引言

目前供電企業(yè)的計(jì)量裝置只能計(jì)量用戶的總用電量,而無法統(tǒng)計(jì)每件家用電器每月用電的電量。當(dāng)用電客戶抱怨"用電多""電表轉(zhuǎn)得快"等問題時(shí),供電企業(yè)只能打印用戶的歷史用電記錄跟用戶溝通,用戶往往不能接受?，F(xiàn)在市場(chǎng)上也有帶計(jì)量功能的插座,可以計(jì)量家用電器的用電量:但是要么只有單一的計(jì)量功能,無法聯(lián)網(wǎng):要么只能通過wi-Fi進(jìn)行聯(lián)網(wǎng),wi-Fi信號(hào)無法覆蓋的區(qū)域就無法使用。本系統(tǒng)的采集器之間主要是通過無線模塊自動(dòng)組網(wǎng)進(jìn)行通信,具有通信距離長(zhǎng)、系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

本系統(tǒng)主要由三部分組成:電能采集器、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)、智能移動(dòng)終端(圖1)。電能采集器由電能總采集器和電能分采集器組成。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)主要是通過第三方的云平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用戶家用設(shè)備的用電情況。智能移動(dòng)終端是用戶的手機(jī)移動(dòng)終端,通過它可以實(shí)時(shí)查看系統(tǒng)的運(yùn)行情況。本系統(tǒng)不但可以有效地為客戶解決"用電多"的難題,還能為用戶進(jìn)行節(jié)能改造提供依據(jù),另外還可以有效預(yù)防用戶家中"間歇性"漏電并定位漏電設(shè)備。

1電能采集器

本系統(tǒng)的電能采集器包括若干個(gè)電能分采集器和一個(gè)電能總采集器,電能總采集器的輸出端與若干個(gè)電能分采集器的輸入端進(jìn)行電氣連接。電能分采集器主要安裝在每件家用設(shè)備的電源處,它的作用是采集設(shè)備運(yùn)行的電能數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)通過無線數(shù)據(jù)通信模塊傳給電能總采集器。電能總采集器主要安裝在用戶家用總開關(guān)處,它在系統(tǒng)中起到承上啟下的作用,負(fù)責(zé)采集總開關(guān)的電能數(shù)據(jù)、接收并處理電能分采集器上傳的數(shù)據(jù)和向遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)、用戶智能移動(dòng)終端發(fā)送數(shù)據(jù)。電能分采集器包括處理器模塊、電能數(shù)據(jù)采集模塊和無線數(shù)據(jù)通信模塊,其中電能數(shù)據(jù)采集模塊和無線數(shù)據(jù)通信模塊均與處理器模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。處理器模塊主要采用ATmega128單片機(jī),ATmega128單片機(jī)是ATMEL公司生產(chǎn)的一種高性能、低功耗的8位AVR微處理器:擁有豐富的片內(nèi)資源,很適合后期系統(tǒng)的進(jìn)一步開放和升級(jí)。電能數(shù)據(jù)采集模塊采用的是sUI-101A工業(yè)級(jí)高精度電能數(shù)據(jù)采集模塊,該模塊是一款互感器隔離的高精度多功能交流數(shù)據(jù)采集模塊,可有效實(shí)時(shí)采集交流電壓、電流、功率、電能、功率因數(shù)、頻率等數(shù)據(jù)?？偛杉髋c分采集器的無線數(shù)據(jù)通信采用的是As32-TTL-1w大功率無線數(shù)據(jù)傳輸模塊,這是一款具有高穩(wěn)定性的工業(yè)級(jí)無線數(shù)據(jù)傳輸模塊,其具有編碼效率高、糾錯(cuò)能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)接收靈敏度高、數(shù)據(jù)傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn),據(jù)測(cè)試最大有效傳輸距離達(dá)8000m。該模塊支持32個(gè)信道,最大可支持65536個(gè)模塊同時(shí)組網(wǎng)工作?？偛杉髋c遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的數(shù)據(jù)通信主要采用UsR-G780V2數(shù)據(jù)傳輸模塊,該模塊能實(shí)現(xiàn)串口設(shè)備與服務(wù)器端的雙向數(shù)據(jù)透?jìng)?支持移動(dòng)、聯(lián)通、電信4G高速接入以及協(xié)議透?jìng)髂Ｊ?具有自定義注冊(cè)包、心跳包功能,支持兩路socket連接,支持TCPserver,支持透?jìng)髟平尤搿?

2遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)及智能移動(dòng)終端

本系統(tǒng)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)采用的是山東有人信息技術(shù)有限公司開發(fā)的透?jìng)髟破脚_(tái)。透?jìng)髟破脚_(tái)專為工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì),根據(jù)用戶應(yīng)用場(chǎng)景選擇不同的應(yīng)用模式,解決了軟件與串口服務(wù)器、GPRs/3G/4GDTU進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交互的問題,實(shí)現(xiàn)了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集和控制。透?jìng)髟破脚_(tái)一站式完成設(shè)備數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制、報(bào)警推送、報(bào)表統(tǒng)計(jì)等功能,可零編程實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控。透?jìng)髟破脚_(tái)還支持微信小程序監(jiān)控,無需安裝手機(jī)APP,相關(guān)人員可通過智能移動(dòng)終端隨時(shí)隨地使用微信小程序快速對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控,隨心所欲地獲取設(shè)備相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)。

3系統(tǒng)工作原理

低壓用戶家庭設(shè)備用電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括電能采集器、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)和智能移動(dòng)終端,其中電能采集器分為電能總采集器和電能分采集器。電能總采集器主要安裝在用戶家用總開關(guān)處,它在系統(tǒng)中起到承上啟下的作用,負(fù)責(zé)采集總開關(guān)的電能數(shù)據(jù)、接收并處理電能分采集器上傳的數(shù)據(jù)和向遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)、用戶智能移動(dòng)終端發(fā)送數(shù)據(jù)。在整個(gè)系統(tǒng)工作時(shí),電能總采集器通過AS32-TTL-1w無線數(shù)據(jù)傳輸模塊對(duì)各電能分采集器進(jìn)行自動(dòng)組網(wǎng)。自動(dòng)組網(wǎng)成功后,AS32-TTL-1w無線數(shù)據(jù)傳輸模塊就會(huì)把組網(wǎng)成功的代碼發(fā)給處理器模塊ATmega128單片機(jī)。ATmega128單片機(jī)收到組網(wǎng)成功的代碼后,就會(huì)通過AS32-TTL-1w無線數(shù)據(jù)傳輸模塊對(duì)各電能分采集器發(fā)出數(shù)據(jù)采集代碼并對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷和初步處理。各電能分采集器一收到電能總采集器發(fā)過來的數(shù)據(jù)采集代碼,則立即把內(nèi)存中采集到的最新電能數(shù)據(jù)通過AS32-TTL-1w無線數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送給電能總采集器。電能分采集器主要安裝在每件家用設(shè)備的電源處,它能對(duì)每個(gè)家用設(shè)備的用電情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)并采集數(shù)據(jù),一旦家用設(shè)備有漏電或偷漏電的情況,能第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并根據(jù)電能分采集器的位置進(jìn)行定位,找到具體漏電家用設(shè)備。透?jìng)髟破脚_(tái)每隔1min就會(huì)通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)向電能總采集器發(fā)出數(shù)據(jù)采集代碼,電能總采集器收到數(shù)據(jù)采集代碼就會(huì)把內(nèi)存中最新的數(shù)據(jù)加密發(fā)送到透?jìng)髟破脚_(tái)去,透?jìng)髟破脚_(tái)會(huì)對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,并把數(shù)據(jù)保存到云平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)中,同時(shí)把數(shù)據(jù)輸出到相應(yīng)的平臺(tái)控件中。

4結(jié)語

低壓用戶家庭設(shè)備用電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的成功研制具有重要意義。該系統(tǒng)中的電能總采集器與電能分采集器是通過自身的無線通信模塊進(jìn)行通信,具有通信距離遠(yuǎn)、抗干擾性強(qiáng)和工作環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),實(shí)用性很強(qiáng)。本系統(tǒng)通過透?jìng)?a href="/tags/云平臺(tái)" target="_blank">云平臺(tái)與用戶移動(dòng)終端相連接,用戶可通過移動(dòng)終端實(shí)時(shí)查看家用電器的電能消耗情況。同時(shí),該系統(tǒng)還具有漏電設(shè)備在線定位功能,用戶通過自己的移動(dòng)終端可實(shí)時(shí)查看到漏電電器的情況和漏電電流的大小,可有效查找出存在"間歇性"漏電的家用電器,進(jìn)而防止危險(xiǎn)的發(fā)生和不必要的經(jīng)濟(jì)損失。此外,通過該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析,能得到家用電器用電情況,有效地為客戶解決"用電多"的難題,并為用戶提供相關(guān)節(jié)能改造方案。萬物互聯(lián),是未來互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的方向,也是智能電力設(shè)備發(fā)展的一個(gè)方向。