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四川理工学院 第十一届“挑战杯”四川省大学生课外学术科技竞赛作品

发布时间:2014-04-12 14:58:30  

第十一届“挑战杯”四川省大学生课外学术科技竞赛作品

远程智能电表抄表系统

(四川理工学院)

(四川 自贡 643000)

队 员:晁 玮

陈俊国

指导教师:符长友

(日期:2008-5-24)

远 程 智 能 电 表 抄 表 系

队员:晁玮 陈俊国

指导教师: 符长友

1 统

摘要:本系统基于ADE7755高准确度电能测量芯片、电力载波模块KQ—100F、实时时钟(RTC)芯片ISL1208、非易失性存储(EEPROM)芯片AT24C256以及AT89S52微处理等芯片综合应用技术,实现远程(距离大于1400米)电力通信(PowerLine Communication)。本系统能实现各电力用户的用电自动计量、存储、传输,同时供电局控制中心能方便、快速查询各用户的用电情况,并实现自动接收个用户的用电量、根据其交费情况实现是否继续给其供电。本系统共分二个模块:发送模块和接收模块,他们之间通过电力通信。发送模块上能实时显示时间及总电量等信息,而接收模块能实时显示时间及接收到的发送模块的总电量。

关键字:远程、智能电表、电力线载波、数据采集、实时时钟

一、方案设计与论证

随着城乡电网建设的深入进行,供电部门所辖电表数量的急剧上升,表计的抄收率较低,人工干扰的环节多,不便于进行线损分析、用电稽查等工作的开展。加之国电公司提出了“要大力推行?一户一表?,集中抄表,服务到户,收费与银行联网”的要求,使电力管理部门一线抄表人员的工作强度极大,抄表难、收费难的问题日趋明显。为了改善电力管理部门面临的难题,同时提高电力管理部门的用电管理水平,我们想设计出一种能够在恶劣环境下也能正常抄表的智能抄表系统,要求完成抄表工作的同时将系统发布的控制信息指令输入电能计量或监控终端仪表中,当达到用户约定的预支电量时启动控制(断电等)操作。

根据智能电表抄表系统题目的要求,提出以下三种设计方案:

1.基于GPRS的无线抄表系统

此方案利用GPRS移动网络系统中提供的无线IP,在GPRS服务网络平台上构建远程无线抄表系统。此方案中,每一个用户电表将绑定一个无线IP,用以在网络中区分各个用户电表数据。用户电表可主动或被动向无线采集器或者无线手抄机传输数据,无线采集器或者无线手抄机通过GPRS与管理终端传输数据。也可以直接通过GPRS与供电局进行数据传输。

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此种方案的需要帮定地址,通常也需要人员到现场进行数据的采集,对于整个系统来说,实时性不高,很难做到即时控制,特别是遇到环境恶劣的地方此方案设计的系统根本无法运行。而且此系统的实施成本很高,对于偏远山区根本无法推广使用。

2.基于GSM的SMS服务功能抄表系统

此方案使用采用GSM的SMS服务功能抄表。本方案不同于方案一之处在于用户电表绑定的不是IP地址而是GSM号,能通过SMS服务中心与管理终端进行通信。此种方案需要设置一个服务平台,尽管是集中的方式,但是还是无形中增加了成本,且在城市信号不是很好,或者干扰比较严重的地方,有很大的出错几率。

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3.电力线载波通信抄表系统

此方案是利用现有的电力线作为载波通信的主体,单表载波模块的载波抄表系统。本方案的主要特点是使用具有远程载波通信功能的模块通过中继方式实现主从机之间的通信。因为使用的是电力线载波方式使得电力线载波通信网的可扩展性非常高,而且线路改造较小,成本较低。

4.三种方案的比较

在方案一和方案二中所使用的市场上已有的那些GPRS/GSM模块成本都很高,而且功耗也没办法降下来,对辅助硬件部分要求较高,造成总体成本偏高,虽然产品成熟,但因要给GPRS模块绑定无线IP,为GSM的SMS服务建立服务平台,现在小区都是混钢结构,极大的屏蔽了传输的距离和效果.所以在国内对于这类产品的大范围推广仍有很大的难度.而在方案三中所使用的利用电力线作为通信介质的电力载波通信,避免了新的通信网络的建设和投资。采用低压电力线通信方案有着极为显著的优越性,具有极大的方便性、免维护性、即插即用等优点。

二、电力线载波通信抄表系统工作原理及设计方案

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四、抄表系统的软件设计

六、总结

通过本次设计,实现了远程电力载波通信抄表系统的基本设计,达到了整个系统设计的预期目标。其中数据采集模块能够对用电量进行比较精确的计量,通过单片机的处理后能够准确的实行按时段对用电量进行统计。我们实现了传输距离的突破,达到并超过了传输1400米的距离,并能够准确无误的传输用电量的数据。但是系统也有不完善的地方,由于传输速度受传输距离的限制,传输速度不够快(在200米的距离能够达到4800bps,但是在1100米的距离时传输速度只能达1200bps),我们所采用的最佳解决方案是设定一个合理的传输距离,并适当提高载波模块的电压就能有效的解决传输速度慢的问题。在整个系统的设计过程中,我们分工合作,互相信任,各司其责,很好的发挥了整个团队的力量,而且有了深刻的团队意识。

七、附录

发射模块(实物图)

接收模块(实物图)

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