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基于物联网的智能电表实时监测系统

更新时间:2019-12-17 21:31:52 大小:1M 上传用户:xiaohei1810查看TA发布的资源 浏览次数:93 下载积分:1分 出售积分赚钱 评价赚积分 ( 如何评价?) 标签:物联网智能电表实时监测系统 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

针对普通电表功能单一,无法实现自诊断以及实时抄表的功能,以TM4C129和LB101模块为硬件核心芯片,设计了一种基于物联网的智能电表实时监测系统.该系统可以实现远程抄表、自诊断、电费自动计算、双向计量和远程通讯的功能.结合软件设计,还可以同时实现电压波动和闪变的监测功能.同时该系统采用3G技术来实现远程通讯,相比于GSM/GPRS,不但提高了数据传输速度,而且满足了监测系统准确传输音频和图像信息的需求.实际实验表明该系统实用可靠、安全性高.

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201年  
期  
2017  
No2  
仪 表 技 术 与 传 感 器  
Instrument Technique and Sensor  
基于 物联 网的 智 能 电 表 实 时 监 测 系 统  
刘卫兵许春香2  
1郑州财经学院 河南郑州 4500002中州大学河南郑州 450005)  
摘要针对普通电表功能单一无法实现自诊断以及实时抄表的功能TM12LB10模块  
为硬件核心芯片设计了一种基于物联网的智能电表实时监测系统该系统可以实现远程抄表自诊  
电费自动计算双向计量和远程通讯的功能结合软件设计还可以同时实现电压波动和闪变的监  
测功能同时该系统采用 技术来实现远程通讯相比于 GSGPRS不但提高了数据传输速度而  
且满足了监测系统准确传输音频和图像信息的需求实际实验表明该系统实用可靠安全性高。  
关键词智能电表物联网实时监测;3G  
中图分类号TP934  
文献标识码A  
文章编号:100284017)120724  
Realtime Monitoring System for Smart Meters Based on Internet of Things  
LIU Weibing XU Chunxiang  
1Zhengzhou Institute of Finance and EconomicsZhengzhou 450000China2Zhongzhou UniversityZhengzhou 450005China)  
AbstractAiming at the function of single meteunable to realize seldiagnosis and real time meter readingthis paper  
proposed a realtime monitoring system based on T12and LB10module as hardware core chiThe system can realize rꢁ  
mote meter readingselfdiagnosisautomatic calculation of electricity twoway measurement and remote communication func ꢁ  
tionCombined with software desigyou can also achieve voltage fluctuations and flicker monitoring At the same time the system  
uses G technology to achieve remote communication compared to GSM GPRSthe data transmission speed was not only im ꢁ  
provedbut also meet the monitoring system to accurately transmit audio and image information needs The actual experiment  
shows that the system is reliable and safe ꢀ  
Keywordssmart meterinternet of thingrealtime monitoring;3G  
0
引言  
力用户和电力公司进行双向通信成为电力用户和电力  
公司之间的桥梁更进一步促进我国智能电网和智能家  
居的发展智能电表的研究和设计对我国电力系统来说  
具有重要意义和实践价值针对这一需求本文设计了一  
套基于物联网的智能电表实时监测系统[3。  
随着国民经济的高速发展和电力系统市场化改革的  
推进现代电力系统面临着诸多问题[1如建立电力公  
司和各个终端之间的互动平台提高配电网络的可靠性  
和安全性提高分布式电源电网兼容性等业界普遍认  
发展智能电网是解决这些问题的必经途径构建智  
能电网是一个庞大而复杂的工程需要分布进行而其中  
第一步就是建设高级计量体系在智能电网的建设中,  
电能表作为控制终端承担着数据计量和互动的功能其  
可靠性准确性和便捷性对人们的日常生活具有重要的  
意义近年来我国电力系统重点进行智能电网的建,  
但传统的电能表由于计量精度低功能单一以及电力公  
司和电力用户之间难以互动等问题越来越难以满足现代  
智能电网的发展需求新型基于无线通信技术的智能电  
不仅能够实现电能的监测和计费功能而且可以使电  
1
系统整体方案设计  
基于联网的智能电表监测系统由 分组  
一部分是智能电表采集节点其主要功能是完  
成电能的采集计算以及短距离通讯另一部分是智  
能电表网关节点其主要功能是完成与采集节点的组  
收集智能电表各个采集节点的的数据然后把采  
集的数据打包通过 的形式发送到服务器数据中  
完成数据共享其系统框图如图 所示。  
2
智能电表硬件系统的设计  
21 智能电表采集节点硬件的设计  
节点硬件设计选用的是 用计量芯片  
[5]  
+ +  
MCU LB101”的方式 其主要是完成电能的采集、  
基金项目:201年度河南省科技攻关计划项目22102210001;  
中州大学科技创新团队建设计划项CXTD20174)  
收稿日期:20170  
计算以及短距离通讯短距离通讯采用的是 47MHz  
无线组网模块 LB101,它的功能是将智能电表采集的  
万方数据  
期  
刘卫兵等基于物联网的智能电表实时监测系统  
73  
本文采用的是高精度计量芯片 ADE795电流互感  
TA1626电压互感器 TV1303来实现电能  
的精确计量用电流互感器和电压互感器对 路  
模拟信号进行采样个电流通道和 个电压通道。  
电流通道 用于测量相电流电流通道 用于测量零  
线电流电压通道输入则用于测量相线与零线电压之  
具体电路图如图 所示。  
1 智能电表监测系统示意图  
电能计量芯片采用 ADE795计量芯片其设计适  
合全世界的单相计量应用的动态范围内有  
功和无功功率计算误差小于 1,精度堪称业界最高对  
于零线电流动态范围内的有功和无功功率  
计算误差小于 利用零线电流测量功能可以实现  
更强大的防窃电功能和更高的计费精度[8。  
节点信息发送给网关节点具体示意图如图 所示。  
5、管脚为差分输入电流通道由电流特  
性优越的电流互感器取样相线电流同理,9、1管脚  
取样零线电流,11、1管脚由电流型电压互感器取样  
电压当零线电流与相线比较出现异常时MCU 驱动  
LED 盗电预警ADE795TM12之间设置通过  
SPI 接口通信配置电表参数读计量芯片寄存器更新  
电能信息和监测电网状态。  
2 智能电表采集节点总体示意图  
22 智能电表电能采集电路的设计  
智能电表不仅仅要精确计量用户电能的消耗更  
要详细监测和记录电网质量安全和用户用电情况。  
3 智能电表电能测量电路图  
23 智能电表通讯电路的设计  
结构自组织自修复两点之间通信距离空旷地带可  
超过 该模块与 MCU 之间直接采用串口的方  
式进行通讯具体电路图如图 所示。  
智能电表采集节点通讯电路采用的是 LB10模  
BL10是低功耗集中式的无线自组网模块工作在  
国家免申请的计量频段 47MHz发射功率可设  
最大可达 10mWdBm接收电流为 mA。  
工作电压范围 射频调制方式为 GFSK空  
中波特率为 bi采用同步跳频通信划分 16  
个网络采用 GSM 频率复用方式网络拓扑为 MESH  
24 智能电表网关节点硬件的设计  
+ +  
网关节点硬件设计选用的是MCU G LB102”  
的方式其主要功能是将收集的各个智能电表采集节  
点的信息通过 的形式发送到服务器数据中心实  
现用户与数据中心信息共享如图 所示MCU 采用  
万方数据  

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