引言

目前供電企業(yè)的計量裝置只能計量用戶的總用電量,而無法統(tǒng)計每件家用電器每月用電的電量。當用電客戶抱怨"用電多""電表轉得快"等問題時,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。現(xiàn)在市場上也有帶計量功能的插座,可以計量家用電器的用電量:但是要么只有單一的計量功能,無法聯(lián)網:要么只能通過wi-Fi進行聯(lián)網,wi-Fi信號無法覆蓋的區(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組網進行通信,具有通信距離長、系統(tǒng)環(huán)境適應性強等優(yōu)點。

本系統(tǒng)主要由三部分組成:電能采集器、遠程數(shù)據監(jiān)測平臺、智能移動終端(圖1)。電能采集器由電能總采集器和電能分采集器組成。遠程數(shù)據監(jiān)測平臺主要是通過第三方的云平臺實時監(jiān)測用戶家用設備的用電情況。智能移動終端是用戶的手機移動終端,通過它可以實時查看系統(tǒng)的運行情況。本系統(tǒng)不但可以有效地為客戶解決"用電多"的難題,還能為用戶進行節(jié)能改造提供依據,另外還可以有效預防用戶家中"間歇性"漏電并定位漏電設備。

1電能采集器

本系統(tǒng)的電能采集器包括若干個電能分采集器和一個電能總采集器,電能總采集器的輸出端與若干個電能分采集器的輸入端進行電氣連接。電能分采集器主要安裝在每件家用設備的電源處,它的作用是采集設備運行的電能數(shù)據并把數(shù)據通過無線數(shù)據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處,它在系統(tǒng)中起到承上啟下的作用,負責采集總開關的電能數(shù)據、接收并處理電能分采集器上傳的數(shù)據和向遠程數(shù)據監(jiān)測平臺、用戶智能移動終端發(fā)送數(shù)據。電能分采集器包括處理器模塊、電能數(shù)據采集模塊和無線數(shù)據通信模塊,其中電能數(shù)據采集模塊和無線數(shù)據通信模塊均與處理器模塊進行數(shù)據傳輸。處理器模塊主要采用ATmega128單片機,ATmega128單片機是ATMEL公司生產的一種高性能、低功耗的8位AVR微處理器:擁有豐富的片內資源,很適合后期系統(tǒng)的進一步開放和升級。電能數(shù)據采集模塊采用的是sUI-101A工業(yè)級高精度電能數(shù)據采集模塊,該模塊是一款互感器隔離的高精度多功能交流數(shù)據采集模塊,可有效實時采集交流電壓、電流、功率、電能、功率因數(shù)、頻率等數(shù)據。總采集器與分采集器的無線數(shù)據通信采用的是As32-TTL-1w大功率無線數(shù)據傳輸模塊,這是一款具有高穩(wěn)定性的工業(yè)級無線數(shù)據傳輸模塊,其具有編碼效率高、糾錯能力強、數(shù)據接收靈敏度高、數(shù)據傳輸距離遠等優(yōu)點,據測試最大有效傳輸距離達8000m。該模塊支持32個信道,最大可支持65536個模塊同時組網工作。總采集器與遠程數(shù)據監(jiān)測平臺的數(shù)據通信主要采用UsR-G780V2數(shù)據傳輸模塊,該模塊能實現(xiàn)串口設備與服務器端的雙向數(shù)據透傳,支持移動、聯(lián)通、電信4G高速接入以及協(xié)議透傳模式,具有自定義注冊包、心跳包功能,支持兩路socket連接,支持TCPserver,支持透傳云接入。

2遠程數(shù)據監(jiān)測平臺及智能移動終端

本系統(tǒng)的遠程數(shù)據監(jiān)測平臺采用的是山東有人信息技術有限公司開發(fā)的透傳云平臺。透傳云平臺專為工業(yè)應用設計,根據用戶應用場景選擇不同的應用模式,解決了軟件與串口服務器、GPRs/3G/4GDTU進行遠程數(shù)據交互的問題,實現(xiàn)了工業(yè)物聯(lián)網的數(shù)據采集和控制。透傳云平臺一站式完成設備數(shù)據采集、遠程控制、報警推送、報表統(tǒng)計等功能,可零編程實現(xiàn)設備遠程監(jiān)控。透傳云平臺還支持微信小程序監(jiān)控,無需安裝手機APP,相關人員可通過智能移動終端隨時隨地使用微信小程序快速對設備進行監(jiān)控,隨心所欲地獲取設備相關運行數(shù)據。

3系統(tǒng)工作原理

低壓用戶家庭設備用電監(jiān)測系統(tǒng)包括電能采集器、遠程數(shù)據監(jiān)測平臺和智能移動終端,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處,它在系統(tǒng)中起到承上啟下的作用,負責采集總開關的電能數(shù)據、接收并處理電能分采集器上傳的數(shù)據和向遠程數(shù)據監(jiān)測平臺、用戶智能移動終端發(fā)送數(shù)據。在整個系統(tǒng)工作時,電能總采集器通過AS32-TTL-1w無線數(shù)據傳輸模塊對各電能分采集器進行自動組網。自動組網成功后,AS32-TTL-1w無線數(shù)據傳輸模塊就會把組網成功的代碼發(fā)給處理器模塊ATmega128單片機。ATmega128單片機收到組網成功的代碼后,就會通過AS32-TTL-1w無線數(shù)據傳輸模塊對各電能分采集器發(fā)出數(shù)據采集代碼并對收到的數(shù)據進行判斷和初步處理。各電能分采集器一收到電能總采集器發(fā)過來的數(shù)據采集代碼,則立即把內存中采集到的最新電能數(shù)據通過AS32-TTL-1w無線數(shù)據傳輸模塊發(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備的電源處,它能對每個家用設備的用電情況進行監(jiān)測并采集數(shù)據,一旦家用設備有漏電或偷漏電的情況,能第一時間發(fā)現(xiàn)并根據電能分采集器的位置進行定位,找到具體漏電家用設備。透傳云平臺每隔1min就會通過移動網絡向電能總采集器發(fā)出數(shù)據采集代碼,電能總采集器收到數(shù)據采集代碼就會把內存中最新的數(shù)據加密發(fā)送到透傳云平臺去,透傳云平臺會對收到的數(shù)據進行處理,并把數(shù)據保存到云平臺的數(shù)據庫中,同時把數(shù)據輸出到相應的平臺控件中。

4結語

低壓用戶家庭設備用電監(jiān)測系統(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行通信,具有通信距離遠、抗干擾性強和工作環(huán)境適應性強等優(yōu)點,實用性很強。本系統(tǒng)通過透傳云平臺與用戶移動終端相連接,用戶可通過移動終端實時查看家用電器的電能消耗情況。同時,該系統(tǒng)還具有漏電設備在線定位功能,用戶通過自己的移動終端可實時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,進而防止危險的發(fā)生和不必要的經濟損失。此外,通過該系統(tǒng)的數(shù)據分析,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,并為用戶提供相關節(jié)能改造方案。萬物互聯(lián),是未來互聯(lián)網技術發(fā)展的方向,也是智能電力設備發(fā)展的一個方向。