位机取用；此外，选取一部分部分专供用电用户的信息存入S部分，待用电用户取用，ROM存储器容量由于数据积累用尽时，U部分产生的新数据覆盖U部分的旧数据，S部分产生的新数据覆盖S部分的旧数据。

本发明的目的之二可以通过采取如下技术方案实现：

一种从电能表向用户推送其用电数据的装置，其结构特点在于：包括电能表、用电用户的无线通信设备、上位机和无线基站，在电能表中设置WIFI无线嵌入式模块，用于与用电用户建立通信，用户通过WIFI将电能表联入家庭网络中的无线路由器；或者在电能表中设置蜂窝无线通信嵌入式模块，电能表通过该模块接入公网通信运营商的蜂窝无线通信网络，用户通过嵌入式模块的SIM号通过公网连通电能表；电能表还具有连接上位机的I/O端口，电能表通过所述I/O端口连接上位机的I/O端口，上位机的无线通信端口通过无线基站连通供电局的控制及调度端，形成远程通讯控制结构。

本发明的目的之二还可以通过采取如下技术方案实现：

进一步地，电能表包括中央处理器、电能计量芯片、电压互感器、电流互感器、液晶显示屏、继电器、按键输入端、存储器芯片RAM、存贮器芯片ROM、电池、电池管理芯片、与上位机通信模块和与用电用户通信模块，与上位机通信模块具有红外端口、载波端口和串行端口，与用电用户通信模块具有WIFI通信端口和蜂窝通信端口，电压互感器、电流互感器的信号输出端各连接电能计量芯片的一个信号输入端，电能计量芯片的输入/输出端连接中央处理器的I/O端口之一，液晶显示屏的输入/输出端、存储器芯片RAM的输入/输出端、存贮器芯片ROM的输入/输出端口、与上位机通信模块的输入/输出端和与用电用户通信模块的输入/输出端各连接中央处理器的一个I/O端口。

进一步地，用电用户的通信终端包括PC、手机和PAD，通过WIFI或蜂窝无线与电表建立数据通信后，通过WEB服务访问电表存储的用电数据。

本发明具有如下突出的有益效果：

1、本发明涉及的从电能表向用户推送其用电数据的方法，通过建立电能表和用电用户之间的无线通信、利用电能表与用电用户进行信息交互、利用中央处理器控制电能表和用电用户之间的无线通信以保证电能表与用电用户的通信安全，使用户能通过电能表直接获取其用电数据，因此能够解决现有电能表不具备向用户提供这些数据的功能、用户无法核实电网公司的电费单是否计算正确，无法根据用电数据优化自身的用电习惯和用电模式的问题，具有直接从电能表向用户提供用电数据、方便用户无法核实电网公司的电费单是否计算正确、根据用电数据优化自身的用电习惯和用电模式等突出的有益效果。

2、本发明涉及的从电能表向用户推送其用电数据的装置，在电能表中设置WIFI无线嵌入式模块，用于与用电用户建立通信，用户通过WIFI将电能表联入家庭网络中的无线路由器；或者在电能表中设置蜂窝无线通信嵌入式模块，电能表通过该模块接入公网通信运营商的蜂窝无线通信网络，用户通过嵌入式模块的SIM号通过公网连通电能表；电能表还具有连接上位机的I/O端口，电能表通过所述I/O端口连接上位机的I/O端口，上位机的无线通信端口通过无线基站连通供电局的控制及调度端，形成远程通讯控制结构；因此能够解决现有电能表不具备向用户提供这些数据的功能、用户无法核实电网公司的电费单是否计算正确，无法根据用电数据优化自身的用电习惯和用电模式的问题，具有改善用户用电体验，同时使供电企业能为用户提供更好服务等有益效果。

附图说明

图1为本发明一个具体实施例涉及的电能表结构框图。

图2为本发明在WIFI通信模式下电能表与用电用户的信息交互示意图。

图3为本发明在蜂窝无线通信模式下电能表与用电用户的信息交互示意。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。

具体实施例1：

本实施例涉及的从电能表向用户推送其用电数据的装置，包括电能表1、用电用户的无线通信设备2、上位机3和无线基站4，在电能表1中设置WIFI无线嵌入式模块，用于与用电用户建立通信，用户通过WIFI将电能表1联入家庭网络中的无线路由器；电能表1还具有连接上位机3的I/O端口，电能表1通过所述I/O端口连接上位机3的I/O端口，上位机3的无线通信端口通过无线基站4连通供电局5的控制及调度端，形成远程通讯控制结构。

本实施例中：

参照图1，电能表1包括中央处理器1-1、电能计量芯片1-2、电压互感器1-3、电流互感器1-4、液晶显示屏1-5、继电器1-6、按键输入端1-7、存储器芯片RAM1-8、存贮器芯片ROM1-9、电池1-10、电池管理芯片1-11、与上位机通信模块1-12和与用电用户通信模块1-13，与上位机通信模块1-12具有红外端口、载波端口和串行端口，与用电用户通信模块1-13具有WIFI通信端口和蜂窝通信端口，电压互感器1-3、电流互感器1-4的信号输出端各连接电能计量芯片1-2的一个信号输入端，电能计量芯片1-2的输入/输出端连接中央处理器1-1的I/O端口之一，液晶显示屏1-5的输入/输出端、存储器芯片RAM1-8的输入/输出端、存贮器芯片ROM1-9的输入/输出端口、与上位机通信模块1-12的输入/输出端和与用电用户通信模块1-13的输入/输出端各连接中央处理器1-1的一个I/O端口。用电用户的通信终端包括PC、手机和PAD，通过WIFI或蜂窝无线与电表建立数据通信后，通过WEB服务访问电表存储的用电数据。

参照图2，本实施例涉及的从电能表向用户推送其用电数据的方法，其特征在于：

1)建立电能表和用电用户之间的无线通信

采用WIFI通信模式，在电能表上加装WIFI无线嵌入式模块，专用于与用电用户建立通信，用户通过WIFI将电表联入家庭网络中的无线路由器，并为电能表自动分配私有IP地址；

2)利用电能表与用电用户进行信息交互

电表通过无线通信和中央处理器为用户提供WEB服务，用户通过家庭WIFI网络或公网提供的数据连接与电表建立通信，并登录到电表WEB页面上访问其用电信息，或通过与电表配套的专用PC软件、或手机/PAD的APP软件读取用电信息；与之相应，电表对用户的信息交互模式为请求-响应式，电表接到用户的信息请求后，向用户推送数据；

3)利用中央处理器控制电能表和用电用户之间的无线通信，以保证电能表与用电用户的通信安全，即：

利用基于中央处理器实现：3-1)电能表对用电用户进行鉴权，进行用户名/密码校验，并在电能表上设置对用电用户的访问权限，限制用电用户只能访问电能表上的一部分数据；3-2)电能表实现用电用户读取用电数据，不实现用电用户写入控制命令、用电数据；3-3)将提供给用电用户的数据和提供给电网公司的数据隔离存储，把ROM的存储区域划分为两部分，G部分专用于存储与上位机即电网抄表终端交互的信息，S部分专用于存储与用电用户交互的信息。

通信模式一为WIFI无线通信，适用于电能表和用电用户家庭相距较近的场景；用电用户通过WIFI将电表联入家庭网络中的无线路由器，并为电能表自动分配私有IP地址；电能表和用电用户的PC、手机或PAD通信终端处于一个WLAN中，直接通过用户家庭的WIFI路由器相互通信。

进一步地，电能表和用电用户的信息交互方式，1)使用嵌入式通信模块提供的TCP/IP协议栈实现HTTP协议，并使用HTTP方式实现调用WEB Service，供用电用户读取的数据，通过电能计量芯片采集到电表上并存储到ROM中；2)用电用户的通信终端如PC、手机或PAD向电表发送HTTP-GET请求报文，请求报文包括所请求的数据类型包括如时间-功率数据、所请求数据的时间段；中央处理器对用户进行鉴权并核实用户的访问权限之后，从ROM中读取相应时间段范围的数据并放在响应报文的数据部分，通过串口或USB接口发送给通信模块，后者将信息通过WIFI或蜂窝无线通讯发送给用电用户的通信终端。

进一步地，保证电能表与用电用户的通信安全的方法，1)通过WEB service方式，基于中央处理器在电能表上实现用户名/密码的设置和校验，以及用户权限的设置和校验，这种新增的用户鉴权和权限校验仅针对用电用户读取用电信息，只有电能表的管理员账号拥有用户名/密码以及用户权限的设置、更改权限(管理员账号一般由电网公司掌握)，用户每次向电表请求数据时，电能表对用户进行鉴权，要求用户提供用户名/密码，电能表将用户发来的用户名/密码与本地存储的用户信息进行校验，校验通过后，再核实用户请求的数据是否在用户的权限范围内，符合权限后，电能表再从ROM中读取数据并发送给用户；2)中央处理器与WIFI通信模块(即专供用电用户通信的模块)的信息交互只限于用电用户读取用电数据，不实现任何用电用户写入电能表的功能；3)将ROM的存储区域划分为两部分，G部分专用于存储与上位机(电网公司抄表终端)的交互信息；S部分专用于存储与用电用户的交互信息，中央处理器收到电能计量芯片送来的信息后，存入G部分，待上位机取用；此外，选取一部分部分专供用电用户的信息存入S部分，待用电用户取用，ROM存储器容量由于数据积累用尽时，U部分产生的新数据覆盖U部分的旧数据，S部分产生的新数据覆盖S部分的旧数据。

具体实施例2：

参照图1和图3，本实施例2的特点是：所涉及的从电能表向用户推送其用电数据的装置，在电能表1中设置蜂窝无线通信嵌入式模块，电能表1通过该模块接入公网通信运营商的蜂窝无线通信网络，用户通过嵌入式模块的SIM号通过公网连通电能表1。其余结构同具体实施例1。

本实施例2采用蜂窝无线通信模式，在电能表上加装蜂窝无线通信嵌入式模块，电能表通过该模块接入公网通信运营商的蜂窝无线通信网络，用户通过嵌入式模块的SIM号通过公网访问电能表；通信模式二为蜂窝无线通信，适用于电表和用电用户家庭相距较远、无法使用WIFI通信的场景；电能表通过蜂窝无线通信模块接入公网运营商的无线公网，用电用户的PC、手机或PAD通信终端可通过电表中蜂窝无线通信模块的SIM与其建立数据连接。

进一步地，保证电能表与用电用户的通信安全的方法，1)通过WEB service方式，基于中央处理器在电能表上实现用户名/密码的设置和校验，以及用户权限的设置和校验，这种新增的用户鉴权和权限校验仅针对用电用户读取用电信息，只有电能表的管理员账号拥有用户名/密码以及用户权限的设置、更改权限(管理员账号一般由电网公司掌握)，用户每次向电表请求数据时，电能表对用户进行鉴权，要求用户提供用户名/密码，电能表将用户发来的用户名/密码与本地存储的用户信息进行校验，校验通过后，再核实用户请求的数据是否在用户的权限范围内，符合权限后，电能表再从ROM中读取数据并发送给用户；2)中央处理器与蜂窝通信模块(即专供用电用户通信的模块)的信息交互只限于用电用户读取用电数据，不实现任何用电用户写入电能表的功能；3)将ROM的存储区域划分为两部分，G部分专用于存储与上位机(电网公司抄表终端)的交互信息；S部分专用于存储与用电用户的交互信息，中央处理器收到电能计量芯片送来的信息后，存入G部分，待上位机取用；此外，选取一部分部分专供用电用户的信息存入S部分，待用电用户取用，ROM存储器容量由于数据积累用尽时，U部分产生的新数据覆盖U部分的旧数据，S部分产生的新数据覆盖S部分的旧数据。