Solusyon ng Smart Meter Batay sa Carrier ng Mababang Volt na Linyang Pang-enerhiya

Wone Store

2yrs + staff 1000+m² US$300,000,000+ China

Disenyo ng Background at Posisyon ng Core

Teknikal at Background ng Mercado
Sa mabilis na pag-unlad ng teknolohiya ng kompyuter, mikroelektronika, at teknolohiya ng komunikasyon, ang teknolohiya ng carrier sa mababang tensyon (220V) ay naging matatag at naitatag ang kanyang pangunahing posisyon sa larangan ng mga sistema ng awtomatikong pagbabasa ng meter. Sa kabilang banda, ang mataas na tensyon na linya ng kuryente, dahil sa maraming mga kadahilanan ng pagsasala at mataas na gastos ng pagpapatupad, hindi pa nakamit ang malawak na aplikasyon tulad ng fiber optics o satellite communication.
Posisyoning ng Sistema
Ang smart meter na idinisenyo sa solusyong ito ay nagsisilbing pangunahing pinakamababang yunit ng multifunctional na mababang tensyon na carrier sa remote meter reading system. Ito ay nagtutulungan kasama ang mga data concentrator at backend management systems, na may layuning palitan ang manu-manong pagbabasa ng meter sa iba't ibang mga sitwasyon tulad ng mga residenteng gumagamit ng mababang tensyon, malaking consumer (key users), at mga substation, na may layuning makamit ang ganap na awtomatikong at intelligent na pagmamanage ng kuryente.

II. Disenyo ng Hardware ng Smart Meter

Kabuuang Arkitektura ng Hardware
Ang hardware ng sistema ay nakakentro sa microprocessing unit (MCU), na may suporta ng iba't ibang mga modulyo tulad ng watchdog, data storage, power-off detection, energy conversion, carrier communication, display unit, relay control, at meter power supply. Ang bawat modulyo ay nagtutulungan upang tiyakin ang matatag at maaswang operasyon ng meter. (Tingnan ang Figure 1 sa orihinal na dokumento para sa diagram ng struktura.)
Mga Detalye ng Pangunahing Modulyo ng Hardware
| Modulyo ng Hardware | Puso ng Component / Espek | Pangunahing Tungkulin |
|---------------------------|--------------------------------------|-------------------------------------------------------------------------------|
| Control Unit (MCU) | AT89C2051 microcontroller | Nagproseso ng data ng pagmeter (kompyuta, imbakan); tumugon sa mga utos ng concentrator (pag-upload ng data ng enerhiya, pag-implement ng power on/off); kontrol ng display. |
| Energy Conversion Circuit | AD7755 high-precision integrated chip| Inuulit ang ginamit na enerhiya (kW·h) ng user sa digital na pulses na maiproseso ng MCU; isang pangunahing tampok ng electronic meters. |
| Carrier Communication Module | - | Naka-attach sa power line sa pamamagitan ng coupling circuit; naga-modulate at demodulate ng digital at analog signals para sa bidirectional na pag-transmit ng data. |
| Display Unit | - | Nakakapag-display ng konsumo ng enerhiya, oras, panahon ng paggamit (peak/flat/valley), tarif rates, atbp., na ina-drive ng software. |
| Relay | - | Tumatanggap ng mga utos ng MCU; nakasarado sa normal na operasyon, nagpapatupad ng power-off sa kaso ng hindi nabayaran na bayarin o remote commands para sa pagmamanage ng kuryente. |
| Data Storage | 24CoX series storage chip | Imbakan ng mahahalagang data (hal. konsumo ng enerhiya) sa panahon ng brownout; sumusuporta sa pag-imbak ng brownout, mahabang panahon ng pag-imbak, at gumagamit ng I2C read/write method. |
| Meter Power Supply | - | Nagbibigay ng matatag na kuryente sa lahat ng mga hardware circuits, kasama ang MCU, communication module, at display unit. |
| Power-Off Detection & Watchdog | - | Power-off detection: Nagsusuri ng voltage at nag-trigger ng proteksyon ng data sa panahon ng abnormalidad; Watchdog: Pinapawi ang deadlock ng programa at nag-enable ng auto-reset ng sistema. |
Pamamaraan ng Pagtrabaho ng Meter
• Energy Metering: Ang konsumo ng enerhiya ng user ay inuulit sa digital na pulses ng chip ng AD7755. Ang MCU ay bilang ng partikular na bilang ng pulses bilang 1 kW·h batay sa preset na parameter at iniipon at iminumutan batay sa peak, flat, at valley periods.
• Data Interaction: Ang data concentrator ay naglalabas ng mga utos ng pagbabasa ng meter o kontrol. Ang meter ay nag-upload ng iminumutan na data ng enerhiya sa pamamagitan ng carrier module sa power line. Kung natanggap ang utos ng power-off, ang MCU agad na kontrolin ang relay upang ipatupad ang operasyon ng power-off.
• Proteksyon ng Exception: Ang circuit ng power-off detection ay nagpa-notify sa MCU upang mabilis na ilipat ang mahahalagang data sa chip ng 24CoX kapag natuklasan ang abnormalidad ng kuryente. Ang watchdog module ay pwersahang mag-reset ang sistema sa kaso ng pagkakamali ng programa, tiyak na reliabilidad.

III. Disenyo ng Software ng Smart Meter

Pamamaraan ng Paggawa at Pangunahing Layunin
Isang mix ng assembly language at C language ang ginagamit para sa pagprogram, balanse ng efisiensiya ng programa at flexibility ng pag-develop. Ang pangunahing layunin ay awtomatizehin at intelligentizehin ang mga tungkulin ng meter habang minamaliit ang paggamit ng imbakan ng MCU.
Pangunahing Modulo ng Programa
• Data Acquisition and Processing Module: Nagsasalamin ng mga pulse ng enerhiya, kalkula ng kabuuang konsumo ng enerhiya ng user, at kategorya ng estadistika batay sa panahon (peak/flat/valley).
• Communication Interaction Module: Nagsisilbing bidirectional na komunikasyon sa concentrator, kasama ang clock synchronization, pag-upload ng real-time/monthly na data ng enerhiya, at pagtanggap at pag-implement ng mga utos ng relay (hal. power on/off control).
• Protection and Exception Handling Module: Integrate ng software watchdog, reliable power-on determination (na-prevent ang corruption ng data), power-off detection, at pag-proseso ng data, nagtutulungan sa hardware upang tiyakin ang estabilidad ng sistema.
• Time Period and Tariff Management Module: Nagseset ng mga panuntunan ng panahon para sa multi-tariff applications, deternine ang kasalukuyang panahon sa real-time, at nagbibigay ng basehan para sa differentiated metering.
• Display Control Module: Nag-drive ng display unit upang ipakita ang konsumo ng enerhiya, oras, tarif rates, at iba pang impormasyon kung kinakailangan, tiyak na intuitive ang visualization ng data.
Pangunahing Flow ng Programa ng Software
Pagkatapos ng startup ng sistema, isinasagawa ang "reliable power-on" determination→initialize o basahin ang historical data batay sa resulta ng determination→iset ang mga interval at deternine ang kasalukuyang panahon ng paggamit→suriin kung ito ang araw ng pagbabasa ng meter at handa ang data→detekta ang power-off sa real-time at trigger ang proteksyon→detekta ang carrier commands at ipatupad ang komunikasyon processing→reset ang intervals, at ulitin ang cycle. (Tingnan ang Figure 2 sa orihinal na dokumento para sa detalyadong flow.)

IV. Remote Metering System at Application Prospects

Pagkakasunod-sunod at Tungkulin ng Sistema
Ang buong remote metering system ay binubuo ng tatlong bahagi:
• Smart Meter: May responsibilidad sa terminal metering at pag-implement ng utos.
• Data Concentrator: May responsibilidad sa intermediate data aggregation at distribution ng utos.
• Backend Management System: May responsibilidad sa data statistics, analysis, line loss calculation, exception alerts, at generation ng report.
Ang pangunahing tungkulin ng sistema ay makamit ang ganap na awtomatikong mula sa collection ng enerhiya→data transmission→statistical queries→line loss analysis→exception alerts→generation ng report, ganap na palitan ang manu-manong pagbabasa ng meter.
Advantages at Prospects
Kumpara sa wireless o dedicated line solutions, ang sistema na ito ay naglaban sa existing na power lines, nagbibigay ng mababang gastos ng investment, madaling maintenance, at malaking potensyal para sa malawak na pag-adopt. Ito ay naglalayong matibay na teknikal na pundasyon para sa future smart communities upang makamit ang "remote transmission ng tatlong meters" (kuryente, tubig, gas) at maaari pa ring mag-integrate sa banking systems para sa automatic electricity fee deduction, lubhang pina-elevate ang convenience ng mga residente.
Future Challenges
• Technical Level: Patuloy na pag-improve sa rate ng retrieval ng data ng meter (tiyakin ang matagumpay na pag-transmit ng data) at optimization ng mga algorithm ng relay upang mapataas ang stability ng komunikasyon sa complex na power line environments.
• Application Level: Pag-adapt sa mga trend ng power reform, pag-promote ng mas malalim na integration ng sistema sa advanced management functions tulad ng load regulation at energy-saving analysis.