電力能源物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

時(shí)間：2022-08-04作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：205

摘要：水電氣繳費(fèi)與人們的生活息息相關(guān)，對(duì)將物聯(lián)網(wǎng)的近場(chǎng)通信(NFC)技術(shù)和移動(dòng)支付技術(shù)應(yīng)用到水電氣付 費(fèi)過(guò)程進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的能源管理系統(tǒng)，以滿(mǎn)足方便快捷的付費(fèi)需求。系統(tǒng)中的智能表計(jì)和手機(jī)終端應(yīng)用 NFC技術(shù)，用戶(hù)使用NFC手機(jī)與智能表計(jì)進(jìn)行通信，并應(yīng)用移動(dòng)支付技術(shù)與能源公司和銀行進(jìn)行信息交互，實(shí)現(xiàn)支付功能。系統(tǒng)功能測(cè)試表明。該系統(tǒng)可行、易操作。

關(guān)鍵詞：近場(chǎng)通信；移動(dòng)支付；遠(yuǎn)程抄表；能源管理；物聯(lián)網(wǎng)；智能表計(jì)




0 引言

近場(chǎng)通信 (Real fieldcommunication，NFC)是一種短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù),允許設(shè)備之間進(jìn)行非接觸式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)交換。我國(guó)主要的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商也相繼推行了NFC移動(dòng)支付標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用NFC的移動(dòng)支付將逐漸成為人們生活不可缺少的一部分。移動(dòng)支付是指移動(dòng)用戶(hù)使用其手機(jī)對(duì)所消費(fèi)的商品或者服務(wù)進(jìn)行賬務(wù)支付的一種服務(wù)方式。用戶(hù)可以通過(guò)終端設(shè)備 向銀行金融機(jī)構(gòu)發(fā)送支付指令，產(chǎn)生貨幣支付或資金轉(zhuǎn)移。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。針對(duì)目前我國(guó)能源管理領(lǐng)域傳統(tǒng)的管理方式存在的問(wèn)題。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的新型能源管理系統(tǒng)。系統(tǒng)NFC技術(shù)應(yīng)用到手機(jī)終端，用 戶(hù)通過(guò)NFC手機(jī)完成與智能表計(jì)和能源運(yùn)營(yíng)公司的信息交互，并利用移動(dòng)支付方便快捷的優(yōu) 勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了抄繳過(guò)程一體化。該系統(tǒng)避免了傳統(tǒng)水、電、氣繳費(fèi)過(guò)程帶來(lái)的各種繁瑣步驟 ，節(jié)省了人力物力，給人們帶來(lái)一種新型的方便快捷的付費(fèi)方式。




1 系統(tǒng)功能

1.1系統(tǒng)的整體功能要求

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)面向水、電、氣表的基于NFC的移動(dòng)支付終端系統(tǒng)，系統(tǒng)框圖如 圖1所示。

用戶(hù)使用具有NFC功能的手機(jī)，通過(guò)GSM/3G/WiFi網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)支付平臺(tái)進(jìn)行信息交互，通過(guò)移動(dòng)支付的方式購(gòu)買(mǎi)水、電、氣量，然后將購(gòu)買(mǎi)量通過(guò)NFC通信接口存人到具有NFC接口的表計(jì)中。同時(shí)，通過(guò)NFC接口讀取表計(jì)的用量信息和狀態(tài)信息，并通過(guò)GSM/3G/WiFi網(wǎng)絡(luò)返回給各個(gè)運(yùn)營(yíng)公司后臺(tái)系統(tǒng)。

1.2 NFC手機(jī)接口的調(diào)用

系統(tǒng)中所使用的手機(jī)是基于A(yíng)ndroid平臺(tái)的NFC手機(jī)。該手機(jī)提供android．nfcpackage和android.nfc.techpackage兩個(gè)API。其中，用來(lái)與本地NFC適配器交互的**層類(lèi)包含在 android．nfcpackage中，這些類(lèi)可以用NDEF數(shù)據(jù)格式表示被檢測(cè)到的tags。用來(lái)對(duì)t屬性查詢(xún)和進(jìn)行I/O操作的類(lèi)包含在android．Nfc.techpackage中，這些類(lèi)分別表示一個(gè)tag支持的不同的NFC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)調(diào)用這兩個(gè)API，可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)與NFC適配器的數(shù)據(jù)交互，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)NFC標(biāo)簽的識(shí)別。

1.3 NqFc標(biāo)簽的識(shí)別

本系統(tǒng)所開(kāi)發(fā)的水、電 、氣表中的NFC模塊都符合ISO.DEP(ISO 14443_4)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)對(duì)android．nfc．techpackage中IsoDep類(lèi)的調(diào)用。NFC手機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)該NFC標(biāo)簽的識(shí)別并進(jìn)行相關(guān)的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)操作，從而實(shí)現(xiàn)NFC手機(jī)與智能表計(jì)的信息交互。

1.4 NFC表計(jì)的管理

能源運(yùn)營(yíng)公司對(duì)用戶(hù)NFC表計(jì)的管理包括兩部分。一是用戶(hù)自助服務(wù)，包括用戶(hù)對(duì)所用水電氣量的查詢(xún)、對(duì)繳費(fèi)記錄的查詢(xún)等操作。二是運(yùn)營(yíng)公司向用戶(hù)發(fā)放帶有NFC標(biāo)簽的水電氣表。并對(duì)其實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理操作，如遠(yuǎn)程抄表、狀態(tài)查詢(xún)等。

1.5 遠(yuǎn)程支付

用戶(hù)的 NFC手機(jī)通過(guò)調(diào)用NetPayClient編程接口函數(shù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了用戶(hù)、能源運(yùn)營(yíng)公司以及銀行三方之間的安全通信。用戶(hù)可以通過(guò)手機(jī)Web直接將銀行賬戶(hù)的錢(qián)轉(zhuǎn)到運(yùn)營(yíng)公司，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)支付購(gòu)買(mǎi)水電氣量。




2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 移動(dòng)支付終端系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu) 

當(dāng) NFC手機(jī)靠近NFC表計(jì)時(shí)，NFC通信模塊進(jìn)入NFC適配器的磁場(chǎng)，接收手機(jī)發(fā)出的射 頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量接收NFC手機(jī)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并發(fā)送出經(jīng)過(guò)加密存儲(chǔ)NFC通信模塊安全芯片中的用量信息和狀態(tài)信息。

裝有定制終端軟件的NFC手機(jī)將這些信息發(fā)送到運(yùn)營(yíng)公司后臺(tái)進(jìn)行處理。運(yùn)營(yíng)公司后臺(tái)收到手機(jī)傳來(lái)的信息并解密后，主動(dòng)將解密的信息回傳給手機(jī)。用戶(hù)也可以通過(guò)手機(jī)終端軟件主動(dòng)發(fā)送查詢(xún)請(qǐng)求并得到運(yùn)營(yíng)公司后臺(tái)的響應(yīng) 。




移動(dòng)支付終端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括運(yùn)營(yíng)公司服務(wù)子系統(tǒng)、NFC手機(jī)終端子系統(tǒng)、NFC表計(jì)子系統(tǒng)。如圖2所示。

2.2 運(yùn)營(yíng)公司服務(wù)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

運(yùn)營(yíng)公司服務(wù)子系統(tǒng)包括表計(jì)管理模塊和遠(yuǎn)程支付模塊兩部分。表計(jì)管理模塊中的表計(jì)指用戶(hù)的水表、電表和燃?xì)獗?，其管理模塊包括管理員表計(jì)發(fā)放、用戶(hù)自助服務(wù)、遠(yuǎn)程支付和數(shù)據(jù)傳輸模塊。遠(yuǎn)程支付模塊通過(guò)對(duì)NetPayClient的安裝與調(diào)用。設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端的遠(yuǎn)程支付功能。NetPayClient是一個(gè)安裝在ChinaPay商戶(hù)會(huì)員側(cè) 的應(yīng)用編程接口函數(shù) 庫(kù)。它與商戶(hù)網(wǎng)上柜面系統(tǒng)相集成，實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者、商戶(hù)和銀行間的網(wǎng)上安全支付。

2.3 NFC手機(jī)終端子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.3.1 NFC手機(jī)接口調(diào)用模塊

通過(guò)調(diào)用Android系統(tǒng)提供的android．nfc包和android．nfc．tech包的兩個(gè)API。手機(jī)接口調(diào)用模塊可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)支付終端軟件與手機(jī)NFC適配器的連接與數(shù)據(jù)通信。通過(guò)調(diào) 用 android．nfc包，可以實(shí)現(xiàn)客戶(hù)端與適配器之間的連接：通過(guò)調(diào)用android．nfc．tech包提供相應(yīng)的IsoDep類(lèi)創(chuàng)建相應(yīng)的對(duì)象?？梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)表計(jì)中NFC電子標(biāo)簽的訪(fǎng)問(wèn)。

2.3.2 NFC標(biāo)簽識(shí)別模塊

為防止電子標(biāo)簽的偽造和標(biāo)簽內(nèi)容被濫用。保證僅有授權(quán)實(shí)體才可以讀取和處理相關(guān)標(biāo) 簽上的信息。NFC手機(jī)通過(guò)建立相應(yīng)的訪(fǎng)問(wèn)控制機(jī)制。在通信時(shí)對(duì)NFC電子標(biāo)簽的身份進(jìn)行 一定的認(rèn)證。從而確保讀寫(xiě)器的安全性。 

2.3.3 數(shù)據(jù)傳輸模塊

在數(shù)據(jù)傳輸模塊中，NFC表計(jì)先校驗(yàn)和計(jì)算所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并把用量信息、表號(hào)和校驗(yàn) 信息傳輸給NFC手機(jī)。NFC手機(jī)將數(shù)據(jù)傳遞給運(yùn)營(yíng)公司后臺(tái)。為了防止傳輸?shù)臄?shù)據(jù)出錯(cuò)或被惡意篡改。運(yùn)營(yíng)公司后臺(tái)通過(guò)校驗(yàn)計(jì)算可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)是否正確。從而決定是否接收該信息。 

數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)表計(jì)加密之后傳送到手機(jī)。由于手機(jī)只有傳遞數(shù)據(jù)的功能而并沒(méi)有解密數(shù)據(jù)的能力。所以手機(jī)只有將獲得的數(shù)據(jù)上傳至運(yùn)營(yíng)公司后臺(tái)。運(yùn)營(yíng)公司后臺(tái)將數(shù)據(jù)解密之后又回傳給手機(jī)客戶(hù)端，才能顯示給用戶(hù)。




3 系統(tǒng)測(cè)試

本設(shè)計(jì)的試驗(yàn)是以燃?xì)赓M(fèi)移動(dòng)支付系統(tǒng)為例，用戶(hù)使用該系統(tǒng)進(jìn)行了全部功能的測(cè)試，包括從開(kāi)始申請(qǐng)到后面支付功能的實(shí)現(xiàn)。測(cè)試結(jié)果如下。

3.1用戶(hù)賬戶(hù)申請(qǐng)測(cè)試

用戶(hù)通過(guò)在燃?xì)夤痉?wù)子系統(tǒng)的自助申請(qǐng)服務(wù)進(jìn)行賬戶(hù)申請(qǐng)與賬戶(hù)管理。打開(kāi)瀏覽器。進(jìn)入“燃?xì)夤居脩?hù)個(gè)人一站式自助服務(wù)中心”用戶(hù)注冊(cè)界面。提交賬戶(hù)申請(qǐng)。接著，燃?xì)夤竞笈_(tái)管理系統(tǒng)中就將出現(xiàn)新的 申請(qǐng)用戶(hù)。燃?xì)夤竞笈_(tái)服務(wù)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)新的申請(qǐng)用戶(hù)的識(shí)別與受理。可以辨別不同用戶(hù)的賬戶(hù)狀態(tài)，同時(shí)可以為用戶(hù)提供不同的服務(wù) 。

3.2用戶(hù)終端遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)上傳測(cè)試

當(dāng)用戶(hù)用NFC手機(jī)靠近NFC燃?xì)獗頃r(shí)。手機(jī)終端讀取燃?xì)獗硇畔ⅰＨ缓髮⑷細(xì)獗硇畔⑼ㄟ^(guò)通信網(wǎng)路傳輸?shù)饺細(xì)夤竞笈_(tái)進(jìn)行有效性分析。燃?xì)夤竞笈_(tái)服務(wù)系統(tǒng)將對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)傳回相應(yīng)的手機(jī)終端。完成用戶(hù)燃?xì)獗頂?shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)讀取與查詢(xún)。當(dāng)用戶(hù)點(diǎn)擊“查詢(xún)近來(lái)繳費(fèi)記錄”時(shí)。通過(guò)手機(jī)向燃?xì)夤竞笈_(tái)發(fā)出繳費(fèi)記錄查詢(xún)申請(qǐng)。后臺(tái)從數(shù)據(jù)庫(kù)中找到相應(yīng)的數(shù)據(jù)并傳回手機(jī)，顯示給客戶(hù)。

3.3 移動(dòng)支付測(cè)試

在測(cè)試過(guò)程中，用戶(hù)點(diǎn)擊“用戶(hù)自助網(wǎng)上繳費(fèi)”按鈕。移動(dòng)支付終端軟件自動(dòng)打開(kāi)手機(jī) 瀏覽器并轉(zhuǎn)到ChinaPay網(wǎng)銀在線(xiàn)頁(yè)面。用戶(hù)即可通過(guò)網(wǎng)銀支付在燃?xì)夤竞笈_(tái)服務(wù)系統(tǒng)中出現(xiàn)的個(gè)人賬戶(hù)支付的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程繳費(fèi)功能。

4 安科瑞能耗云平臺(tái)介紹

4.1系統(tǒng)架構(gòu)介紹




安科瑞能耗云平臺(tái)在變電所或配電室等現(xiàn)場(chǎng)安裝多功能電力計(jì)量?jī)x表；在各用能現(xiàn)場(chǎng)可安裝水表，氣表等各類(lèi)儀表，通過(guò)網(wǎng)關(guān)經(jīng)無(wú)線(xiàn)（3G/4G）或有線(xiàn)的方式將采集的儀表數(shù)據(jù)上傳至公司租賃的云服務(wù)器上，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲(chǔ)、統(tǒng)一管理。具有權(quán)限的用戶(hù)可通過(guò)PC、PAD、手機(jī)等各類(lèi)終端設(shè)備訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)、接收告警信息，方便用戶(hù)及時(shí)知曉各個(gè)點(diǎn)位的用能情況，及時(shí)管理各個(gè)點(diǎn)位用能。

4.2 系統(tǒng)功能介紹

4.2.1支路用能

系統(tǒng)可以統(tǒng)計(jì)各支路某段時(shí)間內(nèi)逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能。系統(tǒng)可查看各支路用能趨勢(shì)，可根據(jù)已有的日期或者自定義時(shí)間進(jìn)行查詢(xún)，并可以將支路用能顯示合計(jì)，以圖表形式顯示。

4.2.2分項(xiàng)能耗統(tǒng)計(jì)

系統(tǒng)可以按照分項(xiàng)進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)與顯示。其中，日分項(xiàng)用能同比分析圖顯示不同分項(xiàng)的當(dāng)日與昨日能耗柱狀圖；用能餅圖顯示各分項(xiàng)過(guò)去31天的用能占比；堆積圖顯示各分項(xiàng)過(guò)去31天的能耗趨勢(shì)；分項(xiàng)用能排名圖顯示被選中分項(xiàng)對(duì)應(yīng)能耗值排名前10位的支路。

4.2.3分項(xiàng)用能報(bào)表

系統(tǒng)可以統(tǒng)計(jì)各分項(xiàng)某段時(shí)間內(nèi)逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能。可查看分項(xiàng)中各支路用能趨勢(shì)，可根據(jù)已有的日期或者自定義時(shí)間進(jìn)行查詢(xún)，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可導(dǎo)出至Excel。

4.2.4能耗的同比環(huán)比分析

系統(tǒng)可將各主要耗能設(shè)備的能耗與去年同期值和上月值進(jìn)行同比環(huán)比分析，檢驗(yàn)節(jié)能效果，根據(jù)分析結(jié)果執(zhí)行節(jié)能績(jī)效考核，以及節(jié)能目標(biāo)的修正。統(tǒng)計(jì)各支路當(dāng)年每月用能及去年同期用能。

4.2.5用能數(shù)據(jù)檢查

系統(tǒng)可以統(tǒng)計(jì)某段時(shí)間內(nèi)各回路與下級(jí)支路的用能差值，**過(guò)一定百分比后醒目顯示，確保計(jì)量體系的完整性、準(zhǔn)確性。

4.3系統(tǒng)設(shè)備選型

5 結(jié)束語(yǔ)

水電氣繳費(fèi)是人們?nèi)粘Ｉ钪?*的部分。傳統(tǒng)繳費(fèi)過(guò)程存在手續(xù)繁瑣、費(fèi)時(shí)費(fèi)力等弊端，人們急需方便快捷的付費(fèi)方式。針對(duì)這一需求，本文提出的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的能源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)想，結(jié)合NFC技術(shù)和移動(dòng)終端的優(yōu)勢(shì)，將移動(dòng)支付技術(shù)應(yīng)用到水電氣付費(fèi)服務(wù)中，將物聯(lián)網(wǎng)的新應(yīng)用和已有公共服務(wù)平臺(tái)緊密結(jié)合在一起。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的付費(fèi)模式還可 以進(jìn)一步拓展到供暖、空調(diào)的付費(fèi)服務(wù)，適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，具有廣闊的應(yīng)用前景和實(shí)用**。




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• 詞條

  詞條說(shuō)明

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  摘要：水泥企業(yè)作為我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中重要的耗能產(chǎn)業(yè)，同時(shí)對(duì)環(huán)境的污染也比較大，因此在水泥企業(yè)中建立能源管理系統(tǒng)，對(duì)水泥企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程過(guò)程進(jìn)行全過(guò)程的監(jiān)控和管理，對(duì)于降低企業(yè)的能源消耗和提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。通過(guò)借助現(xiàn)代信息技術(shù)，對(duì)水泥生產(chǎn)過(guò)程中的能源消耗進(jìn)行監(jiān)控，加強(qiáng)對(duì)水泥企業(yè)的能源管理，對(duì)于降低企業(yè)的生產(chǎn)成本、提高企業(yè)的生產(chǎn)效益具有重要的幫助。關(guān)鍵詞：水泥企業(yè)；能源管理系統(tǒng)；能源消耗&n