一种预付费电能表系统以及电能表预付费方法与流程

本发明涉及电能预付费领域，具体的涉及一种预付费电能表系统以及电能表预付费方法。

背景技术：

现有技术中，当用户需要进行用电时，通常向电能提供商(如国家电网)预先支付一定数额的电费，之后，电能提供商按照用户用实时用电量的大小提供电能，同时，用户家庭中的电能表对使用的电能进行实时的消费统计，当用户消费金额达到用户充值金额时，电能提供商停止供电。

现有的一些电能表设备，能够在用户消耗电能接近电能阈值时，向用户发送断电警报，提醒用户若再没有节制地使用电能，会发生断电的危险。但是，用户作为消费者，往往对具体的电能消耗值并没有感受，而对消费的金额有较深的感受，当用户向电能提供商预支电费时，也并不知道预支的这些电费够使自己使用多长时间，只能依靠经验来判断适合自己的用电金钱数额。往往为了不发生突然断电的情况，用户通常会一次性支付数额较多的金钱，但这样又不利于用户节约用电习惯的养成。

鉴于以上原因，提出本发明。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提供一种预付费电能表系统以及电能表预付费方法，使得用户在预付电费时能够获知当前预付电费能够使自己使用多长时间，便于用户合理规划用电。

具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种预付费电能表系统，所述系统根据用户充值金额和预测的用户未来单日消费额确定用户的预测用电天数，并将预测用电天数与期望用电天数进行比较，以提醒用户充值金额是否满足期望用电天数。

较佳的，所述系统包括客户端、服务器、支付平台、集中器和电能表；所述客户端与服务器通过互联网连接；所述服务器还与支付平台通过互联网连接；所述支付平台与客户端连接；

所述服务器用于接收用户发送的充值信息，并将所述充值信息发送给电能表，所述充值信息至少包括充值金额和期望用电天数；

所述支付平台用于通过服务器接收消费额信息，并根据消费额信息向客户端进行收款；所述支付平台还用于向电能表发送用户的赊电金额信息；

所述服务器还用于向电能表发送基础电价信息；

所述电能表包括：

通信模块，用于与服务器进行信息交换；

电能检测部用于检测电能消耗：

电量预测部，用于根据用户消耗电能的历史记录，预测用户未来每日耗电量；

电价确定部，用于确定电价信息；

单日消费额预测部，用于根据所述未来每日耗电量和电价信息预测未来单日消费额；

预测天数部，用于根据未来单日消费额和接收到的充值金额，预测用电天数；

判断决策部，用于判断预测的用电天数与接收到的期望用电天数的大小，若预测的用电天数小于期望用电天数，则向赊电处理模块发送赊电请求信息；若预测的用电天数大于等于期望用电天数，则向消费预测部发送消费额确认信息；

赊电处理模块，用于接收判断决策部发送的赊电请求信息，并接收支付平台发送的赊电金额信息，并将所述赊电金额信息发送给消费预测部；

消费预测部，用于接收赊电金额信息或消费额确认信息。

较佳的，所述电量预测部包括：

历史数据存储部，用于存储从电能检测部获取的历史用电数据；

作图部，用于根据所述历史数据存储部中存储的历史用电数据，绘制每日用电量曲线图；

每日分时用电量确定部，用于确定每日用电量曲线图中用户在每个预设时间段内的用电量。

较佳的，所述电价确定部包括：

基础电价接收模块，用于从服务器中接收未来的基础电价信息；

电价信息存储模块，用于存储电价信息；

电价信息估计模块，用于当基础价格接收模块没有接收到基础电价信息时，通过存储在电价信息存储模块中的电价，估算未来的电价；

电价选择模块，用于选择将电价信息估算模块中估算的电价或者将基础电价接收模块中的电价信息发送给单日消费额预测部。

较佳的，所述电价确定部还包括电价信息浮动模块，所述电价信息浮动模块与基础电价信息接收模块连接，接收基础电价信息，所述电价信息浮动模块还与电量预测部连接，用于根据预测的用电量将基础电价进行上浮或下浮；所述电价信息存储模块用于存储电价信息浮动模块中生成的浮动后电价；所述电价选择模块用于选择将电价信息估算模块中估算的电价或者将电价信息浮动模块中的电价信息发送给单日消费额预测部。

较佳的，所述电价确定部还包括：

瞬时电价信息接收模块，所述瞬时电价信息接收模块用于接收服务器发送的表示当前时刻电价的瞬时电价信息；

瞬时电价累积平均模块，用于累积存储每一时刻接收到的瞬时电价；

电价信息计算模块，用于对存储在瞬时电价累积平均模块中的多个瞬时电价计算平均值，获得在一段预设时间段内的平均电价；所述电价信息计算模块与电价信息存储模块连接，将每一段预设时间段内的平均电价发送给电价信息存储模块进行存储。

较佳的，所述方法包括步骤：

步骤1：客户端向服务器发送支付信息，所述支付信息包括支付金额信息和期望用电时长信息；

步骤2：服务器接收所述支付信息，将所述支付信息发送给电能表；

步骤3：电能表根据以往的用电量规律，确定用户单日分时耗电信息；

步骤4：电能表从服务器接收基础电价信息；

步骤5：电能表根据所述单日分时耗电信息和基础电价信息，计算单日耗电金额；

步骤6：电能表根据所述单日耗电金额和支付金额信息，计算预测用电天数；

步骤7：电能表判断所述预测用电天数是否小于期望用电天数，若否，则向支付平台发送同意支付信息；若是，则执行步骤8；

步骤8：电能表接收支付平台发送的赊电金额信息；

步骤9：电能表根据所述赊电金额信息确定用户能够赊电的赊电天数，并将所述赊电天数发送给客户端。

较佳的，所述步骤3包括：

从电能检测部获取历史用电数据；

根据历史用电数据绘制每日用电量曲线图；

根据每日用电量曲线图确定每个预设时间段内的用电量，作为用户单日分时耗电信息。

较佳的，在所述步骤4之后还包括：

步骤41：将所述基础电价信息进行存储；

步骤42：根据存储的基础电价信息估算第一未来电价；

步骤43：判断是否能够接收到当前时刻的基础电价信息，若能，则执行步骤5，若否，则执行步骤5’；

步骤5’：电能表根据所述单日分时耗电信息和所述第一未来电价信息，计算单日耗电金额，之后执行步骤6。

较佳的，在所述步骤4之后，还包括：

步骤41’：根据单日分时耗电信息，将基础电价信息进行浮动；

步骤42’：将浮动后的电价信息进行存储；

步骤43’：根据存储的浮动后电价信息估算第二未来电价；

步骤44’：判断是否能够接收到当前时刻的浮动电价信息，若能，则电能表根据所述单日分时耗电信息和所述浮动电价信息，计算单日耗电金额，若不能，则电能表根据所述单日分时耗电信息和所述第二未来电价信息，计算单日耗电金额，之后执行步骤6。

本发明的有益效果是：(1)根据用户历史用电记录预测用户未来用电量，使对用户的用电情况预估更加准确；(2)在用户支付电费同时向用户展示可以使用的天数，使用户对用电时长的把握更加准确，便于用户合理规划用电。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例提供的一种预付费电能表系统结构示意图；

图2为本发明第二实施例提供的一种预付费电能表系统结构示意图；

图3为本发明第三实施例提供的一种预付费电能表系统结构示意图；

图4为本发明第四实施例提供的一种预付费电能表系统结构示意图；

图5为本发明第五实施例提供的一种预付费电能表系统结构示意图；

图6为本发明第六实施例提供的一种电能表预付费方法流程示意图；

图7为本发明第七实施例提供的一种电能表预付费方法流程示意图；

图8为本发明第八实施例提供的一种电能表预付费方法流程示意图；

图9为本发明第九实施例提供的一种电能表预付费方法流程示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

一种预付费电能表系统，所述系统根据用户充值金额和预测的用户未来单日消费额确定用户的预测用电天数，并将预测用电天数与期望用电天数进行比较，以提醒用户充值金额是否满足期望用电天数。

如图1所示，所述系统包括客户端、服务器、支付平台、集中器和电能表；所述客户端与服务器通过互联网连接；所述服务器还与支付平台通过互联网连接；所述支付平台与客户端连接；

所述服务器用于接收用户发送的充值信息，并将所述充值信息发送给电能表，所述充值信息至少包括充值金额和期望用电天数；

所述支付平台用于通过服务器接收消费额信息，并根据消费额信息向客户端进行收款；所述支付平台还用于向电能表发送用户的赊电金额信息；

所述服务器还用于向电能表发送基础电价信息。

进一步的，如图2所示，所述电能表包括：

通信模块，用于与服务器进行信息交换；

电能检测部，用于检测电能消耗；

电量预测部，用于根据用户消耗电能的历史记录，预测用户未来每日耗电量；

具体的，如图3所示，所述电量预测部包括：

历史数据存储部，用于存储从电能检测部获取的历史用电数据。在电能表计量用户耗电量的每日，电能检测部把每日每个时间段的耗电量都进行记录，如将一天24小时均分为48个时间段，每个时间段为半小时，统计每半小时用户的耗电量，将耗电量与时间段的对应关系记录到历史数据存储部中。

作图部，用于根据所述历史数据存储部中存储的历史用电数据，绘制每日用电量曲线图。例如，将一天24小时均分为48个时间段，每个时间段为半小时，统计每半小时用户的耗电量，绘制成每日用电量曲线图。进一步的，通过历史输出存储部中存储的多日的历史用电数据，绘制多个每日用电量曲线图，再将多个每日用电量曲线图做均值运算，获得平均后的每日用电量曲线图。

每日分时用电量确定部，用于确定每日用电量曲线图中用户在每个预设时间段内的用电量。所述预设时间段可以为电价波峰、波谷阶段和正常价阶段，例如，每日10点至15点、18点至21点为波峰阶段；每日7点至10点、15点至18点和21点至23点为正常价阶段，每日的23点至下一日的7点为波谷阶段，统计每个电价波峰、波谷阶段和正常价阶段的总用电量，作为分时用电量，即每日分时用电量确定部记录了每日电价波峰、波谷阶段和正常价阶段的用电量。

电价确定部，用于确定电价信息。进一步的，如图3所示，所述电价确定部可以包含基础电价接收模块，用于从服务器中接收未来的基础电价信息，所述基础电价信息指供电企业的标准用电价格，所述标准用电价格也可以是分别规定了电价波峰、波谷阶段和正常价阶段的价格。所述电价确定部还可以包括电价信息存储模块，用于存储电价信息，具体的，基础电价接收模块每接收一次基础电价信息，电价信息存储模块就将此次接收到的基础电价信息进行存储。例如，基础电价接收模块接收到一次基础电价信息，所述基础电价信息包含了未来三天的每天电价波峰、波谷阶段和正常价阶段的电价信息，电价信息存储模块就将此次基础电价信息进行存储。

所述电价确定部还可以包含电价信息估计模块，用于当基础价格接收模块没有接收到基础电价信息时，通过存储在电价信息存储模块中的电价，估算未来的电价。例如，当基础电价接收模块向服务器要求当前的基础电价信息，但服务器并未反馈该信息，此时，电价信息估计模块能够根据之前已经存储在电价信息存储模块中的各个不同时期的基础电价信息，估算未来的电价，例如，电价信息存储模块中存储有某年6月3日、6月4日和6月5日的基础电价信息，当基础电价接收模块于6月6日向服务器要求当前的基础电价信息，但服务器并未反馈基础电价信息时，电价信息估计模块获取存储在的电价信息存储模块中的6月3日、6月4日和6月5日的基础电价信息，对这三日的电价波峰阶段的电价做平均运算，电价波谷阶段的电价做平均运算，正常价阶段的电价做平均运算，将得到的三个平均值分别作为6月6日的电价波峰、波谷阶段和正常价阶段的电价，以达到估算电价的效果。所述电价确定部还可以包含电价选择模块，用于选择将电价信息估算模块中估算的电价或者将基础电价接收模块中的电价信息发送给单日消费额预测部，即当基础电价接收模块能够接收到服务器发送的基础电价信息时，电价选择模块直接将所述基础电价信息发送给单日消费额预测部；当基础电价接收模块无法接收到服务器发送的基础电价信息时，电价选择模块将电价信息估计模块中估算的电价信息发送给单日消费额预测部。

进一步的，如图4所示，所述电价确定部还包括电价信息浮动模块，所述电价信息浮动模块与基础电价信息接收模块连接，接收基础电价信息，所述电价信息浮动模块还与电量预测部连接，用于根据预测的用电量将基础电价进行上浮或下浮；所述电价信息存储模块用于存储电价信息浮动模块中生成的浮动后电价；所述电价选择模块用于选择将电价信息估算模块中估算的电价或者将电价信息浮动模块中的电价信息发送给单日消费额预测部。例如，电价信息浮动模块从每日分时用电量确定部获得了用户每日在电价波峰阶段、电价波谷阶段以及在正常价阶段的用电量，为了鼓励用户在电价波峰阶段少用电、在电价波谷阶段多用电，电价信息浮动模块可以计算用户每日在电价波峰阶段和电价波谷阶段用电量的差值，若在日耗电量保持稳定的前提下，用户每日在电价波峰阶段用电量和电价波谷阶段用电量的差值小于预设的第一阈值，说明用户有意识地在利用电价波谷时段的电能，只是一种值得鼓励的用电行为，则电价信息浮动模块可以使电价在基础电价价位上下浮一定比例，以作为奖励；同样的，若在日耗电量保持稳定的前提下，用户每日在电价波峰阶段用电量和电价波谷阶段用电量的差值大于预设的第二阈值(所述第二阈值大于第一阈值)，则说明用户主要利用电价波峰时段的电能，这会对电网供电产生较大的压力，是一种不被鼓励的行为，电价信息浮动模块可以使电价在基础电价价位上上浮一定比例。

在具有电价信息浮动模块的情况下，所述电价信息存储模块存储的是经过浮动后的电价。

在本发明的另一个实施例中，所述服务器能够实时发送当前瞬时电价，如图5所示，所述电价确定部包括瞬时电价信息接收模块，用于实时接收服务器发送的表示当前时刻电价的瞬时电价信息；所述电价确定部还包括瞬时电价累积平均模块，用于累积存储每一时刻接收到的瞬时电价；电价信息计算模块，用于对存储在瞬时电价累积平均模块中的多个瞬时电价计算平均值，获得在一段预设时间段内的平均电价，例如，瞬时电价信息接收模块分别接收第一时刻、第二时刻和第三时刻的电价，并且将所述三个时刻的电价信息保存在瞬时电价累积平均模块中，电价信息计算模块将所述三个时刻的电价计算平均值，作为所述三个时刻所在电价时段(波峰时段、波谷时段、正常价时段)的电价值。所述电价信息计算模块与电价信息存储模块连接，将每一段预设时间段内的平均电价发送给电价信息存储模块进行存储。

单日消费额预测部，用于根据所述未来每日耗电量和电价信息预测未来单日消费额。每日分时用电量确定部确定出了每日不同价格时段(波峰时段、波谷时段、正常价时段)的用电量，电价确定部确定出了每日不同价格时段(波峰时段、波谷时段、正常价时段)的电价值，则将用电量与电价值对应相乘，即可得到预估的未来单日消费额。

预测天数部，用于根据未来单日消费额和接收到的充值金额，预测用电天数。用充值金额除以未来单日消费额，即可得到预测用电天数。

判断决策部，用于判断预测的用电天数与接收到的期望用电天数的大小，若预测的用电天数小于期望用电天数，则向赊电处理模块发送赊电请求信息；若预测的用电天数大于等于期望用电天数，则向消费预测部发送消费额确认信息；

赊电处理模块，用于接收判断决策部发送的赊电请求信息，并接收支付平台发送的赊电金额信息，并将所述赊电金额信息发送给消费预测部；

消费预测部，用于接收赊电金额信息或消费额确认信息。

具体的，若用电天数大于等于期望用电天数，说明当前充值金额足以达到用户预期的天数，用户正常进行充值消费即可，消费预测部接收消费额确认信息，即确认充值金额足以抵扣消费额，并将消费额确认信息通过服务器发送给客户端。若预测的用电天数大于等于期望用电天数，则说明用户充值金额不足以够用户使用期望的天数，这时，判断决策部向赊电处理模块发送消息，赊电处理模块从支付平台中获取用户的消费信用记录，若该用户的消费信用良好，如用户连续及时续费，每月用电量稳定等，则支付平台可以给该用户提供一定的消费额度，用户可以使用这部分消费额度来进行电费抵充，或者进行电费的预支。例如，通过计算，用户的充值金额只够用户用电28天，而用户的期望用电天数为30天，这时，赊电处理模块接收判断决策部发送的赊电请求信息，并接收支付平台发送的赊电金额信息，消费预测部不但接收消费额确认信息，还接收赊电金额信息，并将消费额确认信息和赊电金额信息都发送给客户端。

相应的，本发明还提供了一种电能表预付费方法，如图6所示，所述方法包括步骤：

s101：客户端向服务器发送支付信息，所述支付信息包括支付金额信息和期望用电时长信息。

s102：服务器接收所述支付信息，将所述支付信息发送给电能表。

s103：电能表根据以往的用电量规律，确定用户单日分时耗电信息。

进一步，所述s103包括：

从电能检测部获取历史用电数据；

根据历史用电数据绘制每日用电量曲线图；

根据每日用电量曲线图确定每个预设时间段内的用电量，作为用户单日分时耗电信息。

具体的，电能表的通信模块向历史数据存储部发送触发信号，历史数据存储部将存储的历史用电数据发送给作图部绘制每日用电量曲线图，每日分时用电量确定部根据绘制的每日用电量曲线图，确定用户每日在电价波峰、波谷阶段和正常价时段的用电量，即单日分时耗电信息。

s104：电能表从服务器接收基础电价信息。

所述基础电价信息可以是由服务器定时发送的，也可以是电能表向服务器发送电价请求后，由服务器发送到电能表中的。所述基础电价信息可以是已经确定的未来一段时间内(如未来一周、未来一个月)每天的不同时段的电价。对于供电企业来说，电价的制定通常与生产电能的成本相关，当成本固定时，每天不同时段的电价通常也是固定的，将这部分电价信息存储在服务器中。进一步的，在一些特殊场合，如工业领域，电价会因政策调整而发生变化，在这种情况下，电能表每次获得的基础电价信息可能是不同的。

s105：电能表根据所述单日分时耗电信息和基础电价信息，计算单日耗电金额。

s106：电能表根据所述单日耗电金额和支付金额信息，计算预测用电天数。

s107：电能表判断所述预测用电天数是否小于期望用电天数，若否，则向支付平台发送同意支付信息；若是，则向客户端发送用电天数不足警报。

进一步的，在本发明的另一个实施例中，如图7所示，在所述s104之后还包括：

s1041：电能表将所述基础电价信息进行存储。

具体的，电能表将所述基础电价信息存储在电价信息存储模块中。

s1042：根据存储的基础电价信息估算第一未来电价。

所述第一未来电价是根据存储在电价信息存储模块中的基础电价信息确定的，例如当前时刻是本月第四周，电价信息存储模块中已经存储了本月第一周、第二周和第三周的每日不同时段的电价，则第四周的每日不同时段的电价则可以用第一周、第二周和第三周的每日对应时段的电价的平均值来确定，作为第一未来电价。

s1043：判断是否能够接收到当前时刻的基础电价信息，若是，则执行s105，若否，则执行s105’。

使用第一未来电价的原因就是在于无法接收到当前时刻的基础电价信息，所以当无法接收到当前时刻的基础电价信息时，就转为接收第一未来电价。这一步的判断操作具体由电价选择模块完成。导致无法接收到当前时刻的基础电价信息可以是多方面的，例如服务器进行系统升级等导致的无法发送基础电价信息，或者由于未来的电价政策正在制定中而没有确定的基础电价信息产生等。

s105’：电能表根据所述单日分时耗电信息和所述第一未来电价信息，计算单日耗电金额，之后执行s106。

进一步的，如图8所示，在所述s104之后，还包括：

s1041’：根据单日分时耗电信息，将基础电价信息进行浮动；

具体的，电价信息浮动模块从每日分时用电量确定部中获取用户每日在波峰时段和波谷时段的用电量，判断波峰时段的总耗电量和波谷时段的总耗电量之间的关系，来确定是否将基础电价进行上浮或者下浮。一种可选的方式为，计算波峰时段的总耗电量占全天总耗电量的比例是否大于第一比例阈值，且波谷时段的总耗电量占全天总耗电量的比例是否小于第二比例阈值，若都是，则将基础电价进行上浮；计算波谷时段的总耗电量占全天总耗电量的比例是否大于第三比例阈值，且波峰时段的总耗电量占全天总耗电量的比例是否小于第四比例阈值若是，则将基础电价进行下浮。

s1042’：将浮动后的电价信息进行存储；

所述电价信息存储模块存储的是能够作为电价信息估计模块进行电价估计的电价信息，当存在电价浮动时，用户消费是以浮动电价进行计算的，为了使预测的电价更加准确，电价信息存储模块存储应当将浮动后的电价信息进行存储，以便更加准备估计电价。

s1043’：根据存储的浮动后电价信息估算第二未来电价。

所述第二未来电价是由存储在电价信息存储模块中的不同日的浮动电价进行平均计算而得到的。

s1044’：判断是否能够接收到当前时刻的浮动电价信息，若是，则电能表根据所述单日分时耗电信息和所述浮动电价信息，计算单日耗电金额，之后执行s106，若否，则电能表根据所述单日分时耗电信息和所述第二未来电价信息，计算单日耗电金额，之后执行s106。

进一步的，若所述s107判断结果为是，如图9所示，所述方法还包括：

s108：电能表接收支付平台发送的赊电金额信息；

所述赊电金额信息是根据用户在支付平台上的消费记录而生成的。用户在支付平台上持续消费的时间越长，每月消费额越稳定在一定的数额，所述赊电金额就越多。

s109：电能表根据所述赊电金额信息确定用户能够赊电的赊电天数，并将所述赊电天数发送给客户端。

电能表根据单日消费额预测部预测出的单日消费额，确定赊电金额能够使用的赊电天数，例如，预测出的单日消费额为10元，赊电金额为50元，则赊电天数为5天，电能表将赊电天数和消费额确认信息都发送给客户端，向用户展示相应信息。

进一步的，客户端接收到电能表发送的信息有两种，第一种为：接收到“消费额确认”信息，如用户通过客户端支付了100元钱，并且选择期望使用天数为30天，通过电能表的计算，得到的结果为100元钱足够用户使用30天的电能，则在客户端显示器上显示“请确认支付”的信息，用户点击客户端上的相应按键确定向支付平台进行支付；第二种为：如用户通过客户端支付了100元钱，并且选择期望使用天数为50天，通过电能表的计算，得到的结果为100元钱只够用户使用30天的电能，且用户的赊电天数最多为5天，则在客户端显示器上显示“您能够赊电5天，本次支付您最多能够使用35天电能，请确认”的信息，供用户参考。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。