Жедел Сөрөткеу Шешімінің Негізінде Жүзеге Асырылған Ақпараттық-Энергетикалық Система

1. Жобалануын дизайны және негізгі позициялауы

1. Техникалық және рыноктың ортасы
   Компьютерлік технология, микроелектроника және байланыс технологияларының тез өсуімен, биік күш сызығы (220V) арқылы маңызды хабарлау технологиясы дамып, автоматтық счётчик оқу системасының саласында басты орынға ие болды. Сол сияқты, биік күш сызықтары, көптеген зыяндаушы факторлар мен жеткізу құнының жогалтуына себеп болғандықтан, оптикалық немесе спутниктік байланыс сияқты кең масштабта қолданылмады.
2. Системаның позициялауы
   Бұл шешімде жасалған ақылды счётчик, көптеген функциялары бар төмен күш сызығындағы маңызды хабарлау арқылы жергілікті счётчик оқу системасының негізгі төменгі бөлігі ретінде қызмет етеді. Ол деректерді жинаушы модулдермен және артықша басқару жүйелерімен бірге жұмыс істейді, осылайша төмен күш сызығындағы жергілікті қолданушылар, үлкен қолданушылар (маңызды қолданушылар) және трансформаторлық камералар сияқты аралықтардағы қол жазумен счётчик оқу әрекетін алмастыру үшін, сонымен қатар, электр энергиясын басқаруда толық автоматтық және ақылдылықты жетілдіру үшін.

II. Ақылды счётчик аппараттық дизайны

1. Жалпы аппараттық архитектурасы
   Системаның аппараттық құрылымы микропроцессорлық бірлік (МПУ) центрінде негізделген, мониторинг, деректерді сақтау, күш жою анықтау, энергия айналдыру, маңызды хабарлау, көрсеткі бөлігі, реле басқару және счётчиктің күш тағынуы сияқты қолдау модулдерімен интегралталған. Аралық әрбір модулі счётчиктің стабилді және ителік жұмысын қамтамасыз етеді. (Структуралық сурет үшін бастапқы құжаттың фигура 1-ін қараңыз.)
2. Негізгі аппараттық модулдер туралы деталдар
   | Аппараттық модул | Негізгі компонент / Сипаттама | Негізгі функция |
   |---------------------------|--------------------------------------|-------------------------------------------------------------------------------|
   | Басқару бөлігі (МПУ) | AT89C2051 микроконтроллер | Счётчиктердің деректерін өңдейді (есептеу, сақтау); жинаушы командаларына жауап береді (энергия деректерін жүктеп, күш қосу/жою); көрсеткіні басқарады. |
   | Энергия айналдыру схемасы | AD7755 жоғары деңгейлі интегралталған чип | Пайдаланушының жұмсалған энергиясын (кВт·сағ) МПУ өңдеуге ыңғайлы цифрлық импульстерге айналдыратын; электронды счётчиктердің негізгі қасиеті. |
   | Маңызды хабарлау модулі | - | Күш сызығына көбейткіш схемасы арқылы байланысады; цифирлік және аналогты сигналдарды бидиректи жөндеу үшін модуляция және демодуляция жүргізіледі. |
   | Көрсеткі бөлігі | - | Энергия жұмсауы, уақыт, қолдану мерзімдері (таң/тоқ/күн), бағалары және т.б., программалық қозғалтқыш арқылы. |
   | Реле | - | МПУ командаларын қабылдайды; нормалды жұмыс уақытында ашық болып қалады, ақы төлеуге қатысты немесе электр энергиясын басқару үшін жою қолданылады. |
   | Деректерді сақтау | 24CoX сериясы сақтау чипі | Күш жою кезінде маңызды деректерді (мисалы, энергия жұмсауы) сақтайтын; күш жою қорғау, узак сақтау уақыты, I2C оқу/жазу әдісін қолданады. |
   | Счётчиктің күш тағынуы | - | Барлық аппараттық схемаларға, МПУ, хабарлау модулі және көрсеткі бөлігіне стабилді күш тағынады. |
   | Күш жою анықтау және мониторинг | - | Күш жою анықтау: напряжение анықталады және өзгерістер кезінде деректер қорғалады; мониторинг: программа қатыстарын басқарады және система өз-өзін жаңартады. |
3. Счётчиктің жұмыс əсибі
   • Энергия счётчиктері: Пайдаланушының энергия жұмсауы AD7755 чипі арқылы цифрлық импульстерге айналдырылады. МПУ белгіленген параметрлерге қарай 1 кВт·сағ ретінде айнымалы импульстерді есептеп, таң, тоқ, күн мерзімдеріне байланысты накоплирует және сақтайды.
   • Деректерді біріктіру: Жинаушы счётчик оқу немесе басқару командаларын береді. Счётчик күш сызығы арқылы маңызды хабарлау модулі арқылы сақталған энергия деректерін жүктеп береді. Егер күш жою командалары қабылданғанда, МПУ тутын тез реле арқылы күш жою әрекетін жүзеге асыратын.
   • Өзгерістерді қорғау: Күш жою анықтау схемасы МПУ-ға қолданыстағы өзгерістер анықталғанда маңызды деректерді 24CoX чипіне тез өткізуге хабар береді. Мониторинг модулі программа қатыстарында системаны өз-өзін жаңарту арқылы ителікті қамтамасыз етеді.

III. Ақылды счётчик программалық дизайны

1. Программалау әдісі және негізгі мақсаттары
   Программалау үшін ассемблер тілі мен C тілін біріктіреді, программа құндылығы мен әзірлеу гибкілігін теңсіздікпен қамтамасыз етеді. Негізгі мақсаттар - счётчиктің функцияларын автоматтық және ақылдылықты жетілдіру, МПУ-ның сақтау қолданысын минималдау.
2. Негізгі программалық модулдер
   • Деректерді жинау және өңдеу модулі: Энергия импульстерін жинау, жалпы пайдаланушы энергия жұмсауын есептеу, мерзімдерге (таң/тоқ/күн) байланысты статистикалық салыстыру.
   • Хабарлау әрекеттері модулі: Жинаушымен бидиректи хабарлау, сағат синхронизациясы, реалды/ақпан энергия деректерін жүктеп беру, реле командаларын (мисалы, күш қосу/жою басқару) қабылдау және жүзеге асыру.
   • Қорғау және өзгерістерді өңдеу модулі: Программалық мониторинг, ителік күш қосу анықтау (деректер коррупциясын басқару), күш жою анықтау, деректерді өңдеу, аппараттық құрылыммен бірге системаның стабилділігін қамтамасыз ету.
   • Мерзімдер мен бағаларды басқару модулі: Көптеген бағалар үшін мерзім ережелерін белгілеу, ағымдағы мерзімді реалды анықтау, айырмашылықты есептеу үшін негіз беру.
   • Көрсеткі бөлігін басқару модулі: Көрсеткі бөлігін энергия жұмсауы, уақыт, бағалар және басқа қажетті ақпаратты көрсету үшін программалық қозғалтқыш арқылы өткізеді, деректерді көрсету үшін нақты визуализация қамтамасыз етеді.
3. Программаның негізгі құбылыс жоспары
   Системаның іске қосылуынан кейін, "ителік күш қосу" анықтау жүргізіледі→анықтау нәтижесіне қарай параметрлер инициализацияланады немесе тарихи деректер оқылады→уақыт интервалдары белгіленеді және ағымдағы қолдану мерзімі анықталады→счётчик оқу күні емес пе тексеріледі және деректер дайындалады→реалды күш жою анықталады және қорғау жүзеге асырылады→маңызды хабарлау командалары анықталады және хабарлау өңдеу жүзеге асырылады→интервалдар қайта белгіленеді, цикл қайта қайталанады. (Деталду құбылыс диаграммасы үшін бастапқы құжаттың фигура 2-ін қараңыз.)

IV. Алыс оқу жүйесі және қолданыс перспективалары

1. Жүйенің құрамы және функциялары
   Толық алыс оқу жүйесі үш бөліктен тұрады:
   • Ақылды счётчик: Терминалды счётчик және командаларды орындау үшін жоғары.
   • Деректерді жинаушы: Арасындағы деректерді жинау және командаларды тарату үшін жоғары.
   • Артықша басқару жүйесі: Деректерді статистикалық, талдау, сызықты жою есебі, өзгерістерді хабарлау және есептік форматтау үшін жоғары.
   Жүйенің негізгі функциясы - энергия жинау→деректерді жіберу→статистикалық іздеу→сызықты жою талдау→өзгерістерді хабарлау→есептік форматтау, толық автоматтық, қол жазумен счётчик оқуын алмастыру.
2. Артықшеліктер және перспективалар
   Радио немесе арнайы сызық шешімдеріне салыстырғанда, бұл жүйе барлық күш сызығын пайдаланады, төлем заттары аз, қолдану қиындығы төмен, кең масштабта қолданылу үшін өте потенциалды. Бұл мүмкіндік бар мүшелер үшін "үш счётчиктерді алыс жіберу" (электр, су, газ) және банк жүйелерімен автоматтық электр төлемін бірге қосу үшін жақсы техникалық негіз болып табылады, сонымен қатар, жергілікті қолданушылардың ыңғайлылығын өте арттыру мүмкіндігін береді.
3. Будующыдағы құбылыстар
   • Техникалық деңгейде: Счётчиктердің деректерін жинау құбылыс қуатын (деректерді жіберу қуатын қамтамасыз ету) жалғыздау және түрлі күш сызықтарындағы хабарлау стабилділігін жақсарту үшін реле алгоритмдерін оптимизациялау.
   • Қолдану деңгейінде: Күш реформасының әріп-әрі қозғалысына ыңғайлау, жүйенің жаңы басқару функцияларымен (мисалы, жүк регуляциясы және энергия табындыру талдауы) қызмет ету.