基于大数据的智能云控电表系统的设计

潘高鑫 史焕卿 孙嘉诚 文金超

摘要：随着科技的进步，电子产业的发展，人们生活水平的提高，电子式智能电表的出现势不可挡。智能电表相对于传统的机械式电表，具有精度更高，能够实现多费率计费，预判付费时间等功能，优势不言而喻。同时，智能电表的多费率计费，能够让用户在电能生产代价低的时候多用电。生产代价高的时候尽量节约用电。这样能够使发出的电能得到充分利用，有利于资源的节约。所以智能电表取代传统电表是大势所趋。而且生活中电表的应用极其普遍，但是用户对用电量数据的控制，并不是随时可以查看的，并且，在当今快速的生活节奏型下，大家总会忽略缴电费这件小事。为解决此类问题，智能电表在lot技术迅速发展的大环境下，顺势诞生。相比于传统电表智能电表新增了很多功能，例如用电统计、远程控制以及最主要的智能预判。用电统计可以满足用户随时随地查看电费的需求。

关键词：智能;用电统计;远程控制;智能预判

1背景及意义

物联网”、“智能家居”是近几年大火的几个词语.物联网和智能家居是新一代信息技術的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。据预测，2025年物联网设备数量将达到250亿件，在2021年物联网产业就会达到近5000亿元的规模。基千物联网技术的智能家居正逐步走向千家万户。

如今，智能家居更是国内创业者、各大互联网巨头和家电厂商关注的焦点。各种智能家居产品层出不穷，智能家居市场一片繁荣。而用电量的采集，作为智能家居中重要的一项重要数据，必将成为人们日常生活中不可缺少的一项指标，因此智能电表从此诞生。智能电表将会广泛用千个人家庭以及一些公共场所。给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。有效的建立生活模型，方便大家管理日常的小事，提高幸福指数。

2设计目标

主要对智能电表系统的现状进行调研分析，实现系统的各个功能模块，为以后智能化生活的普及以及增加用户便利性生活打好基础。

本系统设计开发完成后能够实现管理员更好的管理还能使各户主方便快捷的查询到自己家的用电情况以及预判需交电费时间，让住户可以及时缴费，本系统界面美观，用户操作界面采用中文汉字操作，使用起来较为方便，操作灵活：本系统的开发具有良好的可扩充性：可根据用户的需求定期更新与维护，实用易操作。

3系统设计原则

系统设计的任务是：在系统分析提出的逻辑模型的基础上，科学合理地进行物理模型的设计。系统模型分为逻辑模型和物理模型。逻辑模型主要确定系统做什么，在系统分析阶段提出而;物理模型则主要解决怎样做的问题，系统分析阶段提出在系统设计阶段提出。

系统设计原则主要有：

1.系统性。系统是作为统一整体而存在的，因此，在系统设计中，要从整个系统的角度进行考虑，系统的代码要统-，设计规范要标准。传递语言要尽可能一致，系统的数据采集要做到数出一处、全局共享，使--次输入得到多次利用。

2.灵活性。为保持系统的长久生命力，要求系统具有很强的环境适应性，为此，系统应具有较好的开放性和结构的可变性。在系统设计中，应尽里采用模块化结构，提高各模块的独立性，尽可能减少模块间的数据耦合：使各子系统间的数据依赖减至最低限度。这样，既便于模块的修改，又便于增加新的内容，提高系统适应环境变化的能力。

3.可靠性。可靠性是指系统抵御外界干扰的能力及受外界干扰时的恢复能力。一个成功的管理信息系统必须具有较高的可靠性，如安全保密性、检错及纠错能力、抗病毒能力等。

4.经济性。经济性指在满足系统需求的前提下，尽可能减小系统的开销。一方面，在硬件投资上不能盲目追求技术上的先进;而应以满足应用需要为前提;另一方面，系统设计中应尽量避免不必要的复杂化，各模块应尽童简洁，以便缩短处理流程、减少处理费用。

5设计方案

智能电表设计包括硬件和软件两部分。

硬件是电路的物质基础。它在软件的协调配合下运行，实现系统功能控制，完成控制任务。硬件包括：电源、变压器部分、esp模块控制部分、继电器部分等等。控制系统的软件，指的是它的全部程序，包括系统软件和应用软件两大类。

6总体设计

1.采用基于CS5463电能检测模块实时监测并采集用户用电量的情况

2.采用NB-IOT模块传输数据至云平台

3.云平台根据接收到的近一月的用户用电量以及用户的缴费情况，建立预警模型

4.云平台利用每日的用户用电量与模型进行比对，判断用户剩余电费是否接近于预警值

5.若用户剩余电费接近于预警值，则通过微信公众号等形式向用户发送提示消息。

6.在用户剩余电费等于或低于预警值，则自动帮用户缴费

7结论

1.与传统的电表相比，智能电表属于智能接入设备，没有危险且繁琐的安装过程。

2.与传统的电表相比，智能电表拥有便捷的提醒功能，能让用户随时随地地知道家庭的用电情况，并做出相应调整。

3.智能电表能大致预测家庭的剩余电费，通过微信等方式提醒用户及时缴费，防止家庭因欠费而停电的现象发生。

参考文献

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[2]冯伟.大数据时代面临的信息安全机遇和挑战2012，第34期

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[4]梁正波.面向智能电网应用的电力大数据关键技术2015，第020期

[5]杨鑫焱，马瑞明.基于云计算的电力数据中心基础架构及其关键技术2016

黑龙江省大学生创新创业训练计划项目（项目编号：202013299044）