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案例詳情

基于物聯(lián)網(wǎng)Android平臺的智能多用戶電表系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

日期:2024-12-22 22:08
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摘要:針對傳統(tǒng)“單戶單表”制的單戶電能表功耗高、抄表量增大、管理繁瑣、實時性差等弊端,開發(fā)一種基于物聯(lián)網(wǎng)Android平臺的智能多用戶電表系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以STM32F10為主控制器,采用專用計量芯片ATT7022實現(xiàn)對多用戶的電量信息遠程采集、數(shù)據(jù)顯示存儲,同時,通過Android SDK進行手機APP軟件開發(fā),方便用戶實時查詢,從而實現(xiàn)高效智能用 電。

張娟

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

摘要:針對傳統(tǒng)“單戶單表”制的單戶電能表功耗高、抄表量增大、管理繁瑣、實時性差等弊端,開發(fā)一種基于物聯(lián)網(wǎng)Android平臺的智能多用戶電表系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以STM32F10為主控制器,采用專用計量芯片ATT7022實現(xiàn)對多用戶的電量信息遠程采集、數(shù)據(jù)顯示存儲,同時,通過Android SDK進行手機APP軟件開發(fā),方便用戶實時查詢,從而實現(xiàn)高效智能用 電。測試結(jié)果表明,該系統(tǒng)實時性好,可移動性強,具有較高的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞: 物聯(lián)網(wǎng);Android;智能多用戶電表;STM32F107;ATT7022;APP

0引言

        物聯(lián)網(wǎng)已逐漸走進智能電網(wǎng)的時代,傳統(tǒng)的“單戶單表”制電能表已不符合當今社會追求的用電管理智能化、采集自動化、能源節(jié)約化的理念。目前,人們利用手持移動終端遠程監(jiān)控家居狀況已成為一種迫切需求。用戶可以不受地域限制,只要在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域均可隨時隨地查看和管理電能表,實現(xiàn)信息全方位交互,以達到智能化、節(jié)能化的目的。本文設(shè)計的智能多用戶電表,采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),不僅可“分戶用電、集中檢測”,有效提高電能計量準確性,縮小整體體積;還可通過手持端對用電信息實時監(jiān)控,操作簡單。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計

        依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu),本文系統(tǒng)主要由手持客戶端、GPRS無線通信及多用戶電能表三部分組成。其中,多用戶電能表部分即為感知層,主要是完成對電能信號實時采集、處理及顯示存儲;GPRS無線通信部分即為網(wǎng)絡(luò)層,主要用于接收數(shù)據(jù)并通過無線網(wǎng)與手機客戶端進行網(wǎng)絡(luò)通信;手機客戶端即為應(yīng)用層,主要完成監(jiān)測數(shù)據(jù)交互,便于電力部門的管理,方便用戶使用。

 

2系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 多用戶電能表設(shè)計

        本系統(tǒng)采用模塊化思想,由電源模塊、信號采集處理模塊、MCU控制模塊、通信模塊及顯示、存儲、時鐘、按鍵等外圍模塊組成。該系統(tǒng)采用互感方式將電路中的大電流電壓信號轉(zhuǎn)換成小信號經(jīng)多路選擇開關(guān)切換電壓、電流采樣輸出信號,采用專用計量芯片ATT7022,實現(xiàn)對多用戶電壓電流信號采集,然后以STM32F107為主控制器,對采樣數(shù)據(jù)進行處理。顯示模塊主要直觀顯示用戶用電信息。RS485通信模塊實現(xiàn)與數(shù)據(jù)管理中心之間的數(shù)據(jù)傳輸和相關(guān)指令的接收。時鐘模塊為電能表提供時間基準,為實現(xiàn)多費率打下基礎(chǔ)。存儲單元實現(xiàn)電能的長久保存。按鍵模塊用于用戶循環(huán)查詢用電信息。GPRS模塊主要通過信息傳輸,實現(xiàn)用戶通過手持端實時掌握用電信息變化。通斷控制模塊主要是用戶實際使用負載功率值超過系統(tǒng)設(shè)定的*大值時,電能表能夠控制繼電器自動斷電,持續(xù)15s后,自動送電。電源模塊由線路上220V的交流電首先通過降壓變換,而后經(jīng)過橋式整流,由穩(wěn)壓芯片得到所需要的電壓,同時具備掉電自動切換到備用電池的功能,可以實現(xiàn)不間斷供電,防止數(shù)據(jù)丟失。多用戶電能表設(shè)計框圖如圖1所示。

1 多用戶電能表設(shè)計框圖

2.2 GPRS通信模塊

        通信芯片采用SIMCom公司的SIM900A,其屬于雙頻GSM/GPRS模塊,模塊接收速率可達到85.6kbit/s。另外,SIM900A內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議,支持多IP連接,用戶可通過擴展的TCP/IP AT 命令使用 TCP/IP通信協(xié)議,方便用戶進行數(shù)據(jù)傳輸。完全采用SMT封裝形式,性能穩(wěn)定,體積小、性價比高且能夠滿足用戶的多種需求。通信模塊SIM900A通過串口與控制芯片STM32相連,SIM900A管腳TXD,RXD分別與STM32管腳USART_RX,USART_TX相連。

 

3系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 多用戶電能表系統(tǒng)軟件設(shè)計

         由于涉及的設(shè)計程序量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,軟件系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計方案進行程序編寫以實現(xiàn)正常、有序運行。由主程序和各功能模塊子程序構(gòu)成,功能模塊包括用戶選通子程序、電能計量子程序、顯示模塊子程序、存儲模塊子程序、按鍵模塊子程序、通信模塊子程序。

 

        通過對多路信號進行控制及選通實現(xiàn)多用戶電能信號的采集,經(jīng)計量芯片接入至控制器系統(tǒng)實現(xiàn)對多用戶電能數(shù)字信號的處理及準確計量,并控制外圍設(shè)備進行信息的集中傳輸顯示和存儲。系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)多用戶用電量的**計量又可以達到遠程自動抄表和用電信息集中管理的目的,從而促進智能電網(wǎng)的實現(xiàn),優(yōu)化用戶用電管理。其主流程圖如圖2所示。

圖2 多用戶電能表軟件主程序流程圖

3.2 Android監(jiān)控終端設(shè)計

        Google公司推出的Android操作系統(tǒng)是一款基于Linux內(nèi)核的自由及開放源代碼操作平臺,可通過An-droid專屬的軟件開發(fā)工具包Android SDK進行手機APP 軟件開發(fā)。Android 系統(tǒng)構(gòu)架采用了分層模式的概念,由上至下依次為應(yīng)用程序?qū)?、?yīng)用程序框架層、Android 函數(shù)庫及運行時、Linux內(nèi)核層,這種結(jié)構(gòu)模式各層之間相互獨立,減少相互依賴性,降低開發(fā)難度,便于更多開發(fā)。Android手機客戶端采用腳本語言完成界面設(shè)計,主要包含登錄界面、功能界面、參數(shù)設(shè)置及控制界面。客戶端功能模塊分為五部分:用戶信息、用電信息、支付情況、消息公告、附近發(fā)現(xiàn)。后臺管理系統(tǒng)主要功能模塊有四大部分:賬戶管理、數(shù)據(jù)管理、操作管理及數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計。Android客戶端與后臺進行交互通信實現(xiàn)。用戶通過手持端能夠直觀地查看當前用電量、當前電費余額、及當前電價等信息,針對用電情況,可合理計劃用電,提高節(jié)能意識。系統(tǒng)登錄界面、用電信息界面曲線圖分別如圖3、圖4所示。

圖3 登錄界面圖

4安科瑞AcrelCloud-3200預(yù)付費水電云平臺

4.1 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。

4.2 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。

4.3 產(chǎn)品選型

5結(jié)束語

        針對傳統(tǒng)的電能表的弊端,本文提出的基于物聯(lián)網(wǎng)Android平臺的智能多用戶電表系統(tǒng),不僅能夠采集多用戶的用電參數(shù),且用戶可通過手持端實現(xiàn)對用電信息的查詢、支付等功能,方便用戶生活。該系統(tǒng)體積小、功能強、可移動性等特點,促進資源節(jié)約,推進智能化發(fā)展,具有較高的應(yīng)用價值和社會經(jīng)濟價值。

 

【參考文獻】

【1】周克良,聶叢楠,邢素林.基于物聯(lián)網(wǎng)Android平臺的智能多用戶電表系統(tǒng)設(shè)計

【2】劉利彬.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能抄表系統(tǒng)的研究[D].吉林:東北電力大學,2014.

【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:張娟,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

滬公網(wǎng)安備 31011402005091號

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