基于单片机控制的智能电表抄表系统

基于单片机控制的智能电表抄表系统

作者：LZ

摘要

近年来，随着单片机成本的降低、通信技术的快速发展以及通信技术的多样化，单片机控制结合通信技术，被越来越频繁的运用到人们的生活中。随着我国电网建设不断的深入进行，家用电表数量急剧上升，传统的人力抄表方式费时效率低，而且准确性不高，这个传统的方式已经不符合当今电力改革的要求，研究出智能电表抄表系统是必然的趋势。

本论文研究的是“基于单片机控制的智能电表抄表系统”。电表抄表系统采用ST 意法半导体单片机STM32F103C8T6和电力载波通信芯片ST7540，以及电力载波电路和电平转换电路等外围电路。在单片机控制下，结合FSK调制解调通信技术的电表抄表系统的硬件和软件实现，绘制对应的电路原理图并且实现、编写单片机代码和反复进行软硬件调试等一系列的相关工作，最终做成抄表电路板和软件管理系统。该系统具有可靠性高、可扩展性强、成本费用低、计量准确等特点。主要用于电能信息的自动抄录，实现了居民住宅的电量自动检测、收费和管理。

关键词：智能电表抄表系统；单片机STM32F103C8T6；ST7540；MAX232

Abstract

In recent years, with the rapid development of communication technology, the diversification to reduce chip cost and communication technology, microprocessor control with communication technology, is more and more frequently used in people's lives. With the deepening of China's power grid construction has been a sharp rise in the number of household electric meter, meter reading, human traditional time-consuming low efficiency, and the accuracy is not high, the traditional way can not meet the requirements of the reform of electric power, smart meter reading system is the inevitable trend of.

The research of this paper is the "smart meter reading system based on single chip microcomputer". Automatic meter reading system based on ST single chip microcomputer STM32F103C8T6 and meaning law semiconductor power load and power line carrier communication chip STM7540, circuit and voltage conversion circuit and so on. Under the control of the microcontroller, combined with the automatic meter reading system B-PSK modulation and demodulation of communication technology, the realization of hardware and software, circuit schematic drawing, and the corresponding program and repeated debugging of hardware and software of a series of related work, and ultimately make the meter reading circuit board and software management system. The system has high reliability, scalability, low cost, accurate measurement etc.. Mainly used in automatic transcribing electricity information, the automatic detection, residential electricity charge and management.

KeyWords：The smart meter reading system; STM32F103C8T6 MCU; ST7540; MAX232

目录

1 绪论 (1)

2 总体方案设计 (3)

2.1电表抄表系统功能介绍 (3)

2.2电路模块设计 (4)

2.3电路所涉主要元器件的功能介绍 (5)

2.3.1 STM32F103C8T6单片机芯片 (5)

2.3.2 ST7540电力线载波modem芯片的使用 (8)

2.3.3 MAX232电平转换芯片 (18)

3 硬件电路的设计 (20)

3.1电路设计软件C ADENCE 介绍 (20)

3.2整体电路原理图 (21)

3.3各个电路模块设计解析 (21)

3.3.1晶振电路 (21)

3.3.2复位电路 (22)

3.3.3单片机启动模式选择电路 (23)

3.3.4 TTL/RS232电平转换电路 (24)

3.3.5单片机代码烧录电路 (25)

3.3.6 I2C访问EEPROM电路 (25)

3.3.7发送有源滤波电路 (26)

3.3.8发送无源滤波电路 (27)

3.3.9接收无源滤波电路 (28)

4 软件设计 (30)

4.1单片机与ST7540的程序设计 (30)

4.1.1 ST7450初始化 (31)

4.1.2 写数据 (31)

4.1.3 读数据 (32)

4.1.4 解析数据帧 (33)

4.2单片机与PC之间的通信 (34)

4.2.1 读数据 (35)

4.2.2 写数据 (36)

4.2.3 解析帧 (37)

4.3读写电表数据 (37)

4.3.1 读电表数据程序 (37)

4.3.2写电表数据程序 (38)

5 软件调试 (39)

5.1软件调试使用的工具 (39)

5.2软件调试遇到的问题 (39)

5.2.1单片机与PC串口连线问题 (39)

5.1.2串口数据乱码问题 (40)

结论 (42)

参考文献 (43)

附录A 整体电路原理图 (44)

1 绪论

电力线载波通信是电力系统特有的通信手电，它以电力线作传输媒介，不需另外架设通信线路，电力线结构坚固，作为通信媒介使用可靠性很高、能与电力网建设同步等独有的有点。

通过电力线载波通信方式传送信息，其历史可追溯到20世纪初期；到20世纪中期，低频高压电力线通信技术已广泛用于监控、远程指示、设备保护以及语音传输等领域；我国从50年代开始引进苏联和捷克的载波设备，主要是满足生产调度的需要。20世纪50年代后至90年代早期的三十多年，电力线载波通信开始应用在中压和低压电网上，其开发工作主要集中在电力线自动抄表、电网负载控制和供电管理等领域；值得注意的是，在70年代期间，半导体技术迅速普及，在各个电子应用领域已经逐渐取代了体积大，功耗高的电子管，电力线载波机从电子管式向晶体管式转化也势在必行。20世纪90年代后期至今，电力线载波通信开始研发Internet应用产品，并取得试验应用【1】。

八九十年代以来，我国在电力事业方面，不管是理论研究，或者是操作实践都在不断地取得突破，电网的规模越做越大，各种电站、机组、超高压线路不断增加。我国研究技术虽然起步比较晚，但是发展的速度还是非常可观，有如下几方面：

（1）我国建设拥有全世界长度排名第二的电力输电线路，为将来发展电信互联网提供了坚实的基础。

（2）可实现载波电路长达1053km的两换流站的运行数据控制信息的传输。

（3）电力载波通信部分实现了“五化”，即频谱标准化、产品系列化、功能模块化、器件集成化、监测微机化。

（4）数字式电力线载波机( DPLC——Digital Power Line Carrier) 的开发研制也取得了实质性的进展。

传统低压电力线载波通信一般采用频带传输，利用载波调制将携带信息的数字信号的频谱搬移到较高的载波频率上。

基本的调制方式分为幅值键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。对于低压电力线载波通信而言，FSK系统要求传输带宽比较大，一般用于低速数

据传输，PSK系统的综合性能最好，因此在载波通信技术中得到了广泛的应用。但ASK系统由于误码率指标很差，在实际中应用较少。

电力线载波通信技术发展现状存在的问题【5】：

（1）电力线对数据传输的限制表现在配电变压器对信号有阻隔作用，所以电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传送。

（2）三相电力线间有非常大的信号损失（大约在10dB-30dB），但一般只能在单相电力线上传送。

（3）电力线信道本身存在严重的频率选择和噪声干扰。

电力线如今所表现出来的高衰减，高噪声，高失真等缺点，对于现今电网复杂程度越来越高、对载波通信质量的标准也不断提升，传统的技术已经没办法适应高速路、大容量的要求。

在国外，智能抄表系统技术起步的比较早并且研究深入，技术已经成熟，而我国的国情不同，不能照葫芦画瓢。虽然也有不少这方面的研究，但是技术限制还是非常大的。鉴于电力线载波通信存在的问题比较严重和复杂，本文研究的智能电表抄表系统是基于电力线载波通信技术上，加上相应的软件程序开发设计，使系统运行相对稳定，更重要的是电表计量的准确性方面的提高。

本文设计的系统优点：

（1）系统采用一对多的通信模式，PC管理平台作为主节点,其他终端节点为从节点,多，所有的控制命令都是通过主节点发出，相应的节点回应映，避免了通信冲突的问题，同时简化了复杂通信中的侦听冲突等问题。

（2）本系统按照一定的格式定义了PC和主板卡，以及主板卡和从板卡间通信数据帧，大大提高了通信可靠性，也为日后功能扩展提供了方便。

社会在发展，技术在更新，想象一下现在只要在控制中心电脑里，敲入一指令，就能将某个小区或者某一栋楼里用户家中的电表读数传回来，这是一个多么方便的事情。电力的抄表工人不用顶着太阳或冒着大雨在恶列的环境中挨家挨户去抄表,同时杜绝错抄，故意抄少抄多等个人行为。也为企业节省成本,提高效率。

所以本论文正是研究基于单片机控制抄表系统的设计与制作，希望这一研究能使实际生活变的更加便利和工作更有效率。

2 总体方案设计

2.1 电表抄表系统功能介绍

图2.1功能实现框图

抄表系统所具备的基本功能（见图2.1），详细功能介绍如下：

（1）调制解调：通过ST7540芯片将单片机传过来的数据调制成B-PSK制式,并传到电力载波模块中或将电力载波传过来的数据解调，解调后传到单片机。

（2）电力载波：首先电力载波是指以电力线为传输媒介载体,并在其上进行数据信息传输的一种通信方式,这里我们通过ST7540调制后的数据放到电力线上以及从电力线上接收数据信息通过ST7540进行解调。

（3）终端（电表）: 将当前的数据保存到EEPROM中，便于单片机读数，且掉电不会丢闪。

（4）抄表管理系统：安装在PC机上的管理软件，是抄表中心用来管理用户电表数据和发送指令的统一管理平台,管理平台是一个比较复杂的系统，这里使用串口助手来代替，可以在串口助手写入发送数据以及显示接收到的数据。

2.2 电路模块设计

根据图2-1的功能框图，可制定出相应的电路模块（见图2.2）。

图2.2电路模块设计框图

以上各个电路模块介绍如下：

（1）5V电源电路：为单片机、和ST7540提供所需的稳定5V工作电压。

（2）外部8M晶振电路：给单片机提供工作频率，频率越高执行速度越快，但是这也是有上限的，当然也可以去掉这部分的电路，使用用单片机内部晶振。

（3）复位电路：产生reset信号，单片机收到该信号之后，重新初始化，从头开始运行，相当PC机的的重启。

（4）单片机烧录电路：将编译好的二进制程序通过烧录器写到单片机中。

（5）ST单片机：运行烧录的程序，是整个系统的控制中心。

（6）电平转换电路：将单片机串口输出CMOS/TTL电平转为R232电平。

（7）PC机: 通过串口与单片机连接，接爱单片机传过来的数据，并向单片

机发送指令。

（8）EEPROM读写电路：单片机通过i2C协议将eeprom里电表数据读回来,这里假设终端(电表)将数据存放在eeprom中。

2.3 电路所涉主要元器件的功能介绍

2.3.1 STM32F103C8T6单片机芯片

一、STM32F103C8T6介绍

电路中MCU采用 ST(意法半导体)单片机芯片STM32F103C8T6（见图2.3）。

图2.3 STM32F103C8T6

STM32F103C8T6【2】是ST公司103系列中的一个成员，使用LQFP48封装，顾名思义只有48只pin脚,它的内核使用的是ARM的Cortex?-M3内核，该内核ARM 最新一代的嵌入式微处理器，它进一步降低了MCU的功耗和缩减的引脚数目,同时提供选择低成本的平台，与此同时拥有了卓越的计算性能和先进的中断系统响应。STM32F103C8T6是32位的ARM RISC处理器，它提供高效的代码效率，在8和16位系统的存储空间上充分发挥了ARM内核的高性能。STM32F103C8T6最大工作频率72MHz,片内集成了20k SRAM , 比起51单片机速度上快了很多,同时它具有64K 片内flash非易失性存储器，一般将重要的数据保存到flash中，就

算突然断电，数据也不会丢失。STM32F103C8T6具下以下的标准功能：3个USART、3个16位定时器和1个高级定时器、2个SPI、2个I2C、1个USB、1个CAN、1 个PWM定时器、1个ADC。另外STM32F103C8T6支持三种低功耗模式: 如睡眠模式、停机模式、待机模式。同时支持DMA,允许存储器到存储器、设备到存储器和存储器到设备的数据传输,通常运用于SPI、I2C、USART等。

二、STM32F103C8T6各引脚介绍

图2.4 STM32F103C8T6引脚排列

STM32F103C8T6引脚排列、芯片采用LQFP48（见图2.4）

（1）VDD_x: 2.0～3.6V直流电源。注:x是指芯片多个VDD分别用1,2,3.....来区分。

（2）VSS_x：接地或者电源负极。

（3）VDDA：模拟电源,电压在2.0～3.6V之间，主要作用是为ADC、复位模块、 RC振荡器和PLL的模拟部分提供供电。使用ADC时， VDDA不得小于2.4V。VDDA和VSSA必须分别连接到VDD和VSS。

（4）PD0_OSC_IN,PD1_OSC_OUT:即OSC_IN和OSC_OUT分别连接外部晶振和输入端和输出端。当使用内部晶振，因为该MCU使用的是48脚，所以这两个PIN 脚各连接10K电阻接地(此方法可提高EMC性能)或者分别重映射OSC_IN和OSC_OUT至PD0和PD1，再配置PD0和PD1为推挽输出并输出'0'。此方法可以减小功耗并节省2个外部电阻。

（5）NRST:异步复位脚,NRST输入低电平的时，MCU处于复位状态，重设所有的内部寄存器，及片内几十KB的SRAM,NRST从低电平变高时，PC指针从0地址开始。

（6）BOOT0和PB2(BOOT1):启动运行模式,有三种：1.在片内的flash中运行。2.在片内的SRAM中启动运行。3.外部flash启动运行。这里直接将BOOT0连接电阻接高，也就是在片内的flash中动启动运行。

（7）RST：复位脚,高电平有效。单片机上电时，晶振向RST脚连续提供2 个机器周期高电平复位单片机。另外看门狗计时溢出后，连续向RST 脚输出高电平,复位单片机。

（8）PA2: 1.作为USART2_TX同步/异步发送器，接口的通信速率可达2.25兆位/秒。 USART接口具有硬件的CTS和RTS信号管理、支持IrDA SIR ENDEC 传输编解码、兼容ISO7816的智能卡并提供LIN主/从功能。2.作为ADC12_IN2，表示表示这个引脚可以是ADC1_IN2或ADC2_IN2的模数转换器 3.它也可以作为TIM2_CH3，定时器2的第三通道。

（9）PA3: 1.作为USART2_RX同步/异步收接器，与PA2一起组合成完整的一对串口通信。2.作为ADC12_IN3，表示表示这个引脚可以是ADC1_IN3或ADC2_IN3的模数转换器 3.它也可以作为TIM2_CH4，定时器2的第四通道。

（10）PA9:同PA2,不同的地方是，它作为USART1_TX通信速率达到4.5兆位，但不具有ADC功能。

（11）PA10:同PA3一样，与PA9一样不具有ADC功能。

（12）PB6：1.I2C1_SCL 作为I2C的时钟控制线。2.TIM4_CH1 作为定时器4的第一通道。

（13）PB7: I2C1_SDA可作为I2C的数据线。TIM4_CH2作为定时器4的第二通道。

（14）PA13: 带上拉的输入 1.JTMS 作为JTAG烧录数据输入脚，配合JTCK 可实现调式，程序烧录到单片机。2.SWDIO功能和JTMS相同，它主要用于SWD 模式下。SWD 模式比 JTAG 在高速模式下面更加可靠。在大数据量的情况下面JTAG 下载程序会失败, 但是 SWD 发生的几率会小很多。所以一般建义用SWD 模式。

（15）PA14:带下拉的输入 1.JTCK 作为JTAG的时钟输入线,需要和JTMS 一起使用2.SWCLK作为SWD模式下的时钟输入线，同样需要配置SWDIO才能使用。

（16）Pxx:默认作为普通的I/O，电平为CMOS,但兼容TTL电平。注：xx是指A~~E。

2.3.2 ST7540电力线载波modem芯片的使用

ST7540【3】由意法半导体简称ST,设计生产的新型电力线通信收发芯片,它向上兼容了上一代的芯片ST7538,并且它支持EHS和KONNEX(EN50090)等多种独有或开放的FSK调制技术通信协议。ST7540主要应用于家庭和工业等领域。例如供电公司集中式远程智能抄表业务以及家电控制等。该芯片内包括输出电流和电压控制回路,用来保证数据能够安全和可靠地传输。同时ST7540芯片内部集成了功率放大器和可选的多种附加功能,功能非常强大。其实物图见图2.5。

图2.5 ST7540实物图

一、引脚说明（见图2.6和表格2.1）：

图2.6 ST7540引脚排列

表2.1 引脚说明

二、ST7540的特征：

（1）采用单电源：工作在7.5～12.5V,内部集成线路驱动器和5V,3.3V两个线性调整器,电流高达50mA,数字电压为3.3V或5.0V。

（2）ST7540具有非常低的功耗,静态电流5mA。

（3）控制方面：ST7540芯片工作通过内部寄存器控制和同步串行接口来编程。

（4）ST7540带有看门狗定时器、时钟输出、输出电压和电流控制、载波或前同步检测、可暂停工作和使用等功能。

（5）除了(4)提到的功能之外，ST7540还带有8个可编程发送频率,可编程波特速率最高为4800B/s,接收灵敏度可达500μV(rms),同时具有UART/SPI主接口,并且向下兼容前期的电力线收发芯片ST7538和ST7537,大大方便了用户的使用和升级。

（6）ST7540内置了很多模块，如：自动电平控制、电压及电流控制模块、振荡器模块、串行接口模块、滤波器、FSK调制解调模块等等。

三、应用范围：

电力抄表，城市路灯控制、工业现场数据传输、断缆监测，智能家电控制，楼宇智能灯光控制，消防及保安系统，舞台灯光音响控制,家电控制器等等。

四、工作原理:

1.与主机相关

表

2.2 串口交换数据

1.1 ST7540与主机之间主要是通过串口来交换数据。REG_DATA和RxTx管脚主要控制管理数据的传输，RxD,TxD和CLR/T管脚传输数据。ST7540有四种工

作模式：

(1)数据接收

(2)数据传送

(3)控制寄存器读

(4)控制寄存器写

1.2 ST7540与主机的两种通信接口方式【6】

SPI:管脚UART/SPI为低电平(0)时，RX和DX被选作SPI类型,工作于异步工作模式。

UART:管脚UART/SPI高电平(1)时，RX和DX被选作UART类型，主机和ST7540工作于同步工作模式。

另外当管脚REG_DATA=0和管脚RXTX=1时，ST7540处于接收工作模式。当没有数据传输时，管脚RxD处于空闲状态。RxD当前值取决于管脚UART/SPI，UART/SPI为”0”，它为”0”；UART/SPI为”1”,它为”1”。最后UART接口允许被连接到一个UART兼容设备而SPI接口允许被连接到一个SPI兼容设备。

1.3 异步工作模式:

在异步模式下,数据交换没有任何数据时钟参考。主机控制器在接收模式必须恢复时钟参考和在传输模式控制比特时间。如果RxTx线设置为“1”和

REG_DATA = " 0 "(数据接收),ST7540进入空闲状态。在TCC时间后，芯片将接收到的数据到RxD接收线上。如果RxTx线设置为“0”和 REG_DATA = " 0 "(数据),ST7540进入空闲状态,传输电路开启，TCC时间后，芯片将TxD线上的数据传送出去。连接图（见图2.7）：

图2.7 异步工作电路图

1.4 同步工作模式：

在同步模式ST7540的一直是通信主体。并通过CLR / T线的提供参考时钟。当ST7540的处于接收模式有内部的PLL恢复的时钟参考。在CLR /T上升沿时，RXD处于稳定状态。

当ST7540处于传送方式,并且是内部产生参考时钟，在CLR /T是上升沿时接收TXD线上的数据。如果RxTx=“1”和reg_data =“0”（接收数据），ST7540的进入空闲状态和CLR / T线置于低电平。在Tcc时间后，通过芯片接收到RXD 线上的数据。如果RxTx设置为“0”和reg_data =“0”（数据传输），ST7540的进入空闲状态和传输线路接通。在Tcc时间后，将TXD线上数据传送出去。（见图2.8）

图2.8 同步工作电路图

1.5 接收模式

当控制端口RxTx=1且REG_DATA=0时，ST7540芯片处于接收状态。为了保证输入信号在比较低信噪的情况下，仍然拥有很宽的动态范围,信号经滤波后直接从RX_IN端口读入。这个模块中要对输入信号进行滤波,首先需要设置一个中心频率并使用选中的信道频率设定的窄带滤波器。ST7540 FSK【13】解调过程:首先变换信号的频率就是把输入的信号和芯片内置的正弦波发生器产生的正弦波形的频率进行混合，然后将混合的信号送入滤波器进行滤波，最后一步就是进行解调。以上的整个过程一共进行了三次滤波，这样做的目的是更好的减小噪声的干扰。另外ST7540芯片还有一点优势:就是芯片开始接受数据时，这时RxTx=1,芯片内信号发送模块的电路全部关闭，降低芯片的功耗和节省电能,避免电能浪费。内部图（见图2.9）：

图2.9 芯片接收模式内部图

1.6 传输模式

当控制端口RxTx=0且REG_DATA=0时，ST7540芯片处于发送状态。与接收模式不一样的是RxTx=0，与接收模式一样，为了减小芯片的功耗，芯片内将接受模块的电路包括其外界电路关闭，与传输相关的芯片内部FSK调制部分电路找开，使它处于工作状态。芯片内有两种信号传输模式可以由内部开关控制选择：（1）同步传输: 在CLR/T时钟信号上升沿时，从TXD端口读入数据并送至FSK 调制器，发送时序并不是由主机控件，而是根据芯片内部波特率发送时序控制。

异步传输: 忽略CLK/T端的时序信号, TXD引脚将数据直接发送到FSK调制器。并且频率精度与外部的晶体频率在传输时始终保持相同的，发送时序由主机来管理。内部图（见图2.10）：

图2.10 传输模式内部图

五、工作时序图:

1.同步工作模式

数据接收：RxTx=1和REG_DATA=0，CLR/T高电平变为低电平(下降沿)，ST7540进入空闲状态，Tcc时间后，调制解调器开始将解调后的数据放到RxD线上。

数据发送：RxTx=0和REG_DATA=0，CLR/T高电平变为低电平(下降沿)，ST7540进入空闲状态，Tcc时间后，调制解调器开始将TxDA线上的数据调制之后放到电力线上。通信时序图（见图2.11、2.12）：

接收和发送数据/恢复的时钟定时:

图2.11 同步时序图-1

智能远程抄表系统解决方案080

智能远程抄表系统 解决方案 西安沃泰科技有限公司 2017年8月 目录 1.概述........................................................ 1.1.项目背景............................................... 1.2.设计依据............................................... 法律法规.......................................... 标准规范.......................................... 1.3.建设内容............................................... 1.4.需求分析............................................... 数据采集需求...................................... 数据远传需求...................................... 数据的存储分析需求................................ 1.5.效果评价............................................... 2.方案设计.................................................... 2.1.系统结构...............................................

浅谈智能电表应用 崔珊珊

浅谈智能电表应用崔珊珊 发表时间：2018-01-06T20:38:34.970Z 来源：《电力设备》2017年第26期作者：崔珊珊王斌杜娟盖韶华 [导读] 摘要：智能电表是由传统电能表逐步发展起来的，它在智能电网中是重要的智能终端。智能电表功能的扩充使得智能电表除了具有了双向计量的基本功能以外，还具有分时分类计量、双向通信、多种控制的功能。 （国网长治供电公司山西长治 046011） 摘要：智能电表是由传统电能表逐步发展起来的，它在智能电网中是重要的智能终端。智能电表功能的扩充使得智能电表除了具有了双向计量的基本功能以外，还具有分时分类计量、双向通信、多种控制的功能。智能电表的大量使用将会使得智能电网的节能、高效、安全的性能得到更充分的体现。 关键词：智能电表；采集；成功率 0 引言 伴随着我国整体综合经济的快速发展，电表更新换代，从传统的读数转变为电表读数的记录，到后来出现故障可以及时反馈，切断电源等。如今智能化电表可以拥有更多的功能，电流异常可以进行预警，电表不明原因的跳闸，用电计量不准确等问题都应当得到部门的强大重视。智能电表是极其新型的行业，生产的产品多样，加位存在虚高的情况，质量水平与价位预期标准存在差异等问题。需要针对这些问题进行改进和措施提升，力求完善电表的智能化发展管理，确保人民财产安全不会受到影响，保证生产经营服务活动的正常进行。 1 智能电表的类别 目前我国使用较为主流的电度表，按照结构可以分为两个类别，一是机电一体化的全电子式电表，二是按照抄表方式进行分类。从技术上看，分为 IC 卡，远程抄表等。根据电表结构的方向行驶进行分析。机电一体化的电度表是依照机械电度表的基础原理，增加一些零部件，使其可以更有效的完成所有的各类工作内容，进一步提升对数据的准确处理水平。价格合理，容易安装受到广大使用者的欢迎和认可。机电一体化智能电表在设计上保留了机械结构，符合国家规定的标准，加装传感器装备，使其物理计量的同时，使用电脉冲方式进行功能配合测定，确定智能表数据的合理性。依照电子记数和机械记数进行同步计量，实现对计量精准度的提升。全电子式的电度表，与机械电子一体化电度表相比，体积更小，测算的数据更加可靠，符合实际数据的精准度确认过程，耗电量较低。在采集过程中，需要明确实际集成电路的核心器件的数据收集方式和方法，采用全程化监控方法，取消电表上长期使用的机械部件内容，不断提升电表的生产工艺幅度水平，确保精确度、可靠性、全面性的合理，提升机械部件的计量表测量水平，保证电费收取的有效性。 2 智能电表 智能电表不同于一般的多功能表电能表，因为它本身含有功能较强的微控制器（MCU），所以它就像一台小型的电脑一样，自动化和智能化的功能更丰富、更强大，通常它会具备以下的一些主要功能。 2.1 双向计量 智能电表要具备双向电能输送和计量的功能。在计量的过程中，因为有MCU的支持，可以方便地实现智能电网供电系统内精确、可靠的电能管理。它不仅可以简单地实现分时管理，用户的用电情况可以有更多的分类，更清晰明了。比如它除了可以包含每个月的用电量，而且还可以按日期、时间以及按耗电的电器分类分别计量不同的电费和电能使用情况。 2.2 双向通信 智能电网中的智能变电站除了可以接受智能电表发出的用电信息以外，还可以向智能电表发出调控信息，因此，智能电表一般要求具有双向的通信功能。 2.3 控制功能 智能电表将会具备传统的电能表和多功能电能表所无法企及的对智能化家电设备的控制功能。智能电表的MCU可以带有强大的I/O接口，使得它可以与更多的外部设备对接。借助远程通信的功能，用户在异地通过计算机网络、移动通讯设备对自己家里的各类智能化用电设备进行远程遥控、遥测将会变成现实。比如：对空调、洗衣机、电饭煲、电热水器、照明、电控窗帘和百叶窗等实现在远端的开关控制。当在居家安装了智能化安全系统以后，通过智能电表的远程通信功能还可以实现异地的监控和报警。 3 智能电表的优势 采用集成电路进行设计，分析与传统电表之间的差异。在远程距离传输过程中，需要明确实际传输的通信标准，通过电脑的联网操作，确定整体优势效果。从智能电表中确定物理特性和操作功能特性，明确实际智能电表的优势效果。合理的控制功耗水平，明确智能电表采集的电路设计方式和方法，合理的控制功耗水平。相比传统电表而言，每块智能电表的功耗范围为 0.6w 左右，实现耗电量的降低效果。智能电表的工作流程和内部机械制作方式较为繁琐，需要根据实际数据进行合理的采集分析，保证其整体精准效果，逐步缩小误差范围。相比传统电表而言，智能电表的整体过载范围更高，智能电表的过载保护水平更强。一般以保证 8 倍左右的过载电流，确保电表可以得到更多的用户选择效果智能表采用电子系统技术，通过通信协议、计算机联网方式，实现对各类数据之间的准确分析和处理。 4 智能电表推广过程中可能存在的不足之处 智能电表在推广发展过程中，实现抄表人员的节省，但电子产品在使用过程中往往存在各类问题，人们对于智能表统计上来的数据存在疑问。例如，使用后，电费出现增加的现象，一些老小区用户反馈，加重的电表转速增快，使用智能表后，不少用户的电费出现上涨的现象。消费者对于仪器仪表的实际数据反馈存在质疑问题。电表本身的元器件没有问题，主要可能实受电子零件的灵敏程度造成的，导致微小的电流的计费造成的。另外，经常出现停电的现象，一些用户使用过后，往往会遇到停电的现象。这是由于刚使用集成电路设计，仪器仪表较为灵敏，对于一些突发性的电流较为敏锐，经常出现断电的现象。精准度不足，一些技术还处于试用阶段，理论计量与实际测算上还存在一定的差距问题。需要不断的提升电流分析水平，将电信号转换为电能，实现正比脉冲水平的准确输出。通过合理的分析高质量单片机对脉冲的处理控制水平，确定整体脉冲电表的精确输出效果。软件更新往往存在不及时，不合理的现象，需要不断的优化软件开发效果，对电流信息上可能存在的各类不足进行处理。 5 结语 综上所述，智能电表的快速发展是科技进步的体现，但在实际使用过程中，存在一些列不足的问题。有关部门需要对智能电表的开发和试用反馈情况进行分析统计，明确实际投资力度和可行性范围，逐步加强智能化监督管理水平。根据实际企业发展质量水平进行把关，

基于51单片机的智能家居控制系统方案

基于51单片机的智能家居控制系统 目录

作品简介 (3) 智能家居服务背景 (4) 技术与工艺创新 (4) 可行性分析 (5) 行业背景 (8) 竞争优势 (9) 市场前景 (10) 投资分析 (12) 参考文献 (14) 基于51单片机的智能家居控制系统

作品简介 21世纪是信息化的世纪，各种电信运营商和互联网新技术推动了社会文明的巨大进步。本文介绍的智能化家居控制系统的出现使得人们可以通过手机在任何时候、任意地点对家中的任意电器（空调、电视等）进行远程控制；也可以在下班途中，预先将家中的空调打开调节室温度，这一切的实现都仅仅是发一条简单的短信。此外，该系统还可使家庭具有多途径报警、远程监控等多种功能，如果不幸出现某种险情，您和110可以在第一时间获得通知以便进一步采取行动。舒适、时尚的家居生活是社会进步的标志，智能家居控制系统能够在不改变家中任何家电的情况下，对家里的电器、灯光、电源、家庭环境进行方便地控制，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。 实现智能化离不开运算和控制单元，本系统采用STC89C52RC作为主控器件，单片机应用系统由硬件和软件组成。硬件由单片机扩展的输入/出设备以及各种实现单片机系统控制要求的接口电路和有关的外围电路芯片或部件组成；而且外置红外控制遥控，可以不改变家居摆设情况下随意控制带红外控制功能的家电，如（空调、电视等）。软件由单片机应用系统实现其特定控制功能的各种工作程序和管理程序组成。本设计的STC89C52RC与各个芯片和模块的接口、各项标准都严格遵循国家有关标准，为以后的产品化提供了良好的基础。 本系统的远程控制是基于全球移动通信系统（GSM）通信方式，程控交换信令作为系统控制命令，采用Siemens TC35 GSM模块实现，单片机通过Siemens TC35 GSM模块识别接收来自手机的控制信号，用户可以根据设定的指令远程控制；各种传感器的检测是利用数据采集系统将多路被测量值转换成数字量，再经过单片机进行数据处理，实现实时测控；短消息发送部分采用基于SIEMENS TC35 GSM模块和TI公司的电平转换芯片MAX3238等器件构成的移动终端的硬件电路可以完成短消息收发等功能。 一、智能家居的服务背景

智能电表远程抄表通讯系统解决方案

智能电表远程抄表通讯系统解决方案 在线讲座：线路驱动器NCS5650在智能电表PLC中的应用 电力线载波通讯(PLC)已经被很多国家采用作为智能电表的通讯方式，信号发送部分的线路驱动器是其重要的部分，要求实现多阶低通滤波，信号放大和必要的保护功能。安森美半导体NCS5650可以实现上述功能，独特的 2 A 驱动能力保证在很低电力线阻抗时也可以有效的通讯，集成双运放可以实现4阶低通滤波，减少器件数量，节省成本. 随时随地点播观看>>> 相关技术资料下载： 如何进行NCS5650散热设计？ 相关主题在线讲座 PLC Modem在智能电表自动远程抄表中的应用 会议详情：电表的自动远程抄录（AMR）是实现智能电网的重要组成部分。PLC技术因为不需要额外布线以及相对较低的成本，广泛应用于AMR系统。其中，采用S- FSK调制方式遵循IEC61334标准建立的AMR系统更是兼顾了高效、可靠的数据通讯与较低的设备及安装费用。 精彩问答 Q:电源线的质量对plc信号的传输有多大影响？ A: 电力线的衰减特性、阻抗变化以及噪声干扰对PLC信号有很大影响...... Q:智能电网目前在国内的应用情况如何？安森美的技术方案的优势在哪里？ A: 许多地区已陆续部署或试点安装远程费控的智能电表。安森美半导体的方案简单易用、采用自适应路由算法，在市场上已有超过8年可靠应用...... Q:通过PLC技术传输数据会不会增加电力线的辐射? A: 完全有可能，欧洲电工委员会为此有严格的规范限制高频注入。比如讲稿中提到的标准EN50065...... Q:PLC方案的误码率如何？ A: 详细的误码率规定，您可以查阅IEC61334-5-1文本的开始章节...... Q:是否在同一时间，电力线上应该只有一个主设备在发送？ A: IEC61334-5-1 S-FSK系统是这样的；不同系统可以采用不同的载波来避开干扰；AMIS-49587系统可以自动识别相差，也就是三相节点可以接入同一系统，不存在相间干扰了......

(完整版)基于单片机的智能家居控制系统

基于单片机的智能家居控制系统 智能家居作为家庭信息化的实现方式，已经成为社会信息化发展的重要组成部分，物联网因其巨大的应用前景，将是智能家居产业发展过程中一个比较现实的突破口，对智能家居的产业发展具有重大意义。本文基于容易实现，方便操作，贴近使用的设计理念，采用STC89C52单片机为控制核心，为控制终端，并采用包括红外遥控、按键、Web界面等在内的多个控制源来控制家用电器。本文的二至四章描述了整个设计的软、硬件部分的具体实现，第五章是根据设计好的功能搭建了一个具体的环境实例。 智能家居控制系统功能分析 智能家庭控制系统的主要功能包括家庭设备自动控制、家庭安全防范二个方面。其中家庭设备自动监控包括电器设备的集中、遥控、远距离异地(通过电话或Internet)的监视、控制及数据采集。 (1)家用电器的监视和控制，按照预先所设定程序的要求对热水器、微波炉、视像音响等家用电器进行监视和控制。 (2) 热能表、燃气表、水表、电度表的数据采集、计量和传送根据小区物业管理的要求所设置数据采集程序，通过传感器对热能表、燃气表、水表、电度表的用量进行自动数据采集、计量，并将采集结果远程传送给小区物业管理系统。 (3)空调机的监视、调节和控制，按照预先所设定的程序，根据时间、温度、湿度等参数对空调机进行监视、调节和控制。 (4)照明设备的监视、调节和控制按照预先设定的时间程序，分别对各个房间照明设备的开、关进行控制，并可自动调节各个房间的照度。 (5)窗帘的控制，按照预先设定的时间程序，对窗帘的开启/关闭进行控制。 总体设计

2.1 整体介绍 本次设计以STC89C52芯片为控制核心，温度，湿度等传感器为环境信息采集源，以Web 控制为辅助，来制作一个物联网空调监控系统。在原有的机械式按键开关的基础上，采用无线遥控器与Web 网页远程控制，来控制空调机组（如风机，加湿器，风阀等），实现了远距离，多角度对空调机组进行实时控制。此外在本次设计中，采用多种传感器想结合，智能根据各传感器采集的数值进行自动化控制，如自动开关风机，智能调节冷冻水量，自动调节风阀开度等。并能够实现故障诊断，提供报警，数据实时数据与历史数据查询并Excel 表输出。 2.2系统设计方案 根据设计要求，系统提供了包括了核心控制模块，Web 服务器，Web HTML 模块，数据采集模块，继电器模块，按键模块，报警模块，等等。系统的整体框图如图1所示。 系统整体框图 网页 服务器（串口核心控制设备（以 STC8052为数据库设备状态传感器 （温度，LCD 显示 模式，温 度，湿度 继电风 水阀开 新风开 加湿 回风开用户输入 用户控制 环境信按

智能电能表电力抄表远程抄表集中抄表电量管理系统样本

智能电能表电力抄表远程抄表集中抄表电量管理系统

【前言】： 为满足居民对生活用电的需求，不断提高供电服务质量，电力企业正在对城镇居民住宅实施一户一表工程，以提高用户用电收费的准确、合理性。一户一表的实施给电力企业增加了大量的工作量，一个中等城市户表数可达数十万台之多，除配电线路改造外，更有大量的抄表收费工作。如靠抄表员登门抄表和收费既要化费大量的人力和时间，给用户带来诸多不便；而且抄录的数据在时间上离散性大、准确度低，给用电管理带来很大困难。 为此，电量计量与远程集中抄表是现代电力营销系统的一个重要环节。采用远方集中抄表技术、银行划拨收费的方式完成抄表、收费工作，给供电企业和广大用户提供了简捷、准确的收缴电费手段。抄录数据的准确性和同时性，又给用电管理、分析、监察、线损计算提供了有效依据，提高了用电管理水平。随着技术的进步和经济的发展，远方集中抄表系统将进一步为需求侧管理提供良好的技术手段。 【系统介绍】： 厦门建纬信息科技有限公司用电信息远程集中抄表管理系统，是针对智能化住宅小区集中抄表应用而推出的解决方案，本系统由主站、远程数据采集终端、计量仪表组成，实现数据采集、存储和传输，并对计量仪表和远程数据采集终端运行工况准确实时监控、用量统计和分析，结算收费、催费。具有管理和结算功能，可实现多级、多层次分权管理功能。 一、整体系统由三级设备、二级通道以及一套系统构成。其中；

1、三级设备指的是电量计量设备，数据采集设备和主站设备。 2、二级通道指的是数据采集设备（采集终端）与电量计量设备的数据通道（下行通道）和数据采集设备（采集终端）与主站系统的数据通道（上行通道）。 3、一套系统指的是电力用户用电信息远程集中抄表管理系统。 二、建设内容 1、在智能小区各用户安装电子式电表。 2、安装厦门建纬JW5202数据采集终端，并在终端与多个电表直接进行485总线连接。 3、将数据采集终端过无线GPRS/CDMA通讯方式接入系统。 4、在主站系统设置档案及通讯信息，对上述设备进行联调，对电能量数据进行采集、管理、监测和信息发布。 5、各工作站可经过系统进行电能量管理和应用工作。 【系统框图】：

浅谈在智能电网中智能电表的应用及发展

浅谈在智能电网中智能电表的应用及发展 发表时间：2018-06-11T16:25:11.753Z 来源：《河南电力》2018年2期作者：蔡皓晴 [导读] 随着我国的智能电网的全面建设，智能电表在市场中的需求迅速增加，在建设过程中扮演着重要角色。 （国网天津城南公司天津市 300201） 摘要：随着我国的智能电网的全面建设，智能电表在市场中的需求迅速增加，在建设过程中扮演着重要角色。传统电表在用户缴费后，将完成充值的电卡装入电表，电表根据卡中的额度进行供电，额度用尽之后就会停止供电，直到用户再次进行充值。这一过程不仅程序繁琐，也对客户的用电带来非常不好的影响。智能电表的出现，可以很地解决这一问题。智能电表在具备传统电表计费供电功能的同时，还具备更多先进的功能，不仅适应建设智能电网的需要，也符合我国可持续发展战略，智能电表在智能电网建设中的应用意义重大。 关键词：智能电网；智能电表；传统电表；应用；发展 1智能电表的功能 1.1双向通信功能 现代化的智能电表，里面设置了具有通信功能的模块，使其具有了双向通信的功能。供电企业可以通过智能电表与用户进行互动，一方面将停电通知、实时电费使用情况等用户感兴趣的信息告知用户；另一方面，用户也可以将平时遇到的用电方面的疑惑传达给供电企业。特别是在用电高峰的时候，供电企业可以通过智能电表向用户发布实时信息，引导用户合理安排用电计划，为用户节省电费的同时，降低了电网高峰负荷的压力。 1.2实现智能的用电控制 智能电表最为用户青睐的功能是它具有帮助用户实现用电控制的功能，对用户来说可以减少用电的消耗。智能电表可以与现代智能家电密切配合，根据实时电价，合理地控制智能家电的启动停止，通过调整大功率用电设备的开关时间，为用户节约用电。目前全国都已实行了分时电价，智能电表能够自动调配电气设备在峰谷用电时的负荷，在用电高峰时削减负荷，在用电低谷时的提高负荷，很好地降低了用户的用电成本，提高了经济效益，最重要的是为电网的“避高峰”做出了贡献，大大改善了大伏天、大冷天等气候造成的用电紧张的情况。 1.3双向计量 智能电表对于有储能设备，发电设备等分布式的用电大户，可以依据实时的电价引导这类用户合理经济的购买电量和使用电量，减少他们的电费支出。尽量鼓励每个家庭都安装风能，太阳能等低碳高效的储电设备。鼓励人们投资那些低碳节约的，如储冷，储热和储电的经济类设备，减轻电网电量的压力。实践证明，通过智能电表的双向计量功能，向用户即时的反馈用电情况，可以有效减少一个家庭每年13%～15%的用电量，减少3%～15%能源消耗，大大提升了环境效益和社会效益。 2在智能电网中智能电表的应用 2.1结算和配网状态估计 通过使用智能电表可以实时，准确的提供结算费用的信息，改变了过去用电账户上的复杂处理过程。在结账信息化的电力市场下，调度的人员可以方便，及时的更换能源的零售商，在未来还可以实现全自动的切换功能，而且用户也可以及时准确的得到用电账务信息。当前，配网的分布信息不是很准确，这主要因为这个用电信息是根据负载估计值，网络模型和变电站的高压测量得到的，有一定的不确定性。若在用户附近增加智能电表，就可以获得更加及时准确的负载量信息，避免由于电能质量下滑和电力设备负载过大导致的不良后果。通过大量数据的整合，将逐步实现未知状态的测量和估计数据的准确校核。 2.2电能管理与节能 智能电表可以将及时、有效的信息提供给客户，建立相适应的管理系统，为客户带来更优质、更便捷的供电服务。除了满足客户的各种用电需求，还有助于减少客户对电力的浪费，有利于企业的经济效益和社会效益一同实现。通过把客户的实际用电状况反馈给客户，有利于客户改进不良的用电习惯。除此之外，还能帮助客户及时发现设备的故障以及其他异常的耗能情况，促使客户养成节约用电的习惯。电力企业也可以通过引进、开发新技术和新产品，提升用电的管理水平，最终实现用电过程中供求双方的互利共赢。 2.3远程监控及非法用电检测 通过智能电表的功能不仅可以实现远程服务和随时断开过载，而且还对部分电力用户进行强制监督，电力公司通过使用控制开关按钮，远程控制一个特定的过载，智能电表能随时检测打开电表箱，使电表的软件更新升级，如果出现私自改线等现象，可以及时发现该情况，通过获取大量的仪表数据进行比较分析，是能够准确地检测私自篡改线路的情况，此功能为各个用电用户和电力公司挽回了大量的经济损失。 3智能电网中智能电表的应用发展 3.1接口一体化 在未来的一段时间内，电能表的测试工作是一个非常复杂和耗时的工作，需要很大的人力和物力资源来协调工作，广泛地推广应用智能电表势在必行，必要对目前的安装检测模式进行变革，最终实现智能化和自动化的监管。由于智能电表各种接口连接薄弱，在实际的检测过程中是频繁快速地切换工作，大大增加了测试的时间，而且占用太多的资源和管理成本，从而影响运营效率，导致过多的接口设置复杂，不能确保电气设备的安全性和稳定性。因此，要加强智能电表接口一体是非常重要和有发展空间的，这也将成为后期发展研究和开发的一个重要课题。 3.2网络化、系统化和模块化 智能电表未来的发展必然是向着网络化，模块化，系统化的方向发展。其中智能电表的网络化可以帮助电网在各种不同的场合采集，储存电能的信息，通过无线网络将信息传输到信息管理库里，方便整理和分析。智能电表的模块化可以避免对整个电能表进行更换的操作，只要改变部分的模块就可以了。而且由于模块化与结构的标准化，用电管理部门不用过于依赖某一家电能表的厂商，为规范电能表的开发与研究提供支持。模块化还可以通过远程或现场升级来更换故障的模块，节约维护费用。智能电表的系统化则利用了电力系统自动化

基于单片机的智能控制仪表简单设计

智能控制仪表课程设计 ----基于51单片机地智能控制仪表简单设计 学校：红河学院 专业：电气工程及其自动化 姓名：和红昌 学号：201005050354 班级：10级电气叁班 指导老师：牛林

第1章引言 仪器仪表是人类认识世界地工具,人们借助于各种仪器仪表对各种物理量进行度量,反映其大小与变化规律. 随着人类认识能力地提高与科学技术不断进步,仪器仪表技术得到了飞速发展.50 年代以前,仪器仪表多为指针式,其理论基础是机电学. 从50 年代起,电子技术特别是数字技术地发展,给仪表行业带来了生机,各种数字式仪表相继问世,许多传统地指针式仪表相继被淘汰,数字仪表使仪表外观耳目一新,数据表达能力与总体性能都大幅提高. 70 年代中期,随着微处理器地出现以及单片机地兴起与应用,设计者将计算机特有地许多优点引入仪表设计,随之产生了一代崭新地智能仪表,使仪表逐渐由数字型向智能化发展,其功能也由单一显示功能转变为具有信息处理、传输、存贮、显示、控制等功能,使仪表性能产生了质地飞跃.,品种繁多. 目前,我国仪器仪表有13 大类,1 300 多个产品. 其中自动化仪表及控制系统是和国民经济各产业部门关系最为密切地一类产品,其传感变送单元与主控装置及I/O接口均正朝智能化方向发展.在本设计中采用以单片机作为仪表核心控制器件,可以利用A/D转换芯片对标准信号进行采集、转换,将输入地模拟量转换成单片机能够检测地数字量进行分析和监测控制,同时可以利用键盘显示电路将相关数据进行显示.与此同时通过所查阅地资料我还了解到随着测量技术地发展和微处理器地广泛应用,单片机系统地电路越来越复杂,而系统地可靠性问题也越来越突出,一般地单片机系统在工业现场等恶劣地环境下容易死机,因此系统在这些场合要保证能够稳定地工作就必须外加监视电路,在设计中采用了美国集把关定时器、电压监控和串行EEPROM三项功能于一体地专用集成芯片 X5045.该芯片地应用将有利于简化单片机系统地结构,增强功能、降低系统地成本,尤其是大大地增加了系统地可靠性.X5045中地看门狗对系统提供了保护功能.当系统发生故障而超过设置时间时,电路中地看门狗将通过RESET信号向CPU作出反应.X5045提供了三个时间值供用户选择使用.它所具有地电压临控功能还可以保护系统免受低电压地影响,当电源电压降到允许范围以下时,系统将复位,直到电源电压返回到稳定值为止.本次毕业设计旨在掌握智能控制仪表地设计方法,同时掌握在开发系统下实现部分软件地仿真方法. 第2章控制系统地硬件设计 硬件组成智能仪表地硬件方框图如图2.1 图2.1 智能控制仪表地原理框图

智能电表的发展意义

意义 智能电表是智能电网的智能终端，它已经不是传统意义上的电能表，它是在电子式电能表的基础上，加上具有远传通信功能，可以与电脑联网并采用软件进行控制，因此与电子式电能表相比，智能电能表不管在性能还是操作功能上都具有很大的优势。 具体而言，因为它的智能特性，所以具有功耗小、精度高，过载、工频范围大，功能人性化等特点。另外它应该具有远传控制（远程抄表、远程断送电）、数据存储、备份、识别恶性负载、复费率、反窃电、预付费用电等功能，而且还可以通过对控制软件中不同参数的修改，来满足对控制功能的不同要求，而这些功能对于传统的电子式电能表来说都是很难实现的。而当智能电表满足以上功能后，它的意义就不言而喻了。以下是智能电表的几大优势。一、用电量上网就能查。每时每刻通过网络查询当前的用电量、用电余额，实时掌握家中的 用电情况。而现有的系统只能提供按月查询的功能，更无法细化到每一个时间段的用电量。 二、对系统覆盖区域内每户业主用电情况的实时监测。业主家中某一时间段的用电情况都可 以在系统里有所记录。业主想要了解自家用电情况，可以随时通过网络查询截止到任何一刻的用电量。此外，用电信息采集系统还可以实时监控每户业主电量余额，并会通过系统及时向业主发出欠费提醒。 三、避免拖欠电费情况，减少用电纠纷产生。业主家安装上智能电表后，所交电费使用殆尽 时，电表就会根据在满足一定的信用额度之后自动断电。用户只需要重新交费就可以迅速开通，不影响用户的正常用电，更不会产生拖欠电费的情况，避免了电力部门与业主之间因催交拖欠电费而引起的纠纷。对于空置房屋的业主，不能及时知晓家里已经欠电费或者欠电费超过了交费的时限，使用智能电表后，电费用完会自动断电，避免了违约金的产生，节能的同时也帮助业主减少了不必要的麻烦。 四、具备双向计量功能。支持清洁能源发展智能电能表还具备双向计量的功能，除了可以记 录进入用户的电量外，还可以记录用户向电网提供的电量。如果用户自己建有风能、太阳能等分布式清洁能源发电设施，当所发电力用不完时，可实现多余电量向电网输送的功能，从而达到节能环保和提高用户经济效益的目的。 智能电网作为美国总统奥巴马经济刺激方案的重要项目之一，几乎在一夜之间“成名”，而且美国还为此制定了35亿美元规模的预算。5月21日，国家电网公司总经理刘振亚在“2009特高压输电技术国际会议上”指出：“国家电网将立足自主创新，加快建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、数字化、自动化、互动化特征的统一的坚强智能电网。”这是此前一直保持缄默的国家电网首次正面对智能电网作出回应。智能电网首先应当是一个坚强的电网，坚强是智能电网的基础，智能是坚强电网充分发挥作用的关键。中国电网的目标就是要建设坚强智能、坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。国家电网将按照统筹规划、统一标准、试点先行、整体推进的原则，在加快建设由1000千伏交流和±800千伏、±1000千伏直流构成的特高压骨干网架，实现各级电网协调发展的同时，围绕发电、输电、变电、配电、用电、调度等主要环节和信息化建设等方面，分阶段推进坚强智能电网发展。到2020年，将全面建成统一的坚强智能电网，使电网的资源配置能力、安全稳定水平以及电网与电源和用户之间的互动性得到显著提高。坚强智

智能电表的应用及发展

智能电表的应用及发展 发表时间：2018-11-23T18:53:59.527Z 来源：《防护工程》2018年第22期作者：陈雪影[导读] 随着我国社会经济的不断发展以及人们生活水平的提升，我国能源形势变得愈来愈紧张，能源问题也逐渐成为了当前人们普遍关注的重点问题 国网亳州供电公司安徽亳州 236800 摘要：随着我国社会经济的不断发展以及人们生活水平的提升，我国能源形势变得愈来愈紧张，能源问题也逐渐成为了当前人们普遍关注的重点问题。煤荒、电荒这些新兴词汇也随着能源形式的恶化而被人们一再提起，面对如今日益紧张的用电形势，如何实现更加科学的电能计量，对我国电力事业的健康和可持续发展就显得尤为重要。传统的功能单一的机械性质电能表已经不再能够适应现代电力计量的 实际需求，由此，我国电力体制开始了改革，开始进入了智能电能表时代。随着智能电能表在我国电力系统中的有效应用，不仅能够实现对电能表的数字化管理，还能更为精准的计量出用电量，为电力的计量和电费的收取带来了很大的便捷。本文阐明了智能电表的内涵以及功能，为智能电表在实际中的应用提出了一下建议，旨在进一步推动智能电表的应用。 关键词：智能电表；应用；研究 在工业化和经济不断发展的今天电力资源的使用越来越大，其中工业用电和居民用电最为主要。电力资源作为支撑经济发展的主要资源，是国家重点支持的项目。尽管国家在电力行业发展方面逐年增加经济和设备支持，但是面对巨大的使用量还是要不断的技术创新，并进行设备更新。为了能够更好的检测和观察电力资源的使用情况，智能电表的应用逐渐出现在了人们的生活中和工厂中。 1智能电表概念介绍 智能电表相较于传统电表是通过大规模的集成电路的使用和组合并采用数字采样机表面组装技术，在实际工作中根据用户实际用电情况而制造的一项智能检测仪器。智能电表的发明代表了当前世界一流的先进技术，是先进电子设备和数据技术集成的最新的产品。 图1 智能电表应用示意图智能电能表在我国当前的应用主要集中在工业生产行业中，是工业行业构建智能用电的重要部分和前提。但是，我国的智能电表在与国外的产品进行比较时还是出现了许多的问题，但是由于其功能和理念的先进性在外来的社会和经济发展中还是具有较大的发展潜力的。但是，我国智能电表相较于国外还是具有优点的，表现在规范阶梯电价和负荷控制等方面，为我国实现智能电网提供了基本保障。 2智能电表的应用 2.1实现电力能源合理配置 在工业生产中电力资源的使用对于生产这而言是至关重要的，因此，实现电力资源的合理配置并对电力资源使用者进行管理检测是智能电表的首要功能。在生产中供电企业能够通过智能电表对生产者进行合理的检测和实时的控制，这样可以进行电力资源的合理配置，保证电力资源能够安全的配送到各个使用者中，进而在电力资源合理使用情况下达到最高的使用效率，为社会发展和经济发展提供帮助和支撑。 2.2费用结算 智能电表具有着费用计算的功能，因此对于抄表的工作压力大大降低，传统的计算电费清账工作复杂程度有了一定程度的简化。并且随着电能表更新速度的加快，其功能也会愈来愈完善。另外，智能表还能够获取到电力用户的准确耗电信息以及账务信息。因此，可以说智能电能表的应用不但有效简化了智能电表的工作流程，同时还进一步为电力用户提供了更大的便捷。 2.3提供依据故障分析和质量监控 智能电表可以帮助供电企业对电力资源使用用户进行实时的监控，包括量和质两方面的监控，并在遇到突发问题时可以在线进行实时分析，在分析之后对有问题的地方进行定向跟踪和控制，加强用户用电的可靠程度。 智能电表在解决供电时出现的质量问题时，第一步需要先确定供电发生故障的位置，然后通过实时监控进行有效的控制和管理，可以快速和有效的发现其中的问题然后反馈到供电企业中，从而进行问题的解决。相对于传统电表而言，在供电质量方面有了很大的改变和提升。另外，智能电表的反馈功能和实时监控功能还能为用户提供较高的使用满意度。在较大的工长和相关企业中，为了保证生产的顺利进行和产品的质量，在智能电表的选择和使用方面可以选取配置更为高级和先进的智能电表，这样能够为智能电表增加更为先进的功能和系统，比说配备预警系统。这样可以在用电故障时更加及时的报警，及时的解决问题，从而减少由用电故障而引起的损失。 2.4准确预测用电负荷 在技术和网络快速发展的时代，智能电表的应用范围越来越广泛，对于用户而言，可以用过网络进行用电数据的掌握和上传到供电公司，这是依赖于智能电表的运用。继而供电企业在掌握了用户上传的资料后根据用户的反馈信息和用电计划进行负荷预测，在整体用电负荷出现问题时自动调整和干预负荷监测系统，并根据具体的实时数据进行调控，从而实现负荷预测的准确性，为经济效益的提高提供保证。 2.5管理作用 对电网系统的监控和管理主要是运用智能电表所折射出来的信息来促使用户进行不同的能源的利用方式，合理发电用电，实现利益的最大化；它的管理作用还表现在用户能量管理上，在电表所反映的信息上来建立一种新的服务的模式，最大程度的降低消耗，满足形形色色的用户的需求，节能环保。 2.6远程监控及非法用电检测 利用智能电表不仅能够实现对负荷的连接和切断，还能够远程的控制，主要是对电表箱和计算软件的变动情况进行分析，这样的控制可以准确及时的反应是否出现非法用电的情况，经过把总数据和实际的数据进行比对，就可以发现违法行为是否存在，避免出现损失。 2.7综合效益显著提升

基于51单片机智能控制仪表简单设计

智能控制仪表简单设计 龙岩学院电子信息工程 学号：200402208 姓名：邓晶晶指导老师：吴春富 【摘要】：随着传感器技术、微电子技术、单片机技术的不断发展,为智能控制仪表测控功能的完善、 测控精度的提高和抗干扰能力的增强等提供了条件。本设计介绍了一种用变送器现场采集的温、湿度等信号再经A/D 转换送单片机进行处理,最后通过数码显示器,键盘等硬件设计实现了工作过程的自动化。一般的单片机系统在工业现场等恶劣的环境下容易死机,所以在本文中外加监视电路对系统起保护作 用。 关键词】：AT89C52 单片机;HD7279A; 看门狗;

第1章引言 仪器仪表是人类认识世界的工具，人们借助于各种仪器仪表对各种物理量进行度量，反映其大小与变化规律.随着人类认识能力的提高与科学技术不断进步，仪器仪表技术得到了飞速发展.50年代以前, 仪器仪表多为指针式，其理论基础是机电学?从50年代起，电子技术特别是数字技术的发展，给仪表行业带来了生机，各种数字式仪表相继问世，许多传统的指针式仪表相继被淘汰，数字仪表使仪表外观耳目 一新，数据表达能力与总体性能都大幅提高? 70年代中期，随着微处理器的出现以及单片机的兴起与应 用，设计者将计算机特有的许多优点引入仪表设计，随之产生了一代崭新的智能仪表，使仪表逐渐由数字型向智能化发展，其功能也由单一显示功能转变为具有信息处理、传输、存贮、显示、控制等功能，使仪 表性能产生了质的飞跃.，品种繁多?目前，我国仪器仪表有13大类，1 300多个产品.其中自动化仪表及控制系统是和国民经济各产业部门关系最为密切的一类产品，其传感变送单元与主控装置及I/O接口 均正朝智能化方向发展?在本设计中采用以单片机作为仪表核心控制器件，可以利用A/D转换芯片对标 准信号进行采集、转换，将输入的模拟量转换成单片机能够检测的数字量进行分析和监测控制，同时可 以利用键盘显示电路将相关数据进行显示。与此同时通过所查阅的资料我还了解到随着测量技术的发展 和微处理器的广泛应用，单片机系统的电路越来越复杂，而系统的可靠性问题也越来越突出，一般的单 片机系统在工业现场等恶劣的环境下容易死机，因此系统在这些场合要保证能够稳定的工作就必须外加 监视电路，在设计中采用了美国集把关定时器、电压监控和串行EEPRO三项功能于一体的专用集成芯 片X5045。该芯片的应用将有利于简化单片机系统的结构，增强功能、降低系统的成本，尤其是大大的增加了系统的可靠性。X5045中的看门狗对系统提供了保护功能。当系统发生故障而超过设置时间时，电路中的看门狗将通过RESET言号向CPU作出反应。X5045提供了三个时间值供用户选择使用。它所具 有的电压临控功能还可以保护系统免受低电压的影响，当电源电压降到允许范围以下时，系统将复位，直到电源电压返回到稳定值为止。本次毕业设计旨在掌握智能控制仪表的设计方法，同时掌握在开发系 统下实现部分软件的仿真方法。 第2章控制系统的硬件设计 硬件组成智能仪表的硬件方框图如图 2.1 图2.1 智能控制仪表的原理框图 2

远程智能电表抄表系统设计(毕业设计)

摘要 随着我国社会经济的发展，居民用电量剧增。传统的人工抄表收取电费的方式，已不能满足现代化管理的要求，实现多用户能耗仪表的自动抄表已经成为可能，特别是建设部提出来的小康型住宅小区的规划要求，并逐步实行能耗仪表出户的统一管理，实现微机自动检测、计量和收费。本文针对目前居民小区的电能计量中实际存在的各种问题，设计了一种实用的远程自动抄表系统。该系统具有成本低廉、计量准确、工作稳定可靠和系统安装维护方便等特点。 本文对整个抄表系统进行了较为全面的设计，着重对系统底层的能耗数据的采集和集中、数据通信网络和通信方式等做了较为详细的设计。在硬件上对CPU 数据存储及其监控电路、数据传输、通信标准、时钟电路、串口扩展、电能采集和显示电路都做了详细的论述。并且广泛应用的RS-485电气接口的串行通讯技术作为通讯方式。在软件上对数据进行采集、通信、显示子程序、校验子程序等做了详细的说明。同时，本文还对系统中的干扰问题进行了深入细致的分析，并在硬件和软件上担出了有效的抗干扰技术。 该远程抄表系统实现了多用户的电能信息的远程自动抄录，能够实现住宅能耗计量的高质量和高效率管理。 关键词：远程抄表；数据通信；AT89C51；RS-485

Abstract With social and economic development electric power is used increasingly, Traditional charge of electric fare by manual labor can’t satisfy the demand for modern man management.Automatic meter reading system(AMRS)has a possibility to be put into reality.Especially for the well-to-do uptown,the Construct Department of China has demanded to realize automatic meter reading,measuring and charging with computer.This article aims at the existing problems.Thus,I designed an automatic meter reading system of calorie.The strong point of this system is:lows cost,precise measuring,stable working,and easy to install and maintain. The article gives an all-round design of this system.It expatiates on detail designs of data capturing and collecting,data communication network and mode.In this thesis,about the hardware,a particular explanation of the choice of CPU、inspect circuit、data memory etc were given.And it uses asynchronous serial communication technology based on RS-485electric interface as communication means.The software,we give the program of impulse collection、communication、display and so on.At the same time,the noise questions existing in the analyzed and the effective anti-noise methods on hardware and o software are presented. This Long-distance meter reading system realizes the multi-user power information remote automatic transcribing,can realize residential energy consumption of high quality and high efficiency metrology management. Keyword:Remote meter reading;Data-communication;AT89C51;RS-485

武汉华建合力的远程抄表系统

武汉华建合力远程抄表系统 随着自来水供水部门对“一户一表”工程改造的推进，以及自动化应用越来越广泛，远程抄表系统已成为自来水自动化管理和智能化控制不可缺少的组成部分。该系统可自动完成用水户水表网络的远程数据采集、纪录、实时监测、统计分析、打印和供、停水控制等管理工作。 远程抄表系统的组成 1、电能表： a.三相有功无功多功能表，有功0.5级、无功2级，具有RS485通讯接口，电力部DL/T645通讯规约。 b.三相有功复费率表，有功1级，具有RS-485通讯接口，电力部DL/T645通讯规约。 2、采集器： 采集器主要特征如下：采用24个I/O口，可带24户电度表，停电数据保护，带后备电源，停电后仍可抄表。 3、传输终端： 传输终端采用厦门四信的F2103，实时永久在线，内嵌自主知识产权的TCP/IP协议栈，透明传输，同时支持RS232和RS485，支持多种工作模式，支持虚拟数据专用网。 4、中心软件系统： 基于ORACLE数据库的抄表软件，用户数量无限制，安全可靠，运行和处理速度快，功能丰富完善。 远程抄表系统的原理 远程抄表监控系统使用器远传燃气表来实现用气量的采集和计量。 采集数据时，采集器通过RS485/MBUS总线通过远传表内的表头采集器采集用气数据，并处理和存储，然后采集器通过无线数传模块把数据上传至集中器。集中器的主要功能是收集每个采集器上传的数据，处理后通过GPRS/CDMA上传至抄表系统监控中心，在需要抄表的时候，由监控中心的计算机发出采集命令，采集器收到命令后向所有的采集器转发采集

命令，表头采集板收到采集命令后判断是否是发给本终端的命令，如是则把表头采集板上存储的数据传回监控中心，从而实现远程抄表。同时，监控中心对所返回的数据进行分析，如是断线报警等异常报警信息，则发出报警信号，如是抄表数据，则把数据存储到数据库中，通过对历史数据的分析比较，判断是否有用气不正常等可疑用户，如有则发出报警信息，从而完成监控中心对用户表数据的采集和监控任务。 远程抄表系统的特性 1、支持900/1800/1900MHz三频GSM/GPRS。 2、接口：RS232、RS485、TTL。 3、系统理论传输速率171Kbps，实际传输速率40Kbps。 4、支持Windows95/98/2000/XP/LINUX操作系统。 5、透明数据传输：LQ1200-DTU内嵌TCP/IP协议，为用户的数据设备提供透明传输通道; 6、自动拨号连接：LQ1200-DTU可配置上电自动拨号上网、连接网络，同时支持用户端发起命令连接或远程唤醒连接; 7、短信息备用数据通道：在GPRS网络无法连接时可启用短信作为备用数据传输通道; 8、短信息远程维护功能; 9、实时监测网络连接情况，掉线自动重拨功能; 10、提供主副IP及动态域名解析; 11、心跳报告时间间隔用户可设定; 12、数据通信帧长度用户可设定; 13、支持VPN安全功能。 14、安装灵活、使用方便、可靠。 远程抄表系统的优点 1、实时性强： 由于GPRS 具有实时在线特性，系统无时延，无需轮巡就可以同步接收、处理多个/所有数据采集点的数据。可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。