基于物联网的智能电表数据采集器设计

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基于物联网的电量采集及分析系统设计

ｗｉｒｅｌｅｓｓｍａｒｋｕｐｔｅｃｈｎｏｌｏｙｇｎｄａｂｌｕｅｔｏｏｔｈｔｅｃｈｎｏｌｏｙ，ｉｇｓｔｈｅｅｍｅｒｇｉｎｇｓｈｏｒｔｄｉｓｔａｎｃｅ，ｌｏｗｒａｔｅｏｆｉｒｗｅｌｅｓｓｎｅｗｏｔｒｋｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｇｅｎｅｒａｌ
ｉｍｐｒｏｖｅｗｏｒｋｅｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｗｉｒｅｌｅｓｓｐｅｒｓｏｎｌａａｒｅａｎｅｔｗｏｒｋｓｔａｎｄａｒｄ（ＩＥＥＥ８０２．１５．４】，ａｎｄｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎ
ａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｆｏｒｔｈｅｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅｏｆｎａａｌｙｓｉｓｏｆｐｏｗｅｒ，ｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｃｅｎｔｅｒＰＣｕｓｅｓＣ＋＋ｌａｎｇｕａｇｅ．ｄａｔａｂａｓｅｕｓｅｓｈｉｇｈ —
２０１４年
第４２卷
第２期
陕西电力
ＳＨＡＡＮＸＩＥＬＥＣＴＲｌＣＰ０ＷＥＲ
技术应用
ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
２０１４，Ｖｏ１．４２Ｎｏ．２

基于物联网技术的智能电表系统方案设计

基于物联网技术的智能电表系统方案设计摘要：人们生活质量提高的同时，也提升了对电力的需求。

电力能源是人们生活中必不可少的一种能源，电力能源属于二次能源，需要经过加工得到，且在制造过程中，需要很高的成本。

因此，供电公司要严格地度量用户使用的电量，并据此来对其收费。

在对用户用电量进行测量的过程中，需要在用户的家庭电网和公共电网之间安装一个电表设备，通过该电表来测量用户的用电数据，并由电工师傅每隔一定的时间（一般是1个月）抄表，根据抄表得到的用电数据对用户收费。

这种度量方式效率较低、误差较大，一直以来都为人们所诟病。

物联网技术的出现给这种抄表方式带来了一些改变，供电公司不再需要安排电工师傅挨家挨户地抄表，只需要在电表中安装一些无线通信设备，即可实现对电表的自动记录，从而简化了抄表的流程，提高了收费效率，同时也降低了人工成本。

相比传统的电表，智能电表在安全性、便捷性方面都有更好的表现，因此成为市面上主流的电表系统。

关键词：物联网技术；智能电表；系统方案设计引言目前智能电能表及采集终端在实验室检验方面都具有一套完善的检验标准体系，用于保证产品质量满足技术要求。

然而，在现场复杂环境条件下，智能电能表及采集终端仍缺乏相应的测试手段和评价标准，导致运行可靠性和稳定性方面存在薄弱环节。

智能电能表和采集终端设备在现场运行时会受到各种因素及突发事件的影响，即使在试验室检验合格的设备，也可能因复杂的现场环境而出现异常，导致计量偏差或性能下降等质量缺陷。

因而提出了一种模拟实际环境的各种相对应方案，搭建一个可靠性试验平台，达到提前预知电能表可能发生的故障功能。

1智能电表智能电表与传统电表最大的区别就在于，智能电表结合网络技术，通过网络技术能够实现用电信息的自动化收集。

电表作为整个用电系统的终端设备和基础设备，只有保证了电表的正常工作和信息采集的准确性，才能保证整个用电系统的稳定发展。

智能电表利用全电子式多功能技术，能够在数据信息收集的过程中，实现自动筛选和分类，在信息的传输过程中，智能电表采用信号传输的方式，不仅保证了传输的及时有效，同时也避免了机械电表数据的丢失情况。

基于物联网技术的数据采集系统的研究报告

基于物联网技术的数据采集系统的研究报告物联网技术的数据采集系统是一种利用多种可编程网络接口来获取数据的方式。

它是现代物联网中不可缺少的一部分，在其他传感器、节点或控制器之间实施数据传输时尤为重要。

本文研究提出一种基于物联网技术的数据采集系统，旨在收集来自各种源的数据，并将其存入数据库中。

本文首先对此有关话题进行概述，简要介绍了相关的技术概念、关键技术和架构，然后对相关的技术进行了深入的探索，分析了关键技术的性能特点，例如协议、网络接口、中央处理器、M2M通信、信息安全和储存设备以及相关联的应用程序等。

在此基础上，本文提出了一种基于物联网技术的数据采集系统，由多个组件组成，包括云服务、私有网络、应用程序和数据存储设备。

最后，本文给出了一个具体的实现示例，用以验证所提出的基于物联网技术的数据采集系统的可行性和效率。

经过上述研究，物联网技术数据采集系统可以有效地降低设备之间的距离，极大地提高了数据传输的速度和可靠性。

它提供了一种轻松、安全地管理设备间数据交换的方法，大幅度提高了生产力。

它也使得物联网系统更加容易实施，不仅仅是用户，而且是制造商可以享受这样的好处。

物联网技术数据采集系统为企业提供了一种更有效、低成本的解决方案，既有利于市场，也有利于技术更新。

因此，未来有必要开展更多的研究，以深入研究物联网技术数据采集系统的建设和应用。

针对物联网技术数据采集系统，实验部分，我们从不同方面考察23个变量，包括：交互、安全性、网络接口、协议、中央处理器、M2M通信、信息安全储存设备、应用程序和数据存储设备等。

同时，根据相关数据，我们从用户角度对各个变量进行比较分析，以说明不同变量之间的差异性。

结果发现，在交互方面，物联网技术的数据采集系统以简单的操作步骤，能够有效地实现设备之间的通信；在安全性方面，物联网技术的数据采集系统可以提供数据传输的安全保护，防止网络中存在的黑客攻击；在网络接口方面，物联网技术的数据采集系统支持多种不同的类型的网络接口，可以根据关键应用的要求来动态调整；在协议方面，物联网技术的数据采集系统支持多种多样的协议，为不同类型的终端及应用程序提供有效的数据传输途径；在中央处理器方面，物联网技术的数据采集系统能够提供专业的数据处理引擎，可以有效地使用最新的处理能力；在M2M通信方面，物联网技术的数据采集系统可以支持多种类型的设备之间的通信；在信息安全储存设备方面，物联网技术的数据采集系统可以采用高级的安全加密技术，可以提供全面的安全保障；在应用程序方面，物联网技术的数据采集系统能够提供高效的数据处理能力，有效地增强用户体验；最后，在数据存储设备方面，物联网技术的数据采集系统可以使用业界领先的数据存储技术，可以有效地实现数据的高效存储。

基于物联网的智能电力配电网监测与管理系统设计

基于物联网的智能电力配电网监测与管理系统设计随着社会的发展和人们对能源需求的增加，电力配电网的安全与稳定性成为了重要的关注点。

为了保证电力系统的正常运行，提高电力供应的可靠性和效率，基于物联网的智能电力配电网监测与管理系统应运而生。

本文将介绍该系统的设计、功能和优势。

一、系统设计该智能电力配电网监测与管理系统基于物联网技术实现，由以下几个主要模块组成：1. 数据采集模块：通过传感器和智能电表等设备，实时监测电力设备的电压、电流、功率因数等关键参数，并将数据上传至系统服务器。

2. 数据传输模块：系统采用无线传输技术，将采集到的数据通过WiFi、蓝牙或移动通信网络传输给系统服务器，确保数据的实时性和准确性。

3. 数据存储模块：系统服务器负责存储接收到的所有监测数据，包括历史数据和实时数据，并建立相应的数据库进行管理和查询。

4. 数据分析模块：系统使用数据分析算法对电力设备的监测数据进行处理和分析，提取关键信息，如设备工作状态、负荷变化趋势等。

5. 远程控制模块：系统可以通过远程操作界面实现对具体设备的远程控制功能，包括打开/关闭设备、调整电流电压等。

6. 告警管理模块：系统能够根据设定的阈值和规则，实时监测电力设备的状态，一旦发现异常情况，立即发出告警信息，以便进行及时处理。

二、系统功能1. 实时监测：系统能够实时、准确地监测电力设备的运行状态和关键参数，包括电压、电流、功率因数等，提供实时数据展示和监控功能。

2. 远程管理：通过远程操作界面，用户可以远程控制电力设备的开/关，调整电流电压等，提供便利的设备管理和控制功能。

3. 数据分析：系统能够对从设备采集的数据进行处理、分析，提取设备的工作状态、负荷变化趋势等关键信息，为电力系统的优化和调整提供决策依据。

4. 告警提醒：系统能够根据设定的阈值和规则，实时监测电力设备的状态，一旦发现异常情况，如过载、欠压等，即时发出告警信息，保证设备的安全运行。

5. 巡检管理：系统可以通过定位技术对电力设备进行巡检管理，减少人工巡检工作量，提高巡检的效率和准确性。

基于Internet和PLC的电能表数据采集系统的设计

ｅｅｇｎｏｍａｉｎａｑｉｉｉｎｙｔｍｓｄｏｎｈＩｔｒｅｎｄｔｅｐｗｅｉｅｃｒｉｒＰＬＣｎｒｙｉｆｒｔｏｃｕｓｔｏｓｓｅｂａｅｔｅｎｅｔａｈｏｒｌｎａｒｅｎｗａｄｓｇｄ．Ｔｈｅｓｅｉｎｅ
ｓｕｔｒｎｕｃｉｎｏｅｓｓｍｒｔｄｃｄｈｎｅｎｔｎＬｏｔｃｕｅａｄｆｎｔｆｔｙｔｗｅｅｉｒｕｅ．ＴｅＩｔｒｅｄＰＣｃｍｍｕｉａｉｎｅｅｒａｉｄａｄｐｒｒｏｈｅｎｏａｎｃｔｓｗｒｅｌｅｎａｔｏｚｓ
关键词：电能表数据采集；ｎｅｎｔ信；电力网载波；据集中器Ｉｔｒｅ通数中图分类号：Ｍ３文献标志码：Ｔ９３Ｂ文章编号：０１５３（０２１－５－５１０．１２１）００１０５０
女
），
ＺＨＥａＮＧＸｕｎ，Ｍｅｇ．ＬｕｎｎＩＪａ
（．Ｄｐｒｎｆｏｍｕｉａｏ，ｈｎｏｇＫｉｅｏｅｅｏ１ｅａｔｔｍｎｃｔｎＳａｄｎａｎＣｌｇｆｍｅｏＣｉｗｌ
ＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｇ，Ｊ’ａ５２０，Ｃｉａ；ｃｅｃｎｅｈｏｏｙｉｎ２００ｎｈｎ
ｌｖｌｏｈｅｅｅｔｉｗｅｎａｅｅｆｅｔｖｌ．ｅｅｆｔｌｃｒｃｐｏｒｍａｇｍｎｔｅｆｃｉｅｙＫｅｗｏｒ：ｐｏｒｎｅｇｉｏｍａｉａｑｕｉｉｉｙｄｓｗｅｅｒｙｎｆｒｔｏｎｃｓｔｏｎ；Ｉｅｒｔｏｍｍｕｎｉａｉｎ；ｐｎｔｎｅｃｃｔｏｏｗｅｌｎｅａｒｉｒ；ｒｉｃｒｅ

基于物联网的远程抄表系统的设计与实现

技术优势：高可靠性、低延迟、自组网等特点
数据加密与安全传输技术
数据加密技术：采用对称加密算法对数据进行加密，保证数据传输过程中的机密性和完整性。安全传输技术：利用VPN技术建立安全的通信通道，保证数据在传输过程中的安全性和可靠性。加密算法选择：选择国际标准的加密算法，如AES、RSA等，保证数据的安全性。
测试数据：准备测试数据，用于验证系统的功能和性能
测试方案设计与执行
测试目标：验证系统的准确性和稳定性测试环境：搭建模拟抄表场景，准备测试数据和设备测试方法：采用黑盒测试和白盒测试相结合的方式，对系统的各个功能模块进行测试测试过程：按照测试计划逐步执行测试用例，记录测试结果并进行分析
测试结果分析与评价
实际应用与效果评估
系统部署与实施
硬件设备选择：根据需求选择合适的硬件设备，如智能电表、数据采集器等。
网络架构设计：设计稳定、安全的网络架构，确保数据传输的可靠性和安全性。
系统软件安装与配置：安装远程抄表系统软件，并进行相关配置，包括数据库设置、用户权限管理等。
现场安装与调试：派遣专业技术人员到现场进行设备安装、调试，确保系统正常运行。
系统集成与接口技术
系统集成：将远程抄表系统的各个模块进行整合，实现数据采集、传输、存储和分析等功能。
技术实现：采用 M QT T 协议实现数据传输，使用RESTful API进行数据交互，保证系统的稳定性和可扩展性。
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接口技术：定义系统各模块之间的通信协议和数据交换标准，确保数据传输的准确性和实时性。
基于物联网的远程抄表系统的设计与实现
汇报人：

基于物联网的智能电表系统设计与实现

基于物联网的智能电表系统设计与实现随着科技的不断发展和进步，越来越多的新兴技术被应用于社会生活中。

物联网技术就是其中之一，它可以将设备、传感器等物理对象与互联网连接起来，通过数据传输和互联互通实现设备之间的自动化协同和智能化控制。

在能源领域，智能电表作为物联网应用之一，受到了广泛的关注和重视。

本文将探讨基于物联网的智能电表系统的设计与实现。

一、智能电表系统的需求及目标智能电表作为一种新型的电力计量设备，已经代替了传统机械式电表，其通过数字芯片技术实时测量电能使用量，并将统计数据传输到云平台，实现电能的远程读取、监控和控制。

智能电表系统的需求主要从以下几个方面考虑：（1）提高计量准确度：采用数字芯片技术，精度可达到三位小数。

（2）实现远程监控：电表数据通过互联网传输到云平台，管理人员可以无需到现场即可进行远程监控和管理。

（3）实现远程控制：通过云平台控制智能电表，可以实现远程开关电路、限流、限功率等功能。

（4）可视化数据管理：智能电表系统支持多种统计图表展示，以便管理人员及时掌握系统运行状态和能耗情况。

（5）灵活可扩展：智能电表系统应具备灵活性和可扩展性，采用标准化的接口和协议设计，方便与其他系统进行集成和互联。

二、智能电表系统的架构智能电表系统主要由以下几个部分构成：物理硬件部分、通信通讯部分、云平台和Web应用程序。

物理硬件包括智能电表、电表采集器、采集器和云平台之间的通信模块等；通信通讯部分包括以太网、GPRS、WiFi等无线网络技术；云平台是数据的处理、分析、储存中心，Web应用程序提供数据展示和用户操作界面。

（1）物理硬件部分智能电表：采用数字式电表，能够实时监测电流、电压、功率、电能等数据。

电表采集器：采用微型计算机技术，通过串口或IO口进行数据采集，将数据上传到数据收集中心。

采集器和云平台之间的通信模块：主要是实现采集器和云平台之间的数据通信和互联。

（2）通信通讯部分以太网：可实现局域网内部分机房之间的数据采集和传输，数据传输速度快，稳定性高，适合数据量大的场合。

基于物联网的智能电表系统设计

基于物联网的智能电表系统设计
蓝集明;符长友;周苗苗
【期刊名称】《计算机测量与控制》
【年(卷),期】2013(21)7
【摘要】针对传统的机械电表与普通的电子式电表根本无法满足现代智能电网的需求,提出了采用高效的电能计量、嵌入式微控制器、3G无线通信等多种技术,并结合数据库管理技术,研制出一款全新的基于物联网的智能电表系统；文章详细阐述了系统构成、硬件与软件设计.实际测试结果表明,基于物联网的智能电表系统精度高、误差小,实现了电力公司、电力用户、电表三者间的数据交互,能有效提高电力公司的管理水平.
【总页数】3页(P2018-2019,2026)
【作者】蓝集明;符长友;周苗苗
【作者单位】四川理工学院计算机学院,四川自贡643000;四川理工学院计算机学院,四川自贡643000;四川理工学院自动化与电子信息学院,四川自贡643000【正文语种】中文
【中图分类】TM764;TP393
【相关文献】
1.基于物联网的智能电表采集系统设计 [J], 亢红波;许宏科
2.基于泛在电力物联网的普适性智能电表状态实时评估方法 [J], 薛斌; 张向东; 段立; 徐鸿宇; 王刚; 赵莉
3.基于NFC物联网的智能电表本地复电终端系统研究 [J], 马源;吴金莲;刘国锋;陆纬彤;马宇
4.基于物联网技术的智能电表监控系统设计 [J], 张威振;刘勇
5.基于LoRa物联网技术智能电表集抄系统的实现 [J], 彭迪栎;蔡诚;董武
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基于物联网的智能电表数据采集器设计
电力企业需要对智能电表进行监控，本文介绍一种基于物联网的智能电表数据采集器。

此采集器拥有独立的TCP/IP网络协议栈，也提供API函数接口，支持的通信协议是基于RS485总线的Modbus。

这些功能支持智能电表进行数据的采集，并可帮助其实现远程操控及双向网络传输。

采集器的适用环境广泛，实用性较强。

标签：物联网；智能电表；数据采集器
0 引言
基于社会的不断发展，物联网已具雏形，智能电网发挥着重要作用。

传统电表已经不再能满足发展需求，智能电表将完成传统电表的替代。

目前有多种远程抄表系统，如专用光线网络的方式、电话交换网络的方式、GPRS方式等。

以上这些方式不论是在成本，还是在功耗等方面，都各有优缺点。

电力企业需要一种新型的，集合各种优点于一身的采集方式[1]。

1 基于物联网的智能电表数据采集器的整体介绍
1.1 基于物联网的智能电表数据采集器的工作流程
数据采集器工作流程如下：
（1）进行数据的采集与处理工作，此项工作通过RS485总线终端智能仪表节点完成；
（2）进行协议的转换；
（3）开始TCP/IP网络协议的封装打包工作；
（4）将数据上传至互联网，此步通过网络接口进行，以供上方监控平台使用。

1.2 基于物联网的智能电表数据采集器的功能概述
在进行数据采集的同时，采集器还可接收远程发来的命令，并将命令下达至智能仪表的节点，从而实现网络的双向通信与控制效果。

此外，采集器承担着本地存储、调试等多项功能。

因此，数据采集器从本质上是一个集网关、数据采集功能于一体的智能型设备[2]。

基于物联网的智能电表数据采集器的功能图如下图1所示。

2 基于物联网的智能电表数据采集器的系统硬件设计
2.1 基于物联网的智能电表数据采集器的系统硬件设计原则
系统硬件设计的基本标准是功耗、可靠性。

此外，还应兼顾现场的供电及日后维护等条件，主要包含以下几点内容：
（1）低功耗方面：利用低功耗主控器、外围功能元件来实现低功耗；
（2）多方案供电方面：在实际应用中除外部电源适配器供电方式外，还应为其配备后备电池；
（3）易维护性方面：通过预留本地的调试接口，利于日后的现场维护，此外还可通过远程网络的方式来进行授权维护；
（4）抗干扰及稳定性方面：在选用器件时，选择抗电磁干扰性强的器件，将电路进行合理规划，设计科学的分区布局，实时监测系统运行环境的温度、湿度并及时进行异常情况处理等。

2.2 基于物联网的智能电表数据采集器的终端设备硬件设计
数据采集器的硬件采取的形式为模块化的电路设计，主要包括：
（1）网络模块：网络接口选用HR911105A的RJ45接口，因其内部含有网络信号的电压转换、保护电路，所以减少了PCB的设计负担。

（2）数据存储模块：在模块的选择时，选取小型大容量记忆卡作为存储载体，减少占地空间，提升存储容量。

（3）微控制器最小系统模块：选取满足系统设计要求的飞思卡尔的超低功耗微控制器为主控芯片，因其除包含数个接口外，还集成了功能较为强大的定时装置、高速模拟比较器。

（4）电源管理模块：系统需要对核心部分、采集部分、网络部分的电路采取稳压设计以降低功耗及干扰因素。

3 基于物联网的智能电表数据采集器的系统软件设计
数据采集器的系统軟件设计所采取的设计思路是服务式、层次化。

（1）对应不同的模块，编写出相应的通信协议代码、驱动代码；
（2）ARM内核的NVIC可帮助系统实现对多种任务的进行实行任务的交替、调度，最终实现多任务处理过程；
（3）对程序代码结构进行优化，最终使得系统对于任务的响应速度、对于物联网资源的利用率都有巨大的提升。

因为数据采集器的软件设计所采取的设计形式是服务式的，所以系统设备就以服务进程方式进行，主要包括：初始化服务、后台调试服务、文件系统服务、网络传输服务、数据采集服务。

因为数据采集器的软件设计所采取的设计思想是层次化结构，所以系统利用层次分明的结构来进行一系列的程序设计，这些对于代码的编写、修改以及阅读都非常有利。

主要包括：TCP/IP网络协议、存储设备驱动。

4 结束语
基于物联网的智能电表数据采集器利用计算机技术、测量技术、通信技术的优势结合，将数据采集、电量计量及数据处理集合于一体，亦将居民电量能耗信息、综合处置相结合。

其不但可节省人力资源成本，又提高相关管理部门的工作效率。

对电力客户现有的电表资源及通讯资源加以充分利用，并借助于计算机信息网络建立起一种智能电表数据采集器，大大提升电力企业的工作效率，降低成本，增加经济效益[3]。

参考文献：
[1]亢红波，许宏科.基于物联网的智能电表采集系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2015（08）：15-18.
[2]亢红波，许宏科.基于物联网的智能电表数据采集器设计[J]. 自动化与仪器仪表，2015（04）：230-233.
[3]阮蕾.居民用电表远程智能数据采集系统设计[J].黑龙江科技信息，2015（31）：129.。