स्मार्ट मीटर समाधान लोभोल्टेज पावर लाइन कैरियर आधारित

1. डिझाइन पृष्ठभूमि र मुख्य स्थिति​

1. ​तकनीकी र बाजार पृष्ठभूमि​
   कम्प्युटर तकनीक, माइक्रोइलेक्ट्रोनिक्स, र संचार तकनीकको द्रुत विकासको साथ, लामो वोल्टेज विद्युत लाइन कैरियर (220V) तकनीक उच्च अस्तित्वमा पुग्यो र आफ्टोमेटिक मीटर रीडिङ सिस्टमको क्षेत्रमा प्रमुख स्थिति स्थापना गर्यो। त्यसके विपरीत, उच्च वोल्टेज विद्युत लाइनहरूले, धेरै हिंस्रता फँक्ता र उच्च लागतको कारण, फाइबर ऑप्टिक्स वा उपग्रह संचारजस्तै विशाल पैमानामा अनुप्रयोग भएको छैन।
2. ​सिस्टम स्थिति​
   यस समाधानमा डिझाइन गरिएको स्मार्ट मीटरले बहुकार्यी लामो वोल्टेज विद्युत लाइन कैरियर दूरी रीडिङ सिस्टमको मुख्य अधिकारिक एकाइको रूपमा काम गर्दछ। यसले डेटा कन्सेंट्रेटर र बेकेन्ड प्रबन्धन सिस्टमको साथ सहयोग गर्दछ, लामो वोल्टेज गृहस्थहरू, ठूला उपभोक्ता (महत्वपूर्ण उपभोक्ता), र सबस्टेशन जस्ता विभिन्न परिस्थितिहरूमा मानवीय मीटर रीडिङलाई प्रतिस्थापन गर्ने उद्देश्यले, अन्ततः विद्युत प्रबन्धनमा पूर्ण ऑटोमेटिक र स्मार्ट व्यवस्था प्राप्त गर्ने उद्देश्यले।

​II. स्मार्ट मीटर हार्डवेयर डिझाइन​

1. ​समग्र हार्डवेयर आर्किटेक्चर​
   सिस्टम हार्डवेयर माइक्रोप्रोसेसिङ युनिट (MCU)को आधारमा र वैशिष्ट्यात्मक माड्युलहरू जस्तै वोचडॉग, डेटा स्टोरेज, पावर-ऑफ डिटेक्सन, ऊर्जा रूपान्तरण, कैरियर संचार, डिस्प्ले युनिट, रिले नियन्त्रण, र मीटर पावर सप्लाइ समावेशी छ। प्रत्येक माड्युलहरूले मिलेर मीटरको स्थिर र विश्वसनीय संचालनलाई सुनिश्चित गर्दछ। (संरचनात्मक चित्रको लागि मूल दस्तावेजमा आंकडा 1 देख्नुहोस्।)
2. ​मुख्य हार्डवेयर माड्युल विवरण​
   | हार्डवेयर माड्युल | मुख्य घटक / विशेषता | मुख्य कार्य |
   |---------------------------|--------------------------------------|-------------------------------------------------------------------------------|
   | नियन्त्रण युनिट (MCU) | AT89C2051 माइक्रोकंट्रोलर | मीटरिङ डेटाको प्रक्रिया (गणना, संचयन); कन्सेंट्रेटर आदेशको प्रतिक्रिया (ऊर्जा डेटा अपलोड, विद्युत चालू/बन्द गर्ने); डिस्प्ले नियन्त्रण। |
   | ऊर्जा रूपान्तरण सर्किट | AD7755 उच्च-प्रयोगशील एकीकृत चिप| उपभोक्ताको खपत ऊर्जा (kW·h) डिजिटल पल्समा रूपान्तरण गर्दछ, जसलाई MCU द्वारा प्रक्रिया गर्न सकिन्छ; इलेक्ट्रोनिक मीटरको एक मुख्य विशेषता। |
   | कैरियर संचार माड्युल | - | विद्युत लाइनसँग जोड्ने लागि कप्लिंग सर्किट द्वारा; डिजिटल र एनालाग सिग्नलको मॉड्युलेशन र डिमोड्युलेशन द्वारा दोहोरी डाटा संचरण। |
   | डिस्प्ले युनिट | - | ऊर्जा खपत, समय, उपयोगको अवधि (पीक/फ्लैट/वैली), दर आदि डिस्प्ले गर्ने, सॉफ्टवेयर द्वारा चालित। |
   | रिले | - | MCU आदेश प्राप्त गर्दछ; सामान्य संचालनमा बन्द रहने, अपन्यासी शुल्क वा विद्युत प्रबन्धनको लागि दूरी आदेश भएको विद्युत बन्द गर्ने। |
   | डेटा स्टोरेज | 24CoX श्रृंखला स्टोरेज चिप | पावर-ऑफ समयमा महत्वपूर्ण डेटा (उदाहरणका लागि, ऊर्जा खपत) संचयन; पावर-ऑफ संरक्षण, लामो संचयन समय, I2C रीड/राइट विधि प्रयोग। |
   | मीटर पावर सप्लाइ | - | सबै हार्डवेयर सर्किटहरूलाई, जस्तै MCU, संचार माड्युल, र डिस्प्ले युनिट, स्थिर पावर प्रदान। |
   | पावर-ऑफ डिटेक्सन र वोचडॉग | - | पावर-ऑफ डिटेक्सन: वोल्टेज निरीक्षण र असामान्यतामा डेटा संरक्षण ट्रिगर; वोचडॉग: प्रोग्राम डेडलक्स रोक्ने र सिस्टम ऑटो-रिसेट गर्ने। |
3. ​मीटरको कार्य सिद्धान्त​
   • ​ऊर्जा मीटरिङ: उपभोक्ताको ऊर्जा खपत AD7755 चिप द्वारा डिजिटल पल्समा रूपान्तरित गरिन्छ। MCU निर्धारित पैरामिटर आधारमा निश्चित संख्याको पल्सलाई 1 kW·h गणना गर्दछ र पीक, फ्लैट, र वैली अवधिमा अनुसार एकत्रित र संचयन गर्दछ।
   • ​डेटा इन्टरक्सन: डेटा कन्सेंट्रेटर मीटर रीडिङ वा नियन्त्रण आदेश दिन्छ। मीटर विद्युत लाइनद्वारा कैरियर माड्युल द्वारा संचित ऊर्जा डेटा अपलोड गर्दछ। यदि पावर-ऑफ आदेश प्राप्त भएको छ भने, MCU तुरुन्तै रिले नियन्त्रण गर्दछ र पावर-ऑफ गर्दछ।
   • ​असामान्यता संरक्षण: पावर-ऑफ डिटेक्सन सर्किट ने विद्युत असामान्यता पाएको छ भने MCUलाई तुरुन्तै महत्वपूर्ण डेटा 24CoX चिपमा ट्रान्सफर गर्ने लागि सूचना दिन्छ। वोचडॉग माड्युल ने प्रोग्राम असामान्यतामा सिस्टम रिसेट गर्दछ, विश्वसनीयता सुनिश्चित गर्दछ।

​III. स्मार्ट मीटर सॉफ्टवेयर डिझाइन​

1. ​प्रोग्रामिङ दृष्टिकोण र मुख्य उद्देश्यहरू​
   समावेशी भाषा र C भाषा दुवै प्रोग्रामिङमा प्रयोग गरिन्छ, प्रोग्रामको कार्यकारिता र विकास लचीलापन बीच तुलना गर्दछ। मुख्य उद्देश्यहरू यो छन्: मीटरको कार्यहरूलाई ऑटोमेटिक र स्मार्ट बनाउन र MCUको स्टोरेज उपयोग न्यूनतम गर्न।
2. ​मुख्य प्रोग्राम माड्युलहरू​
   • ​डेटा अभिगमन र प्रक्रिया माड्युल: ऊर्जा पल्सहरू संकलन, कुल उपभोक्ता ऊर्जा खपत गणना, र अवधिमा (पीक/फ्लैट/वैली) अनुसार सांख्यिकी विभाजन।
   • ​संचार इन्टरक्सन माड्युल: कन्सेंट्रेटरसँग दोहोरी संचार, जसमा क्लक सिंक्रोनाइजेशन, वास्तविक/मासिक ऊर्जा डेटा अपलोड, र रिले आदेश (उदाहरणका लागि, विद्युत चालू/बन्द नियन्त्रण) प्राप्त र अनुसरण।
   • ​संरक्षण र असामान्यता ह्यन्डलिङ माड्युल: सॉफ्टवेयर वोचडॉग, विश्वसनीय पावर-ऑन निर्धारण (डेटा नष्ट हुने रोक्ने), पावर-ऑफ डिटेक्सन, र डेटा प्रक्रिया, हार्डवेयरको साथ सिस्टम स्थिरता सुनिश्चित गर्ने।
   • ​अवधि र दर प्रबन्धन माड्युल: बहु-दर अनुप्रयोगको लागि अवधि नियम सेट, वास्तविक समयमा वर्तमान अवधि निर्धारण, र विभिन्नित मीटरिङको आधार प्रदान।
   • ​डिस्प्ले नियन्त्रण माड्युल: डिस्प्ले युनिटलाई ऊर्जा खपत, समय, दर दर, र अन्य आवश्यक जानकारी डिस्प्ले गर्ने, डेटा विजुअलाइजेशन विश्वसनीय बनाउने।
3. ​सॉफ्टवेयर मुख्य प्रोग्राम फ्लो​
   सिस्टम शुरु गर्दा, "विश्वसनीय पावर-ऑन" निर्धारण गरिन्छ→निर्धारण फलाफल आधारमा पैरामिटरहरू इनिशियलाइज वा इतिहासिक डेटा रीड गरिन्छ→समय अंतराल सेट गरिन्छ र वर्तमान उपयोग अवधि निर्धारण गरिन्छ→यो मीटर रीडिङ दिन हो वा छैन तलाश गरिन्छ र डेटा तयारी गरिन्छ→वास्तविक समयमा पावर-ऑफ डिटेक्ट गरिन्छ र संरक्षण ट्रिगर गरिन्छ→कैरियर आदेशहरू डिटेक्ट गरिन्छ र संचार प्रक्रिया गरिन्छ→अंतरालहरू रीसेट गरिन्छ, र चक्र दोहोरिन्छ। (विस्तृत फ्लोको लागि मूल दस्तावेजमा आंकडा 2 देख्नुहोस्।)

​IV. दूरी मीटरिङ सिस्टम र अनुप्रयोगको भविष्य​

1. ​सिस्टमको संरचना र कार्यहरू​
   पूर्ण दूरी मीटरिङ सिस्टम तीन भागहरू समावेशी छ:
   • ​स्मार्ट मीटर: टर्मिनल मीटरिङ र आदेश अनुसरणको लागि जिम्मेवार।
   • ​डेटा कन्सेंट्रेटर: मध्य डेटा संकलन र आदेश वितरणको लागि जिम्मेवार।
   • ​बेकेन्ड प्रबन्धन सिस्टम: डेटा सांख्यिकी, विश्लेषण, लाइन न्यूनता गणना, असामान्यता चेतावनी, र रिपोर्ट उत्पादनको लागि जिम्मेवार।
   सिस्टमको मुख्य कार्य यो छ: ऊर्जा संग्रह→डेटा संचरण→सांख्यिकीय जानकारी खोज→लाइन न्यूनता विश्लेषण→असामान्यता चेतावनी→रिपोर्ट उत्पादन, पूर्ण रूपमा मानवीय मीटर रीडिङलाई प्रतिस्थापन गर्ने।
2. ​लाभ र भविष्य​
   वायरलेस वा विशेष लाइन समाधानहरूको तुलनामा, यो सिस्टम अस्तित्वमा रहेको विद्युत लाइनहरूलाई उपयोग गर्दछ, जसले निम्न निवेश लागत, सुगम रक्षणावली, र व्यापक अनुप्रयोगको विशाल संभावना प्रदान गर्छ। यो भविष्यको स्मार्ट समुदायहरूको लागि "तीन मीटरहरूको दूरी ट्रान्समिशन" (विद्युत, पानी, गैस) र बैंकिङ सिस्टमको साथ गहिरो एकीकरण जस्ता विशिष्ट तकनीकी आधार राख्छ, र विद्युत शुल्कको ऑटोमेटिक निकाल गर्न सकिन्छ, गृहस्थहरूको सुविधा विशेष रूपमा बढाउने।
3. ​भविष्यको चुनौतीहरू​
   • ​तकनीकी स्तर: मीटर डेटा अभिगमन दरहरूमा निरन्तर सुधार (सफल डेटा संचरण सुनिश्चित गर्ने) र जटिल विद्युत लाइन परिवेशमा संचार स्थिरता बढाउने लागि रिले एल्गोरिदमको अनुकूलन।
   • ​अनुप्रयोग स्तर: विद्युत सुधार रुझानहरूसँग अनुकूलन, सिस्टमलाई लोड रेगुलेशन र ऊर्जा बचाउ विश्लेषण जस्ता उन्नत प्रबन्धन क्षमताहरूको साथ गहिरो एकीकरण प्रवर्धन।