家用用電信息采集表設(shè)計

家用用電信息采集表設(shè)計

Summary：國家電網(wǎng)制定的智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃中指出將全面建成統(tǒng)一的“堅強智能電網(wǎng)”。物聯(lián)網(wǎng)電表作為智能電網(wǎng)的終端設(shè)備，為用戶提供更智能、更便捷的用電管理。NB-IoT通信技術(shù)是無線傳輸領(lǐng)域的一個新興技術(shù)，具有覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗低、架構(gòu)優(yōu)等特點，適用于不經(jīng)常移動的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。因此NB-IoT通信技術(shù)運用在物聯(lián)網(wǎng)電表上，將是物聯(lián)網(wǎng)電表發(fā)展的趨勢。0研究背景作為智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)相互融合的產(chǎn)物，隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)概念的提出，國家電網(wǎng)公司發(fā)布《泛在電力物聯(lián)網(wǎng)白皮書2019》，將泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)分為兩個階段，重點構(gòu)建能源生態(tài)、迭代打造企業(yè)中臺、協(xié)同推進(jìn)智慧物聯(lián)、同步推進(jìn)管理優(yōu)化，最終實現(xiàn)到2024年建成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)[1]。并提出了《配電物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展白皮書》，實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)和配電網(wǎng)的融合，對配電物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的規(guī)模化工程應(yīng)用和場景進(jìn)行推廣。智能用電、智能家居應(yīng)用，增加與用戶的互動，提高用戶的生活質(zhì)量;其次，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的商業(yè)價值，比如商家可以針對不同電量的用戶生產(chǎn)銷售對應(yīng)的電氣設(shè)備;進(jìn)一步實現(xiàn)更高級的應(yīng)用，最終現(xiàn)電氣互聯(lián)到信息互聯(lián)的轉(zhuǎn)變。泛在物聯(lián)網(wǎng)最大的目標(biāo)就是從電表、用戶、電網(wǎng)的互聯(lián)變成所有電氣設(shè)備與人的互聯(lián)即萬物互聯(lián)[2]。物聯(lián)網(wǎng)電表作為智能電網(wǎng)的終端設(shè)備，通過WiFi、GPRS、以太網(wǎng)，RS485多種連接方式與網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，監(jiān)控中心能實時通過網(wǎng)絡(luò)平臺監(jiān)控用戶用電狀況，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，為用戶提供更智能、更便捷的用電管理。物聯(lián)網(wǎng)電表為了適應(yīng)智能電網(wǎng)，還集成了雙向多種費率計量、用戶端控制、多種數(shù)據(jù)傳輸模式的雙向數(shù)據(jù)通信、防竊電等智能化功能，成就了專業(yè)高性能的“物聯(lián)網(wǎng)+電表”其中NB-IoT通信技術(shù)是無線傳輸領(lǐng)域的一個新興技術(shù)，支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，也被叫作低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)。在200kHz的帶寬下可以提供10萬個連接，具有覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗低、架構(gòu)優(yōu)等特點，適用于不經(jīng)常移動的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。因此NB-IoT通信技術(shù)運用在物聯(lián)網(wǎng)電表上，將是物聯(lián)網(wǎng)電表發(fā)展的趨勢。1項目內(nèi)容隨著用電規(guī)模的增大與用電量的增加，電能計量表在電力工作中所起到的作用越來越關(guān)鍵，這是關(guān)系到群眾與企業(yè)共同利益的重要環(huán)節(jié)。但是在利用電能表進(jìn)行電能統(tǒng)計時，由于各方面的因素，總是會存在一定的計算誤差為了。解決現(xiàn)有電表存在電能計量不準(zhǔn)確、功耗高、通信受限的問題，本發(fā)明提出了一種新型的物聯(lián)網(wǎng)電表。讓遠(yuǎn)程采集的數(shù)據(jù)更客觀、更準(zhǔn)確。通過電采系統(tǒng)，電力營銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)能實時讀取客戶的電壓、電流、用電量等用電信息，通過大數(shù)據(jù)應(yīng)用為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)及時主動解決低電壓等用電質(zhì)量問題?？梢宰層秒姽收习l(fā)生時得到更快的響應(yīng)。物聯(lián)網(wǎng)智能電表還可以準(zhǔn)確分析出每臺電器每時刻的用電情況，結(jié)合智能家居控制系統(tǒng)。不僅能夠幫助找出高能耗的電器，還能夠根據(jù)電價政策及人為需求對家里電器的使用進(jìn)行智能、合理、經(jīng)濟的規(guī)劃，實現(xiàn)節(jié)能降耗。技術(shù)方案包括物聯(lián)網(wǎng)電表以及網(wǎng)絡(luò)平臺，所屬物聯(lián)網(wǎng)電表包括控制器模塊、電源模塊、NB-IoT通信模塊、Flash存儲模塊、計量模塊、RTC模塊、顯示模塊、開關(guān)模塊以及通信接口，主處理器模塊通過串行數(shù)據(jù)端口與Flash存儲模塊、RTC模塊、計量模塊進(jìn)行連接實現(xiàn)實時電能數(shù)據(jù)的計量與存儲，物聯(lián)網(wǎng)電表通過NB-IoT通信模塊、通信接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，網(wǎng)絡(luò)平臺采用B/S模式進(jìn)行設(shè)計可通過網(wǎng)頁對電能數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問以及對物聯(lián)網(wǎng)電表進(jìn)行開合閘操作。窄帶物聯(lián)網(wǎng)(narrowbandinternetofthings,NB-IoT)技術(shù)指的就是基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，其作為物聯(lián)網(wǎng)中一項重要的組成部分，通過利用蜂窩網(wǎng)絡(luò)，從而在有效完成對LTE,UMTS以及GSM等網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行直接部署的同時，其消耗帶寬進(jìn)行有效控制。一般情況下，基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所消耗的帶寬不會超過180KHz，其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)平滑升級，還能夠?qū)Σ渴鸪赡具M(jìn)行有效控制。作為當(dāng)前IoT領(lǐng)域當(dāng)中的新興技術(shù)之一，NB-IoT技術(shù)可以使得廣域網(wǎng)蜂窩數(shù)據(jù)同低功耗的設(shè)備進(jìn)行有效連接。隨養(yǎng)當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和通信需求的不斷增加，儀表智能化己成為通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，基于NB-IoT技術(shù)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)將成為“智慧城市”建設(shè)與發(fā)展中的重要組成。NB-IoT是一個新興的技術(shù)，支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，也被叫作低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)。NB-IoT支持待機時間長、對網(wǎng)絡(luò)連接要求較高設(shè)備的高效連接[3]。據(jù)說NB-IoT設(shè)備電池壽命可以提高至少10年，同時還能提供非常全面的室內(nèi)蜂窩數(shù)據(jù)連接覆蓋,以其可以容納海量節(jié)點、覆蓋范圍廣、具有比CPRS更高效的網(wǎng)絡(luò)支持[4]在眾多技術(shù)中脫穎而出，應(yīng)用廣泛。NB-IOT技術(shù)(1）NB-loT的三種部署方式:獨立部署模式:可部署在獨立200KHz頻點，適合用于GSM頻段的重耕。保護(hù)帶部署模式:可以利用LTE系統(tǒng)中邊緣無用頻帶。載波帶內(nèi)部署模式:可以利用LTE載波中間的任何資源塊。(2)上行支持2種技術(shù)：兩種帶寬:3.75KHz(功率譜更大，覆蓋更好）；15KHz(速率高，時延小)。兩種模式:SingleTone(1個用戶使用1個載波，低速應(yīng)用);Multi=lone(1個用戶使用多個載波，高速應(yīng)用，只支持15KHz。(3)下行采用OFDMA15KHz。占用200KHz帶寬(兩邊各留lOKHz保護(hù)帶，實際占用180KHz)。子載波帶寬:15KHz;子載波數(shù)量:12[5]。(4)NB-IoT的組網(wǎng):NB-IOT終端:支持各行業(yè)的IOT設(shè)備接入，只需要安裝相應(yīng)的SIM卡就可以接入到NB-IOT的網(wǎng)絡(luò)中；NB-IOT基站:主要是指運營商已架設(shè)的LTE基站，從部署方式來講，主要有上面介紹的3種方式；NB-IOT核心網(wǎng):通過NB-IOT核心網(wǎng)就可以將NB-IOT基站和NB-IOT云進(jìn)行連接；NB-IOT云平臺:在NB-IOT云平臺可以完成各類業(yè)務(wù)的處理,將處理后的結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)到垂直行業(yè)中心或NB-IOT終端；垂直行業(yè)中心：垂直行業(yè)中心既可以獲取到本中心的NB-IOT業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，也可以完成對NB-IOT終端的控制[6]。NB-IOT具備四大特點:一是廣覆蓋，在同樣的頻段下，NB-IOT比現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)增益提高20db;二是具備支撐海量連接的能力，支持低延時敏感度、超低的設(shè)備成本、低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu);三是更低的功耗，NB-IOT終端模塊的待機時間長;四是更低的模塊成本[7]。NB-IoT提供了人與物、物與物之間的連接和信，德熟奮;交互，可以應(yīng)用在多種場景下。針對水表、電表、天然氣表等智能家居產(chǎn)品，配備智能終端芯片，可提供隨時抄表服務(wù)[8]。NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)覆蓋增強技術(shù)的重復(fù)傳輸性，在遠(yuǎn)程抄表傳感器系統(tǒng)中具有實質(zhì)性應(yīng)用。如將水表水量轉(zhuǎn)化為“電脈沖信號”進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與用水量(用戶存儲金額)扣除作用。2研究成果第一更加精確：智能電表作為一款智能終端可以接入互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行使用，其用電數(shù)據(jù)實時同步于供電方的服務(wù)器上，利用電腦記錄的方式在對用電量的統(tǒng)計上將會更加精確，不僅無法人工干預(yù)造成電表偷跑用電量虛高，也無法利用改裝等違法手段偷電省電，這種作用同時保障了供電用電雙方的合法權(quán)益。

第二更加安全：靠譜的智能電表在安全性上對比傳統(tǒng)電表有了大幅的提升，其擁有的過壓保護(hù)功能、自動斷電功能都時刻保障著用電家庭的生命財產(chǎn)安全，特別是超高敏感度的特性可以精確地感知微小的電流漏電，在關(guān)鍵時刻及時切斷電源提供安全保障。這也是為什么更加推薦更換智能電表的原因之一。

第三更加方便快捷：售后服務(wù)規(guī)范智能電表可以實時記錄用電量并在電量接近耗盡之時通過響鈴告知用戶及時繳交電費，而供電方也無需派遣專人定期抄表，只需要在后臺電腦端定期匯總片區(qū)用電數(shù)據(jù)即可方便實現(xiàn)電量使用統(tǒng)計，這無論對于用戶而言還是供電方而言都是極大的便利。所以推薦使用智能電表其實是更大化地方便供用雙方，同時也保障雙方的權(quán)益和安全。而且隨著“萬物互聯(lián)”時代的到來，傳統(tǒng)電表的更新?lián)Q代也到了勢在必行的時刻，未來更多智能電表的投用將會為社會帶來更加方便快捷的新生活方式。Reference曾鳴，王雨晴，李明珠，等.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)及實