智能电网大学课程设计报告-智能抄表硬件设计方案_毕业论文
智能电表系统毕业设计(论文)
摘要电表计量工作是电力企业一项非常重要的工作,也是电力企业和用户建立信任关系的关键。
电力市场的快速发展要求电表计量工作必须提高管理水平,保证计量的准确、可靠,而这一切都是必须要依靠科技的进步和发展才能实现的。
当前,各种数据库技术和计算机操作系统飞速发展,特别是因特网网络技术广泛的应用,促使我们在计量管理上采用新的技术手段来进行管理具有更宽的选择空间。
电表计量管理部门应建立电表计量装置计算机管理信息系统,并实现与用电营业及其他有关部门的联网。
电表计量管理信息系统在功能设计上,各功能模块应形成一个有机联合的整体,互相关联,又各自独立,满足电表计量各业务功能需求。
电表计量管理作为用电MIS的基础组成部分,必须预留数据接口。
电表计量数据管理以电表计量装置为主线,计量器具资产为辅线,对电表计量装置的运行状况实现全过程管理。
应做到各项业务处理的独立性与业务流程的连贯性相统一;数据共享性高、一致性好;系统查询方式灵活多样;系统维护简便。
本系统采用B/S的结构方式。
主要使用JSP技术，Eclipse工具开发，数据库采用Access。
并在服务器上测试运行良好。
本论文对系统从前期调研，需求分析，到概要设计，设计实现进行了详细的说明，同时也对本次毕业设计中使用到的技术做以概况。
关键词：电表计量管理 JSP Access EclipseABSTRACTElectricity metering work is a very important job, but also the power companies and users to establish trust between the key. The rapid development of the electricity market requires metering must improve the management level, to ensure measurement accuracy, reliability, and all this must rely on technological progress and development can be achieved. Currently, a variety of database technology and the rapid development of computer operating systems, especially the Internet, network technology widely used in the measurement of management prompted us to adopt new techniques to manage a wider choice.Metering management should establish metering installations of computer management information systems, and to achieve sales and other departments with the power of networking. Metering management information system in the functional design, each functional module to be combined to form an organic whole, interrelated, and independently, to meet the metering requirements of each business function. Electricity metering management as a fundamental part of MIS, data interface must be set aside.Metering data management to the main line metering devices, measuring instruments, supplemented by line assets, the metering device to achieve the operational status of the whole process of management. The business processes should be independence and unity of the continuity of business processes; data sharing is high, and good consistency; system query flexible way; system maintenance simple.The system uses the B / S structure mode. Main use JSP technology, Eclipse tools development, database using Access. And a good test run on the server.The thesis of the system from the early research, needs analysis, to outline the design, design implementation for a detailed description, but also for the use of this graduation project to do with the technical overview.Keywords: Metering management JSP Access Eclipse目录1 前言 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 系统设计目标 (1)1.4 系统开发方法的选择 (1)1.5 论文组织结构 (2)2 关键技术介绍 (3)2.1 关于Assecc (3)2.2 关于Tomcat (3)2.3 JSP语言简单介绍 (4)2.4 J2EE简介 (6)3 系统分析 (8)3.1 可行性分析 (8)3.2 电表信息系统模块功能分析 (8)3.3 智能电表信息系统功能介绍 (9)3.4 系统数据流程分析 (9)3.5 数据字典 (10)4 系统总体设计 (12)4.1 智能电表信息展示模块系统功能结构图 (12)4.2 电表系统数据库设计 (12)4.2.1 数据库设计概述 (12)4.2.2 数据库设计规则 (13)4.3 数据库的概念设计 (13)4.4 数据库逻辑设计 (14)4.5 数据库的物理设计 (14)5 详细设计 (16)5.1 系统登录页面实现 (16)5.2 电表管理模块的实现 (18)5.2.1 添加电表 (18)5.2.2 修改电表 (19)5.2.3 删除电表 (20)5.3 新闻发布模块的实现 (21)5.3.1 发布新闻管理模块 (21)5.3.2 修改新闻管理模块 (22)5.3.3 删除新闻模块 (23)5.4 留言板模块的实现 (24)5.4.1 留言板留言模块 (24)5.4.2 留言板查看模块 (25)6 系统测试 (27)6.1 系统测试简述 (27)6.2 系统登录测试 (27)6.2.1 系统入口测试要点 (27)6.2.2 测试用例 (27)6.3 用户注册测试 (27)6.3.1 用户注册信息测试要点 (27)6.3.2 测试用例 (28)6.4 新闻发布测试 (29)6.4.1 新闻发布测试要点 (29)6.4.2 测试用例 (29)结论 (30)谢辞 (31)参考文献 (32)附录 (33)1 前言1.1 课题背景传统的电费管理都是由工作人员手工查表,抄表完成的,其中要完成用户电费的收取,每月抄度,用户购电情况查询,以及列出欠费用户的信息名单,之类的信息.其工作强度大,工作流程繁琐,由于工作人员的不细心,将会造成电费收支的出错也是经常发生的。
基于物联网技术的智能电力抄表系统设计
基于物联网技术的智能电力抄表系统设计随着科技的不断进步，我们身边出现了越来越多的智能系统，物联网技术就是其中之一。
它将物体与互联网连接在一起，通过传感器和设备实现互联，从而达到数据交换和信息传递的目的。
其中，基于物联网技术的智能电力抄表系统是一种通过传感器和云计算等技术来实现自动抄表的电力抄表系统。
一、智能电力抄表系统的目的和意义智能电力抄表系统是一种新型的电力抄表方式，它主要是使用传感器和网络技术实现电力信息的采集和处理，从而实现自动抄表，有效地提高了抄表的效率和准确性。
智能电力抄表系统可以提供准确的电力数据，消灭人为漏抄、误读等因素对数据收集的影响，强化了对电力的计量管理，提高了收费管理的精准度，降低了抄表成本，减轻了抄表人员的劳动强度，提高了工作效率和工作质量。
因此，智能电力抄表系统在推进电力信息化、提升电力监管水平和服务用户等方面具有重要的意义。
二、智能电力抄表系统的实现和技术智能电力抄表系统的实现需要用到物联网技术和计算机技术。
具体而言，它主要包括三个方面的技术：传感技术、通信技术和数据处理技术。
1. 传感技术传感技术是智能电力抄表系统实现的基础。
当电力表计的使用者量变化或有电流经过时，电流互感器会发出微弱的电信号，这些电信号被传感器捕捉并转换为数字信号，通过网络技术传输到远程服务器上，完成电能计量。
因此，传感器的选型和数据采集效果是智能电力抄表系统实现的关键。
2. 通信技术智能电力抄表系统需要将采集到的数据传输到远程服务器上，因此需要使用通信技术来实现。
通信技术包括有线和无线两种方式。
有线通信是将数据采集设备与服务器之间通过有线电缆连接，使用长距离传输协议传输数据的方式。
无线通信则是采用无线传感器网络（WSN）和物联网（IoT）技术进行通信，通过无线网络传输数据，实现远程监控和管理。
3. 数据处理技术智能电力抄表系统的数据处理技术主要包括数据存储、数据处理和数据分析三个方面。
电力数据通过传感器和网络技术采集到系统中以后，需要进行存储、处理和分析，得到实时的电能使用情况和总量。
智能电网中智能抄表技术分析(全文)
2.1远程无线智能抄表技术
远程无线智能抄表技术主要基于无线通信技术、电子信息技术和计算机网络技术，电力企业远程掌握电力用户的电能使用，并且自动采集和猎取用电信息。这种远程无线智能抄表技术具有敏捷性高、便于维护管理、运行效率高等特点，并且可实时监控用电信息，为电力企业供应精确 的用户用电数据，便于查询和监督。在实际应用过程中，远程无线智能抄表技术也存在一些问题，例如，远程无线智能抄表受到无线网络信号的限制，假如信号强度较弱，会直接影响电力信息采集，并且一旦电力企业的管理系统消失问题，会影响整个远程无线抄表模块。
3.2终端节点设计
终端节点接通电源后，首先进行初始化，然后向智能抄表网络系统中发送恳求，协调器发出响应恳求，终端节点收到响应后再向协调器发送建立连接的恳求，当协调器正确处理连接响应后，终端节点入网胜利，协调器和终端节点之间建立数据通信连接通道。
3.3协调器节点设计
协调器节点接通电源后进行初始化，推断接收的信息是否是建立连接恳求，假如是，将该终端节点添加到系统列表，安排合适的网络地址，发送响应信息。智能抄表系统中的协调器对接收的信息进行解析，假如推断接收的信息是抄表数据包，通过串口进行显示，便于电力企业和用户实时查询用电信息。
智能电网中智能抄表技术分析
近年来，我国智能电网快速进展，传统的抄表技术已经难以满意市场需求，智能抄表技术的应用和进展势在必行。智能抄表技术实现了供电企业电能管理系统和用户端电力计量装置之间的连接通讯，不仅削减了人为误差和干扰，而且实现了自动化采集和传输电能计量数据，极大地提高了电能计量效率和精确 度。
3智能电网中无线智能抄表系统设计
远程无线智能抄表系统是当前我国智能电网进展智能抄表技术的重要趋势，Zigbee技术是一种新型的无线传输技术，其便于安装，具有低成本、低功耗的优点，本文重点讨论基于Zigbee技术的无线智能抄表系统设计。
智能电表抄表系统设计与实现
智能电表抄表系统设计与实现随着人们生活水平的提高和科技的不断发展，智能化已经成为了当今的一种趋势，智能化的应用也如雨后春笋般涌现出来，其中智能电表便是一个典型的例子，它不仅具备了传统电表的计量功能，更加具备了许多新的功能，例如数据上传、远程控制等。
通过对电能的实时检测，智能电表可以更加精准地计算出用户的用电数据，为电力公司和用户提供了更加便捷、高效的服务。
本文将着重介绍智能电表抄表系统的设计与实现。
一、设计目标和功能智能电表抄表系统的设计目标在于捕捉用户的电能使用信息并将其上传到云端服务器上，以实现远程监测、计量、管理、控制等多种功能，同时保证系统安全、可靠、高效、低成本的基本特点。
系统实现的关键功能如下：1、远程数据上传：将智能电表所采集的用电数据上传到云端服务器，保证数据的实时性并为用户提供更加便捷的查询方式。
2、远程定时控制：电力公司可以通过系统进行对用户用电的限制和控制，保证电力系统的可靠性。
3、远程故障管理：应急情况下，电力公司可以通过系统及时查看发生故障的地点，为故障处理提供必要的依据。
4、远程结算：根据智能电表所采集的数据，电力公司可以通过系统实现对用户的结算功能，保证计价的准确性。
二、系统架构设计1、硬件架构智能电表内部集成了温度传感器、RS485总线通信接口、Modbus通信协议和GPRS通信模块等硬件模块。
其中，温度传感器用于检测智能电表内部的温度，以保证智能电表的正常运行；RS485总线通信接口，用于连接多个智能电表，实现系统的联网功能；Modbus通信协议，用于智能电表与上位机的通信；GPRS通信模块，用于将智能电表所采集的用电数据上传到云端服务器，实现数据的实时性。
2、软件架构智能电表抄表系统的软件架构主要分为三部分：嵌入式系统软件、服务器端软件和用户客户端软件。
嵌入式系统软件主要负责智能电表内部的计量和通讯功能，服务器端软件主要负责接收并处理智能电表上传的数据，将数据上传到云端服务器上，并提供相应的数据处理功能；用户客户端软件则主要负责用户对自己用电数据的查询以及用电的控制操作。
智能电表的设计范文
智能电表的设计范文智能电表是一种采用先进技术，使用微处理器、通信技术等，能够实时监测电能使用情况的智能设备。
它具有高度的精确度和可靠性，能够帮助用户管理电能使用，提高能源利用效率。
下面是一种智能电表的设计方案，以满足用户的需求。
1.硬件设计：(1)电能计量模块：采用高精度的电能计量模块，能够对用户电能的消耗进行准确测量，并将数据传输至控制模块。
(2)通信模块：采用无线通信技术，如Wi-Fi、蓝牙等，与用户的智能手机或者家庭无线网络相连接，以实现与用户的交互和数据传输。
(3)显示模块：配备液晶显示屏，能够显示实时能耗数据和其他相关信息，方便用户进行查看。
(4)控制模块：采用高性能的微处理器，具有强大的计算和控制能力，能够处理电能数据，控制电表的运行和通信功能。
(5)电源管理模块：采用智能电源管理系统，能够实时监测电池的电量，并确保电表的稳定运行。
2.软件设计：(1)数据采集与处理：通过电能计量模块采集实时数据，并通过控制模块进行处理，实现电能使用情况的准确测量和计算。
(2)用户界面设计：为了方便用户的操作和查看数据，设计一个直观友好的用户界面，通过液晶显示屏进行展示，支持交互式操作。
(3) 远程监测与控制：通过通信模块与智能手机或者家庭无线网络相连接，实现与用户的远程交互，用户可以通过手机App或者Web页面进行实时监测和远程控制，如查询实时能耗、设定电能消耗目标、调整电能使用计划等。
(4)数据传输与存储：采用安全可靠的通信协议，确保数据传输的可靠性和私密性。
同时，实现数据的本地存储和备份，以防止数据丢失或损坏。
3.功能设计：(1)实时能耗监测：能够实时监测电能使用情况，并将数据显示在液晶屏上。
用户可以通过查看实时数据，了解电能使用情况，及时调整用电计划。
(2) 能耗分析与报告：根据历史电能数据，进行能耗分析，为用户提供详细的能耗报告。
用户可以通过电表的用户界面或手机App查看报告，了解自己的电能使用情况，并采取相应的节能措施。
课程设计智能电表
课程设计智能电表一、教学目标本课程的学习目标主要包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握智能电表的基本原理、结构和工作方式，了解智能电表在电力系统中的应用和优势。
技能目标要求学生能够使用智能电表进行实际测量和数据分析，掌握智能电表的维护和故障排除方法。
情感态度价值观目标要求学生认识到智能电表在节能减排和可持续发展中的重要作用，培养学生的社会责任感和创新精神。
通过本课程的学习，学生将能够：1.描述智能电表的基本原理、结构和工作方式。
2.解释智能电表在电力系统中的应用和优势。
3.使用智能电表进行实际测量和数据分析。
4.维护和排除智能电表的故障。
5.认识到智能电表在节能减排和可持续发展中的重要作用。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括智能电表的基本原理、结构和工作方式，智能电表在电力系统中的应用和优势，以及智能电表的使用和维护方法。
具体的教学大纲如下：1.第一章：智能电表的基本原理本章介绍智能电表的定义、分类和基本原理，重点讲解智能电表的测量原理和信息处理能力。
2.第二章：智能电表的结构和工作方式本章介绍智能电表的硬件结构和软件系统，重点讲解智能电表的数据采集、处理和传输方式。
3.第三章：智能电表在电力系统中的应用本章介绍智能电表在电力系统中的作用和优势，重点讲解智能电表在电力监测、节能减排和智能电网中的应用。
4.第四章：智能电表的使用和维护本章介绍智能电表的使用方法和安全注意事项，重点讲解智能电表的故障排除和维护技巧。
三、教学方法本课程的教学方法主要包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法。
通过多样化的教学方法，激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法：教师通过讲解智能电表的基本原理、结构和应用，引导学生掌握相关知识。
2.讨论法：教师学生就智能电表的使用和维护方法进行讨论，提高学生的实际操作能力。
3.案例分析法：教师提供实际案例，让学生分析智能电表在电力系统中的应用和优势，培养学生的问题解决能力。
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-485AbstractWith 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目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1课题的提出和意义 (2)1.2国内外发展现状 (2)1.3课题可行性论证结论 (2)1.4本文所要完成的主要工作 (3)1.5本章小结 (3)第2章抄表系统总体结构设计 (4)2.1系统组成 (4)2.2通信标准的选择 (4)2.3系统总体方案确定 (5)2.4本章小结 (6)第3章抄表系统硬件设计 (7)3.1抄表系统的整体结构 (7)3.2抄表系统的各硬件模块的设计 (7)3.2.1CPU的选型 (7)3.2.2外围存储及其监控电路模块 (10)3.2.3数据传输模块 (13)3.2.4时钟模块 (15)3.2.5串口扩展 (17)3.2.6电能的采集和计数模块 (19)3.2.7显示电路 (20)3.3本章小结 (21)第4章抄表系统软件设计 (22)4.1软件设计的基本原则 (22)4.2系统软件设计 (23)4.2.1上位微机发送命令到达的路径 (23)4.2.2远程抄表主程序的设计 (24)4.2.3各子程序的设计 (25)4.3软件初始化 (31)4.3.1电路初始化 (31)4.3.2串行通信设计 (32)4.3.3时钟软件程序操作 (34)4.4通信协议 (35)4.4.1字节格式 (36)4.4.2帧格式 (38)4.4.3传输 (39)4.5本章小结 (39)第5章系统的抗干扰设计 (40)5.1硬件抗干扰设计 (40)5.1.1稳压电源的考虑 (40)5.1.2串行EEPROM的选择 (41)5.1.2采用光电隔离技术 (41)5.2软件抗干扰设计 (41)5.2.1单片机程序出错时能自动纳入正轨 (41)5.2.2采取措施保证数据写入的可靠性 (41)5.2.3定时设置I/O口状态 (42)5.2.4延时抖动技术 (42)5.2.5采用“看门狗”电路 (42)5.3本章小结 (43)结束语 (44)参考文献 (45)致谢 (46)第1章绪论本文的研究课题是电表自动抄表系统，本章主要说明课题设计的背景和实际意义，介绍了在抄表领域国内外的技术发展历史、现状和未来趋势，提出所要进行的设计内容和任务，同时对全文的章节架构进行阐述。
【毕业设计】智能电网毕业设计
【关键字】毕业设计智能电网毕业设计篇一：智能电网毕业设计论文智能电网的研究与探讨摘要建造坚强智能电网是我国电网发展的必然趋势，能够带动整个电力工业的优化，发电系统作为电力工业发、输、配、送的一个组成部分，必然也要向智能化方向协调发展，最终实现发电系统发展的可持续发展。
因此，对发电系统的协调发展水平评价研究具有很重要的作用。
本文首先对智能电网环境下发电系统的特征进行了剖析，然后据此提出了智能电网环境下发电系统协调发展的涵义。
接下来建立了评价发电系统协调发展水平的评价指标体系，该指标体系分为内部系统协调发展指标体系和外部协调发展指标体系，是一个层级复杂的多指标评价指标体系。
分析了智能电网研究背景情况，智能电网的概念、特性以及国内外发展现状。
然后分析了几种储能技术，最后对智能电网的发展前景进行了展望，并总结了其技术优势和存在的问题。
关键词：智能电网，配电自动化，发电系统，指标体系The analysis and discussion of smart gidrABSTRACTSmart Grid is one of the future develoPment goals of China Power Grid.the Power generation system will also develoP toward intelligent. Power system inorder teomPly with the smart grid. andulti mately realizeits sustainability.Sustainable develoPment to aehieve coordinated develoPment, and smart grid environment.CoordinateddeveloPment the basement of sustainable develoPment，and the EoordinateddeveloPment of Power generation systemin the environment of smart Grid hasan eweonnotation .The characteristies of the Power generation system Under thesmart grid environment were analyzed，and then the meanin go fits coordinateddeveloPment ProPosed.Analyzing the research background of smart grid its concept features andcurrent development status. Then it analyze several energy storage technologiesFinally it draws the development of smart grid’ prospect and summarizes itstechnical advantages and problems.KEY WORDS: smart grids, electric accocation, generation system, indexsystem目录前言 (1)第1章绪论 (2)1.1 论文研究的背景和意义 (2)1.2 智能电网的概念及特性 (3)1.3 智能电网的发展现状 (4)1.3 1 国外研究现状 (4)1.3.2 国内研究进展 (5)1.3.3 智能电网的发展前景和重要意义 (6)1.4 论文研究的总体思路和主要内容 (8)第2章智能电网环境下发电系统的发展 (9)2.1 电网可靠供电概述 (10)2.2 智能电网环境下发电系统的特征 (10)2.2.1 智能电网环境下发电系统协调发展的涵义 (12)2.3 本章小结 (14)第3章智能电网下发电系统协调发展评价指标体系 (16)3.1 建立原则 (16)3.2 外部协调发展水平评价指标体系 (17)3.2.1 与其它能源系统的协调发展水平评价指标体系 (17)3.2.2 与经济协调发展水平评价指标体系 (18)3.2.3 与环境协调发展水平评价指标体系 (18)3.2.4 与电网系统的协调发展水平评价指标体系 (19)3.3 发电系统协调发展综合评价指标体系 (20)3.4 本章小结 (22)第4章基于简单的SVM智能电网环境下发电系统协调发展水平评价 (24)4.1 多属性综合评价的概念及方法 (24)4.2评价的指标处理方法 (25)4.3 基于SVM的协调发展水平评价过程 (25)4.4 本章小结 (27)第5章对发电系统实现协调发展的建议 (28)结束语 (31)谢辞 (32)参考文献 (33)外文资料翻译 (35)前言智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向，并被认为是21世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势。
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智能电网课程设计报告智能抄表系统硬件设计方案1智能抄表技术概述随着自动化程度的提高和电能需求的不断增长，电费查询支出在生产成本中占的比例逐渐加大。
供电单位对于电能精细化的要求也越来越高。
传统的人力抄表和电话抄表工作量大，效率低，人为误差严重，漏抄，估抄，冒抄现象时有发生，因此必须按照切实可行的方法解决这些问题。
而快速、准确、经济、实时的获取用电的各类数据，是做好费用自动结算，用量分析，计量表运行状况监测、负荷处理等应用管理工作的基础。
为此采用计算机、无线通信和嵌入式等技术设计了分布式电能表远程智能抄表系统，提出了三级管理手段，将用户的用电信息准确和及时地回传到数据中心，便于电力企业计量、统计和收费等日益繁重的工作，大大提高了管理层次和自动化水平。
智能抄表系统是坚强智能电网的基础，通过智能抄表系统可以实现电网公司同电力系统用户之间的有效可靠互动。
能够实现对主站层、接入层、上行通信层以及终端层的有效协调与控制。
主站层主要是用来实现信息数据的采集与管理。
上行通信层则主要是用来负责实现各个站点的相互有效的链接的。
智能抄表系统的构建对于完善智能电网和实现电力资源的合理配置具有重要意义。
欧美在智能抄表系统的研究处于领先水平，以美国为例，美国的智能电网建设注重用户端，主要针对用户的具体用电要求及变化来实施智能化管理，其实现方式包括智能电表、智能化抄表与以家庭为单位的规划用电管理，主要建设了基于无线方式的智能抄表及通讯网络。
ADI公司直接参与部分州的智能电网的建设，在智能电表及无线网络建设上取得了不俗的成绩。
智能抄表系统主要结构包括三个部分：集中器、采集器和通信系统。
1)数据采集根据不同业务对采集数据的要求,编制自动采集任务,包括任务名称、任务类型、采集群组、采集数据项、任务执行起止时间、采集周期、执行优先级、正常补采次数等信息,并管理各种采集任务的执行,检查任务执行情况。
2)数据管理采用统一的数据存储管理技术,对采集的各类原始数据和应用数据进行分类存储和管理,为“SG186”一体化平台提供数据的汇总、存储、共享和分析利用。
按照访问者受信度、数据频度、数据交换量的不同,对外提供统一的实时或准实时数据服务接口,为其它系统放有权限的数据共享服务。
数据管理功能提供系统级和应用级完备的数据备份和恢复机制。
3)控制功能用屯信息采集系统通过对终端设置负荷定值、电量定值、电费定值以及控制相关参数的配置和下达控制命令,实现系统功率定值控制、电量定值控制和电费定值控制功能,系统亦可直接向终端下达远程直接开关控制命令,实现遥控功能。
系统具有点对点控制和点对面控制两种基本方式。
2智能抄表集中器硬件设计方案集中器在整个远程无线抄表中起着承上启下的作用。
是整个通信系统的桥梁。
决定着系统的整体性能。
集中器以单片机MCU控制单元为核心。
主要由电源供给电路、蓝牙通信电路、有线或无线通信电路、键盘显示电路、数据存储电路、RS232计算机接口电路和能源控制电路等部分组成。
其结构图如图2-1所示：图2-1集中器系统结构图单片机采用ATMEL公司的ATmega162，它有16K FLASH,1K RAM，35个I/O 口，2个UART,1个SPI和3个外部中断源，可以很好的满足系统要求。
1）蓝牙通信电路设计这里采用nRF903芯片，该芯片提供了由9个I/O组成的接口与微控制器连接，分别负责对nRF903进行配置。
工作模式的选择。
管脚TXEN、STBY和PWR_DWN分别负责nRF903接收模式、发射模式、掉电模式、和标准模式的切换。
管脚CS、CFG_CLK和CFG_DATA组成的串行接口实现对频率、通道、输出功率和输出时钟频率的配置，它们均SPI 接口。
故可以与ATmega162的SPI口直接连接。
nRF903的发射和接口共用一个管脚，不能同时发射和接收数据，只能进行半双工通信，故需加一个10K的电阻实现阻抗匹配和隔离。
在通信时，当C_SENSE输出电压为“0”时，说明通信对方没有发送数据；当C_SENSE为“1”时，说明通信对方可能发送数据，单片机需要进行处理。
单片机可以从CLK_OUT知道nRF903是否工作正常。
2）RS232接口电路由于抄表工作人员会随时到现场进行对集中器的数据读取和参数设置，而手持终端设备一般是PC机，故在集中器设计RS232接口电路是必要的。
本系统中采用MAX3111E串行异步收发器来实现。
其接口电路如下图2-2所示：图2-2 接口电路图ATmega162的MOSI与DIN连接作用发送数据线，MOSI与DOUT连接作为收数据线。
MAX3111E的TX与T1IN连接，RX与R1OUT连接，从而利用其片内转换器实现UART到RS232电平的转换。
MAX311E的中断信号（IRQ）与ATmega162的外部中断IN1相连，以便当PC机有数据向系统传输时，直接给MCU一个中断信号并执行相应的程序。
3）Modem/NMC35i接口电路在与上位机进行呼叫连接和数据交换时，首选的方式是PSIN电话网，其次是GSM/GPRS无线通信网。
一般嵌入式工业Modem采用串行RS-232接口与MCU 连接，内含2路接受、4路发送而MC35i也是通过RS-232接口与自已得无线应用系统相连，内含3路接收、5路发送。
故可以选用一个接口电路实现单片机与它们连接的问题，这里选用MAX3238可以实现此功能。
电路如下图2-3所示：图2-3Modem/NMC35i 接口电路电路中RXD 、TXD 直接连ATmega162的RXD0\TXD0，可以独立进行串行通信而与其他通信链路互不干扰。
RING 连ATmega162的外部中断INT0，当通信模块有振铃信号时通知MCU 执行相应的中断程序。
3采集器硬件方案设计1）电压通道采集电路位于电源板上的交釆模块分主要分为三部分:电压釆集电路、电流釆集电路和电能量釆集电路。
三项多功能电能计量芯片ADE7758的电压通道输入釆用单端电压输入,标准运行时最大信号电为土0.5V(相对于VN 端),这里我们采用5个200K 电阻与1个1K 电阻串联分压的形式进行釆样[27],在输入额定电压为220V 的情况下,经分压采样获得的采样电压约为-220mV~220mV ，电压通道模拟量采集电路。
Z Z Z Z ZZ 200K 200K 200K 200K 200K 1K UA5.6nFZ Z Z Z ZZ 200K 200K 200K 200K 200K 1K 0.1uF UB5.6nFZ Z Z Z ZZ 200K 200K 200K 200K 200K 1K 0.1uF UC5.6nF图3-1电压通道采集电路2）电流通道采集电路ADE7758的电流通道采用全差分电压输入,最大的差分输入信号为±0.5V 。
在设计电流通道模拟量采集电路时,采用变频比为300:1的电流互感器以及两个阻值为7.5Ω的采样电阻,在输入最大电流为300mA 的情况下,采样电压约为300mV ，电流通道模拟量采集电路。
Z Z Z Z IA1IAP 7.510nF10nF 1K7.5LA2LAN Z Z Z Z IB1IBP7.510nF10nF1K 7.5LB2LBN Z ZZ Z IC1ICP7.510nF10nF1K7.5LC2LCN 图3-2电流通道采集电路 3）电能量采集量为了设计方便,这里我们采用三项多功能电能计量芯片ADE7758作为电能量的计量芯片。
ADE7758是一款高准确度的三相电能计量芯片,带有两路脉冲输出功能和一个串行接口。
ADE7758集成了二阶∑—D 模数转换器,数字积分器,基准电路,温度传感器,以及所有进行有功,无功和视在电能计量以及有效值计量所需的信号处理元件。
ADE7758适用于计量各种三相配置条件下的有功,无功和视在电能,如WYE 和DELTA 系统,包括三线和四线制。
4 通信系统方案设计方案一远程智能抄表系统的通信系统方案包括集中器与采集器的底层通信方案和管理中心与集中器的上层通信方案。
底层数据采集一般采用总线型通信方式的方案。
这种方式以一条串行总线连接各分散的采集器，实现各节点的互连。
在这种方式下，信道上节点较多，传输速率不是很高，传输距离短。
常用的模式有红外线通信、RS-485总线、仪表总线和低压电力载波通信等。
上层通信系统是以安装在管理中心的系统工作站为中心点，以发散的形式分别通过通信信道与分散于各区域的集中器连接，形成1对N的连接形式。
在这种方式下，信道的通信数据量大，要求有一定的传输速率和带宽。
根据信道介质不同可分为电话线、光纤、无线和城域网等多种模式。
本设计的通信系统框图如下所示，在集中器和管理中心之间的通信上采用了蜂窝移动无线网(GSM/GPRS)，在集中器与采集器之间的通信上采用了低压电力载波通信。
图4-1 通信系统框图管理中心与集中器之间是通过GSM/GPRS网络进行的，需要在数据采集模块和管理中心中加装GSM模块。
由于这种模块(其实是无键盘、无显示屏的手机)结构简单，控制容易，所以利用它的RS-232标准的接口很容易和单片机连接在一起，构造出AT贺氏指令，来驱动数据采集模块。
在通信形式上是主从方式，每次通信都由管理中心发起，集中器在接到通信命令后，进行相应的应答处理。
集中器与采集器之间是利用低压电力线进行通信。
由于电力网络相当于一个共享媒体，因此一个集中器和它所负责的所有采集器组成了一个相当于以太网形式的网络。
集中器和所有的采集器相当于网络上的一个节点，每个节点都有唯一的网络地址。
每个节点只对目的地址和本节点地址相同的数据进行响应。
在通信形式上也是主从方式，每次通信都由集中器发起，采集器在接到通信命令后，进行相应的应答处理。
4.1 电力载波模块设计电力载波模块基于SSC P300进行设计。
Intellon公司的SSC P300符合EIA-600 CEBus通信协议，其扩频信号覆盖了从100KHz～400KHz所有带宽，若某些频率的信号因受到干扰而无法到达接收机，剩下部分的信号仍能成功到达，采取适当的纠错编码可恢复正确的数据。
设计总体方案如下图所示。
图4-2 电力载波模块总体方案设计由单片机 AT89c51 单元 MCU 和芯片Intellon P300组成一个网络接口控制中心，负责处理来自经过输入滤波电路处理的电力载波信号，通过输出电路向电力线发送载波数据。
并控制命令线 CON 和串行通信线 TXD、RXD 与上级应用单元进行通信。
MCU 作为控制核心，完成分组的发送和接收、发送字节到符号的转换、接收符号到字节的转换以及循环校验码的产生和校验等。
即将要发送的数据先由MCU 转换成符合EIA-600CEBus的符号，组成分组传送到P300，由其进一步处理后发送出去。