本發(fā)明涉及智慧用能終端管理，具體為基于智慧用能的新型多源協(xié)同終端數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。

背景技術：

1、隨著數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展，社會急需具備穩(wěn)定性、高效性特征的通信設備以及相對完善的新型電力系統(tǒng)，以保障相關工作向智能化、信息化有序發(fā)展。這不僅需要對電力物聯(lián)網(wǎng)以及智能化、自動化電力系統(tǒng)相關設備、組件、技術等進行充分研究，并要在此基礎上將多源數(shù)據(jù)接入與停電研判等應用于相關綜合能源系統(tǒng)之中，以保障我國各行各業(yè)用能系統(tǒng)的有序運作。

2、伴隨能源生產(chǎn)和能源消費結構的不斷變革，傳統(tǒng)采集技術已不能滿足用能領域多場景海量用電數(shù)據(jù)高頻采集和多源設備接入的智能監(jiān)控需求，要實現(xiàn)能源生產(chǎn)、傳輸、消費全環(huán)節(jié)的廣泛連接和深度感知，支撐用能用戶實時用能互動、精準停電分析等多元化的用能需求，迫切需要提供的安全、高效、經(jīng)濟的采集通信服務，持續(xù)推動管理效能提升和轉型升級。

3、目前傳統(tǒng)運行模式下，隨著負荷資源、環(huán)境傳感器、新型能源等數(shù)據(jù)的接入，針對采集頻度、數(shù)據(jù)類型、傳輸速度、響應時延等關鍵技術指標提出了更高的要求。

4、現(xiàn)有系統(tǒng)的用能終端采集數(shù)據(jù)項少、采集頻度低、存儲容量小、傳輸速度慢，不符合“云大物移”的發(fā)展趨勢，同時，終端結構形式單一，功能配置固定、資源配置偏低，難以滿足各種采集現(xiàn)場的個性化安裝及使用要求。本課題根據(jù)各種新增業(yè)務需求，進行的新型多源協(xié)同終端研制，實現(xiàn)海量用電數(shù)據(jù)的全量采集和全息感知。

5、同時，隨著社會進步和技術發(fā)展，公司電網(wǎng)設備和業(yè)務數(shù)量多、規(guī)模大，設備資產(chǎn)重，現(xiàn)有用電終端采集數(shù)據(jù)項少、采集頻度低、存儲容量小、傳輸速度慢，不符合“云大物移”的發(fā)展趨勢，同時，終端結構形式單一，功能配置固定、資源配置偏低，難以滿足各種采集現(xiàn)場的個性化安裝及使用要求。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了基于智慧用能的新型多源協(xié)同終端數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，解決了上述背景技術中提出的問題。

2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術方案予以實現(xiàn)：基于智慧用能的新型多源協(xié)同終端數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，包括硬件架構系統(tǒng)和軟件架構系統(tǒng)；

3、硬件架構系統(tǒng)包括電源模塊、主控單元、本地通信模組、遠程通信模組、本地抄表模組、智能邊緣終端以及控制擴展模組：

4、電源模塊為終端各部分提供工作電源；

5、主控單元通過高速數(shù)據(jù)總線管理各個功能模組；

6、本地通信模組采用hplc&hrf雙模方案，作為終端的本地通道接入不同分布式電源數(shù)據(jù)；

7、遠程通信模組采用4g/5g方案，作為終端的遠程通道，與系統(tǒng)主站平臺交互，上傳采集數(shù)據(jù)或接收并執(zhí)行控制策略；

8、本地抄表模組集成rs485和rs232，用于實現(xiàn)終端外圍近端智能設備的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控；

9、智能邊緣終端采用can、usb、eth多通信接口構建內(nèi)部高速總線，根據(jù)不同功能模組與主控單元之間交互信息的數(shù)據(jù)量、傳輸速率、交互模式選擇合適的總線；

10、軟件架構系統(tǒng)分為系統(tǒng)層和應用層兩層架構；

11、其中，

12、系統(tǒng)層包括嵌入式操作系統(tǒng)、硬件驅動、系統(tǒng)接口層、hal，操作系統(tǒng)通過系統(tǒng)接口層為應用層提供系統(tǒng)調用接口，通過hal提供硬件設備訪問接口；

13、應用層包括各類app，分為基礎app、邊緣計算app、高級業(yè)務app，app之間通過消息總線進行數(shù)據(jù)交互，相互協(xié)同完成智能邊緣終端整體業(yè)務功能。

14、可選的，所述電源模塊固定安裝于終端底部總線背板上，采用單相供電方式，工作電壓為ac80～264v、dc110v/220v，支持交直流自適應，輸出直流電為終端各部分供電；

15、電源模塊采用多路輸出方式，支持主路12v、輔路5v輸出；

16、電源模塊中還包括備用電源；終端備用電源由電池和超容組成，主控單元設計電池倉；

17、備用電源供電范圍包括主控單元、交采計量模組和遠程通信模組，本地通信模塊帶停電上報功能；

18、超級電容容量和能量的計算公式，如式(1)所示：

19、

20、p—終端功率；

21、t—持續(xù)供電時間(180s)；

22、u1—電容初始電壓(5.4v)；

23、u2—電容末端電壓；

24、根據(jù)公式(1)，超級電容容量與終端功率和電容末端電壓有關，其中：

25、a.采用升壓電路，將u2末端電壓降低到1.2v；(u2＝1.2)；

26、b.采用低功耗處理，將主控單元整體功耗降低至5w，維持工作所需功率p約為11.5w；(p＝11.5)；

27、代入公式(1)計算超容理論容量為151f，選擇2組2.7v/330f超容串聯(lián)，超容充、放電管理電路。

28、可選的，所述主控單元選定瑞芯微的rk3568j，并基于該芯片構建終端主控平臺；

29、主控單元模塊由電源管理、核心板、實時時鐘(rtc)、看門狗(wd)、藍牙、安全組件組成，通過模塊接口插到總線背板上，獲取工作電源，并提供通信總線和模組管理信號實現(xiàn)終端各模組的接入和管理；

30、主控單元模塊的供電電源為12v，經(jīng)過電源管理電路(dc/dc)轉化為相應電路的供電電源，其中，核心板為5v供電，其他外圍電路模塊為3.3v供電；12v電源同時用于給備電充電，備電的充放電使能支持軟/硬件互鎖；備電輸出電源給主控單元供電同時通過模塊接口輸出到總線背板，給各個模組供電；

31、主控單元模塊通過模塊接口提供通信總線用于各模組的接入識別和數(shù)據(jù)交互；

32、主控單元模塊通過模塊接口提供管理信號用于各模組的供電控制、插入檢測和類型識別；管理信號包括gpio、iic；

33、主控單元對外通信接口：2路rj45以太網(wǎng)接口，10/100m自適應，rj45插拔壽命不小于500次，支持連接多個主站或設備擴展；1路usb接口，用于終端程序升級和日志拷貝；1路rs232串口，用于液晶屏交互；1路藍牙模塊，滿足ble5.0要求，用于終端本地維護；

34、對內(nèi)通信接口：1路can接口，傳輸速率500kbps、1mbps；1路usb-host接口；1路以太網(wǎng)接口，10/100m自適應；1路iic接口，用于各模組供電和接入管理。

35、可選的，所述本地通信模組采用雙模方案，采用國網(wǎng)q/gdw12087.41雙模物理層標準，遵循q/gdw12087-2020雙模通信互聯(lián)互通技術規(guī)范；

36、本地通信模組采用gd32f450作為主控mcu實現(xiàn)與主控單元模塊的交互及相應的業(yè)務管理功能；模組輸入電壓5v，通過升壓電路輸出12v為hplc的收發(fā)電路供電；通過ldo輸出3.3v為模組其他電路供電；

37、本地通信模組默認使用usb接口，選擇eth接口與主控單元之間建立鏈接。

38、可選的，所述遠程通信模組采用5g公網(wǎng)模組搭建，內(nèi)置gps/bd定位模塊；

39、遠程通信模組默認使用usb接口與主控單元之間建立鏈接。

40、可選的，所述本地抄表模組標配2路rs485和2路can接口，用于終端近端的電負荷智能監(jiān)測設備的數(shù)據(jù)采集和調控；

41、本地抄表模組采用gd32f303作為主控mcu，通過can總線與主控單元模塊進行數(shù)據(jù)交互，用于終端近端負荷智能監(jiān)測設備的數(shù)據(jù)采集；

42、本地抄表模組提供2路rs485接口，提供透明轉發(fā)通信通道；

43、本地抄表模組提供2路can接口，數(shù)據(jù)傳輸采用字節(jié)流。

44、可選的，所述app包括基礎app、邊緣計算app、高級業(yè)務app、其他app；

45、app的通信模型包括app框架、app通信架構、app消息模型；

46、可選的，所述app消息模型包括點對點通信、路由轉發(fā)、mqtt。

47、本發(fā)明提供了基于智慧用能的新型多源協(xié)同終端數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，具備以下有益效果：

48、該基于智慧用能的新型多源協(xié)同終端數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，基于智慧用能的新型多源協(xié)同終端研究，實現(xiàn)多通道及復雜環(huán)境下能源數(shù)據(jù)的采集、傳輸技術，研究基于多能數(shù)據(jù)的控制策略，為智慧能源物聯(lián)網(wǎng)的應用提供數(shù)據(jù)支撐，能夠進一步強化反饋環(huán)節(jié)的實際作用，讓用戶得到更加精準且優(yōu)質的綜合能源類服務。針對能源用戶數(shù)據(jù)存儲的敏感性，利用隱私數(shù)據(jù)簽名驗證機制，驗證交易的真實性，通過對數(shù)據(jù)存儲進行風險分類，確定數(shù)據(jù)存儲安全等級列表，制定對應的安全防護規(guī)范，采用完善的邊界防護、網(wǎng)絡防護、主機防護、應用防護等防護技術和措施，采用惡意代碼監(jiān)控、用戶身份認證、通信信息加密、風控攔截檢測等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全接入、安全存儲和安全傳輸，確保用戶數(shù)據(jù)安全，確保智能用電服務體系的安全可靠。