一种乡村农业电气化用能服务动态响应方法与流程

1.本发明提出的是电力领域的用能方法，尤其适用于乡村电气化改造过程中的用能需求响应，具体的说是一种乡村电气化用能服务动态响应方法。


背景技术：

2.农业电气化是指农业中广泛使用电力，是农业现代化的重要组成部分。主要包括：以电力作为农业机械化的动力资源；采用电器装置进行增温、加热、冷却、照明等；把电子设备 (如电子计算机) 用于生产管理。电气化生产具有效率高、费用低廉、机动灵活和稳定可靠等优点，是农业机械化、自动化、工厂化和管理现代化的物质技术基础，而且广大农村地区风能、太阳能、生物质能等可再生能源资源丰富，是落实碳达峰目标、大力发展新能源的重要途径，因此推动壮大农村新能源产业，加快农村能源转型变革，显得十分必要。
3.目前，大部分农业活动仍采取“作坊式”作业形式，即电气化程度低，自动化水平不高，手工控制用电设备的形式，一是运转作业不及时，二是可能存在高峰集中用电、农闲集中用电等情况，三是对电能综合利用率低，因此在乡村电气化及农业电能替代实施推广中，存在用能需求不明确、规划不合理、用能监测不到位、电气化服务不及时等问题，不能结合当地乡村农业情况，因地制宜的开展用能服务工作。
4.且每个地区的产业模式不同，农业生产活动也不同，若均衡供电可能会存在部分地区电能过剩，如需以农耕或渔业为主，而部分地区电能供给不足，如集中农副产品加工或大型养殖场为主，无法有效结合当地农业生产情况有效供能，无法提供及时、有效的用能服务。
5.轻则造成电网供电压力增大，重则造成农村用电异常，更有甚可能会导致区域断电，影响生产作业。


技术实现要素：

6.为了对农业电气化进行有效、合理的用能供给，及时、有效的提供用能服务，保证生产作业，本发明提出了一种乡村电气化用能服务动态响应方法。该方法通过首先在农业电气化中所涉及的用能设备上增加服务状态硬件，实现对乡村电气化用能设备运行状态监测，当设备运行出现异常时，硬件自动上报，并根据电气化用能情况、设备类型、运行数据、异常数据等形成服务动态响应措施，使相关力量能够快速、准确的解决用能异常问题，实现对农业电气化进行有效、合理的用能供给。
7.本发明解决技术问题所采用的方案是：一种用于乡村电气化用能过程中服务动态响应的方法，将状态硬件与用能设备电流连通，通过状态硬件监测用能设备的状况，实现快速、精准的提供用能服务，并为区域内的农业电气化提供合理、有效的用能供给做参考。
8.所述状态硬件包括电路板和壳体，电路板上设有单片机和分别与之电路连接的通讯单元、用能状态监测模块、异常记录模块、服务事件生成模块和主动上报模块，实现电气
化设备正常运行的情况下完成用能记录和上报。
9.其中，用能状态监测模块主要用于当电气设备用电运行后，监测并记录用电设备的用电数据，形成周期性记录数据，存储在状态硬件的用能状态监测模块中。
10.其中，异常记录模块周期性发出检测电流，根据用能状态监测模块记录的数据进行作业，评估电气设备运行状态，当检测到异常数据时，记录异常数据、异常时间，形成异常记录存储在异常记录模块中，并传输到单片机中。
11.其中，服务事件生成模块根据异常记录检测电流判断事件，当满足条件时，则生成服务事件，并产生服务事件记录存储在服务事件生成模块中。
12.其中，主动上报模块经单片机检测到需要主动上报的服务事件时，使对应的事件数据生成主动上报状态，并由通讯单元将该事件上报到主站。
13.当主站接收到相应信息后，可根据服务事件生成模块发出的服务响应措施值配备相应的服务力量，解决相关设备的异常问题。
14.由于本发明将状态硬件搭载到用能设备上，能够实时监测用能设备的使用情况，并对异常情况进行记录和上报，使配套服务力量快速、准确的到达现场，由于异常记录信息提供设备异常信号，使检修人员能够更加精准的携带检修工具，不必先进行现场勘探再返回拿取工具，或是将可能用到的工具全部携带到现场，能够提高检修效率，避免人力浪费，缩短异常状态时间，保证生产生活；且由于本发明的状态硬件还搭载了用能状态监测模块，且周期性的记录数据，当数据累积到一段时间后，能够反映出该区域的用能实际需求，便于挖掘该区域内的用能潜力，为电能的有效、合理供给提供决策参考，提高能源配置的合理性，且能根据用电峰值或谷值合理配备电能，避免电能浪费。适宜作为乡村电气化用能过程中服务动态响应的方法应用。
附图说明
15.图1为本发明状态硬件电路组成示意图；图2为本发明服务响应方法流程图。
16.图中，1.电路板，2.单片机，3.用能监测模块，4.通讯单元，5.异常记录模块，6.服务事件生成模块，7.主动上报模块。
具体实施方式
17.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.在本发明中，在不矛盾或冲突的情况下，本发明的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本发明中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本发明公开的内容自制。在本发明中，为了突出本发明的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件
进行的省略，或仅作简单描述。
19.本发明所述的一种用于乡村电气化用能过程中服务动态响应的方法，首先在农业电气化中所涉及的用能设备上增加服务状态硬件，在硬件电路中增加存储、通讯构成边缘计算，同时在硬件电路中增加用能状态监测、服务事件生成、服务主动上报等功能，实现对乡村电气化用能设备运行状态监测。当设备运行出现异常时，硬件自动上报，并根据电气化用能情况、设备类型、运行数据、异常数据等形成服务动态响应措施，使相关力量能够快速、准确的解决用能异常问题，同时实现对农业电气化进行有效、合理的用能供给。
20.参阅说明书附图1，所述状态硬件包括电路板1和壳体，电路板1上设有单片机2和分别与之电路连接的通讯单元4、用能状态监测模块3、异常记录模块5、服务事件生成模块6和主动上报模块7，实现电气化设备正常运行的情况下完成用能记录和上报。
21.所述通讯单元4可为4g通讯模块、5g通信模块、wifi模块或其中两种的组合，为更加适应较为偏远地区，所述通讯模块还可搭载2g通讯模块或3g通讯模块，主要用于将服务数据进行无线上传。
22.其中，用能状态监测模块3与用能设备电路连通，主要用于当电气设备用电运行后，监测并记录用电设备的用电数据，根据dl/t 645协议，记录a相电压、a相电流、总有功率等数据，并根据电气设备数据、用电数据和用电时间，形成周期性记录数据，存储在状态硬件的用能监测模块3中。
23.乡村电气化设备监测的状态数据主要分为：1-乡村生活电气化设备运行监测数据：设备类型、开关状态、电流、电压、功率、运行时长等。
24.2-乡村电取暖设备运行监测数据：设备类型、开关状态、电流、电压、功率、运行时长等。
25.3-农业生产电气化设备运行监测数据：设备类型、开关状态、电流、电压、功率、运行时长等。
26.4-种植养殖电气化设备运行监测数据：设备类型、开关状态、电流、电压、功率、运行时长等。
27.其中，通讯单元4应支持tcp/udp通信方式，为5g通讯模块时，数据速率不低于900mbps；为4g通信模块时，数据速率不低于100mbps；通讯单元4为3g时，数据速率不低于144kpbs；通讯单元为2g时，数据速率不低于20kbps。
28.其中，异常记录模块5周期性发出检测电流，根据用能状态监测模块3记录的a相电压、a相电流、总有功率等数据进行作业，评估电气设备运行状态，当检测到其中一项数据为零时，记录异常数据、异常时间，形成异常记录存储在异常记录模块5中，并传输到单片机2中。
29.异常记录时间间隔可在1-30min范围内设置，且异常记录模块5的储存空间应当至少满足能够记录时间间隔为20min的情况下5天的数据存储量。
30.其中，服务事件生成模块6根据异常记录检测电流判断事件，当满足条件时，则生成服务事件，并产生服务事件记录存储在服务事件生成模块6中。
31.其中，主动上报模块7经单片机2检测到需要主动上报的服务事件时，使对应的事件数据生成主动上报状态，并由通讯单元4将该事件上报到主站。
32.当主站接收到相应信息后，可根据服务事件生成模块6发出的服务响应措施值配备相应的服务力量，解决相关设备的异常问题，并收纳汇总服务响应措施的执行情况，将相关数据回传至状态硬件中，触发单片机2进行服务质量评估。
33.其中，电气设备异常判断步骤：步骤1、当电气设备运行使用后，根据用能状态监测模块3产生的监测数据，以a 相电压判断电气化设备运行状态，并以a 相电流、总有功功率，计算出电气化设备用电量：v(a) a相电压c(a) a相电流tap 总有功功率1-乡村生活电气化设备运行状态评估：乡村生活电气化设备a相电压 erl v(a)；乡村生活电气化设备a相电流 erl c(a)；乡村生活电气化设备总有功功率 erl tap；乡村生活电气化设备用电量 erl ec=乡村生活电气化设备a相电流 erl c(a)*乡村生活电气化设备总有功功率erl tap，erl ec=erl c(a)*erl tap；erl v(a)=220表示乡村生活电气化设备连接电源正常；erl ec》0表示乡村生活电气化设备运行用电情况正常。
34.2-乡村电取暖设备运行状态评估：乡村电取暖设备a相电压=reh v(a)；乡村电取暖设备a相电流=reh c(a)；乡村电取暖设备总有功功率=reh tap；乡村电取暖设备用电量reh ec=乡村电取暖设备a相电流reh c(a)*乡村电取暖设备总有功功率reh tap，reh ec=reh c(a)*reh tap；reh v(a)=220，表示乡村电取暖设备连接电源正常；reh ec》0表示乡村电取暖设备运行用电情况正常。
35.3-农业生产电气化设备运行状态评估：农业生产电气化设备a相电压=eap v(a)；农业生产电气化设备a相电流=eap c(a)；农业生产电气化设备总有功功率=eap tap；农业生产电气化设备a相电压eap v(a)=380；农业生产电气化设备用电量eap ec=农业生产电气化设备a相电流eap c(a)*农业生产电气化设备总有功功率eap tap，eap ec=eap c(a)*eap tap；eap v(a)＞220，表示农业生产电气化设备连接电源正常；eap ec》0表示农业生产电气化设备运行用电情况正常。
36.4-种植养殖电气化设备运行状态评估：种植养殖电气化设备a相电压=epb v(a)；
种植养殖电气化设备a相电流=epb c(a)；种植养殖电气化设备总有功功率=epb tap；种植养殖电气化设备a 相电压 epb v(a)= 380；种植养殖电气化设备用电量epb ec=种植养殖电气化设备a相电流epb c(a)*种植养殖电气化设备总有功功率epb tap，epb ec=epb c(a)* epb tap；epb v(a)＞220，表示种植养殖电气化设备连接电源正常；epb ec》0表示种植养殖电气化设备运行用电情况正常。
37.步骤2、异常记录模块5周期性发出检测电流，根据用能状态监测模块3记录的a相电压、a相电流、总有功率等数据进行作业，当检测到其中一项数据为零时，记录异常数据、异常时间，形成异常记录存储在异常记录模块5中，并传输到单片机2中，此时，服务事件生成模块6工作，若该异常需要形成服务，则生成服务事件，传输至单片机2中，由单片机2触发主动上报模块7工作，使对应的事件数据生成主动上报状态，并由通讯单元4将该事件上报到主站：1-乡村生活电气化设备异常：如果erl v(a)n=0，表示乡村生活电气化设备n电压为0，并且erl ec=0表示乡村生活电气化设备n用电量为0，则认为乡村生活电气化设备n电源断开，运行出现异常。erl ar(n)=999，erl ti(n)=异常时长(分钟)。将erl ar(n)、erl ti(n)进行上报。
38.2-乡村电取暖设备异常：如果reh v(a)n=0，表示乡村电取暖设备n电压为0，并且reh ec=0表示乡村电取暖设备n用电量为0，则认为乡村电取暖设备n电源断开，运行出现异常。reh ar(n)=999，reh ti(n)=异常时长(分钟)。将reh ar(n)，reh ti(n)进行上报。
39.3-农业生产电气化设备异常：如果eap v(a)n=0，表示农业生产电气化设备n电压为0，并且eap ec=0表示农业生产电气化设备n用电量为0，则认为农业生产电气化设备n电源断开，运行出现异常eap ar(n)=999，eap ti(n)=异常时长(分钟)。将eap ar(n)、eap ti(n)进行上报。
40.4-种植养殖电气化设备异常：如果epb v(a)n=0，表示种植养殖电气化设备n电压为0，并且epb ec=0表示种植养殖电气化设备n用电量为0，则认为种植养殖电气化设备n电源断开，运行出现异常epb ar(n)=999，epb ti(n)=异常时长(分钟)。将epb ar(n)、epb ti(n)进行上报。
41.当用能状态监测模块3运行一段时间后，由于其周期性采集相关设备数据，因此能够记录该地区的实际用能需求和预计用能需求，掌握乡村电气化的用能状态，对于挖掘乡村电气化的用能需求、以及乡村电能替代需求具有参考价值，能够准确反映出乡村生活、农业电气化、种植养殖等的用能潜力，还能够提升用能服务的针对性和规范性，使电能和服务力量分配更加精准，避免资源浪费或短缺。
42.服务动态响应：当服务事件生成模块6接收到异常数据后，根据用能状态监测模块3的电气化设备类型、运行数据等，计算服务动态响应措施，分为如下步骤：步骤1、接收设备异常数据，评估设备类型和异常级别：
根据接收电气化设备异常上报数据,评估出设备异常级别，如果erl ar(n)=999，则编号为n的乡村生活电气化设备的电源断开，运行出现异常；如果异常时长(分钟)erl ti(n)《10，则认为设备异常刚刚发生，异常级别为c级，erl al=3；如果异常时长(分钟)erl ti(n)》10并且erl ti(n)《30，则认为设备异常已发生一段时间，异常级别为b级，erl al =2；如果异常时长(分钟)erl ti(n)》30，则认为设备异常发生时间较长，异常级别为a级，erl al=1；如果reh ar(n)=999，则编号为n的乡村电取暖设备电源断开，运行出现异常；如果异常时长(分钟)reh ti(n)《10，则认为设备异常刚刚发生，异常级别为c级，reh al=3；如果异常时长(分钟)reh ti(n)》10并且reh ti(n)《30，则认为设备异常已发生一段时间，异常级别为b级，reh al=2；如果异常时长(分钟)reh ti(n)》30，则认为设备异常发生时间较长，异常级别为a级，reh al= 1；如果eap ar(n)=999，则表示编号为n的农业生产电气化设备电源断开，运行出现异常；如果异常时长(分钟)eap ti(n)《10，则认为设备异常刚刚发生，异常级别为c级，eap al=3；如果异常时长(分钟)eap ti(n)》10并且eap ti(n)《30，则认为设备异常已发生，异常级别为b级，eap al=2；如果异常时长(分钟)eap ti(n)》30，则认为设备异常发生时间较长，异常级别为a级，eap al=1；如果epb ar(n)=999，则表示编号为n的种植养殖电气化设备电源断开，运行出现异常；如果异常时长(分钟)epb ti(n)《10，则认为设备异常刚刚发生，异常级别为c级，epb al=c；如果异常时长(分钟)epb ti(n)》10并且epb ti(n)《30，则认为设备异常已发生一段时间，异常级别为b级，epb al=b；如果异常时长(分钟)epb ti(n)》30，则认为设备异常发生时间较长，异常级别为a级，epb al=a；步骤2、计算异常级别应对应的服务响应措施，并传输到单片机2中，由单片机2判定是否需要触发主动上报模块7工作：根据设备异常级别，计算出对应的服务响应措施值srm{响应时间rt，服务人数sp、到达时间at}；1-乡村生活电气化设备异常响应措施值：如果erl ar(n)=999，则按照异常级别erl al，计算出服务响应措施值erl srm为：响应时间erl rt=erl al*100(秒)；
服务人数erl sp=5-erl al(人)；到达时间erl at=erl al*30(分钟)；2-乡村电取暖设备异常响应措施值：如果reh ar(n)=999，则按照异常级别reh al，计算出服务响应措施值reh srm为：响应时间reh rt=reh al*100(秒)；服务人数reh sp=5-reh al(人)；到达时间reh at=reh al*30(分钟)；3-农业生产电气化设备异常响应措施值：如果eap ar(n)=999，则按照异常级别eap al，计算出服务响应措施值eap srm为：响应时间eap rt=eap al*100(秒)；服务人数eap sp=5-eap al(人)；到达时间eap at=eap al*30(分钟)；4-种植养殖电气化设备异常响应措施值：如果epb ar(n)=999，则按照异常级别epb al，计算出服务响应措施值epb srm为：响应时间epb rt=epb al*100(秒)；服务人数epb sp=5-epb al(人)；到达时间epb at=epb al*30(分钟)。
43.服务质量评估根据服务响应措施的执行情况，对电气化用能服务进行成效评估，分为如下步骤：步骤1、根据服务响应措施的返回数据，计算出服务质量评估值；1.1、服务响应措施执行完成返回数据：响应完成时间crt(秒)；完成服务人数csp(人)；服务到达时间cat(分钟)；1.1-1乡村生活电气化设备异常响应措施值：设置响应时间surt=erl rt；设置服务人数susp=erl sp；设置到达时间suat=erl at；1.1-2乡村电取暖设备异常响应措施值：设置响应时间surt=reh rt；设置服务人数susp=reh sp；设置到达时间suat=reh at；1.1-3农业生产电气化设备异常响应措施值：设置响应时间surt=eap rt；设置服务人数susp=eap sp；设置到达时间suat=eap at；1.1-4种植养殖电气化设备异常响应措施值：设置响应时间surt=epb rt；设置服务人数susp=epb sp；
设置到达时间suat=epb at；1.2、服务质量评估值sqa =响应时间评分rtsc+服务人数评分spsc+到达时间评分atsc；判断：设置响应时间surt-响应完成时间crt，如果设置响应时间surt-响应完成时间crt《0，响应时间评分rtsc=0。如果设置响应时间surt-响应完成时间crt《(设置响应时间surt*0.2)，响应时间评分rtsc = 5。如果设置响应时间surt
ꢀ‑
响应完成时间crt《(设置响应时间surt*0.4)，响应时间评分rtsc=10；判断：完成服务人数csp-设置服务人数susp，如果完成服务人数csp
ꢀ‑
设置服务人数susp=0，服务人数评分spsc=5。如果完成服务人数csp-设置服务人数susp》0，服务人数评分spsc=10。如果完成服务人数csp-设置服务人数susp 《0，服务人数评分spsc=0；判断：设置到达时间suat-服务到达时间cat，如果设置到达时间suat-服务到达时间cat《0，到达时间评分atsc=0。如果设置到达时间suat-服务到达时间cat《(设置到达时间suat*0.15)，到达时间评分atsc=5。如果设置到达时间suat
ꢀ‑
服务到达时间cat《(设置到达时间suat*0.3)，到达时间评分atsc=0。
44.步骤2、根据服务质量评估值，计算出服务质量评估等级，完成服务质量评估；如果服务质量评估值erl sqa《15，则认为服务响应措施执行不到位，服务质量较差。服务质量评估等级为c级，sqal=c；如果服务质量评估值erl sqa》=15，并且sqa《25，则认为服务响应措施执行正常，服务质量良好，服务质量评估等级为b级, sqal=b；如果服务质量评估值erl sqa》25，则认为服务响应措施执行到位，服务质量优秀，服务质量评估等级为a级, sqal=a。
45.服务等级情况一方面可为提高电力公司服务质量作参考，另一方面可为电力公司是否需要为该区域增减服务力量作参考，使配套服务与实际情况相结合，使人力、物力得到更高效的利用，避免造成局部资源浪费，也避免造成局部资源欠缺。
46.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。本技术实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言java和直译式脚本语言javascript等。
47.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
48.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指
令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
49.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
50.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
51.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。