Product category
劉細鳳
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要:隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展,電能的遠程監(jiān)測也得到了迅速的發(fā)展,它的發(fā)展和應(yīng)用,對電力系統(tǒng)的運行具有重要的意義。本文設(shè)計一種基于MQTT服務(wù)器的遠程電能監(jiān)測系統(tǒng),該系統(tǒng)能對用戶終端的電壓、電流、功率、總電能及功率因數(shù)等相關(guān)參數(shù)進行監(jiān)測,
通過互聯(lián)網(wǎng)和MQTT服務(wù)器將信息傳送到遠程監(jiān)控端,遠程監(jiān)控端能實時顯示相關(guān)參數(shù)并存儲,可供后續(xù)對相關(guān)電能參數(shù)進行分析和處理。通過實驗表明,本系統(tǒng)具有運行穩(wěn)定性高、易擴展、成本低等優(yōu)點。
關(guān)鍵詞: STM32;電能監(jiān)測;MQTT
0引言
隨著電子信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展,對設(shè)備的遠程監(jiān)控在我們生活中應(yīng)用非常廣泛,它使我們生活更加快捷、方便。電能是我們生活*的重要能源,電網(wǎng)的運行關(guān)系到國民生產(chǎn)的方方面面,然而三相交流系統(tǒng)中存在大量的非線性和不對稱性設(shè)備,以及各種故障會影響電網(wǎng)質(zhì)量,所以需要時刻掌握了解電網(wǎng)的運行的狀況,對電網(wǎng)的各種參數(shù)進行實時監(jiān)測,并能夠及時地將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳遞至遠程監(jiān)控端,供相關(guān)人員觀測和分析。
1 系統(tǒng)設(shè)計
系統(tǒng)主要由電能采集終端、網(wǎng)關(guān)設(shè)備和遠程監(jiān)控平臺構(gòu)成,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)通過電能計量傳感器獲得終端電能數(shù)據(jù),經(jīng)單片機STM32處理后通過CAN總線的方式傳傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)設(shè)備,然后將數(shù)據(jù)通過Internet網(wǎng)絡(luò)和MQTT服務(wù)器發(fā)送到遠程監(jiān)控平臺,然后將數(shù)據(jù)進行顯示、存儲等。( 見圖 1)。
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
2硬件設(shè)計
(一)主控模塊 為了使測量方便可靠、降低成本,本系統(tǒng)使用STM32F103C8T6單片機作為主控制芯片。該芯片系統(tǒng)功耗低,具有CAN總線接口,方便各個遠程監(jiān)控終端、網(wǎng)關(guān)設(shè)備進行通訊,同時有5路USART接口,能方便與Wifi模塊以及電能計量傳感器進行通信。
(二) 傳感器模塊 本系統(tǒng)采用的電能計量傳感器模塊是深圳市艾銳達公司的IM1253B 單相交直流模塊,該模塊可以測量45~65Hz 的交流電壓、電流、功率因數(shù)、功率和電能等
數(shù)據(jù),可通過串口方便與其他單片機進行通訊。
3 MQTT服務(wù)器
MQTT協(xié)議是廣泛應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議,使用MQTT協(xié)議需要MQTT的代理。本次設(shè)計使用開源的MQTT組件來在阿里云服務(wù)器搭建一個MQTT服務(wù)器,具體搭建過程可以參照相關(guān)文檔。搭建完MQTT服務(wù)器后,遠程監(jiān)控終端和遠程監(jiān)控平臺的就可以信息交互。
4遠程監(jiān)控平臺
遠程監(jiān)控平臺使用C#語言開發(fā),開發(fā)平臺是visual studio2010。*提供了與 MQTT 服務(wù)器的動態(tài)庫,包括服務(wù)器的連接、數(shù)據(jù)的發(fā)送和數(shù)據(jù)的接收函數(shù)等。監(jiān)控平臺接收過來的數(shù)據(jù),可以一邊實時顯示,一邊存儲在本地數(shù)據(jù)服務(wù)器中,方便后續(xù)的分析和處理。本系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)庫時Microsoft SQL Server 2008。
5安科瑞AcrelCloud-3200預(yù)付費水電云平臺
5.1 系統(tǒng)方案
系統(tǒng)為B/S架構(gòu),主要包括前端管理網(wǎng)站和后臺集抄服務(wù),配合公司的預(yù)付費電表DDSY1352和DTSY1352系列以及多用戶計量箱ADF300L系列,實現(xiàn)電能計量和電費管理等功能。另外可以選配遠傳閥控水表組成水電一體預(yù)付費系統(tǒng),達到先交費后用水的目的,剩余水量用完自動關(guān)閥。
5.2 系統(tǒng)功能
AcrelCloud-3200預(yù)付費水電云平臺由云平臺-網(wǎng)關(guān)-預(yù)付費電能表組成,通過通信網(wǎng)絡(luò)完成系統(tǒng)到表的充值、查詢、監(jiān)控、控制及短信報警等功能。
本系統(tǒng)適用于一些大集團和大物業(yè),往往需要將多個物業(yè)環(huán)境、分散于各地的物業(yè)集中式收費和管理,面臨著數(shù)據(jù)公網(wǎng)傳輸,財務(wù)操作分散,在線支付,總部財務(wù)扎口等復(fù)雜的需求。
遠程集中抄表:抄表信息通過網(wǎng)關(guān)實時上傳到云平臺,快速便捷,免去人工抄表 。
水表預(yù)付費:可是查看某區(qū)域水表的實時狀態(tài)信息,并可以進行單表或批量設(shè)置水價控閥等操作。
遠程售電:財務(wù)集中管理,電量實時下發(fā),并比對充值次數(shù),方便快捷。
能耗分析:用戶和管理員都可查詢預(yù)付費表或管控表每天的用能狀況;可提供能耗分析+財務(wù)軌跡一體式綜合管理報表,包含用戶表的能耗、財務(wù)數(shù)據(jù)、能耗和財務(wù)的期初期末值等數(shù)據(jù)。
在線支付:商戶可以通過小程序或者微信公眾號實現(xiàn)在線自助充值水電費,也可以實時關(guān)注商鋪用水用電情況。
短信提醒:金額不足或金額欠費提醒、電表充值到賬提醒,都可及時短信通知商戶。
遠程控制:可對任意一塊電表執(zhí)行遠程拉閘或保電等一系列遠程控制操作,方便管理。
5.3 產(chǎn)品選型
6結(jié)束語
本系統(tǒng)以自己搭建的MQTT服務(wù)器作為數(shù)據(jù),可以實現(xiàn)遠程監(jiān)測電能數(shù)據(jù),并在遠程監(jiān)控平臺顯示和存儲,在電力系統(tǒng)的智能化、自動化建設(shè)中將有一定的應(yīng)用價值。
【參考文獻】
【1】田朋剛,嚴寧,丁禮磊.基于STM32的遠程電能監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計
【2】馬海霞,李中興.遠程電力監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用 [J].電子設(shè)計工程,2013,21(13):73-75.
【3】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06
作者簡介:劉細鳳,女,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要從事宿舍用電研究發(fā)展。