کمپنی IEE-Business کے ذریعہ متعارف کرائی گئی کم وولٹی بجلی کی لائن کیریئر پر مبنی سمارٹ میٹر حل

1. ڈیزائن کا پس منظر اور بنیادی مقام

1. فنی اور بازار کا پس منظر
   کمپیوٹر ٹیکنالوجی، مائیکرو الیکٹرانکس اور مواصلاتی ٹیکنالوجی کے تیزی سے ترقی کے ساتھ، نیچے کی طاقت کے لائن کیریئر (220V) ٹیکنالوجی کی ترقی ہو گئی ہے اور خودکار میٹر ریڈنگ سسٹمز کے شعبے میں ایک غالب حیثیت قائم کر چکی ہے۔ اس کے مقابلے میں، زیادہ طاقت کی لائنیں، متعدد رعایتی عوامل اور زیادہ لاگت کی وجہ سے، فائر آپٹک یا سیٹلائٹ مواصلات جیسے وسیع پیمانے پر اطلاق نہیں ہو سکیں۔
2. سسٹم کا مقام
   اس حل میں ڈیزائن کردہ سمارٹ میٹر کا مقام کثیر کارکردگی والے نیچے کی طاقت کے لائن کیریئر دور دراز میٹر ریڈنگ سسٹم کا بنیادی ذیلی یونٹ ہے۔ یہ ڈیٹا کنسنٹریٹرز اور بیک اینڈ مینجمنٹ سسٹمز کے ساتھ مل کر کام کرتا ہے، مختلف سیناریوں میں جیسے کم طاقت کے رہائشی استعمال کنندگان، بڑے صارفین (اہم صارفین)، اور سب سٹیشنز میں منوال میٹر ریڈنگ کو بدل کر، آخر کار بجلی کے مینجمنٹ میں مکمل خودکاری اور ذہانت کو حاصل کرنے کا مقصد ہے۔

II. سمارٹ میٹر کا ہارڈوئیر ڈیزائن

1. کلیہ ہارڈوئیر آرکیٹیکچر
   سسٹم کا ہارڈوئیر مائیکرو پروسیسنگ یونٹ (MCU) کے مرکز پر ہے، سپورٹنگ ماڈیولز کے ساتھ جیسے واچ ڈاگ، ڈیٹا سٹوریج، بجلی کی آپریشن کی پابندی کا پتہ لگانا، انرجی کنورژن، کیریئر مواصلات، ڈسپلے یونٹ، ریلے کنٹرول، اور میٹر کی بجلی کی فراہمی۔ ہر ماڈیول میٹر کے مستحکم اور موثق آپریشن کو یقینی بنانے کے لئے تعاون کرتا ہے۔ (ڈاکیومنٹ کے اصل میں شکل 1 کو دیکھیں مصنوعی ڈیاگرام کے لئے۔)
2. کلیدی ہارڈوئیر ماڈیول کی تفصیلات
   | ہارڈوئیر ماڈیول | کور کمپوننٹ / سپیسیفکیشن | کلیدی کام |
   |---------------------------|--------------------------------------|-------------------------------------------------------------------------------|
   | کنٹرول یونٹ (MCU) | AT89C2051 مائیکرو کنٹرولر | میٹر کے ڈیٹا کو پروسیس کرتا ہے (کلکشن، سٹوریج)؛ کنسنٹریٹر کے حکم کا جواب دیتا ہے (انرجی ڈیٹا کو آپ لوڈ کرنا، بجلی کی آپریشن کو آن/آف کرنا)؛ ڈسپلے کو کنٹرول کرتا ہے۔ |
   | انرجی کنورژن سرکٹ | AD7755 بلند صحت سے یکجا چپ| صارف کی استعمال کردہ انرجی (kW·h) کو MCU کے ذریعے پروسیس کیے جانے والا ڈیجیٹل پالس میں تبدیل کرتا ہے؛ الیکٹرانک میٹروں کا ایک بنیادی خاصیت ہے۔ |
   | کیریئر مواصلات ماڈیول | - | کوپلنگ سرکٹ کے ذریعے بجلی کی لائن سے جڑا ہوتا ہے؛ ڈیجیٹل اور آنالاگ سگنل کو مدولیشن اور ڈی-مودولیشن کرتا ہے دونوں طرف سے ڈیٹا کی منتقلی کے لئے۔ |
   | ڈسپلے یونٹ | - | بجلی کی استعمال کردہ مقدار، وقت، استعمال کے دوران (پیک/فلیٹ/ولی)، تعرفہ کی شرح وغیرہ کو سافٹ وئیر کے ذریعے ڈسپلے کرتا ہے۔ |
   | ریلے | - | MCU کے حکم کو قبول کرتا ہے؛ عام آپریشن کے دوران بند رہتا ہے، غیر پیش کردہ فیس یا دور دراز کے حکم کے لئے بجلی کی آپریشن کو آف کرتا ہے۔ |
   | ڈیٹا سٹوریج | 24CoX سیریز سٹوریج چپ | بجلی کی آپریشن کی روک ہو جانے کے دوران کلیدی ڈیٹا (مثال کے طور پر بجلی کی استعمال کردہ مقدار) کو سٹور کرتا ہے؛ بجلی کی آپریشن کی روک ہو جانے کے دوران کی حفاظت، لمبی مدت کے لئے سٹور کرتا ہے، اور I2C ریڈ/رائٹ طریقہ استعمال کرتا ہے۔ |
   | میٹر کی بجلی کی فراہمی | - | تمام ہارڈوئیر سرکٹس کو مستحکم بجلی کی فراہمی کرتا ہے، جس میں MCU، مواصلاتی ماڈیول، اور ڈسپلے یونٹ شامل ہیں۔ |
   | بجلی کی آپریشن کی روک ہو جانے کا پتہ لگانا اور واچ ڈاگ | - | بجلی کی آپریشن کی روک ہو جانے کا پتہ لگانا: ولٹیج کو مانیٹر کرتا ہے اور غیر معمولی حالات میں ڈیٹا کی حفاظت کو ٹریگر کرتا ہے؛ واچ ڈاگ: پروگرام کے مسلسل کام کرنے کو روکتا ہے اور سسٹم کو خودکار ری-سیٹ کرنے کی اجازت دیتا ہے۔
3. میٹر کا کام کا اصول
   • انرجی میٹرنگ: صارف کی استعمال کردہ انرجی AD7755 چپ کے ذریعے ڈیجیٹل پالس میں تبدیل ہوتی ہے۔ MCU پری-سیٹ پیرامیٹرز کے مطابق مخصوص تعداد کے پالس کو 1 kW·h کے طور پر گنتا ہے اور پیک، فلیٹ، اور ولی کے دوران انہیں جمع کرتا ہے اور سٹور کرتا ہے۔
   • ڈیٹا کا تبادلہ: ڈیٹا کنسنٹریٹر میٹر ریڈنگ یا کنٹرول کے حکم جاری کرتا ہے۔ میٹر کیریئر ماڈیول کے ذریعے بجلی کی لائن پر سٹورڈ انرجی ڈیٹا کو آپ لوڈ کرتا ہے۔ اگر بجلی کی آپریشن کو آف کرنے کا حکم موصول ہوتا ہے تو MCU فوراً ریلے کو کنٹرول کرتا ہے تاکہ بجلی کی آپریشن کو آف کرے۔
   • استثنائی حفاظت: بجلی کی آپریشن کی روک ہو جانے کا پتہ لگانے کا سرکٹ MCU کو جلدی سے کلیدی ڈیٹا کو 24CoX چپ میں منتقل کرنے کا اشارہ دیتا ہے جب بجلی کی آپریشن کی روک ہو جانے کی پیشنگوئی کی جاتی ہے۔ واچ ڈاگ ماڈیول پروگرام کے غلطیوں کے دوران سسٹم کو خودکار ری-سیٹ کرنے کے لئے مجبور کرتا ہے، موثقیت کو یقینی بناتا ہے۔

III. سمارٹ میٹر کا سافٹ وئیر ڈیزائن

1. پروگرامنگ کا طریقہ اور کلیدی مقاصد
   ایسمبلی لینگویج اور C لینگویج کا ملاپ کیا گیا ہے پروگرامنگ کے لئے، پروگرام کی کارکردگی اور ترقی کی مرونة کو متعادل کرتے ہوئے۔ کلیدی مقاصد میٹر کے کام کو خودکار اور ذہانت سے مزید کرنا ہے جبکہ MCU کی سٹوریج استعمال کو کم کرنا ہے۔
2. میں پروگرام ماڈیول
   • ڈیٹا کا جمع کرنا اور پروسیسنگ ماڈیول: انرجی پالس کو جمع کرتا ہے، کل صارف کی انرجی کی استعمال کردہ مقدار کا حساب لگاتا ہے، اور دوران (پیک/فلیٹ/ولی) کے تحت کیٹیگرائز کی اسٹیٹسٹکس کرتا ہے۔
   • муникационное взаимодействие модуль: کنسنٹریٹر کے ساتھ دونوں طرف سے مواصلات کو ممکن بناتا ہے، جس میں کلک کی سنکرونائزیشن، واقعی/ماہانہ انرجی ڈیٹا کو آپ لوڈ کرنا، اور ریلے کے حکم (مثال کے طور پر بجلی کی آپریشن کو آن/آف کرنا) کو قبول کرنا اور اس کو کار کرنا شامل ہے۔
   • حفاظت اور استثنائی ملکول: سافٹ وئیر واچ ڈاگ، موثق بجلی کی آپریشن کی شروعات کا تعین (ڈیٹا کی تباہی کو روکنے کے لئے)، بجلی کی آپریشن کی روک ہو جانے کا پتہ لگانا، اور ڈیٹا کی پروسیسنگ کو مل کر کام کرتا ہے، ہارڈوئیر کے ساتھ مل کر سسٹم کی موثقیت کو یقینی بناتا ہے۔
   • دوران اور تعرفہ کی مینجمنٹ ماڈیول: ملٹی تعرفہ کے اطلاق کے لئے دوران کے قوانین کو سیٹ کرتا ہے، واقعی دوران کو ٹھیک کرتا ہے، اور متمایز میٹرنگ کے لئے ایک بنیاد فراہم کرتا ہے۔
   • ڈسپلے کنٹرول ماڈیول: ڈسپلے یونٹ کو چلانا ہوتا ہے تاکہ انرجی کی استعمال کردہ مقدار، وقت، تعرفہ کی شرح، اور دیگر معلومات کو ضرورت کے مطابق ظاہر کیا جا سکے، ڈیٹا کی واضح ویزیولائزیشن کو یقینی بناتا ہے۔
3. سافٹ وئیر کا میں پروگرام فلو
   سسٹم کی شروعات کے بعد، "موثوق بجلی کی آپریشن کی شروعات" کا تعین کیا جاتا ہے→تعین کے نتیجے کے مطابق پیرامیٹرز کو ابتدائی کیا جاتا ہے یا قدیم ڈیٹا کو پڑھا جاتا ہے→دوران کے وقت کے انٹروالس کو سیٹ کیا جاتا ہے اور واقعی دوران کو ٹھیک کیا جاتا ہے→یہ چیک کیا جاتا ہے کہ کیا یہ میٹر ریڈنگ کا دن ہے اور ڈیٹا کو تیار کیا جاتا ہے→واقعی بجلی کی آپریشن کی روک ہو جانے کا پتہ لگایا جاتا ہے اور حفاظت کو ٹریگر کیا جاتا ہے→کیریئر کے حکم کو ڈیٹیکٹ کیا جاتا ہے اور مواصلات کی پروسیسنگ کو کام کیا جاتا ہے→انٹروالس کو دوبارہ سیٹ کیا جاتا ہے، اور سائкл دہرانے لگتا ہے۔ (ڈاکیومنٹ کے اصل میں شکل 2 کو دیکھیں مفصل فلو کے لئے۔)

IV. دور دراز میٹرنگ سسٹم اور اطلاقی منظر

1. سسٹم کی تشکیل اور کام کرنے کی صلاحیتیں
   کامل دور دراز میٹرنگ سسٹم تین حصوں پر مشتمل ہے:
   • سمارٹ میٹر: کے لئے میٹرنگ اور حکم کی کارکردگی کے ذمہ دار ہے۔
   • ڈیٹا کنسنٹریٹر: درمیانی ڈیٹا کی جمع کرنے اور حکم کی تقسیم کے ذمہ دار ہے۔
   • بیک اینڈ مینجمنٹ سسٹم: ڈیٹا کی شماریات، تجزیہ، لائن کے نقصان کی گنتی، استثنائی اطلاعات، اور رپورٹ کی تیاری کے ذمہ دار ہے۔
   سسٹم کی بنیادی کام کرنے کی صلاحیت ہے کہ بجلی کی جمع کرنے سے لے کر→ڈیٹا کی منتقلی→شماریاتی دریافت→لائن کے نقصان کا تجزیہ→استثنائی اطلاعات→رپورٹ کی تیاری تک مکمل خودکاری حاصل کرنا، منوال میٹر ریڈنگ کو مکمل طور پر بدل دینا۔
2. مزیتیں اور منظر
   واائرلیس یا مخصوص لائن کے حل کے مقابلے میں، یہ سسٹم موجودہ بجلی کی لائنیں استعمال کرتا ہے، کم سرمایہ کاری کی لاگت، آسان صيانت، اور وسیع پیمانے پر اطلاق کی قابلیت کے ساتھ۔ یہ مستقبل کے سمارٹ کمیونٹیوں کے لئے "تین میٹروں کی دور دراز منتقلی" (بجلی، پانی، گیس) کو حاصل کرنے کے لئے مضبوط فنی بنیاد رکھتا ہے اور مزید بانکنگ سسٹمز کے ساتھ مل کر بجلی کی فیس کی خودکار کٹوتی کو ممکن بناسکتا ہے، رہائشی آسانی کو بہت بڑھا دیتا ہے۔
3. مستقبل کے چیلنج
   • فنی سطح: میٹر ڈیٹا کی حاصل کرنے کی شرح میں مسلسل بہتری (ڈیٹا کی منتقلی کو یقینی بنانے کے لئے) اور ریلے الگورتھم کو بہتر بنانے کے لئے مکمل بجلی کی لائن کے ماحول میں مواصلات کی موثقیت کو بہتر بنانے کی کوشش کرنا۔
   • <ءتطبيقي مستوى: الطاقة الإصلاحية، وتعزيز التكامل الأعمق للنظام مع الوظائف الإدارية المتقدمة مثل تنظيم الحمل وتحليل توفير الطاقة۔