Slimmeter-oplossing gebaseer op lae-spanningskraglyntrawer

1. Ontwerp-agtergrond en kernposisie

1. Tegniese en markagtergrond
   Met die vinnige ontwikkeling van rekenaarteologie, mikro-elektronika en kommunikasietegnologie het lae-spannings kraglyn draer (220V) tegnologie volwasse geword en 'n dominante posisie in die veld van outomatiese meterleesstelsels verwerf. Inteenoorstelling hiermee het hoë-spannings kraglyne, as gevolg van verskeie interferensiefaktore en hoë implementeringskoste, nie groot-skaal toepassings soos vezeloptiek of satellietkommunikasie bereik nie.
2. Stelselposisie
   Die slim meter wat in hierdie oplossing ontwerp is, dien as die kern onderliggende eenheid van 'n multifunksionele lae-spannings kraglyn draer afstandmeterleesstelsel. Dit werk saam met data-konsentratortjies en agtergrond-bestuurstelsels, met die doel om handmatige meterlees in verskeie situasies soos lae-spannings woonhuise, groot verbruikers (kerngebruikers), en transformatorhokke te vervang, uiteindelik om volledige outomatisering en intelligensie in elektrisiteitbestuur te bewerkstellig.

II. Slim Meter Hardware-ontwerp

1. Algemene hardware-argitektuur
   Die stelselhardware is gegrond op 'n mikroprosesseureenheid (MCU), geïntegreer met ondersteunende modules soos 'n watchdog, data-stoor, afsluiting-deteksie, energie-omsetting, draerkommunikasie, vertoningseenheid, relaibestuur, en metervoorsiening. Elke module werk same om stabiele en betroubare operasie van die meter te verseker. (Verwys na Figuur 1 in die oorspronklike dokument vir die struktuurdiagram.)
2. Kern hardware-module besonderhede
   | Hardware Module | Kern Komponent / Spesifikasie | Hooffunksie |
   |---------------------------|--------------------------------------|-------------------------------------------------------------------------------|
   | Bestuureenheid (MCU) | AT89C2051 mikrobestuurder | Verwerk meterdata (berekening, stoor); reageer op konsentratorkommandos (energie-data oplaai, uitvoer van krag aan/af); beheer vertoning. |
   | Energie-omsettingssirkel | AD7755 hoëakkuraatheid geïntegreerde chip | Skakel gebruiker se verbruikte energie (kW·h) oor na digitale pulsies wat deur die MCU verwerk kan word; 'n kern kenmerk van elektroniese meters. |
   | Draerkommunikasie Module | - | Verbind met die kraglyn via 'n gekoppelde sirkel; moduleer en demoduleer digitale en analoog signale vir tweerigting data-oordrag. |
   | Vertoningseenheid | - | Vertoon energieverbruik, tyd, gebruikperiode (piek/vlak/dal), tariewe, ens., aangedryf deur sagteware. |
   | Relai | - | Ontvang MCU-kommandos; bly gesluit tydens normale operasie, voer krag-afsluiting uit indien onbetaalde fees of afstandskommandos vir kragbestuur. |
   | Data Stoor | 24CoX reeks stoorchip | Stoor kritiese data (bv. energieverbruik) tydens kragafsluiting; ondersteun kragafsluiting behoud, lang stoor tyd, en gebruik I2C lees/skryf metode. |
   | Meter Kragvoorsiening | - | Verskaf stabiele krag aan al die hardewaresirkels, insluitend die MCU, kommunikasie module, en vertoningseenheid. |
   | Kragafsluiting Deteksie & Watchdog | - | Kragafsluiting deteksie: Moniteer spanning en aktiveer data-beskerming tydens anomalië; Watchdog: Voorkom programmasie doodloope en maak stelsel outomatiese herstel moontlik. |
3. Meter Werkprinsip
   • Energie Metering: Gebruiker se energieverbruik word oorgeskakel na digitale pulsies deur die AD7755-chip. Die MCU tel 'n spesifieke aantal pulsies as 1 kW·h gebaseer op vooraf ingestelde parameters en akkumuleer en stoor dit volgens piek, vlak, en dal periodes.
   • Data Interaksie: Die data konsentratortjie gee meterlees of bestuurkommandos. Die meter lê gestoorde energiedata via die draermodule oor die kraglyn oor. Indien 'n kragafsluiting kommando ontvang word, kontroleer die MCU onmiddellik die relai om die kragafsluiting uitvoer te doen.
   • Uitsondering Beskerming: Die kragafsluiting deteksie sirkel informeer die MCU om kritiese data vinnig oor te skakel na die 24CoX-chip wanneer krag anomalië gedetekteer word. Die watchdog module dwing 'n stelsel herstel aan indien programmasie foutloop, wat betroubaarheid verseker.

III. Slim Meter Sagteware-ontwerp

1. Programmeringsbenadering en kerndoelwitte
   'n Mengsel van masjienkode en C-taal word gebruik vir programmering, wat 'n balans tussen programmasie effektiwiteit en ontwikkelingsbuigsamheid stel. Die kerndoelwitte is om die meter se funksies te outomatiseer en intelligensie toe te voeg terwyl die MCU se stoor gebruik minimeer word.
2. Hoofprogrammodule
   • Data Verkryging en Verwerkingsmodule: Versamel energiepulsies, bereken totale gebruiker se energieverbruik, en kategoriseer statistiek per periode (piek/vlak/dal).
   • Kommunikasie Interaksie Module: Maak tweerigting kommunikasie met die konsentratortjie moontlik, insluitend klok-sinkronisasie, oplaai van real-time/maandelikse energiedata, en ontvang en uitvoer van relaikommandos (bv. krag aan/af beheer).
   • Beskerming en Uitsondering Behandeling Module: Integreer sagteware watchdog, betroubare krag-aan bepaling (voorkom data korruptie), kragafsluiting deteksie, en data verwerkings, werk saam met hardeware om stelsel stabiliteit te verseker.
   • Tydperk en Tariewe Bestuursmodule: Stel tydperk reëls vir multi-tarief toepassings, bepaal die huidige tydperk in real-time, en verskaf 'n basis vir gedifferenseerde metering.
   • Vertonings Beheer Module: Dryf die vertoningseenheid om energieverbruik, tyd, tariewe, en ander inligting soos nodig te wys, verseker intuïtiewe data visualisering.
3. Sagteware Hoofprogram Vloeidiagram
   Na stelsel-opstart, word 'n "betroubare krag-aan" bepaling uitgevoer→parameters word geïnitialiseer of historiese data gelees volgens die bepaling resultaat→tydintervalle word ingestel en die huidige gebruikperiood word bepaal→word gekeur of dit die meterleesdag is en data word voorberei→kragafsluiting word in real-time gedetekteer en beskerming word geactiveer→draerkommandos word gedetekteer en kommunikasie verwerkings word uitgevoer→intervalle word herstel, en die siklus herhaal. (Verwys na Figuur 2 in die oorspronklike dokument vir die detailvolle vloeidiagram.)

IV. Afstandmeteringstelsel en Toepassingsvooruitsigte

1. Stelsel Samenstelling en Funksies
   Die volledige afstandmeteringstelsel bestaan uit drie dele:
   • Slim Meter: Verantwoordelik vir eindmetering en kommando-uitvoering.
   • Data Konsentratortjie: Verantwoordelik vir intermediaire data agregasie en kommando-distribusie.
   • Agtergrond Bestuurstelsel: Verantwoordelik vir data statistiek, analise, lynverlies berekening, uitsondering waarskuwings, en rapport generering.
   Die kern funksie van die stelsel is om volledige outomatisering van energie-verzameling→data oordrag→statistiese navraag→lynverlies analise→uitsondering waarskuwings→rapport generering te bewerkstellig, volledig die plaas van handmatige meterlees innemend.
2. Voordelige en Vooruitsigte
   In vergelyking met draadlose of spesiale lynoplossings, benut hierdie stelsel bestaande kraglyne, wat lae beleggingskoste, maklike instandhouding, en aansienlike potensiaal vir wydverspreide toepassing bied. Dit leg 'n solide tegniese grondslag vir toekomstige slim gemeenskappe om "afstandsoordrag van drie meters" (elektrisiteit, water, gas) te bewerkstellig en kan verder geïntegreer word met bankstelsels vir outomatiese elektrisiteitsfooi afskrywing, wat woonhuise se gerief baie verhoog.
3. Toekomstige Uitdagings
   • Tegniese Nivo: Kontinue verbetering in meterdata-verkrygingstempo (verseker suksesvolle data oordrag) en optimalisering van relaialgoritmes om kommunikasie stabiliteit in komplekse kraglyn omgewings te verhoog.
   • Toepassingsnivo: Aanpassing aan kraghervorming tendense, bevordering van dieper integrasie van die stelsel met gevorderde bestuursfunksies soos belastingregulering en energiebesparing analise.