基于互联网+形式下的居民用电模式的设计与应用

刘建宇，黄 帅，田 娜，杨宇全

（1.国网天津市电力公司 滨海供电分公司，天津300450；2.北京国电通网络技术有限公司，北京100070）

基于互联网+形式下的居民用电模式的设计与应用

刘建宇1，黄 帅2，田 娜1，杨宇全1

（1.国网天津市电力公司 滨海供电分公司，天津300450；2.北京国电通网络技术有限公司，北京100070）

针对互联网时代的居民用电模式转换需求，文中探索了互联网+形式下的居民智能用电模式，建立了以家庭为单位的智能用电管理系统，通过电力网络和现代信息网络有机互联，构建完整的用电和信息服务体系，指导用户合理用电、智能用电，实现用电智能管理，从而达到节约用电成本、提高用电效率的目的。

智能用电；互联网+；用电模式

随着信息技术的发展，“智能电网”成为了全球能源界探索的焦点，在“智能电网”的建设中，传统的电气技术与新兴的互联网紧密连接，促使电力系统进入了时下火热的“互联+”形态。电力系统的“互联网+”即“互联网+电力行业”，这并不仅是简单的相加，而是利用互联网技术及各种信息平台，让互联网与电力行业进行深度融合，使电气技术实现新生，这种新生形态上表现最为明显的即当今的 “智能电网”、“智能用电”。探索互联网+形式下的居民智能用电模式便是本文研究的中心，居民的用电模式是“智能电网”概念中的重要一环，实现居民智能用电将直接关系到电能的使用效率，对智能电网建设、节能减排产生影响[1-2]。

文中基于互联网技术，通过电力网络和现代信息网络有机互联，构建完整的用电和信息服务体系，指导用户合理用电、智能用电，实现用电智能管理，从而达到节约用电成本、提高用电效率的目的。在探索互联+形式下的用户用电模式的过程中，通过对用户智能用电需求调研，将智能开关、智能插座、电表、各种传感器、多媒体与电网、互联网有机连接，建立了以家庭为单位的智能用电管理系统，实现了探索出的用电模式的有效应用[3]。

1 用电模式设计

在进行本用电模式设计时，电网与互联网技术的发展，通过二者结合，针对居民住宅的电力使用情况进行分析，建立居民用电模式如图1所示[4]。

本用电模式由家庭网关、PC、手机、传感器、智能用电设备等硬件组成，通过ZigBee、IrDr、以太网网线和RF技术等链路互联而成，分为“端”、“管”、“云”三个部分，组成用电智能管理系统。本系统将数据控制中心布置在互联网“云”中，在居民住宅中使用家庭网关、智能用电设备、家电建立用户端，通过IrDA、ZigBee线路或RF技术来智能电表的示数，家庭网关可将该数据传输到互联网上，用户可以通过PC机或手机GPRS通讯模块查询仪表读书，监督家庭用电状况。

图1 居民用电模式示意图

系统内的主要功能单位为家庭网关和数据中心。本系统采用家庭网关实现端到云的数据传输，因此在家庭网关中需要实现数据的存储和处理，完成通讯协议的转换。本系统在云端建立数据中心，其设计目标为千万户级别用户可接入，提供地区范围内智能用电模式管理与数据分析服务[9]。数据中心软件系统按照前台和后台两部分布局，前台面向居民使用，后台面向数据处理、用电行为控制。用户可通过手机、门户网站访问数据中心。

本系统可以实现的功能有计量家庭单个电气设备的用电电量；家庭用电总电量计量；并对家庭用电负荷进行控制；通过移动端对家电进行远程控制，实时查看某个家电工作状态；峰谷电、阶梯电用电管理；家庭用电分析。

2 用电模式实现与应用

在硬件实现上，在居民家内布局智能开关、智能用电设备，将各设备与家庭网关互联。家庭网关选取单片机最小系统，选取芯片以 ARM9为核心的STC89C52RC，该芯片是宏晶公司推出的小型单片机，支持WIFI、3G、GPS等通信模块的扩展。具有间歇和掉电两种工作方式，有超强的抗干扰能力，电压输入动态范围高，可有效防止电源抖动，同时具有功耗低的优点。家庭网关的逻辑架构图，如图2所示。

图2 系统硬件架构

本软件上，家庭网关管理系统采用 2.6.32的Linux系统与数据中心互联。由于家庭网关的软件实现与数据中心类似，在此以数据中心为例介绍系统软件实现。在本用电模式中，采用Red Hat Linux的Web服务平台，在软件通信上采用TCP/IP协议，本终端操作系统可在Windows XP以上的版本使用，数据库平台采用 Oracle 9i，开发语言包括 Java、JavaScript、XML、HTML等。数据中心采用HDHLRCS实时监控系统，该系统基于C/S结构，汇集数据采集、处理、存储等功能，目前广泛应用于电力调度、输配电控制、发电厂监控、电费计量等领域。数据中心利用该平台提供的接口，采用IP地址和家庭网关链接，通过TCP/IP协议进行监控，具体监控的画面如图3所示。从图3中可看出，本系统对该智能家居系统进行了有效监控[13]。

3 结束语

文中研究了互联网+下的居民用电模式，通过电力网络和现代信息网络的链接，建立了以家庭为单位的智能用电管理系统，构建出完整的相辅相成的“互联网+居民用电”的智能化用电模式，可以有效的指导用户合理用电、智能用电，实现用电智能管理。相信随着互联网信息技术的进一步发展，居民用电模式将迎来更大的变革，高效、绿色的用电模式将会进一步应用于人们的生活之中。

[1]刘振亚.智能电网技术[M].北京:中国电力出版社，2010.

[2]陈树勇，宋书芳，李兰欣，等.智能电网技术综述[J].电网技术，2009，33（8）:1-7.

[3]黄中砥，张召贤，周飞菲.组网技术与网络管理[M].北京:清华大学出版社，2006.

图3 数据中心监控画面

[4]胡文弢.基于CIM的异构电网模型转换研究与实现[D].上海:上海交通大学，2009.

[5]李雄伟，孙大跃，马晓，等.基于SNMP网络管理系统的研究与开发[J].网络安全技术与应用，2007（6）:41-44.

[6]周振江.基于SNMP的网络管理系统设计与实现[D].南京:南京航空航天大学，2005.

[7]李光伟，邱智亮.基于Web的网络管理系统开发[J].电子科技，2007（8）:72-74.

[8]范伟.一种基于DSP的电力参数监测仪的研究与实现[D].南京:河海大学，2007.

[9]NirmalyaRoy，TaoGu，SajalKDas.Supportingpervasive computing applications with active context fusion and semantic context delivery[J].Pervasive and Mobile Computing，2009（1）:121-133.

[10]焦腾，戚银城，孙卓，等.智能电网中智能家居终端的设计[J].电子科技，2011，24（12）:69-71.

[11]L.T.Wong，K.W.Mui.Efficiency assessment of indoor environmental policy for air-conditioned offices in Hong Kong.Applied Energy，2009.

[12]J Bujak.Experimental study of the energy efficiency of an incinerator for medicalwaste.Applied Energy，2009.

[13]陈也.基于物联网的环境监控平台设计与实现[D].北京:北京邮电大学，2014.

[14]付翠丽.公共建筑电能监测及能效评估的研究[D].大连:大连理工大学，2011.

[15]李永祥.基于OLAP的电力客户能效评估方法及应用[D].兰州:兰州理工大学，2012.

Design and application of electric power mode for residents based on Internet Plus

LIU Jian-yu1，HUANG Shuai2，TIAN Na1，YANG Yu-quan1
（1.State Grid TianJin Binhai Power Supply Company，Tianjin 300450，China；2.Beijing Guodiantong Network Technology Co.，Ltd，Beijing 100070，China）

With the development of modern communication and Internet，in order to satisfy the requirement of mode conversion of electricity consumption for residents，This paper exploresmode for residents based on Internet Plus and aIntelligent power management system based on Internet Plus is designedto guide users to use electricity，smart electricity，to achieve intelligent management，achievingthe purpose of saving electricity cost and improving the efficiency of electricity consumption.

smart power；internet+；power mode

TP311

A

1674-6236（2017）09-0062-03

2016-04-25稿件编号：201604248

刘建宇（1986—），男，河北唐山人，工程师。研究方向：电动汽车服务网络和智能用电。