Inteligenta Metro-Solvo Bazita sur Neta-Voltiga Energiaduona Linio

1. Desegaj Fono kaj Ĉefa Pozicio​

1. ​Teknologia kaj Marka Fono​
   Kun la rapida disvolviĝo de komputilteknologio, mikroelektroniko, kaj kommunikoteknologio, la teknologio de portanteco per malalta tensio (220V) jam maturiĝis kaj akiris dominantan pozicion en la campo de sistemoj por aŭtomata legado de mezuriloj. Kontraste, alta tensio, pro multaj interferencfaktoroj kaj alta realiga kostoj, ne atingis grandegan aplikon similan al fibra optiko aŭ satelita komunikado.
2. ​Sistemapozicio​
   La inteligenta mezurilo dizenis en ĉi tiu solvo servas kiel la kernona unuo de multifunkcia sistemo por forlegado de mezuriloj per portanteco de malalta tensio. Ĝi laboras kun datumakumuliloj kaj backend-administrasistemoj, celante anstataŭigi manuan legadon de mezuriloj en diversaj scenaroj, kiel malalttensiaj loĝantaroj, grandaj konsumantoj (klavaj uzantoj), kaj transformejoj, finfine atingante plenan aŭtomatigon kaj inteligenton en elektra administrado.

​II. Hardvaredizajno de Inteligenta Mezurilo​

1. ​Ĝenerala Hardvararkitekturo​
   La sistemo hardvaro estas centrita ĉirkaŭ mikroprocesora unuo (MCU), integrita kun subtenaj moduloj, kiel vigilejo, datumkonservado, detektado de malŝargo, energikonvertado, portantekomunikado, montrilo, rela kontrolo, kaj elektroprovizo al la mezurilo. Ĉiu modulo kunlaboras por sekura kaj fidinda operacio de la mezurilo. (Vidu Figuron 1 en la originala dokumento por la strukturdiasgramo.)
2. ​Detaloj de Klavaj Hardvaramoduloj​
   | Hardvaramodulo | Kernkomponento / Specifo | Ĉefa Funkcio |
   |---------------------------|--------------------------------------|-------------------------------------------------------------------------------|
   | Kontrolunuo (MCU) | AT89C2051 mikrokontrolero | Procezas mezurdatenojn (kalkulado, konservado); respondas al komandoj de akumulilo (alŝuto de energi datenoj, ekzekuto de ŝaltado de elektro); kontrolas montrilon. |
   | Energiokonvertcirkvito | AD7755 alta-preciza integrala ŝipo| Konvertas konsumitan energion de uzanto (kW·h) en ciferecajn pulsojn procesigeblajn de MCU; klava traĵo de elektronaj mezuriloj. |
   | Portantekomunikadomodulo | - | Konectas al la energia linio per kombinada cirkvito; modulas kaj demodulas ciferecan kaj analogan signalojn por duflanka datenpriskribo. |
   | Montrila Unuo | - | Montras energiokonsumon, tempon, uzoperiodojn (ĉef/aŭtuna/vala), tarifojn, etc., driviĝas per programaro. |
   | Relo | - | Ricevas MCU-komandojn; restas fermita dum normala operacio, ekzekutas malŝargon en okazo de nepagita tarifo aŭ distanca komando por elektra administro. |
   | Datumkonservado | 24CoX serio de konservadŝipo | Konservas gravajn datumojn (kiel energiokonsumo) dum malŝargo; subtenas konservadon dum malŝargo, longtempan konservadon, kaj uzas I2C leg-adskribmetodon. |
   | Elektroprovizo al Mezurilo | - | Provizas stabilan elektro al ĉiuj hardvacirkvitoj, inkluzive de MCU, komunikadomodulo, kaj montrila unuo. |
   | Detektado de Malŝargo & Vigilejo | - | Detektado de malŝargo: Monitoras voltan kaj aktivigas datenkonservadon dum anomalioj; Vigilejo: Prevenas programmortigojn kaj ebligas aŭtomatan restartigon de la sistemo. |
3. ​Funkcioprincipo de Mezurilo​
   • ​Energiomezurado: La konsumitaj energio de uzanto konvertiĝas en ciferecajn pulsojn per la AD7755 ŝipo. La MCU nombras specifan nombron da pulsoj kiel 1 kW·h laŭ agorditaj parametroj kaj akumulas kaj konservas ilin laŭ ĉef/aŭtuna/vala periodo.
   • ​Dateninterago: La datumakumulilo emis legadkomandon aŭ kontrolkomandon. La mezurilo alŝutas konservitajn energi datenojn per la portantemodulo tra la energia linio. Se ricevas komando de malŝargo, la MCU tuj kontrolos la relon por ekzekuti la operacion de malŝargo.
   • ​Protekto en Kazoj de Anomalio: La detektadcirkvito de malŝargo informas la MCU por rapide transdoni gravajn datumojn al la 24CoX ŝipo kiam detektas anomaliojn de elektro. La vigilejomodulo forigas sisteman mortigon en okazo de programeraroj, garantante fidon.

​III. Softvaredizajno de Inteligenta Mezurilo​

1. ​Programadmetodo kaj Kernceloj​
   Miksas asamblian lingvon kaj C-lingvon por programado, balancante efikecon de programo kaj fleksiblecon de disvolvado. La kernceloj estas aŭtomatigi kaj inteligentigi funkciojn de la mezurilo dum minimumigado de la uzado de memoro de MCU.
2. ​Ĉefaj Programmoduloj​
   • ​Akireco kaj Procesado de Datumoj: Akiras energipulsojn, kalkulas totalan energiokonsumon de uzanto, kaj statistikas je periodo (ĉef/aŭtuna/vala).
   • ​Komunikadinteragamodulo: Ebligas duflankan komunikadon kun la akumulilo, inkluzive de sinkronigo de horloĝo, alŝuto de realtempa/mensaj energi datenoj, kaj ricevado kaj ekzekuto de relaj komandoj (kiel kontrolado de elektroschalton/malŝalton).
   • ​Protektmodulo kaj Traitemo de Ekseptionoj: Integras programaran vigilejon, fidindan determinon de elektroschalto (prevenas damaĝon de datumoj), detektadon de malŝargo, kaj traktadon de datumoj, laboras kun hardvaro por sekura sistemo.
   • ​Administrado de Periodoj kaj Tarifoj: Agordas regulojn de periodoj por aplikoj de multaj tarifoj, determinas aktualan periodon en realtempo, kaj provizas bazon por diferenciala mezurado.
   • ​Kontrolmodulo de Montrilo: Drivas la montrilan unuon por montri energiokonsumon, tempon, tarifojn, kaj aliajn informojn laŭ bezono, certigante intuician vizualigon de datumoj.
3. ​Fluo de Ĉefa Programo de Softvaro​
   Post startigo de sistemo, faras "fidindan determinon de elektroschalto" → inicialigas parametrojn aŭ legas historian datumon laŭ la rezulto de determino → agordas tempintervalojn kaj determinas aktuan uzoperiodon → kontrolas ĉu estas tago de legado de mezurilo kaj preparas datumojn → detektas malŝargon en realtempo kaj aktivigas protekton → detektas portantekomandojn kaj ekzekutas komunikadon → resetas intervalojn, kaj la ciklo ripetas. (Vidu Figuron 2 en la originala dokumento por la detalaj fluo.)

​IV. Sistemo de Forlegado kaj Perspektivoj de Apliko​

1. ​Komponaĵoj kaj Funkcioj de Sistemo​
   La kompleta sistemo de forlegado konsistas el tri partoj:
   • ​Inteligenta Mezurilo: Responsa pri terminala mezurado kaj ekzekuto de komandoj.
   • ​Datumakumulilo: Responsa pri mezdata akumulado kaj distribuado de komandoj.
   • ​Backend-administrasistemo: Responsa pri statistika analizo, analizo de liniperdo, alarmado pri ekseptionoj, kaj generado de raportoj.
   La kernfunkcio de la sistemo estas atingi tutan aŭtomatigon de kolektado de energio→transdonado de datumoj→statistikaj serĉoj→analizo de liniperdo→alarmado pri ekseptionoj→generado de raportoj, tute anstataŭiganta manuan legadon de mezuriloj.
2. ​Avantaĝoj kaj Perspektivoj​
   Komparite al senfilaj aŭ dediĉitaj liniaj solvoj, ĉi tiu sistemo utiligas ekzistantajn energi liniojn, oferante malaltajn investkostojn, facilecon de manteno, kaj signifan potencialon por larĝa adopcio. Ĝi starigas solidan teknikan fundamenton por estontaj inteligentaj komunumo por atingi "foran transdonon de tri mezuriloj" (elektra, akva, gasa) kaj povas plue integrigi kun bankaj sistemoj por aŭtomata deduko de elektra tarifo, grandegre plibonigante loĝantaran konvenecon.
3. ​Estontecaj Defioj​
   • ​Technika Nivelo: Daŭra plibonigo de retprenratio de mezurdatumoj (garantante sukcesan transdonon de datumoj) kaj optimigo de relaj algoritmoj por plibonigi stabilecon de komunikado en kompleksaj energi liniaj medioj.
   • ​Apliknivelo: Adapto al tendenco de reformo de energia sektoro, promovado de pli profunda integrado de la sistemo kun avangardaj administrfunkcioj, kiel regado de lastaĵo kaj analizo de energi-sparado.