一种面向综合能源服务的用电调控终端硬件开发系统

技术领域

本发明属于电力信息化领域，具体涉及一种面向综合能源服务的用电调控终端硬件开发系统。

背景技术

为适应能源发展新形势，提升发展新能力，拓展发展新途径，将综合能源服务摆在更加突出的位置上，将综合能源服务作为主营业务，积极推进综合能源服务业务发展。

而随着能源互联网企业战略部署，在借鉴工业互联网和信息物理系统理念的基础上，形成了由设备物理层、业务管理层和交互应用层的客户侧电力物联体系，并将综合能源服务的承载主体分别落在CPS系统（Cyber-Physical Systems）、智慧能源服务平台及运营管理体系。

但是，目前的综合能源服务业务系统还是缺乏数据采集、数据存储、状态监测、双向通信功能，无法实现与智慧能源服务平台实时信息交互，导致无法进行综合能源服务策略分析，难以实现综合能源系统协调控制、云边协同、区域自治等功能，无法适应适应能源发展形势。

发明内容

本发明提供一种面向综合能源服务的用电调控终端硬件开发系统，方法实现底层硬件、操作系统和应用层软件的双向解耦，形成精准用电调控终端硬件。

系统包括：能源路由器主设备和IO扩展子设备；

能源路由器主设备包括：CPU、存储模块、输入装置、LED指示灯、通信接口以及电源电路；

CPU通过通信接口连接到IO扩展子设备，并基于IO扩展子设备获取用电信息；

CPU通过与存储模块连接，对获取的用电信息进行储存；

CPU通过与输入装置连接，获取用户配置的参数信息以及用户输入的控制指令；

CPU通过与LED指示灯连接，显示能源路由器主设备当前的运行状态；

电源电路与外电源连接，给能源路由器主设备供电。

进一步需要说明的是，能源路由器主设备还包括：无线通信模块；

CPU通过无线通信模块与客户端连接，与客户端进行信息交互。

进一步需要说明的是，IO扩展子设备设置有遥测模块、遥信模块、遥控模块以及遥调模块。

进一步需要说明的是，IO扩展子设备还设置有MCU模块。

进一步需要说明的是，IO扩展子设备还设置有通信模块，通信模块采用蓝牙模块、

进一步需要说明的是，IO扩展子设备还设置有RJ-45接口，RJ-11接口，SC光纤接口，FDDI接口，AUI接口，BNC接口和Console接口。

无线通信模块采用MC8635无线通讯模块。

进一步需要说明的是，能源路由器主设备还包括：USB扩展电路以及USB接口。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明提供的面向综合能源服务的用电调控终端硬件开发系统中，能源路由器主设备是边缘物联代理装置在综合能源服务场景的具体应用体现，其具备水、电、气和热数据采集，能效提升和需求响应指令响应，控制策略就地运行等能力。

系统具备数据采集、数据存储、状态监测、双向通信及动态控制等功能的综合能源服务精准用电调控终端，能够实现与智慧能源服务平台或其他管控平台进行实时信息交互，结合能效管理、需求响应、多能协同等场景，开展策略分析并对末端控制装置下发控制行为，为综合能源服务业务运营提供核心设备支撑，对于解决综合能源系统协调控制、云边协同、区域自治等问题，实现多能协同、需求响应、虚拟电厂等高价值业务从示范应用向商业应用转变具有重要意义，为实现及新型电力系统可观、可测、可控能力建设奠定了一定的基础。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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为面向综合能源服务的用电调控终端硬件开发系统示意图；

图2为能源路由器主设备实施例示意图；

图3为IO扩展子设备实施例示意图。

具体实施方式

如图1是本发明提供的面向综合能源服务的用电调控终端硬件开发系统示意图，图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的模块而非按照实际实施时的模块数目及功能，其实际实施时各模块的功能、数量及作用可为一种随意的改变，且其模块的功能和用途也可能更为复杂。

本实施例提供的面向综合能源服务的用电调控终端硬件开发系统包括：能源路由器主设备和IO扩展子设备。

能源路由器主设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本申请实施例的实现。

能源路由器主设备实现与用户交互，并具有：用于向用户显示信息的显示装置，例如，阴极射线管(CathodeRayTube，CRT)或者LCD监视器；以及键盘和指向装置，例如，鼠标或者轨迹球，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈，例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈；并且可以用任何形式，包括声输入、语音输入或者、触觉输入，来接收来自用户的输入。

能源路由器主设备所涉及的无线互联网接入技术可以包括无线局域网络(Wi-Fi，WLAN，Wireless Local Area Networks)、无线宽带(Wibro)、全球微波互联接入(Wimax)、高速下行链路分组接入(HSDPA，High Speed Downlink Packet Access)等等。

面向综合能源服务的用电调控终端硬件开发系统可以与电力数据中心或各个电力设备连接，来获取相应的数据，用电调控终端硬件开发系统可以以能源服务平台的形式对关联的数据进行获取和处理。其中，本发明的系统利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用装置。

能源路由器主设备作为系统设备物理层，是系统中的核心设备，是联接信息物理系统（CPS, Cyber-Physical Systems）与智慧能源服务平台的数据处理设备，在能源互联网和综合能源服务业务推广中，有效解决智慧能源服务平台与客户侧能源CPS融合困难的问题，实现电网侧和客户侧CPS高效互动，在核心设备层面有力支撑智慧能源业务推广应用。

本实施例的能源路由器主设备是一种与终端设备（包括客户侧CPS）双向通信的控制型设备，不仅具备实现数据采集、数据存储、状态监测及动态控制等功能，而且能够实现与智慧能源服务平台或其他管控平台进行实时信息交互。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。

能源路由器主设备包括：CPU、无线通信模块、存储模块、输入装置、LED指示灯、通信接口、USB扩展电路、USB接口以及电源电路；CPU通过通信接口连接到IO扩展子设备，并基于IO扩展子设备获取用电信息；CPU通过与存储模块连接，对获取的用电信息进行储存；CPU通过与输入装置连接，获取用户配置的参数信息以及用户输入的控制指令；CPU通过与LED指示灯连接，显示能源路由器主设备当前的运行状态；电源电路与外电源连接，给能源路由器主设备供电。CPU通过无线通信模块与客户端连接，与客户端进行信息交互。无线通信模块采用MC8635无线通讯模块。

USB扩展电路和USB接口扩展了能源路由器主设备的使用接口，可以使用户直接连接外接设备来进行数据传输。

对于本实施例中的IO扩展子设备设置来讲，IO扩展子设备具有MCU模块、遥测模块、遥信模块、遥控模块以及遥调模块。

遥测模块可以实现就是将变电站内的交流电流、电压、功率、频率，直流电压，主变温度、档位等信号进行采集，从能源路由器主设备监控相应设备运行状态，便于运行人员在能源路由器主设备上进行工况监视。

遥信模块可以实了将开关、刀闸、中央信号等位置信号上送到能源路由器主设备这里采集的遥信包括：开关状态、刀闸状态、变压器分接头信号、一次设备告警信号、保护跳闸信号、预告信号等。

遥控模块由能源路由器主设备发出命令，控制开关的合上或断开。本实施例中，防止遥控操作出现误操作，保证开关可靠运行，需要对操作性质和操作对象进行核对。

遥调模块是能源路由器主设备待控制设备发布调节命令，以满足调控要求。

根据本申请的实施例，IO扩展子设备还设置有通信模块，通信模块采用蓝牙模块、

对于本实施例中的CPU和MCU模块来讲，处理器可以通过使用特定用途集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)、数字信号处理器(DSP，DigitalSignal Processing)、数字信号处理装置(DSPD，Digital Signal ProcessingDevice)、可编程逻辑装置(PLD，Programmable Logic Device)、现场可编程门阵列(FPGA，FieldProgrammable Gate Array)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、被设计为执行这里描述的功能的电子单元中的至少一种来实施，在一些情况下，这样的实施方式可以在控制器中实施。能源路由器主设备和IO扩展子设备分别可以具有软件程序设计语言来实施，程序设计语言包括但不限于面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。

在一个示例性实施例中，能源路由器主设备是边缘物联代理装置在综合能源服务场景的具体应用体现，其具备水、电、气和热数据采集，能效提升和需求响应指令响应，控制策略就地运行等能力。

本发明的能源路由器主设备采用模组化设计，根据使用需求配置相应的模组组合。通过对能源路由器主设备CPU、存储模块、输入装置、LED指示灯、通信接口以及电源电路的设计研发，完成精准用电调控模块试制、验证及量产。可以采用国产高性能工业级MCU芯片、统一安全嵌入式操作系统，分别从硬件平台方案、嵌入式系统及驱动、安全方案及新型功能模块四个方面研究，实现底层硬件、操作系统、和应用层软件的双向解耦，形成能源路由器主设备的硬件模块。

能源路由器主设备还可以实现用电调控标准增删改查，文献查阅，完成数据信息的需求分析。

本实施例中，还可以根据源路由器主设备的具体参数指标，完成源路由器主设备硬件设备的电源电路、主控电路、模块原理图设计，完成电路拓扑结构以及辅助电路的硬件设计。进行打样测试，进行设备的整机组装。基于统一嵌入式安全操作系统实施方案。定制化设计开源操作系统以及外设驱动。源路由器主设备支持内嵌密码管理部门认可的密码算法的安全芯片或安全模组，实现主站、终端的身份认证及数据交互的完整性、机密性、可用性保护。

在一个示例性实施例中，能源路由器主设备具备多能源采集控制，能效管理、需求响应，控制策略运行管理等功能，支持容器数量5~6个，具备设备管理、能源运行、环境等3类业务数据安全隔离功能，能源路由器主设备和IO扩展子设备配合实现接入负荷设备终端数量不少于200个。系统具备数据采集、数据存储、状态监测、双向通信及动态控制等功能的综合能源服务精准用电调控终端，能够实现与智慧能源服务平台或其他管控平台进行实时信息交互，结合能效管理、需求响应、多能协同等场景，开展策略分析并对末端控制装置下发控制行为，为综合能源服务业务运营提供核心设备支撑，对于解决综合能源系统协调控制、云边协同、区域自治等问题，实现多能协同、需求响应、虚拟电厂等高价值业务从示范应用向商业应用转变具有重要意义，为实现及新型电力系统可观、可测、可控能力建设奠定了一定的基础。

本发明涉及的面向综合能源服务的用电调控终端硬件开发系统中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本发明的各方面。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。