লো-ভোল্টেজ পাওয়ার লাইন ক্যারিয়ার ভিত্তিক স্মার্ট মিটার সমাধান

1. ডিজাইন পটভূমি এবং মূল অবস্থান

1. প্রযুক্তিগত ও বাজারের পটভূমি
   কম্পিউটার প্রযুক্তি, মাইক্রোইলেকট্রনিক্স এবং যোগাযোগ প্রযুক্তির দ্রুত বিকাশের ফলে, লো-ভোল্টেজ পাওয়ার লাইন ক্যারিয়ার (২২০V) প্রযুক্তি পরিপক্ক হয়েছে এবং স্বয়ংক্রিয় মিটার পড়ার ব্যবস্থার ক্ষেত্রে একটি প্রধান অবস্থান অধিকার করেছে। বিপরীতে, উচ্চ-ভোল্টেজ পাওয়ার লাইনগুলি বিভিন্ন বাধা এবং উচ্চ বাস্তবায়ন খরচের কারণে ফাইবার অপটিক্স বা উপগ্রহ যোগাযোগের মতো বৃহৎ মাত্রার প্রয়োগ অর্জন করতে পারেনি।
2. সিস্টেমের অবস্থান
   এই সমাধানে ডিজাইন করা স্মার্ট মিটারটি বহুমুখী লো-ভোল্টেজ পাওয়ার লাইন ক্যারিয়ার দূরবর্তী মিটার পড়ার সিস্টেমের মূল অধোমুখী ইউনিট হিসেবে কাজ করে। এটি ডেটা কনসেন্ট্রেটর এবং ব্যাক-এন্ড ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমের সাথে সমন্বয় করে কাজ করে, লো-ভোল্টেজ বাসিন্দা ব্যবহারকারীদের, বড় ব্যবহারকারীদের (গুরুত্বপূর্ণ ব্যবহারকারী), এবং সাবস্টেশনগুলিতে হাতে মিটার পড়ার প্রতিস্থাপনের লক্ষ্যে কাজ করে, শেষমেশ বিদ্যুৎ ব্যবস্থাপনায় সম্পূর্ণ স্বয়ংক্রিয় এবং বুদ্ধিমান করার লক্ষ্যে কাজ করে।

II. স্মার্ট মিটারের হার্ডওয়্যার ডিজাইন

1. সামগ্রিক হার্ডওয়্যার আর্কিটেকচার
   সিস্টেমের হার্ডওয়্যার একটি মাইক্রোপ্রসেসিং ইউনিট (MCU) কেন্দ্রীয় করে নির্মিত, যা ওয়াচডগ, ডেটা স্টোরেজ, পাওয়ার-অফ ডিটেকশন, এনার্জি কনভার্শন, ক্যারিয়ার যোগাযোগ, ডিসপ্লে ইউনিট, রিলে নিয়ন্ত্রণ, এবং মিটার পাওয়ার সাপ্লাই সহ সমর্থনকারী মডিউলগুলি সমন্বিত। প্রতিটি মডিউল সহযোগিতা করে মিটারের স্থিতিশীল এবং বিশ্বস্ত কার্যক্রম নিশ্চিত করে। (আসল ডকুমেন্টের চিত্র ১ দেখুন স্ট্রাকচারাল ডায়াগ্রামের জন্য।)
2. প্রধান হার্ডওয়্যার মডিউলের বিস্তারিত
   | হার্ডওয়্যার মডিউল | কোর কম্পোনেন্ট / স্পেসিফিকেশন | মুख্য ফাংশন |
   |---------------------------|--------------------------------------|-------------------------------------------------------------------------------|
   | নিয়ন্ত্রণ ইউনিট (MCU) | AT89C2051 মাইক্রোকন্ট্রোলার | মিটারিং ডেটা প্রক্রিয়া (গণনা, সঞ্চয়); কনসেন্ট্রেটর কমান্ডের প্রতিক্রিয়া (প্রচ্ছদ ডেটা আপলোড, পাওয়ার অন/অফ নিষ্পাদন); ডিসপ্লে নিয়ন্ত্রণ। |
   | এনার্জি কনভার্শন সার্কিট | AD7755 উচ্চ-প্রেসিশন ইন্টিগ্রেটেড চিপ | ব্যবহারকারী দ্বারা খরচ করা শক্তি (kW·h) এনকোড করে এমসিইউ দ্বারা প্রক্রিয়াযোগ্য ডিজিটাল পালসে; ইলেকট্রনিক মিটারের একটি কোর বৈশিষ্ট্য। |
   | ক্যারিয়ার যোগাযোগ মডিউল | - | পাওয়ার লাইনের সাথে কোপলিং সার্কিট দিয়ে সংযুক্ত; ডিজিটাল এবং এনালগ সিগন্যাল মডুলেট এবং ডিমোডুলেট করে দুইপথে ডেটা ট্রান্সমিশন। |
   | ডিসপ্লে ইউনিট | - | শক্তি ব্যবহার, সময়, ব্যবহারের পর্যায় (পিক/ফ্ল্যাট/ভ্যালি), ট্যারিফ হার, ইত্যাদি প্রদর্শন, সফটওয়্যার দ্বারা চালিত। |
   | রিলে | - | এমসিইউ কমান্ড গ্রহণ; স্বাভাবিক পরিচালনার সময় বন্ধ থাকে, অপরিশোধিত ফি বা দূরবর্তী কমান্ডের জন্য বিদ্যুৎ বন্ধ করে। |
   | ডেটা স্টোরেজ | 24CoX সিরিজ স্টোরেজ চিপ | পাওয়ার-অফ সময়ে গুরুত্বপূর্ণ ডেটা (যেমন, শক্তি ব্যবহার) সংরক্ষণ; পাওয়ার-অফ প্রেসার্ভেশন, দীর্ঘ সংরক্ষণ সময়, I2C পড়/লিখ পদ্ধতি ব্যবহার করে। |
   | মিটার পাওয়ার সাপ্লাই | - | সকল হার্ডওয়্যার সার্কিট, যার মধ্যে এমসিইউ, যোগাযোগ মডিউল, এবং ডিসপ্লে ইউনিট, জন্য স্থিতিশীল পাওয়ার প্রদান করে। |
   | পাওয়ার-অফ ডিটেকশন & ওয়াচডগ | - | পাওয়ার-অফ ডিটেকশন: বিদ্যুৎ প্রতিস্থাপন সময়ে বিদ্যুৎ পর্যবেক্ষণ করে এবং অস্বাভাবিকতার সময় ডেটা প্রোটেকশন ট্রিগার করে; ওয়াচডগ: প্রোগ্রাম ডেডলক প্রতিরোধ করে এবং সিস্টেম স্বয়ংক্রিয় রিসেট করে। |
3. মিটারের কাজের নীতি
   • শক্তি মিটারিং: ব্যবহারকারী দ্বারা ব্যবহৃত শক্তি AD7755 চিপ দ্বারা ডিজিটাল পালসে রূপান্তরিত হয়। এমসিইউ পূর্বনির্ধারিত প্যারামিটার অনুযায়ী নির্দিষ্ট সংখ্যক পালস ১ kW·h হিসাবে গণনা করে এবং পিক, ফ্ল্যাট, এবং ভ্যালি পর্যায় অনুযায়ী সঞ্চয় করে সংরক্ষণ করে।
   • ডেটা ইন্টারঅ্যাকশন: ডেটা কনসেন্ট্রেটর মিটার পড়া বা নিয়ন্ত্রণ কমান্ড প্রদান করে। মিটার পাওয়ার লাইনের মাধ্যমে ক্যারিয়ার মডিউল দ্বারা সঞ্চিত শক্তি ডেটা আপলোড করে। যদি পাওয়ার-অফ কমান্ড প্রাপ্ত হয়, তাহলে এমসিইউ তাত্ক্ষণিকভাবে রিলে নিয়ন্ত্রণ করে পাওয়ার-অফ অপারেশন নিষ্পাদন করে।
   • অস্বাভাবিক প্রোটেকশন: পাওয়ার-অফ ডিটেকশন সার্কিট বিদ্যুৎ অস্বাভাবিকতার সময় এমসিইউকে তাত্ক্ষণিকভাবে গুরুত্বপূর্ণ ডেটা 24CoX চিপে স্থানান্তর করার জন্য নোটিফিকেশন দেয়। ওয়াচডগ মডিউল প্রোগ্রাম মালফাংশনের সময় সিস্টেম রিসেট করে, বিশ্বস্ততা নিশ্চিত করে।

III. স্মার্ট মিটারের সফটওয়্যার ডিজাইন

1. প্রোগ্রামিং পদ্ধতি এবং কোর লক্ষ্য
   এসেম্বলি ভাষা এবং C ভাষার সংমিশ্রণে প্রোগ্রামিং করা হয়, প্রোগ্রামের দক্ষতা এবং উন্নয়নের দক্ষতার মধ্যে সামঞ্জস্য রক্ষা করে। কোর লক্ষ্যগুলি হল মিটারের ফাংশনগুলি স্বয়ংক্রিয় এবং বুদ্ধিমান করা, এবং এমসিইউ-এর স্টোরেজ ব্যবহার কমিয়ে আনা।
2. মুখ্য প্রোগ্রাম মডিউল
   • ডেটা অ্যাকুয়ারিং এবং প্রসেসিং মডিউল: শক্তি পালস সংগ্রহ, মোট ব্যবহারকারী শক্তি ব্যবহার গণনা, এবং পর্যায় অনুযায়ী (পিক/ফ্ল্যাট/ভ্যালি) স্ট্যাটিস্টিক্স শ্রেণীবদ্ধ করা।
   • যোগাযোগ ইন্টারঅ্যাকশন মডিউল: কনসেন্ট্রেটরের সাথে দুইপথে যোগাযোগ, যা ঘড়ি সিঙ্ক, বাস্তব/মাসিক শক্তি ডেটা আপলোড, এবং রিলে কমান্ড (যেমন, পাওয়ার অন/অফ নিয়ন্ত্রণ) গ্রহণ এবং নিষ্পাদন করে।
   • প্রোটেকশন এবং অস্বাভাবিক হ্যান্ডলিং মডিউল: সফটওয়্যার ওয়াচডগ, বিশ্বস্ত পাওয়ার-অন নির্ধারণ (ডেটা করুপশন প্রতিরোধ), পাওয়ার-অফ ডিটেকশন, এবং ডেটা প্রসেসিং সমন্বিত, হার্ডওয়্যারের সাথে সহযোগিতা করে সিস্টেমের স্থিতিশীলতা নিশ্চিত করে।
   • সময় পর্যায় এবং ট্যারিফ ব্যবস্থাপনা মডিউল: বহু ট্যারিফ প্রয়োগের জন্য পর্যায় নিয়ম সেট করা, বর্তমান পর্যায় বাস্তব সময়ে নির্ধারণ, এবং বিভিন্ন পর্যায়ের মিটারিং-এর জন্য একটি ভিত্তি প্রদান করা।
   • ডিসপ্লে নিয়ন্ত্রণ মডিউল: ডিসপ্লে ইউনিটকে শক্তি ব্যবহার, সময়, ট্যারিফ হার, এবং অন্যান্য প্রয়োজনীয় তথ্য প্রদর্শন করার জন্য চালিত করে, ডেটা ভিজ্যুয়ালাইজেশন বোধগম্য করে।
3. সফটওয়্যার মুখ্য প্রোগ্রাম ফ্লো
   সিস্টেম স্টার্ট হলে, "বিশ্বস্ত পাওয়ার-অন" নির্ধারণ করা হয়→নির্ধারণ ফলাফল অনুযায়ী প্যারামিটার ইনিশিয়ালাইজ বা ঐতিহাসিক ডেটা পড়া হয়→সময় ব্যবধান সেট করা হয় এবং বর্তমান ব্যবহারের পর্যায় নির্ধারণ করা হয়→মিটার পড়ার দিন কিনা পরীক্ষা করা হয় এবং ডেটা প্রস্তুত করা হয়→বাস্তব সময়ে পাওয়ার-অফ ডিটেকশন এবং প্রোটেকশন ট্রিগার করা হয়→ক্যারিয়ার কমান্ড ডিটেক্ট করা হয় এবং যোগাযোগ প্রসেসিং করা হয়→ব্যবধান রিসেট করা হয়, এবং চক্র পুনরাবৃত্তি হয়। (আসল ডকুমেন্টের চিত্র ২ দেখুন বিস্তারিত ফ্লোর জন্য।)

IV. দূরবর্তী মিটারিং সিস্টেম এবং প্রয়োগের প্রত্যাশা

1. সিস্টেমের গঠন এবং ফাংশন
   সম্পূর্ণ দূরবর্তী মিটারিং সিস্টেম তিনটি অংশে গঠিত:
   • স্মার্ট মিটার: টার্মিনাল মিটারিং এবং কমান্ড নিষ্পাদনের জন্য দায়িত্বশীল।
   • ডেটা কনসেন্ট্রেটর