一种基于边缘计算的多路共享用电网关控制模组

技术领域

本发明涉及共享用电技术领域，特别是涉及一种基于边缘计算的多路共享用电网关控制模组。

背景技术

共享用电，是在互联网共享精神下，提出的一种即时用电管理模式，它是借助于互联网移动支付平台，客户使用智能手机的微应用扫描电能表条形码或对应的二维码，实现电能表合闸用电、费用实时测算、电费自动扣款，扫码共享用电的特征是即时圈存、实时用电、实时结算；

共享用电网关控制模组是电力公司针对解决百姓“短时用电”难、繁、贵、乱的问题，融合了物联网、互联网、嵌入式系统、云计算、边缘计算等技术，面向电力行业定向研发的一款可以搭载在能源控制器上使用的智能化模组，旨在构建安全、开放、智能、有序、可推广的“共享用电”整体解决方案；边缘计算技术是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务，其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足共享用电应用场景中在网络连接不畅情况下的本地费用结算及控制功能，同时可实现模组对用户测的安全监测和异常情况紧急断电控制的需求；

目前多是通过独立的硬件产品来实现电能表计量数据采集，并通过外围电路实现对终端用户的用电控制，需要独立的电源模块和通信模块，实施成本高，并且目前都需要在电力计量的设备上外接控制设备，电力企业需要对该设备统一管理，定期巡检保养，管理难度大，维护成本高；因此，我们提出一种基于边缘计算的多路共享用电网关控制模组。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于边缘计算的多路共享用电网关控制模组，解决上述背景中提出的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种基于边缘计算的多路共享用电网关控制模组，包括MCU处理器、数据采集模块、安全芯片模块、红外接口模块、存储Flash模块、调试运维模块和后台服务器，所述MCU处理器作为模组运行载体，进行运算和控制，负责本地费控的运算，所述MCU处理器与数据采集模块电性连接，所述数据采集模块包括USB接口和能源控制器，所述数据采集模块通过USB接口与能源控制器交互，获取电能表数据，所述安全芯片模块用于安全接入电力内网相关系统和设备，所述红外接口模块通过红外通信模块与现场作业终端通信，所述存储Flash模块用于分开存储电能表数据信息、各种系统参数、安全及报警事件，所述调试运维模块通过串口与调试机器连接，方便设备开发维护人员调试，所述后台服务器发出指令进行识别开始用电和对结束用电进行计费，所述存储Flash模块与后台服务器电性连接。

所述控制模组的电源由能源控制器供电，使用插针的物理接口。

所述安全芯片模块主要用于身份和权限认证，保证与电网企业系统和现场作业终端通信的安全认证。

所述控制模组包含红外接口，通过红外通信模块与现场作业终端通信。

所述存储Flash模块包括大容量flash和小容量EEPROM存储器件，大容量flash主要用于存储嵌入式软件系统和相关应用程序的固件、数据模型和边缘计算模型程序、电能表数据、窃电分析计算结果数据，远程程序升级功能，小容量EEPROM主要用于存储临时参数、系统参数及配置参数。

所述控制模组包含设备运行指示灯，用于指示设备运行状态，所述MCU处理器与设备运行指示灯电性连接。

所述控制模组支持数据链路和数据稳定传输，断电续传，远程升级，用电安全及报警数据主动上报功能，并且支持国密、商密软件数据加密传输，保证信息安全。

所述控制模组支持本地实时费控，并且根据移动通信网络状况自动切换成远程费控。

本发明具有以下有益效果：

本发明一种基于边缘计算的多路共享用电网关控制模组，具备实现对更多路电能表实现共享用电控制的功能。

本发明一种基于边缘计算的多路共享用电网关控制模组，可借助能源控制的信道实现和共享用电平台的通信，节省了一个通讯信道所产生的通信费用。

本发明一种基于边缘计算的多路共享用电网关控制模组，充分复用能源控制器的电源管理、时钟管理、HPLC通信、4G通信等功能，为实现共享用电的大范围推广奠定了基础。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明一种基于边缘计算的多路共享用电网关控制模组架构图；

图2为本发明一种基于边缘计算的多路共享用电网关控制模组使用环境框图；

图3为本发明一种基于边缘计算的多路共享用电网关控制模组的基本用电流程图。

具体实施方式

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-图2所示：本发明为一种基于边缘计算的多路共享用电网关控制模组，包括MCU处理器、数据采集模块、安全芯片模块、红外接口模块、存储Flash模块、调试运维模块和后台服务器，MCU处理器作为模组运行载体，进行运算和控制，负责本地费控的运算，MCU处理器与数据采集模块电性连接，数据采集模块包括USB接口和能源控制器，数据采集模块通过USB接口与能源控制器交互，获取电能表数据，安全芯片模块用于安全接入电力内网相关系统和设备，红外接口模块通过红外通信模块与现场作业终端通信，存储Flash模块用于分开存储电能表数据信息、各种系统参数、安全及报警事件，调试运维模块通过串口与调试机器连接，方便设备开发维护人员调试，后台服务器发出指令进行识别开始用电和对结束用电进行计费，存储Flash模块与后台服务器电性连接。

总电源掉电后，本控制模组可上传并记录掉电前事件及数据，并可以监控用户用电通道和检修门状态，有异常情况将异常报警上传至电网企业系统；本控制模组可进行窃电分析，并将窃电分析结果发送给电网企业系统或者现场作业终端。

本发明多路共享用电网关控制模组，其功能组成包括本地通讯：采用红外通信，通过掌机可灵活设置设备参数，扩展应对不同扫码用电业务场景；上行通讯：利用集中器提供的4G网络接入能力和USB物理接口与后台服务器进行数据通讯，上行通信协议为基于1376.1扩展协议、面向对象扩展协议，接入国网上国网共享用电平台；下行通讯：通过USB物理接口与集中器的采集模块进行交互，采用统一标准通讯协议进行基本数据的采集；通信安全：提供强大安全保障能力，在上行通信时，使用T-ESAM安全芯片，作为设备的安全认证模块，提供安全的硬件平台，内置SM1/SM2/SM3等算法，实现数据的加密、斛密、身份认证等功能，保证上行接入电力内网的安全，在下行通信，增加身份安全认证功能，保证接入设备的安全合法，采用数据通信应用的国密SM4软加密算法，保证数据传输安全；时钟校正：提供时钟同步功能，配合运营商网络时间服务器使用，可以实现网关高精准时间同步；数据监测：提供实时监控下行用电设备的漏电、过载、过压过流等异常，实时监控总表的电压、电流等数据，保证现场用电安全，及时发现窃电行为并生成预警事件上报；边缘计算，提供在网关设备侧的本地费用测算功能，通过实时抄读下行设备的用电量数据，实现实时对用户用电费用测算功能，避免用户欠费用电；系统升级，提供平台对网关设备、下行设备进行OTA(Over-the-AirTechnology，空中下载技术)方式进行设备升级；有序用电，通过平台和网关之间，通过平台云端智能统一调度能力，结合网关设备侧的边缘执行能力，实现对用电现场的有序用电控制，指导用户避开高峰用电。

实施例2

请参阅图3所示，一种基于边缘计算的多路共享用电网关控制模组，其基本用电流程为包括：

①、用户接线：用户在适合使用的电能表输入端接入用户负载设备；

②、用户扫码：用户扫描电表上的条码或直接在微应用上根据指引操作；

③、开始用电：用户操作开始用电，后台通知共享用电模块；

④、开始计费：共享用电模块读取对应电表的数据并保存，控制电能表接通内置断路器为用户负载设备供电，同时开始计费；

⑤、用电过程：用户持续用电，共享用电模块持续监控用电状态并持续采集电能表相关数据；

⑥、暂停用电：用户操作暂停用电后，后台向共享用电模块下发指令，模块控制电能表断开内置断路器，停止为负载供电同时暂停计费；

⑦、结束用电：用户操作结束用电、超时或者异常用电，共享用电模块停止计费并控制电能表断开内置断路器，停止为用户负载供电，并将用电结果上报至后台服务器。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。