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技術文章

基于STM32的遠程預付費電能監測系統設計與應用

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淮亞利

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

      摘要:隨著電子信息技術的飛速發展,電能的遠程監測也得到了迅速的發展,它的發展和應用,對電力系統的安全運行具有重要的意義。本文設計一種基于MQTT服務器的遠程電能監測系統,該系統能對用戶終端的電壓、電流、功率、總電能及功率因數等相關參數進行監測,

通過互聯網和MQTT服務器將信息傳送到遠程監控端,遠程監控端能實時顯示相關參數并存儲,可供后續對相關電能參數進行分析和處理。通過實驗表明,本系統具有運行穩定性高、易擴展、成本低等優點。

      關鍵詞: STM32;電能監測;MQTT


0引言

隨著電子信息技術和互聯網的飛速發展,對設備的遠程監控在我們生活中應用非常廣泛,它使我們生活更加快捷、方便。電能是我們生活*的重要能源,電網的安全運行關系到國民生產的方方面面,然而三相交流系統中存在大量的非線性和不對稱性設備,以及各種故障會影響電網質量,所以需要時刻掌握了解電網的運行的狀況,對電網的各種參數進行實時監測,并能夠及時地將監測數據傳遞至遠程監控端,供相關人員觀測和分析。


1 系統設計

系統主要由電能采集終端、網關設備和遠程監控平臺構成,系統結構如圖1所示。系統通過電能計量傳感器獲得終端電能數據,經單片機STM32處理后通過CAN總線的方式傳傳輸到網關設備,然后將數據通過Internet網絡和MQTT服務器發送到遠程監控平臺,然后將數據進行顯示、存儲等。

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2硬件設計

(一)主控模塊  為了使測量方便可靠、降低成本,本系統使用STM32F103C8T6單片機作為主控制芯片。該芯片系統功耗低,具有CAN總線接口,方便各個遠程監控終端、網關設備進行通訊,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、功率和電能等

數據,可通過串口方便與其他單片機進行通訊。


3 MQTT服務器

MQTT協議是廣泛應用的物聯網協議,使用MQTT協議需要MQTT的代理。本次設計使用開源的MQTT組件來在阿里云服務器搭建一個MQTT服務器,具體搭建過程可以參照相關文檔。搭建完MQTT服務器后,遠程監控終端和遠程監控平臺的就可以信息交互。


4遠程監控平臺

遠程監控平臺使用C#語言開發,開發平臺是visual studio2010。提供了與 MQTT 服務器的動態庫,包括服務器的連接、數據的發送和數據的接收函數等。監控平臺接收過來的數據,可以一邊實時顯示,一邊存儲在本地數據服務器中,方便后續的分析和處理。本系統使用的數據庫時Microsoft SQL Server 2008。


5安科瑞AcrelCloud-3200預付費水電云平臺

5.1 系統方案

系統為B/S架構,主要包括前端管理網站和后臺集抄服務,配合公司的預付費電表DDSY1352和DTSY1352系列以及多用戶計量箱ADF300L系列,實現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付費系統,達到先交費后用水的目的,剩余水量用完自動關閥。

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5.2 系統功能

AcrelCloud-3200預付費水電云平臺由云平臺-網關-預付費電能表組成,通過通信網絡完成系統到表的充值、查詢、監控、控制及短信報警等功能。

本系統適用于一些大集團和大物業,往往需要將多個物業環境、分散于各地的物業集中式收費和管理,面臨著數據公網傳輸,財務操作分散,在線支付,總部財務扎口等復雜的需求。

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遠程集中抄表:抄表信息通過網關實時上傳到云平臺,快速便捷,免去人工抄表 。

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水表預付費:可是查看某區域水表的實時狀態信息,并可以進行單表或批量設置水價控閥等操作。

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用戶和管理員都可查詢預付費表或管控表每天的用能狀況;可提供能耗分析+財務軌跡一體式綜合管理報表,包含用戶表的能耗、財務數據、能耗和財務的期初期末值等數據。商戶可以通過小程序或者微信公眾號實現在線自助充值水電費,也可以實時關注商鋪用水用電情況,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。

可對任意一塊電表執行遠程拉閘或保電等一系列遠程控制操作,方便管理。


5.3 產品選型

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6結束語

本系統以自己搭建的MQTT服務器作為數據中心,可以實現遠程監測電能數據,并在遠程監控平臺顯示和存儲,在電力系統的智能化、自動化建設中將有一定的應用價值。


【參考文獻】

【1】田朋剛,嚴寧,丁禮磊.基于STM32的遠程電能監測系統設計

【2】馬海霞,李中興.遠程電力監測系統的設計與應用 [J].電子設計工程,2013,21(13):73-75.

【3】安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06


作者簡介

淮亞利,女,現任職于安科瑞電氣股份有限公司。


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