स्मार्ट मीटर समाधान लो-वोल्टेज पावर लाइन कैरियर पर आधारित

1. डिजाइन पृष्ठभूमि और मुख्य स्थितिकरण

1. तकनीकी और बाजार पृष्ठभूमि
   कंप्यूटर तकनीक, माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स और संचार तकनीक के तेज़ विकास के साथ, लो-वोल्टेज इलेक्ट्रिकल लाइन कैरियर (220V) तकनीक परिपक्व हो गई है और ऑटोमेटिक मीटर रीडिंग सिस्टम के क्षेत्र में एक प्रमुख स्थितिकरण स्थापित कर चुकी है। इसके विपरीत, उच्च वोल्टेज इलेक्ट्रिकल लाइनें, विभिन्न हस्तक्षेप कारकों और उच्च लागत के कारण, फाइबर ऑप्टिक्स या उपग्रह संचार जैसे बड़े पैमाने पर अनुप्रयोग नहीं प्राप्त कर पाई हैं।
2. सिस्टम स्थितिकरण
   इस समाधान में डिजाइन किया गया स्मार्ट मीटर एक बहुफलकीय लो-वोल्टेज इलेक्ट्रिकल लाइन कैरियर दूरी से मीटर रीडिंग सिस्टम का मुख्य अंडरलाइंग यूनिट है। यह डेटा कंसेंट्रेटर और बैकएंड प्रबंधन सिस्टम के साथ सहयोग करता है, लो-वोल्टेज आवासीय उपयोगकर्ताओं, बड़े उपभोक्ताओं (महत्वपूर्ण उपयोगकर्ताओं) और सबस्टेशन जैसे विभिन्न परिस्थितियों में मानव द्वारा मीटर रीडिंग को प्रतिस्थापित करने के लिए, अंततः बिजली प्रबंधन में पूर्ण ऑटोमेशन और बुद्धिमत्ता को प्राप्त करने के लिए।

II. स्मार्ट मीटर हार्डवेयर डिजाइन

1. समग्र हार्डवेयर आर्किटेक्चर
   सिस्टम हार्डवेयर एक माइक्रोप्रोसेसिंग यूनिट (MCU) के आसपास केंद्रित है, जिसमें वॉचडॉग, डेटा स्टोरेज, पावर-ऑफ डिटेक्शन, ऊर्जा रूपांतरण, कैरियर संचार, डिस्प्ले यूनिट, रिले नियंत्रण और मीटर पावर सप्लाई जैसे समर्थन मॉड्यूल शामिल हैं। प्रत्येक मॉड्यूल सहयोग करता है ताकि मीटर का स्थिर और विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित किया जा सके। (संरचनात्मक आरेख के लिए मूल दस्तावेज़ में आंकड़ा 1 देखें।)
2. मुख्य हार्डवेयर मॉड्यूल विवरण
   | हार्डवेयर मॉड्यूल | मुख्य घटक / विनिर्देश | मुख्य कार्य |
   |---------------------------|--------------------------------------|-------------------------------------------------------------------------------|
   | नियंत्रण यूनिट (MCU) | AT89C2051 माइक्रोकंट्रोलर | मीटिंग डेटा को प्रोसेस करता है (गणना, संग्रह); कंसेंट्रेटर कमांडों का जवाब देता है (ऊर्जा डेटा अपलोड, पावर ऑन/ऑफ का निष्पादन); डिस्प्ले को नियंत्रित करता है। |
   | ऊर्जा रूपांतरण सर्किट | AD7755 उच्च-प्रCISION इंटीग्रेटेड चिप | उपयोगकर्ता द्वारा उपभोग की गई ऊर्जा (kW·h) को MCU द्वारा प्रसंस्करण योग्य डिजिटल पल्स में रूपांतरित करता है; इलेक्ट्रोनिक मीटर की एक मुख्य विशेषता। |
   | कैरियर संचार मॉड्यूल | - | एक कप्लिंग सर्किट के माध्यम से बिजली लाइन से कनेक्ट होता है; डिजिटल और एनालॉग सिग्नलों को मॉड्यूलेट और डिमॉड्यूलेट करता है दोहरी डाटा प्रसारण के लिए। |
   | डिस्प्ले यूनिट | - | ऊर्जा उपभोग, समय, उपयोग काल (शिखर/समतल/झील), टारिफ दर, आदि को डिस्प्ले करता है, सॉफ्टवेयर द्वारा ड्राइव किया जाता है। |
   | रिले | - | MCU कमांडों को प्राप्त करता है; सामान्य संचालन के दौरान बंद रहता है, अदायगी न चुकाने या दूरसंचालित कमांडों के लिए बिजली बंद करने का निष्पादन करता है। |
   | डेटा स्टोरेज | 24CoX श्रृंखला स्टोरेज चिप | पावर-ऑफ के दौरान महत्वपूर्ण डेटा (जैसे, ऊर्जा उपभोग) को संग्रहीत करता है; पावर-ऑफ परिरक्षण, लंबा संग्रहण समय, और I2C रीड/राइट विधि का उपयोग करता है। |
   | मीटर पावर सप्लाई | - | सभी हार्डवेयर सर्किट, जिनमें MCU, संचार मॉड्यूल, और डिस्प्ले यूनिट शामिल हैं, को स्थिर बिजली प्रदान करता है। |
   | पावर-ऑफ डिटेक्शन & वॉचडॉग | - | पावर-ऑफ डिटेक्शन: वोल्टेज की निगरानी करता है और असामान्यताओं के दौरान डेटा संरक्षण को ट्रिगर करता है; वॉचडॉग: प्रोग्राम डेडलॉक को रोकता है और सिस्टम को स्वतः स्वीकृत करने की अनुमति देता है। |
3. मीटर कार्य सिद्धांत
   • ऊर्जा मीटिंग: AD7755 चिप द्वारा उपयोगकर्ता ऊर्जा उपभोग को डिजिटल पल्स में रूपांतरित किया जाता है। MCU पूर्वनिर्धारित पैरामीटरों के आधार पर एक निश्चित संख्या के पल्स को 1 kW·h के रूप में गिनता है और शिखर, समतल और झील काल के आधार पर इन्हें जमा करता है और संग्रहीत करता है।
   • डेटा इंटरैक्शन: डेटा कंसेंट्रेटर मीटर रीडिंग या नियंत्रण कमांड जारी करता है। मीटर पावर लाइन के माध्यम से कैरियर मॉड्यूल के माध्यम से संग्रहीत ऊर्जा डेटा अपलोड करता है। यदि पावर-ऑफ कमांड प्राप्त होता है, तो MCU तुरंत रिले को नियंत्रित करता है पावर-ऑफ ऑपरेशन को निष्पादित करने के लिए।
   • अपवाद संरक्षण: पावर-ऑफ डिटेक्शन सर्किट MCU को तेजी से महत्वपूर्ण डेटा को 26CoX चिप में स्थानांतरित करने के लिए सूचित करता है जब पावर असामान्यताएं देखी जाती हैं। वॉचडॉग मॉड्यूल प्रोग्राम में त्रुटियों के मामले में सिस्टम को फिर से सेट करने की जरूरत होती है, सुनिश्चित करता है विश्वसनीयता।

III. स्मार्ट मीटर सॉफ्टवेयर डिजाइन

1. प्रोग्रामिंग दृष्टिकोण और मुख्य उद्देश्य
   एसेंबली भाषा और C भाषा का मिश्रण प्रोग्रामिंग के लिए उपयोग किया जाता है, प्रोग्राम की दक्षता और विकास की लचीलेपन के बीच संतुलन बनाता है। मुख्य उद्देश्य मीटर के कार्यों को ऑटोमेटेड और बुद्धिमत्ता से लैस करना है, जबकि MCU के स्टोरेज उपयोग को न्यूनतम रखते हुए।
2. मुख्य प्रोग्राम मॉड्यूल
   • डेटा अधिग्रहण और प्रसंस्करण मॉड्यूल: ऊर्जा पल्स संग्रहीत करता है, कुल उपयोगकर्ता ऊर्जा उपभोग की गणना करता है, और अवधि (शिखर/समतल/झील) द्वारा वर्गीकृत सांख्यिकी तैयार करता है।
   • संचार इंटरैक्शन मॉड्यूल: कंसेंट्रेटर के साथ दोहरी संचार को सक्षम करता है, जिसमें क्लॉक सिंक्रोनाइजेशन, वास्तविक/मासिक ऊर्जा डेटा अपलोड, और रिले कमांडों (जैसे, पावर ऑन/ऑफ कंट्रोल) को प्राप्त और निष्पादित करना शामिल है।
   • संरक्षण और अपवाद संभालन मॉड्यूल: सॉफ्टवेयर वॉचडॉग, विश्वसनीय पावर-ऑन निर्धारण (डेटा अपघटन को रोकने के लिए), पावर-ऑफ डिटेक्शन, और डेटा प्रोसेसिंग को एकीकृत करता है, हार्डवेयर के साथ सहयोग करता है ताकि सिस्टम की स्थिरता सुनिश्चित की जा सके।
   • अवधि और टारिफ प्रबंधन मॉड्यूल: बहु-टारिफ अनुप्रयोगों के लिए अवधि नियम निर्धारित करता है, वास्तविक समय में वर्तमान अवधि का निर्धारण करता है, और विभेदित मीटिंग के लिए आधार प्रदान करता है।
   • डिस्प्ले नियंत्रण मॉड्यूल: डिस्प्ले यूनिट को ऊर्जा उपभोग, समय, टारिफ दर, और अन्य जानकारी जैसी आवश्यकता के अनुसार डिस्प्ले करने के लिए ड्राइव करता है, जिससे डेटा विज़ुअलाइजेशन सीधा और सुगम होता है।
3. सॉफ्टवेयर मुख्य प्रोग्राम फ्लो
   सिस्टम की शुरुआत के बाद, "विश्वसनीय पावर-ऑन" निर्धारण किया जाता है→निर्धारण के परिणाम के आधार पर पैरामीटर इनिशियलाइज़ किए जाते हैं या ऐतिहासिक डेटा पढ़ा जाता है→समय अंतराल निर्धारित किए जाते हैं और वर्तमान उपयोग काल निर्धारित किया जाता है→यह जाँच की जाती है कि क्या यह मीटर रीडिंग दिन है और डेटा तैयार किया जाता है→वास्तविक समय में पावर-ऑफ डिटेक्ट किया जाता है और संरक्षण ट्रिगर किया जाता है→कैरियर कमांडों का निरीक्षण किया जाता है और संचार प्रोसेसिंग किया जाता है→अंतराल रीसेट किए जाते हैं, और चक्र दोहराया जाता है। (विस्तृत फ्लो के लिए मूल दस्तावेज़ में आंकड़ा 2 देखें।)

IV. दूरी से मीटर रीडिंग सिस्टम और अनुप्रयोग की संभावनाएं

1. सिस्टम की संरचना और कार्य
   पूर्ण दूरी से मीटर रीडिंग सिस्टम तीन भागों से बना होता है:
   • स्मार्ट मीटर: टर्मिनल मीटिंग और कमांड निष्पादन के लिए जिम्मेदार।
   • डेटा कंसेंट्रेटर