具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。此外，此外，在本文中，诸如“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

现有的电能计量终端仅能够获取用户的用电量信息以供电力公司计费使用，而不能为电力服务平台提供足够的用户用电信息，因此，电力服务平台难以根据电能计量终端提供的数据为用户提供增值服务。针对这一问题，本发明提供一种电能计量终端，所述电能计量终端能够对电网信号进行采样以获取采样信号，并通过对所述采样信号进行隔离、模数转换以及预处理等操作来获取用户的用电信息，并将所述用户的用电信息发送至电力服务平台。因此，本发明所述电能计量终端在获取用户的电能的同时，还能够为电力服务平台提供足够的用户的用电信息，以便电力服务平台根据该用电信息为用户提供个性化的增值服务。

请参阅图1，于本发明的一实施例中，所述电能计量终端1包括采样模块11、电能计量模块12、隔离模块13、模数转换模块14和预处理模块15。

所述采样模块11用于对电网信号进行采样，以获取采样信号，所述采样信号包括电压信号和电流信号。特别地，当所述电网信号为三相四线工频交流电信号时，所述采样信号包括三路电压信号和三路电流信号，此时，所述采样模块11可以采用三路电压采样传感器和三路电流采样传感器实现。

所述电能计量模块12与所述采样模块11相连，用于根据所述采样信号获取用户的电能。其中，所述用户的电能的单位为千瓦时，所述电能计量模块12可以根据所述采样信号的电流和电压获取所述用户的电能，也可以采用其他方式获取，此处不做限制。优选地，所述电能计量模块12采用RS-485等方式与电力公司的抄表计费系统相连，以便支撑电力公司的抄表计费等业务。

所述隔离模块13与所述采样模块11相连，用于对所述采样信号中的电压信号和电流信号进行隔离，以使所述模数转换模块14和所述预处理模块15中信号的参考点满足实际需求。具体地，从电网中获取的采样信号参考点往往较高，不利于后续进一步处理且会带来安全隐患，本实施例所述隔离模块13能够将采样模块11的一侧与模数转换模块14的一侧相隔离，以便模数转换模块14一侧可以采用相对较低的参考点，有利于信号处理且不存在安全隐患。

所述模数转换模块14与所述隔离模块13相连，用于对隔离后的采样信号进行模数转换。可选的，所述模数转换模块14采用微软的Azure Sphere物联网模块内置的六路高速ADC模块实现。

所述预处理模块15与所述模数转换模块14相连，用于对模数转换后的采样信号进行预处理以获取用户的用电信息，并将所述用户的用电信息发送至电力服务平台。可选的，所述预处理模块15基于微软的Azure Sphere物联网模块实现。所述预处理模块15对采样信号进行的预处理为初级、简单地数据处理，其获取到的用户的用电信息为初级、简略的信息，例如，所述预处理模块15可以根据采样信号对用户进行粗略地分类，以便获取用户的大致类别。所述电力服务平台，例如微软的Azure Sphere云平台，对所述用户的用电信息进行进一步加工处理，以获取更为深层的、详细的信息，以便为用户提供个性化定制服务。可选的，所述电能计量终端具备Azure Sphere云数据接口，以便实现与Azure Sphere云平台的数据通信。

可选的，所述预处理模块根据所述模数转换后的采样信号的波形进行负荷辨识，以获取用户的负荷类型，例如，通过负荷辨识能够获取用户在某一时段内使用的电器为冰箱、电视机、微波炉等。所述用户的用电信息包括所述负荷辨识的结果，即包含用户的负荷类型。具体地，所述预处理模块预先存储有不同的负荷类型及各负荷类型对应的波形；当所述预处理模块获取到所述模数转换后的采样信号时，将该采样信号的波形与预先存储的波形进行匹配从而获得与该采样信号的波形相同或相近的匹配波形，进而根据该匹配波形对应的负荷类型获取所述用户的负荷类型。

可选的，所述预处理模块根据所述模数转换后的采样信号获取用户的电能质量，所述用户的用电信息包括所述用户的电能质量。具体地，所述预处理模块可以根据所述模数转换后的采样信号的电压、频率和波形等来获取所述用户的电能质量，所述用户的电能质量包括电压质量、电流质量和/或用电质量。优选地，所述用户的用电信息还包括电网中存在的电能质量问题，例如：导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、瞬时或暂态过电压、波形畸变(谐波)、电压暂降、中断、暂升以及供电连续性等。

可选的，所述预处理模块根据所述模数转换后的采样信号获取用户用电状况的时间特征；所述用户的用电信息包括所述时间特征。所述时间特征例如为用户的用电量随时间的变化关系、用户的用电量在不同时段的分布等。

根据以上描述可知，本实施例所述电能计量终端能够对电网信号进行采样以获取采样信号，并通过对所述采样信号进行隔离、模数转换以及预处理等操作来获取用户的用电信息，并将所述用户的用电信息发送至电力服务平台。因此，本发明所述电能计量终端在获取用户的电能的同时，还能够为电力服务平台提供足够的用户的用电信息，以便电力服务平台根据该用电信息为用户提供个性化的增值服务。

在整个电力服务系统中，所述电能计量终端更加靠近用户，一方面，所述电能计量终端能够对采样信号进行预处理，而这部分预处理的工作在传统方案中往往是由电力服务平台实现的，因此，本实施例所述电能计量终端能够减少电力服务平台的数据处理量；另一方面，本实施例将用户电能的采集和用户用电信息的采集合并在一个电能计量终端中实现，便于实际操作。此外，所述电能计量终端对采样信号进行的预处理为初级、简单地数据处理，因此，所述电能计量终端无需具备强大的数据处理能力，有利于降低所述电能计量终端的成本，便于在实际中的推广和应用。

于本发明的一实施例中，所述采样信号包括电流采样单元和电压采样单元。其中，所述电流采样单元用于对电网信号进行采样以获取所述采样信号中的电流信号，所述电压采样单元用于对电网信号进行采样以获取所述采样信号中的电压信号。特别地，当所述电网信号为三相四线工频交流电信号时，所述采样信号包括三路电压信号和三路电流信号，相应的，所述采样模块包括三个电流采样单元和三个电压采样单元。

请参阅图2A，显示为本实施例所述电流采样单元于一具体实例中的电路图。具体地，所述电流采样单元包括分流铜片21和低通滤波电路22；所述分流铜片21的采样点2和采样点3之间采用特殊合金制成，所述特殊合金例如为锰铜合金。具体应用中，所述电网信号通过所述分流铜片21的输入点1流入并由输出点4流出。在采样点2和采样点3之间进行电流采样即可获取所述采样信号中的一路电流信号。所述低通滤波电路22用于滤除干扰信号，以便提升电流采样的精度。

请参阅图2B，显示为本实施例所述电压采样单元于一具体实例中的电路图。本实例中，所述电压采样单元为一电阻分压电路，所述电网信号通过输入点AC_N流入所述电压采样单元，在采样点V2P_A进行电压采样即可获取所述采样信号中的一路电压信号；其中，电阻RA25为一小电阻。

需要说明的是，图2A和图2B所示仅为所述电流采样单元和电压采样单元的一种电路图，具体应用中也可以采用其他电路实现所述电流采样单元和电压采样单元的功能，此处不做限制。

于本发明的一实施例中，所述隔离模块包括信号放大单元和信号隔离单元。其中，所述信号放大单元的输入端与所述采样模块相连，用于对所述采样信号进行放大。请参阅图3A，显示为所述信号放大单元在一具体实例中的电路图。所述信号放大单元包括一放大芯片U4，所述采样信号经过电阻R4后流入所述放大芯片U4的引脚5，其后由所述放大芯片U4的引脚6输出，并进入信号隔离单元。需要说明的是，所述采样信号中的电压信号和电流信号均可以通过所述信号放大单元进行放大。

所述信号隔离单元与所述信号放大单元的输出端相连，用于对放大后的采样信号进行隔离。请参阅图3B，显示为所述信号放大单元在一具体实例中的电路图。所述信号放大单元包括隔离芯片U7，放大后的采样信号经过电阻R7流入所述隔离芯片U7的引脚12，其后由所述隔离芯片U7的引脚7流出并经电阻R8后输出。

可选的，所述隔离模块还包括驱动单元。所述驱动单元与所述信号隔离单元和所述模数转换模块相连，用于实现所述隔离模块和所述模数转换模块之间的阻抗匹配，并用于驱动所述模数转换模块。请参阅图3C，显示为所述驱动单元在一具体实例中的电路图。所述驱动单元包括一驱动芯片U13，所述采样信号自所述隔离单元输出后到达所述驱动芯片U13的引脚3，并从所述驱动芯片U13的引脚1流出后经过电阻R9到达所述模数转换模块。

基于以上对所述电能计量终端的描述，本发明还提供一种电力服务系统。于本发明的一实施例中，所述电力服务系统包括本发明所述的电能计量终端，用于获取用户的电能和用电信息；计费模块，与所述电能计量终端通信相连，用于根据用户的电能进行既非，所述计费模块与所述电能计量终端之间例如可以通过RS485网络相连。所述电力服务平台与所述电能计量终端相连，用于根据用户的用电信息生成用户的个性化服务方案，所述电力服务平台与所述电能计量终端之间例如可以通过WIFI网络相连。所述电力服务平台例如为微软的Azure Sphere平台。此外，所述电力服务平台还可以与用户的手机、电脑等电子设备通信相连，从而为用户提供更加丰富的增值业务。

本实施例中，所述电能计量终端用于获取用户的电能并将其发送至所述计费模块，以便所述计费模块实现计费功能。所述电能计量终端还用于对电网信号进行采样以获取采样信号，并对所述采样信号进行初步处理以便获取用户的大致用电信息，例如，所述电能计量终端能够根据所述采样信号实现对用户的大致分类；所述电力服务平台具有强大的数据处理功能，因而能够对用户的大致用电信息进行深度分析和处理，从而为用户提供个性化的服务。

基于以上对所述电能计量终端的描述，本发明还提供一种电能计量方法，所述电能计量方法可以采用图1所示的电能计量终端加以实施。请参阅图4，于本发明的一实施例中，所述电能计量方法包括：

S11，对电网信号进行采样，以获取采样信号，所述采样信号包括电压信号和电流信号。

S12，对所述采样信号中的电压信号和电流信号进行隔离。

S13，对隔离后的采样信号进行模数转换。

S14，根据模数转换后的采样信号获取用户的用电信息，并将所述用户的用电信息发送至电力服务平台。

基于以上对所述电能及计量方法的描述，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本发明所述的电能计量方法。

本发明所述的电能计量方法的保护范围不限于本实施例列举的步骤执行顺序，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的步骤增减、步骤替换所实现的方案都包括在本发明的保护范围内。

根据以上描述可知，本发明所述的电能计量终端能够对电网信号进行采样以获取采样信号，并通过对所述采样信号进行隔离、模数转换以及预处理等操作来获取用户的用电信息，并将所述用户的用电信息发送至电力服务平台。因此，本发明所述电能计量终端在获取用户的电能的同时，还能够为电力服务平台提供足够的用户的用电信息，以便电力服务平台根据该用电信息为用户提供个性化的增值服务。

此外，本发明将用户的电能和用电信息的采集合并在一个电能计量终端中实现，所述电能计量终端同时具备用户电能的测量功能和电力服务平台的通信功能。并且，所述电能计量终端内置有采样模块、隔离模块、模数转换模块和预处理模块，因而能够实现对采样信号进行处理来获取用户的用电信息并对用户进行粗略分类，因此，所述电能计量终端具有信号采集和预处理等边缘计算功能。所述电能计量终端具备微软Azure Sphere云数据接口，因而可以利用Azure Sphere平台强大的云计算功能实现用户负荷辨识、用户端电能质量分析、用户用电设备分类计算估费等可扩展功能。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。