一种户外共享用电系统的制作方法

本实用新型涉及共享电源技术领域，尤其涉及一种户外共享用电系统。

背景技术：

针对农田灌溉、偏远地区以及用电量随时性较大的地区以及产业来说，如果每个生产区域都安装多块电表，不仅会提高企业的支出成本，还会增加企业的工作量。例如在广西、广东、海南、云南等地，存在大量的蔬果基地，农户们使用共用水井灌溉时，需要通过三相电源取电，如果采用常规的单户用电取电并计费，即一户一泵一表，具有安装成本高、设备使用率低、设备闲置时间长等缺点；如果采用临时接电，不仅存在安全隐患，而且管理流程复杂，施工时间长，不能满足农户及时用电的需求。针对农田灌溉、偏远地区以及用电量随时性较大的地区以及产业，怎样把“互联网 共享 电网”模式结合，从而提高电网公司的运行效率，降低电网的生产成本，是我们探索的方向之一。

技术实现要素：

本实用新型克服了现有技术中的针对多用户、用电量随时性较大的地区及产业，如果采用常规的单户用电取电并计费，具有安装成本高、设备使用率低、闲置时间长等缺点；如果采用临时接电，不仅存在安全隐患，而且管理流程复杂，施工时间长，不能满足用户及时用电的需求的缺点，提供了一种户外共享用电系统。

本实用新型实现发明目的采用的技术方案是：一种户外共享用电系统，包括户外公用的电源、控制电源供电线路开合的共享用电装置和服务器，所述的共享用电装置包括：控制板模块、电能采集模块、通讯模块、断路器模块和信息标签模块，控制板模块，用于接受服务器的控制指令信号，并给断路器模块发出电气控制信号；电能采集模块，用于采集、反馈共享用电装置的输出线路的电能消耗；通讯模块，用于连接共享用电装置与服务器的数据通讯；断路器模块，用于接受控制板模块的电气控制信号，控制电源供电线路的开合；信息标签模块，用于记录共享用电装置的资产信息，引导用户进入操作控制界面，所述的服务器包括：指令控制模块、资产管理模块和费用计算模块，指令控制模块，用于向共享用电装置发出控制指令信号；资产管理模块，用于建立共享供电装置的资产档案及其与信息标签模块的关系；费用计算模块，用于用电用户余额存储及充值，根据共享用电装置反馈的用电量扣减用电用户的余额。

进一步的，所述的控制板模块，用于电能采集、通讯管理、指令接受解释的控制和调度，控制板模块内含嵌入式控制模块，嵌入式控制模块包括定时器、信号控制和开关调度。

进一步的，所述的电能采集模块实时采集电能消耗数据，通过通讯模块传送到服务器，费用计算模块计算并扣减用电用户的余额，余额耗尽，由服务器端主动发出断开断路器的指令。

进一步的，所述的服务器的指令控制模块提供api接口给费用计算模块，费用计算模块在余额消耗完毕时，调用指令控制模块上的api接口，向共享用电装置发出断开电气开关的指令。

进一步的，所述的通讯模块上行支持nb和4g通讯协议，并具有将rs485协议的信号转发为加密的通讯报文，接收控制板模块的指令，上行发送给指令控制模块；接收指令控制模块的指令，通过有线的rs485协议将指令发送给控制板模块。

进一步的，所述的操作控制界面，用于查阅用电余额、用电余额充值和共享用电装置远程控制。

进一步的，所述的信息标签模块为二维码，用电用户通过终端设备的摄像头扫描二维码，进入操作控制界面。

进一步的，包括一组所述的共享用电装置，用电用户的余额存储在服务器端，在所有的共享用电装置中适用。

进一步的，多个用电用户通过所述的共享用电装置的信息标签模块进入操作控制界面。

进一步的，所述的电源为三相电源。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过预先安装到接近需求点的户外公用的电源，满足及时响应取电需求；采用多人共享用电的方式，降低了投资成本；通过自动化计量扣费和自助充值的方式，降低了管理成本；采用符合供电安全规范的设计满足安全管理；通过搭建一套包含资产管理、指令控制和费用计算的基于中心服务器的系统，实现集中管理和控制，具有安全、高效、成本可控、自动化管理等优点。采用本实用新型，降低了供电单位提供用电服务的运营成本，提高了可靠性和安全性，使系统真正具有实用性，提高了企业能源管理的自动化水平，促进了企业节能和全社会节能减排的良性发展。

本实用新型把“共享”模式与能源管理系统相结合，提出了户外共享用电系统的技术方案，简化了企业生产区的日常管理工作、节省了成本支出、提高了工作效率，同时，共享电源也是解决农民用电纠纷和电网智能管理的首选，未来市场前景广阔。

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。

附图说明

附图1为本实用新型的功能模块图。

附图2为本实用新型的操作流程图。

附图中，101为控制板模块、102为电能采集模块、103为通讯模块、104为断路器模块、105为信息标签模块、201为指令控制模块、202为资产管理模块、203为费用计算模块。

具体实施方式

如附图1所示，本实施例的一种户外共享用电系统，包括户外公用的电源、控制电源供电线路开合的共享用电装置和服务器。本实施例优选的电源为三相电源，可供农田灌溉时使用。

共享用电装置包括：控制板模块101、电能采集模块102、通讯模块103、断路器模块104和信息标签模块105。

控制板模块101，用于接受服务器的控制指令信号，并给断路器模块104发出电气控制信号。本实施例优选的控制板模块101，用于电能采集、通讯管理、指令接受解释的控制和调度，控制板模块101内含嵌入式控制模块，嵌入式控制模块实现了共享用电装置的业务规则，嵌入式控制模块包括定时器、信号控制和开关调度，嵌入式控制模块可控制发出信号给断路器模块104实现电路的开合。嵌入式控制模块通过智能算法，根据电能采集模块102采集到的电压、电流、功率、电量等参数，对用户使用过程进行实时监控，发生异常时进行保护，同时将相关的状态信息上报服务器。嵌入式控制模块通过对应算法实时监控设备网络状态，当发现设备断线时，及时进行模块重启恢复网络连接状态。

电能采集模块102，用于采集、反馈共享用电装置的输出线路的电能消耗，其具有实时采集消耗的电能数据，并提供rs485协议的接口，供电能信号输出，电能采集模块102与通讯模块103之间通过rs485协议的有线连接，实现电能表的数据采集、协议转换和数据上传。

通讯模块103，用于连接共享用电装置与服务器的数据通讯。本实施例优选的通讯模块103为无线通讯模块，通讯模块103上行支持nb和4g通讯协议，实现信息从用电现场与服务器端的上行无线通讯，让共享用电装置可在户外或野外安装，并具有稳定的通讯能力。通讯模块103具有将rs485协议的信号转发为加密的通讯报文，接收控制板模块101的指令，上行发送给指令控制模块201；接收指令控制模块201的指令，通过有线的rs485协议将指令发送给控制板模块101。

断路器模块104，通过有线连接到控制版模块101，用于接受控制板模块101的电气控制信号，与电源供电线路连接，控制电源供电线路的开合。

信息标签模块105，用于记录共享用电装置的资产信息，引导用户进入操作控制界面。本实施例优选的信息标签模块105为二维码，通过图形方式记录共享用电装置的资产信息，用电用户通过终端设备如手机的摄像头扫描二维码，进入操作控制界面。本实施例优选的操作控制界面，用于查阅用电余额、用电余额充值和共享用电装置远程控制。用电用户需要取电时，通过手机摄像头扫码二维码，激活引导到费用充值和操作界面，该界面由服务器端发布，可查阅用户的费用余额并提供对现场共享用电装置的操控。该二维码可供多人访问，实现了多人共享的入口。本实施例优选的多个用电用户通过共享用电装置的信息标签模块105进入操作控制界面。

共享用电装置的壳体具有包裹、固定和防护能力，控制板模块101、电能采集模块102、通讯模块103和断路器模块104设置在壳体内，壳体由防水、防尘、防火、阻燃、防触电的材料制作，信息标签模块105设置在壳体外，可粘贴在壳体的表面。

服务器包括：指令控制模块201、资产管理模块202和费用计算模块203。

指令控制模块201，用于向共享用电装置发出控制指令信号，控制共享用电装置的电气操控断路器模块104。指令控制模块201具有连通多个共享用电装置的能力，维护每个共享用电装置的远程通讯地址和通讯协议，通过检索资产管理模块202的资产数据，向特定的共享用电装置发出指令信号，实现多个设备的接入和控制。指令信号以密文的方式，安全可靠的传输给共享用电装置的通讯模块103，同时接收从通讯模块103发出的电能表信息，传送给费用计算模块203进行费用计算和扣除，并提供api接口给费用计算模块203发出远程控制信号。

资产管理模块202，提供操作管理的软件界面，用于建立共享供电装置的资产档案及其与信息标签模块105的关系，并将其保存到服务器的数据存储空间，供服务器的其他模块调用和查询，资产管理模块202存储的资产数量可达100000条记录。后续有新的共享用电装置接入，通过在资产管理模块202增加或维护资产信息，即可实现新设备的启用。

费用计算模块203，用于用电用户余额存储及充值，具有数据存储能力，可将用户的余额数据持久存储，实现用户在完成充值后，余额数据保持，在更换用电地点和共享用电设备后，可继续使用余额；同时其他用电用户亦可使用，实现多人共享使用、单人切换共享用电装置实现取电，达成共享用电的效果。本实施例优选的包括一组所述的共享用电装置，用电用户的余额存储在服务器端，在所有的共享用电装置中适用。消耗的用电金额将转入供电单位的用户，实现费用收缴的能力。费用计算模块203根据共享用电装置反馈的用电量扣减用电用户的余额，本实施例优选的电能采集模块102实时采集电能消耗数据，通过通讯模块103传送到服务器，费用计算模块203计算并扣减用电用户的余额，余额耗尽，由服务器端主动发出断开断路器的指令，其过程为，服务器的指令控制模块201提供api接口给费用计算模块203，费用计算模块203在余额消耗完毕时，调用指令控制模块201上的api接口，向共享用电装置发出断开电气开关的指令。

实际应用时，以农田灌溉为例，在取电点附近预先安装户外公用的电源和共享用电装置，用电用户通过扫描共享用电装置壳体上的二维码，激活操作控制界面，进行充值和远程取电，实现多人轮流合用共享用电装置的电源输出，满足用户的取电需求，操作方法如下：

手机摄像头识取共享用电装置的二维码，激活操作界面；对用电余额进行充值；发出远程操控指令；户外的共享用电装置接收操控指令，对电气断路器进行开合操作；共享用电装置采集电能消耗数据，上报给服务器，余额耗尽时由服务器端主动发出断开短路器的指令，具体步骤如附图2所示：

步骤1，手机识取二维码：

在此步骤中，用电用户通过手机摄像头读取二维码，激活费用计算模块203的充值和控制界面，可查阅用电余额、用电余额充值和用电装置远程控制。

步骤2，用电余额充值：

在此步骤中，用电用户通过费用计算模块203中的充值界面，输入充电金额后跳转到付费界面，付费成功后增加用户的可用余额；充值的金额归入到供电单位的收款账号。

步骤3，发出远程操控指令：

在此步骤中，用电用户通过费用计算模块203中的控制界面，点击闭合按钮，费用计算模块203调用指令控制模块201的api接口，通讯模块103接收到闭合指令。

用电用户通过费用计算模块203中的控制界面，点击断开按钮，费用计算模块203调用指令控制模块201的api接口，通讯模块103接收到断开指令。

步骤4，接收并执行操控指令：

在此步骤中，通讯模块103接收到闭合指令，将信号转发给控制板模块101，控制板模块101转换协议后，发出电气指令给断路器模块104，断路器模块104闭合电气连接，共享供电装置输出电能。

通讯模块103接收到断开指令，将信号转发给控制板模块101，控制板模块101转换协议后，发出电气指令给断路器模块104，断路器模块104断开电气连接，共享供电装置电能输出被隔离，电能供应被中断。

步骤5，电能采集模块102采集电能消耗数据上报并响应：

在此步骤中，控制板模块101根据嵌入式控制模块的逻辑和定时器，通过有线连通的rs485协议读取电能采集模块102的电能计量值，将电能值通过通讯模块103传送给指令控制模块201，费用计算模块203计算费用消耗并扣减用户用电余额，当余额为零时触发调用api接口发出断开指令，执行步骤3和步骤4的相应操作，电能供应被中断。

本实施例利用先进的通信技术、数字化电能计量技术、电气自动化技术、计算机及网络技术，为供电企业提供了一个切实可行的农田灌溉多用户用电解决方案。它充分利用各类通讯介质，使用户可以随时在用电现场自助启动用电装置，并自主掌控用电成本，安全防护上达到了符合国家电力行业规范。本实施例在系统构架与网络组织方式上具有一定的前瞻性，利用无线通信网络和有线通信网络的结合，集中化管理用户的用电余额，保证系统的先进性和投资的有效性。户外场景的通讯方式和设备投入的成本，较大的约束了供电单位提供临时性用电服务的推行，多人共享设备极大的降低了设备的总成本。实时运行的嵌入式控制模块控制电气装置，解决了临时供电装置系统的自动化运行瓶颈。

本实施例的共享用电装置达到了户外用电电源的安全、便捷、可靠、经济的效果，提高了供电单位的服务能力，解决了农田灌溉取电等环节所需的电能供给和费用支付难题，也可扩展到临时用电，如车站和机场的公用充电设施、公用篮球场照明、宗族祠堂用电、公租房用电、移动商贩用电等场景，未来市场前景广阔，也在一定程度上控制了公用场所能源的损耗，具有绿色节能的社会效应。