本申请涉及电力系统领域，尤其涉及一种支持电表上网及用户互动的安全用电系统。
背景技术：
随着经济的飞速发展，国家相关政策要求加快智能电网的建设，智能电网就是电网的智能化，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。
在生活中，用户都希望能够与电网进行实时互动，了解设备的运行情况，但是现有的安全用电系统缺少与用户的实时交互，未提供安全用电、节能用电指导，不能满足智能电网的发展需求。目前的安全用电系统不具备与用户直接交互、分级控制、功率控制、电表上网、负荷分析的功能。并且手机APP不支持与电表的直接交互，也不支持与智能家居的户内组网，同时，还不支持需求响应策略的互动控制。
技术实现要素：
本申请提供了一种支持电表上网及用户互动的安全用电系统，以解决现有安全用电系统不能实现电表上网、用户与电网信息实时交互和负荷识别的问题。
本申请提供了一种支持电表上网及用户互动的安全用电系统，包括：内网系统、外网系统和内外网交互平台，所述内网系统与所述外网系统通过所述内外网交互平台连接，其中，
所述内网系统包括GIS模块、营销模块、计量自动化模块、上网宝和实验室模块，所述GIS模块与所述内外网交互平台连接；
所述营销模块与所述内外网交互平台连接；
所述计量自动化模块与所述内外网交互平台连接；
所述上网宝与所述计量自动化模块连接；
所述上网宝上连接有水表、电表和气表；
所述实验室模块与所述外网系统连接；
所述外网系统包括服务分析平台、能耗采集前置机、移动应用前置机、手机APP和能源管理模块，所述服务分析平台与所述内外网交互平台连接，所述实验室模块与所述服务分析平台连接；
所述服务分析平台、所述移动应用前置机和所述能源管理模块均与所述能耗采集前置机连接；
所述手机APP与所述能源管理模块连接；
所述服务分析平台与所述移动应用前置机连接；
所述移动应用前置机与所述手机APP连接。
优选的是，所述实验室模块包括分布式能源、电表墙和实验室前置机，其中，
所述分布式能源与所述电表墙连接；
所述电表墙与所述实验室前置机连接；
所述实验室前置机与所述服务分析平台连接。
优选的是，所述能源管理模块包括能源管理终端、环境监测仪和分路开关，其中，
所述环境监测仪和所述分路开关均与所述能源管理终端连接；
所述上网宝、所述能耗采集前置机和所述手机APP均与所述能源管理终端连接；
所述能源管理终端上连接有智能家电或智能插座；
所述智能插座上连接有传统家电。
优选的是，所述上网宝与所述能源管理终端之间设置有加密模块。
优选的是，所述电表、所述水表和所述气表均与所述上网宝无线连接。
优选的是，所述能源管理终端与所述智能家电无线连接。
优选的是，所述能源管理终端与所述智能插座无线连接。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种支持电表上网及用户互动的安全用电系统，其有益效果如下：
(1)所述内网系统与所述外网系统通过所述内外网交互平台连接，通过上述连接方式实现了内网系统与外网系统实时进行信息交互的功能；
(2)所述内网系统中的上网宝接有电表、水表和气表，通过上述连接方式实现了电表、水表和气表的上网，电表、水表和气表能够将数据上传至上网宝中，然后上网宝将电表、水表和气表中的数据上传至计量自动化模块和能源管理终端中；
(3)所述手机APP与所述能源管理终端连接，而所述能源管理终端与所述上网宝连接，因此用户可以获取到电表、水表和气表中的数据，所述手机APP与所述移动应用前置机连接，所述移动应用前置机与所述服务分析平台连接，因此用户可以获取到所述服务分析平台中的数据，通过上述连接方式实现了用户与电网的实时信息交互，用户能够通过手机APP实时获取到电网中的信息；
(4)所述上网宝与所述能源管理终端连接，所述上网宝将数据传输至所述能源管理终端，所述能源管理终端能够对接收到的数据进行负荷识别和分析处理，所述能源管理终端将处理后的数据传输至能耗采集前置机和所述手机APP中，通过上述连接方式实现了负荷识别和分析处理的功能；
综上所述，本申请提供的一种支持电表上网及用户互动的安全用电系统，实现了用户实时与电网进行信息交互，实现了电表、水表和气表上网，还能够对负荷进行识别和分析处理的功能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一种支持电表上网及用户互动的安全用电系统的第一结构示意图；
图2为本申请一种支持电表上网及用户互动的安全用电系统的第二结构示意图。
具体实施方式
下面结合本申请中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其他不同于再次描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
参见图1和图2，为本申请一种支持电表上网及用户互动的安全用电系统的第一结构示意图和第二结构示意图。
本申请提供了一种支持电表上网及用户互动的安全用电系统，包括：内网系统、外网系统和内外网交互平台，所述内网系统与所述外网系统通过所述内外网交互平台连接，实现了内网系统和外网系统的信息交互。
所述内网系统包括GIS模块、营销模块、计量自动化模块、上网宝和实验室模块，所述GIS模块与所述内外网交互平台连接。
上述GIS模块，它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术模块。
电力系统中的GIS模块是将电力企业中电力设备、变电站、输配电网络、电力用户与电力负荷和生产及管理等核心业务连接形成电力信息化生产管理的综合信息系统。它提供的电力设备设施信息、电网运行状态信息、电力技术信息、生产管理信息、电力市场信息与山川、河流、地势、城镇、公路街道、楼群，以及气象、水文、地质、资源等自然环境信息集中于统一系统中。通过GIS模块可查询有关数据、图片、图象、地图、技术资料、管理知识等。
所述营销模块与所述内外网交互平台连接，所述营销模块用于管理业扩报装、日常营业、电能计量、电量电费、用电检查、电力市场需求和综合分析决策。
上述营销模块包括客户服务管理、业扩报装管理、日常营业管理、电能计量管理、电量电费管理、用电检查管理、电力市场需求管理、综合分析决策管理、配电网运营管理等内容。
上述客户服务管理包括实时信息查询、精准停电服务、智能家庭和节能设备分析服务。
实时信息查询是通过对电能表信息的采集及与营销模块集成获取用电信息，研究开发移动应用APP，实现用户对电量、电费、电价信息及电压电流、负荷等信息的实时查询，并提供对智能用电设备的能效管理，支持设备用电信息的监测和查询。
精确停电服务是通过对用户电能表的采集监测，结合电网停电计划、GIS图、检修时间，实现精准停电精确到户，并为用户提供停电告知，并针对故障停电情况实现精确到户的停电统计，提高停电时间统计的准确性。
智能家庭是通过移动应用手机APP以及户内交互手机APP，服务分析平台集成家庭智能设备，远程监测家庭用户实时用电情况，同时通过需求侧管理业务功能支持对户内智能设备、开关进行远程分项控制。
节能设备分析服务是采集用户的用电设备的功耗，用电情况进行分析，分析家庭用电行为习惯，通过分析同类型设备的功耗量，为用户推荐提供经济实用、高效节能的用电设备。
上述配电网运营管理包括计量设备状态监测、线损实时监测、防窃电监测、配电网络状态估计和监测电能质量和可靠性。
计量设备状态监测是通过采集表计的电流、电压、功率、频率、相位等数据，分析研究表计的实时信息，实现对计量设备状态的远方监测。
线损实时监测是通过对用户表计实时电量信息的采集，实时统计线损值，基于GIS网络拓扑图，通过台变总表与户表间的差值进行线损的实时监测，通过图表方式进行展示。
防窃电监测是通过实时采集用户用电量信息、电流信息、电压信息、位置信息，分析用电量的突增、突减及线损异常等现象，实现锁定窃电用户范围，减少电网损失的目的。
配电网络状态估计是通过采集配电网络的设备负荷及网损数据，研究配电网络状态评估方式，实现防止元件超载(变压器和线路)和避免电能质量变差。
监测电能质量和可靠性是通过对电网的电压偏差、频率偏差、谐波、电压波动和闪变、三相不平衡等指标进行监测采集，分析和判断造成各种电能质量问题的原因，达到改善电能质量和可靠性的目的。
所述计量自动化模块与所述内外网交互平台连接，所述计量自动化模块用于用电信息的采集、监控、分析和计量管理。
上述计量自动化模块，是一个涵盖全网各种计量点及采集手机APP，集信息采集、监控、分析和计量管理于一体的应用模块。上述计量自动化模块的业务应用包括自动抄表、用地那检查、计量管理、线损分析统计、需求侧管理、市场分析等多方面，涵盖厂站、专变、公变及低压用户，实现从点到面的自动化信息管理。上述电能计量自动化模块为有序用电、远程抄表、负荷控制、电费结算、市场管理等业务提供实时数据支撑，实现发、供、配、售各侧电能信息的一体化管理分析应用。
所述上网宝与所述计量自动化模块连接，所述上网宝接有电表、水表和气表，所述上网宝用于实现电表、水表和气表上网。
上述上网宝，为在目前常用的集中器基础上改进的设备，具备除了传统集中器以外更多的通讯方式、可实现电表、水表和气表上网。
所述实验室模块与所述外网系统连接，所述实验室模块用于采集实验室设备数据后与所述外网系统进行实验室数据交互。
所述外网系统包括服务分析平台、能耗采集前置机、移动应用前置机、手机APP和能源管理模块，所述服务分析平台与所述内外网交互平台连接，所述实验室模块与所述服务分析平台连接，所述服务分析平台用于计量信息、营销、调度、电力交易、GIS平台和家庭智能设备的数据集成。
上述服务分析平台主要完成电网与用户交互服务、增值服务，能够对计量信息及营销、调度、电力交易、GIS平台及家庭智能设备等的数据集成，搭建统一的信息大数据分析技术平台，明确电力相关数据(如电量信息、用电负荷、停复电信息等)的采集与整合、数据存储、数据分析等关键技术方案，构建统一数据存储、分析服务支撑平台，为移动应用及各业务系统的客户服务、电网运营服务及增值服务提供功能应用支撑。
所述服务分析平台、所述移动应用前置机和所述能源管理模块均与所述能耗采集前置机连接，所述能耗采集前置机用于分别与所述移动应用前置机、所述服务分析平台和所述能源管理模块进行信息交互。
所述移动应用前置机，用于分别与所述手机APP、所述服务分析平台和所述能耗采集前置机进行信息交互。
所述能耗采集前置机和所述手机APP均与所述能源管理模块连接，所述能源管理模块用于识别各分路用电情况并进行开断控制。
所述手机APP与所述移动应用前置机连接。
上述手机APP，实现了移动互联网、大数据等技术与传统电力服务业务和电力非管制业务的融合；通过电力服务APP软件实现电网竞争性业务的拓展，为电网企业盘活数据资源，延伸公司业务、提升服务能力、增强盈利水平提供示范效应；将移动互联网、大数据技术首次应用于构建“开放共享、多方共赢”的电力生态圈，为生态圈参与者提供了“规范、可靠、高效、优质”的交易服务和“感知、互联、智能、分享”的生活方式，创新了传统行业的服务模式。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种支持电表上网及用户互动的安全用电系统，所述内网系统与所述外网系统通过所述内外网交互平台连接，通过上述连接方式实现了内网系统与外网系统实时进行信息交互的功能；所述内网系统中的上网宝接有电表、水表和气表，通过上述连接方式实现了电表、水表和气表的上网，电表、水表和气表能够将数据上传至上网宝中，然后上网宝将电表、水表和气表中的数据上传至计量自动化模块和能源管理终端中；所述手机APP与所述能源管理终端连接，而所述能源管理终端与所述上网宝连接，因此用户可以获取到电表、水表和气表中的数据，所述手机APP与所述移动应用前置机连接，所述移动应用前置机与所述服务分析平台连接，因此用户可以获取到所述服务分析平台中的数据，通过上述连接方式实现了用户与电网的实时信息交互，用户能够通过手机APP实时获取到电网中的信息；所述上网宝与所述能源管理终端连接，所述上网宝将数据传输至所述能源管理终端，所述能源管理终端能够对接收到的数据进行负荷识别和分析处理，所述能源管理终端将处理后的数据传输至能耗采集前置机和所述手机APP中，通过上述连接方式实现了负荷识别和分析处理的功能；综上所述，本申请提供的一种支持电表上网及用户互动的安全用电系统，实现了用户实时与电网进行信息交互，实现了电表、水表和气表上网，还能够对负荷进行识别和分析处理的功能。
优选的是，所述实验室模块包括分布式能源、电表墙和实验室前置机，其中，
所述分布式能源与所述电表墙连接，所述分布式能源用于将可再生能源接入实验室电表墙。
上述分布式能源，是相对传统的集中式供能的能源系统而言的，传统的集中式供能系统采用大容量设备、集中生产，然后通过专门的输送设施(大电网、大热网等)将各种能量输送给较大范围内的众多用户，而分布式能源则是直接面向用户，按用户的需求就地生产并供应能量，具有多种功能，可满足多重目标的中、小型能量转换利用系统。本系统是将风能、太阳能等多种可再生能源接入实验室电表墙，然后再通过实验室前置机传送到服务分析平台。
所述电表墙与所述实验室前置机连接，所述电表墙用于模拟各类用户表数据的接入。
上述电表墙构建了不同类型的用电环境，研制模拟用户电表墙、软件虚拟大规模用户数据等三种方式协同创建各种应用场景仿真环境，为采集方案策略研究创建平台基础。在实验室搭建过程中，指导现场施工，确保工程质量，模拟大范围的小区用户、学校用户、工业用户，以电表墙的形式建立用户电表箱，直观模拟各类用户表计数据接入。
所述实验室前置机与所述服务分析平台连接，所述实验室前置机用于将电表墙中的数据与多数服务分析平台进行交互。
优选的是，所述能源管理模块包括能源管理终端、环境监测仪和分路开关，其中，
所述环境监测仪和所述分路开关均与所述能源管理终端连接，所述能源管理终端用于非侵入式负荷识别，还用于识别各分路用电情况并进行开断控制。
上述能源管理终端具有非侵入式负荷识别功能，采集总线电压电流情况即可分析出此时此刻的用电情况(是哪些电器在用电)，并据此进行控制。针对智能电器，只要协议开源就能控制电器各个状态的切换，针对传统老电器可以采用智能插座的方式控制其开断。
所述上网宝、所述能耗采集前置机和所述手机APP均与所述能源管理终端连接。
所述能源管理终端上连接有智能家电。
所述能源管理终端上连接有智能插座，所述智能插座上连接有传统家电。
优选的是，所述上网宝与所述能源管理终端之间设置有加密模块。
上述上网宝与能源管理终端的信息是单向传输的，所述上网宝与所述能源管理终端之间设置有加密模块，从而保证了内网系统与外网系统之间的隔离安全，不会使得攻击者从能源管理终端攻击到内网系统的安全。
优选的是，所述电表、所述水表和所述气表均与所述上网宝无线连接。
上述电表、水表和气表均通过无线470与上网宝连接。
上述电表、水表和气表还可以通过有线RS485方式与上网宝连接。
优选的是，所述能源管理终端与所述智能家电无线连接。
优选的是，所述能源管理终端与所述智能插座无线连接。
上述能源管理终端与智能家电、智能插座通过无线方式连接进行远程/本地的控制，本地连接方式有蓝牙、zigbee、WiFi，远程连接方式主要通过GPRS、4G等方式。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种支持电表上网及用户互动的安全用电系统，所述内网系统与所述外网系统通过所述内外网交互平台连接，通过上述连接方式实现了内网系统与外网系统实时进行信息交互的功能；所述内网系统中的上网宝接有电表、水表和气表，通过上述连接方式实现了电表、水表和气表的上网，电表、水表和气表能够将数据上传至上网宝中，然后上网宝将电表、水表和气表中的数据上传至计量自动化模块和能源管理终端中；所述手机APP与所述能源管理终端连接，而所述能源管理终端与所述上网宝连接，因此用户可以获取到电表、水表和气表中的数据，所述手机APP与所述移动应用前置机连接，所述移动应用前置机与所述服务分析平台连接，因此用户可以获取到所述服务分析平台中的数据，通过上述连接方式实现了用户与电网的实时信息交互，用户能够通过手机APP实时获取到电网中的信息；所述上网宝与所述能源管理终端连接，所述上网宝将数据传输至所述能源管理终端，所述能源管理终端能够对接收到的数据进行负荷识别和分析处理，所述能源管理终端将处理后的数据传输至能耗采集前置机和所述手机APP中，通过上述连接方式实现了负荷识别和分析处理的功能；综上所述，本申请提供的一种支持电表上网及用户互动的安全用电系统，实现了用户实时与电网进行信息交互，实现了电表、水表和气表上网，还能够对负荷进行识别和分析处理的功能。
以上仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。