共享存储与显示装置的智能电表系统及其共享方法
技术领域
本发明涉及表具
技术领域
，特别涉及一种共享存储与显示装置的智能电表系统及其共享方法。背景技术
智能电表是一种计量表具，用于计量用户的用电量，并可以进行远程数据传输，例如实现远程抄表。智能电表一般电路部分和显示部分，显示部分主要用于显示用户的用电量数据。
为了保障用户隐私及财产安全，本申请人于2020年8月31日提出了一种具有隐私保护功能的智能电表，公开号为CN112034249A。在该方案中，是将每一个电表的电表本体与显示部分分开且各自独立，通过将显示部分例如安装于用户家里，以此来避免用电数据被人偷窥，进而保障用户安全。但是该方案也存在一定缺陷，例如每个电表实际上依然配有一个显示装置，每个显示装置的利用率低，且不能降低电表的成本。
传统电表的所有数据都存储在电表的存储模块中，当用户需要查询以往的历史数据时，从电表中调取。但是随着时间增加，电表的数据越来越多，电表的存储模块中的存储的数据也就越来越多，使得电表的存储压力非常大，很有可能因数据量增大，导致数据失真或缺失，那么用户在查询历史数据时，则会出现数据不准确的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种共享存储与显示装置的智能电表系统及其共享方法，以降低电表的存储压力，在电表出厂设置时不用过多考虑电表的存储容量，降低生产成本。
为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：
一种共享存储与显示装置的智能电表系统，包括至少两个电表本体和一个显示装置，所述电表本体包括第一通信单元，所述显示装置包括第二通信单元，所述显示装置还包括存储模块，且与至少两个电表本体通信，用于存储至少两个电表本体在预设时间之前的历史数据，并且至少两个电表本体同时删除已发送至显示装置的历史数据；所述历史数据为预设时间之前的用电量数据。
在上述方案中，电表本体将历史数据发送至显示装置中进行存储，同时删除已发送至显示装置的历史数据，这样可以不断释放电表本体的存储压力。并且电表本体在出厂生产时，不用再过多考虑电表本体的存储容量设计，降低了电表本体的生产成本。
更进一步地，所述显示装置还包括第三通信单元，用于与供电企业服务器进行通信。
在上述方案中，所述显示装置除了要与所有的电表本体连接通信外，还可以与供电企业服务器连接通信，用于与供电企业服务器发送一些相关的报警指令，以及当显示装置的存储容量达到一定的量后，询问供电企业服务器是将存储的用电数据删除，还是将用电数据上传到供电企业服务器。
更进一步地，所述电表本体还包括计时单元，用于设置预设时间、记录起始时刻、记录间隔周期，将预设时间之前的历史数据发送至显示装置。
在上述方案中，不限定预设时间的设置，比如在不同的地区或小区内，可根据用户或管理者的实际需求，将预设时间设置为一个月、一周、一天等等，具有灵活的历史数据上传方式。
更进一步地，历史数据以列表的形式存储于显示装置中，且列表中不包含时间信息，历史数据的时间信息由历史数据存储于列表中的位置，以及显示装置存储历史数据的起始时刻、间隔周期计算得到。
传统的方式是，一个电表本体的历史数据包括该电表本体的序号、历史数据时间、历史数据，而在上述方案中，没有时间序列，也就是不论有多少个电表本体，都没有历史数据对应的时间信息，而是由历史数据存储与列表中的位置，以及显示装置存储历史数据的起始时刻、间隔周期计算得到，让显示装置中存储的历史数据也尽可能的降低存储容量。
更进一步地，所述显示装置还包括显示单元和识别单元，所述识别单元用于识别出与每个电表本体相匹配的用户身份信息，并传输给对应的电表本体，所述显示单元用于显示电表本体所传输的信息以及电表本体的历史数据。
更进一步地，所述识别单元包括电卡插口和读卡模块，读卡模块用于读取插入电卡插口的电卡中的信息，并将读取到的用户身份信息传输至电表本体；或者所述识别单元包括扫描头和识别模块，所述扫描头用于扫描用户提供的编码，所述识别模块用于从所述编码中识别出用户身份信息，并传输至电表本体。
在上述方案中，通过识别单元可以准确地区分当前需要显示的是哪个用户的电表数据，避免数据出错。
另一方面，本发明还提供了一种共享存储与显示装置的智能电表系统的共享方法，包括步骤：
显示装置设置预设时间、记录起始时刻、记录间隔周期，向电表本体发送通信参数设置连接请求，连接成功后将预设时间、记录起始时刻、记录间隔周期发送至电表本体，电表本体开始预设时间计时，显示装置开始预设时间计时；
预设时间到达后，显示装置向电表本体发送通信数据上传连接请求，连接成功后依次向各个电表本体发送上传历史数据的命令，电表本体接收到命令后，将预设时间之前的历史数据发送至显示装置进行存储，并且电表本体同时删除已发送至显示装置的历史数据，电表本体的预设时间计时重新开始；显示装置在前一个电表本体历史数据接收完成之后，再对后一个电表本体发送上传历史数据的命令。
在进一步优化的方案中，所述预设时间为一个月，电表本体将一个月之前以间隔周期依次存储的历史数据发送至显示装置进行存储，并且电表本体将发送至显示装置进行存储的历史数据进行删除。
在进一步优化的方案中，所述显示装置定期向所述电表本体发送同步时钟命令，以便保障电表本体计时准确性。
在进一步优化的方案中，所述显示装置设置有通信时间阈值，若在通信时间阈值内显示装置无法接收到对应电表本体的历史数据，则显示装置进行报警，并向供电企业服务器发送异常报告。
在进一步优化的方案中，电表本体具备向所述显示装置主动发送报警信息的功能，所述显示装置接收到所述电表本体发送的报警信息后，将报警信息发送至供电企业服务器。
在进一步优化的方案中，供电企业服务器定期向所述显示装置发送设备状态查询命令，所述显示装置向与其通信连接的电表本体发送设备状态信息，未收到电表本体信息或收到电表本体异常状态信息，则判定该电表本体异常，否则判定该电表本体正常，将电表本体信息与显示装置自身状态信息发送至供电企业服务器。
与现有技术相比，本发明所提供的智能电表系统，具有以下技术优势：
1)电表本体将历史数据发送至显示装置中进行存储，同时删除已发送至显示装置的历史数据，这样可以不断释放电表本体的存储压力。并且电表本体在出厂生产时，不用再过多考虑电表本体的存储容量设计，降低了电表本体的生产成本。
2)不保存各电表的历史数据时间序列，通过记录起始时间、存储位置、记录间隔时间即可完成时间序列的计算。也就是不论有多少个电表本体，都取消历史数据的时间信息，假如有n个电表本体，则可以节省n组时间序列，让显示装置中存储的历史数据也尽可能的降低存储容量。
3)通过所有的电表本体共用一个显示装置，使得显示装置不再是只显示一个用户的电表数据，而是显示多个用户的电表数据，提高了显示装置的利用率，同时节省了大量显示装置的成本。
4)通过将显示装置与电表本体分开各自独立，使得用户无需再通过打开电表箱才能查看到电表数据，因此可以将电表箱做封闭式管理，继而可以避免非法用户通过在电表本体处私接线缆等方式进行窃电。
5)通过将显示装置与电表本体分开各自独立，且只有正确给出用户身份信息的情况下才可以查看到电表数据和历史数据，使得电表数据只能由用户自己查看，且用户只能查看自己的电表数据和历史数据，避免了非法人员通过查看电表数据而判断是否有人居住，进而实施盗窃等非法行为。
6)通过一个显示装置显示多个用户的电表数据，可以降低所有显示装置工作时的能耗，实现节能环保。
7)通过一个显示装置向供电企业服务器进行数据通信，解决了当前电力载波抄表方案和NB-IOT抄表技术等传统抄表技术面临与每一个智能电表本体依次进行通信的繁琐与通信压力。
8)通过一个显示装置集中存储多个智能电表的历史数据，可以不对电表本体进行开箱操作即可实现对显示装置中的存储模块进行容量升级。
本发明的其他技术优势将在后文实施例中进行阐述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为实施例共享存储与显示装置的智能电表系统的结构示意图；
图2为实施例中一种方式下的显示装置的结构示意图；
图3为实施例中另一种方式下的显示装置的结构示意图；
图4为实施例中又一种方式下的显示装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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器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。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
请参见图1，本实施例中提供了一种共享存储与显示装置的智能电表系统，包括n个电表本体和一个显示装置，n为大于等于2的整数，所述电表本体包括第一通信单元，所述显示装置包括第二通信单元，因此n个电表本体与显示装置均以无线网络的方式连接，以便进行数据传输。n个电表本体可均安装于一个或多个电表箱中，显示装置则独立安装于其他地方，例如某个方便于所有用户到达的公共区域。
所述电表本体还包括测量单元、控制单元，测量单元用于进行用电量数据测量采集，控制单元用于保障电表本体正常工作，例如控制数据采集、收发等。当然地，电表本体还有电源单元，通过外接市电或者内置电池的方式为整个电表的正常工作提供电能。
本方案作为上述基础技术方案的改进，请继续参见图1，在所述显示装置中设置存储模块，同时显示装置设置预设时间、记录起始时刻、设定间隔周期，当电表本体与显示装置建立无线通信连接后，显示装置将预设时间、起始时刻、间隔周期发送至电表本体。电表本体按照起始时刻开始预设时间计时，显示装置开始预设时间计时，比如起始时刻是9:00，预设时间为9个小时，那么电表本体在9:00点的前9个小时开始计时，预设时间9个小时以递减计时的方式，直到为0表示该电表本体的历史数据记录完成。假设间隔周期为10分钟，那么电表本体记录的历史数据为9个小时前的10分钟这个时间段的用电数据。
预设时间以递减的方式计时，直至为0后，显示装置向电表本体发送无线通信数据上传连接请求，连接成功后依次向各个电表本体发送上传历史数据的命令，电表本体接收到命令后，将记录的预设时间之前的历史数据发送至显示装置进行存储，并且电表本体同时删除已发送至显示装置的历史数据。
电表本体的预设时间计时从上一次预设时间计时为0时，开始重新计时，依此循环，电表本体将会把记录的所有历史数据都上传至显示装置进行存储，不断释放自身的存储容量。
每个电表本体的起始时刻都是相同的，但是显示装置在前一个电表本体历史数据接收完成之后，再对后一个电表本体发送上传历史数据的命令。比如现有n个电表本体，预设时间为10天，起始时刻为9:00，间隔周期为10分钟，每个电表本体都记录起始时刻9:00前10天的10分钟历史数据；显示装置在预设时间到达后，也就是起始时刻时，向所有电表本体发送无线通信数据上传连接请求，连接成功后，显示装置向第一个电表本体发送上传历史数据的命令，第一个电表本体接收到命令后，将预设时间之前的历史数据发送至显示装置进行存储；显示装置在第一个电表本体历史数据接收完成之后，再对第二个电表本体发送上传历史数据的命令，最终所有的电表本体都会接收到显示装置发送的上传历史数据的命令。显示装置不同时向所有电表本体发送上传历史数据的命令，是为了避免显示装置的通信信道堵塞。
在本次举例中，起始时刻可以为电表本体投入使用后需要第一次向显示装置发送历史数据的时间，当显示装置或电表本体重新初始化后，可以重新设置起始时刻。另外预设时间和间隔周期的设置也不限于本实施例的限制，可以根据实际使用情况设置。
各个电表本体的历史数据发送至显示装置后，以列表的形式存储，列表中不包含时间信息，传统的存储方式是表1所示：
表1
传统的存储方式不仅每个电表本体的历史数据都需要与其对应的时间信息，并且设置所有电表本体都在同一时刻向显示装置发送历史数据，一方面历史数据同时上传时会造成数据拥堵，另一方面列表中的时间信息会占用显示装置的内存。
而本方案显示装置存储的列表中不包含时间信息，可参见表2的存储表形式：
表2
表2相对于表1来说，减少了100组时间序列，则列表的内存占容量也会比表1的内存占用量低。根据每条历史数据在列表中的位置以及该电表数据的起始时刻、间隔周期，则可以计算出该条历史数据对应的时间信息。
上述改进的方案中，能够充分缓解每个电表本体的数据存储压力，那么电表本体在出厂制造时，就不需要刻意考虑其存储容量，降低生产成本。传统有的方式是将电表本体中的数据上传至供电企业服务器中，但是数据在上传的过程中，一旦电表本体的数量扩大，则上传数据的带宽会受到限制，使得大量的数据不能完整或成功的全部上传到供电企业服务器中。
在更进一步的方案中，所述显示装置通过第三通信单元与云供电企业服务器连接，当显示装置的存储模块中已存储了一定量的历史数据后，比如已存储了80％的历史数据后，向供电企业服务器发起请求，指令显示装置是将最早的历史数据进行删除，或是将最早的历史数据上传到供电企业服务器中，以释放显示装置的存储容量。
并且显示装置设置有通信时间阈值，若在通信时间阈值内显示装置无法接收到对应电表本体的历史数据，则显示装置进行报警，并向供电企业服务器发送异常报告，然后向下一个电表本体发送上传历史数据的命令。
所述显示装置还包括显示单元和识别单元，识别单元主要用于识别出与每个电表本体相匹配的用户身份信息，并传输给对应的电表本体，传输方式可以是广播，也可以是定向传输。电表本体接收到用户身份信息后，根据用户身份信息调取出电表数据，传输给显示装置，显示单元即可显示电表本体所传输的电表数据。若用户需要查询历史数据，则点击对应的查询按键，输入需要查询的时间，显示装置从存储模块中调取历史数据，同样通过显示单元进行显示。
本方案所称历史数据是电表的用电量数据，根据用户身份信息调取出来的电表数据也是电表的用电量数据。用户需要先进行身份信息验证后，才能获取到电表数据和历史数据。
识别单元识别出用户身份信息的方式有多种，下面将列举3种简单的可实施方式：
如图2所示，一种结构下，识别单元包括电卡插口和读卡模块，读卡模块用于读取插入电卡插口的电卡中的信息，并将读取到的用户身份信息传输至电表本体。这种结构实际就是现有电表中显示部分的结构，用户通过插入电卡即可读取出电卡卡号。
如图3所示，另一种结构下，识别单元包括扫描头和识别模块，所述扫描头用于扫描用户提供的编码，所述识别模块用于从所述编码中识别出用户身份信息，并传输至电表本体。此处的编码可以是条形码，也可以是二维码，或者其他码形。在具体实现时，该编码可以是电子码，也可以印制于纸上。在新一代智能电表中，为了进一步方便用户，优选采用电子码代替目前的电卡，用户只需要通过手机展示出电子码即可，无需携带电卡，也可以降低电卡的成本。
如图4所示，在又一种结构下，识别单元包括输入模块，用于输入用户身份信息，并传输给电表本体。输入模块可以是硬件键盘，也可以是触摸键盘，基于用户身份信息的表达方式不同，键盘所包含的键也有所不同，例如只是数字键，又例如是数字键与英文字符键的结合，还例如是数字键、符号键与英文字符键的结合。此种结构下，输入模块最好还包括一个确认键和删除键，以方便于用户在输入错误时修改，以及输入完毕时确认。此种方式不利于用户操作，但是成本相对更低。
识别单元在识别出用户身份信息后，可以通过广播方式向所有的与其连接的电表本体发送用户身份信息，电表本体在接收到用户身份信息后，再去判断该用户身份信息是否与自身匹配，如果匹配则调取出电表数据，并传输给显示装置，若不匹配则忽略，不做任何处理。
由于用户显示电表数据的需求是随意性的，因此显示装置需要一直处于工作或待机状态下才能够启动识别单元进行用户身份信息识别，但是实际上用户的这种需求是相对较少的，有的用户甚至都没有这样的需求，因此即使一个显示装置与很多个电表本体相连接，显示装置的显示任务也相对较少，大部分时间是处于待机状态。因此，为了节省显示装置的能耗，如图4所示，显示装置还可以包括一个启动按钮，当所述启动按钮被触发(例如按压)时，显示装置进入工作模式。
电表本体优选通过无线方式与显示装置连接，但是也不排除电表本体通过有线方式与显示装置连接的可实施方式。例如，电表本体与所述显示装置分别设置有数据接口，所述电表本体与所述显示装置通过电缆线连接。
为了降低电表本体的耗电量，电表本体的第一通信模块可以设置有待机模式与工作模式，待机模式设置有工作窗口T0，在T0时间段内第一通信模块工作T1时间段，周期性检查是否有显示装置的通信请求信号，当接收到显示装置的通信请求信号后，开启工作模式；工作模式下T2时间段内，电表本体的第一通信模块没有接收到任何通信请求信号后，通信模块进入待机模式。
基于上述智能电表系统，本实施例中还提供了一种共享存储与显示装置的智能电表系统的共享方法，包括如下步骤：
步骤S1：显示装置设置预设时间、记录起始时刻、记录间隔周期，向电表本体发送通信参数设置连接请求，连接成功后将预设时间、起始时刻、间隔周期发送至电表本体，电表本体开始预设时间计时，显示装置开始预设时间计时。
所述预设时间为一个月，电表本体将一个月之前以间隔周期依次存储的历史数据发送至显示装置进行存储，并且电表本体将发送至显示装置进行存储的历史数据进行删除。
显示装置将历史数据存储为列表的形式，且所示列表中不包含时间信息，根据历史数据在列表中的位置和起始时刻、间隔时间即可计算出历史数据对应的时间信息。
步骤S2：预设时间到达后，显示装置向电表本体发送无线通信数据上传连接请求，连接成功后依次向各个电表本体发送上传历史数据的命令，电表本体接收到命令后，将预设时间之前的历史数据发送至显示装置进行存储，并且电表本体同时删除已发送至显示装置的历史数据，电表本体的预设时间计时重新开始；显示装置在前一个电表本体历史数据接收完成之后，再对后一个电表本体发送上传历史数据的命令。
步骤S3：所述显示装置设置有通信时间阈值，若在通信时间阈值内显示装置无法接收到对应电表本体的历史数据，则显示装置进行报警，并向供电企业服务器发送异常报告。
作为举例，操作人员在显示装置上设置预设时间T、记录起始时刻T1、记录间隔周期△T，其中预设时间T指的是电表本体记录历史用电数据的时间；记录的起始时刻T1是对所有电表本体记录起始时刻进行统一，避免电表本体A在a时刻记录用电数据，而电表本体B在a+△t时刻记录用电数据；间隔周期△T表示每隔多长时间记录一次用电数据。
首先，显示装置向电表本体发送通信参数设置连接请求，连接成功后将设置的预设时间T、起始时刻T1、间隔周期△T发送至电表本体，电表本体开始预设时间计时，即时间递减方式倒计时，计时为0则表示当前对应电表本体的历史数据记录完成，等待显示装置发送上传历史数据命令。同时显示装置开始预设时间时，保证显示装置与电表本体计时同步，显示装置递减计时为0时，电表本体计时同时也为0。
预设时间到达后，即显示装置预设时间时为0时，显示装置向电表本体发送无线通信数据上传连接请求，连接成功后依次向各个电表本体发送上传历史数据的命令，电表本体接收到命令后，将预设时间期间记录的历史数据发送至显示装置进行存储，并且电表本体同时删除已发送至显示装置的历史数据。
电表本体的预设时间计时重新开始，显示装置预设时间计时重新开始。显示装置在前一个电表本体历史数据接收完成之后，再对后一个电表本体发送上传历史数据的命令。依次类推循环，所有电表本体的历史数据都会上传至显示装置进行存储。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
