家用用电信息采集表设计

家用用电信息采集表设计

Summary：国家电网制定的智能电网发展规划中指出将全面建成统一的“坚强智能电网”。物联网电表作为智能电网的终端设备，为用户提供更智能、更便捷的用电管理。NB-IoT通信技术是无线传输领域的一个新兴技术，具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点，适用于不经常移动的物联网设备。因此NB-IoT通信技术运用在物联网电表上，将是物联网电表发展的趋势。0研究背景作为智能电网和物联网相互融合的产物，随着泛在电力物联网概念的提出，国家电网公司发布《泛在电力物联网白皮书2019》，将泛在电力物联网建设分为两个阶段，重点构建能源生态、迭代打造企业中台、协同推进智慧物联、同步推进管理优化，最终实现到2024年建成泛在电力物联网[1]。并提出了《配电物联网技术发展白皮书》，实现了物联网和配电网的融合，对配电物联网关键技术的规模化工程应用和场景进行推广。智能用电、智能家居应用，增加与用户的互动，提高用户的生活质量;其次，可以实现数据的商业价值，比如商家可以针对不同电量的用户生产销售对应的电气设备;进一步实现更高级的应用，最终现电气互联到信息互联的转变。泛在物联网最大的目标就是从电表、用户、电网的互联变成所有电气设备与人的互联即万物互联[2]。物联网电表作为智能电网的终端设备，通过WiFi、GPRS、以太网，RS485多种连接方式与网络平台进行远程数据传输，监控中心能实时通过网络平台监控用户用电状况，实现远程控制，为用户提供更智能、更便捷的用电管理。物联网电表为了适应智能电网，还集成了双向多种费率计量、用户端控制、多种数据传输模式的双向数据通信、防窃电等智能化功能，成就了专业高性能的“物联网+电表”其中NB-IoT通信技术是无线传输领域的一个新兴技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。在200kHz的带宽下可以提供10万个连接，具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点，适用于不经常移动的物联网设备。因此NB-IoT通信技术运用在物联网电表上，将是物联网电表发展的趋势。1项目内容随着用电规模的增大与用电量的增加，电能计量表在电力工作中所起到的作用越来越关键，这是关系到群众与企业共同利益的重要环节。但是在利用电能表进行电能统计时，由于各方面的因素，总是会存在一定的计算误差为了。解决现有电表存在电能计量不准确、功耗高、通信受限的问题，本发明提出了一种新型的物联网电表。让远程采集的数据更客观、更准确。通过电采系统，电力营销业务系统能实时读取客户的电压、电流、用电量等用电信息，通过大数据应用为用户提供更优质的服务及时主动解决低电压等用电质量问题。可以让用电故障发生时得到更快的响应。物联网智能电表还可以准确分析出每台电器每时刻的用电情况，结合智能家居控制系统。不仅能够帮助找出高能耗的电器，还能够根据电价政策及人为需求对家里电器的使用进行智能、合理、经济的规划，实现节能降耗。技术方案包括物联网电表以及网络平台，所属物联网电表包括控制器模块、电源模块、NB-IoT通信模块、Flash存储模块、计量模块、RTC模块、显示模块、开关模块以及通信接口，主处理器模块通过串行数据端口与Flash存储模块、RTC模块、计量模块进行连接实现实时电能数据的计量与存储，物联网电表通过NB-IoT通信模块、通信接口进行数据传输与网络平台进行数据交互，网络平台采用B/S模式进行设计可通过网页对电能数据进行访问以及对物联网电表进行开合闸操作。窄带物联网(narrowbandinternetofthings,NB-IoT)技术指的就是基于蜂窝的窄带物联网技术，其作为物联网中一项重要的组成部分，通过利用蜂窝网络，从而在有效完成对LTE,UMTS以及GSM等网络进行直接部署的同时，其消耗带宽进行有效控制。一般情况下，基于蜂窝的窄带物联网技术所消耗的带宽不会超过180KHz，其不仅能够实现平滑升级，还能够对部署成木进行有效控制。作为当前IoT领域当中的新兴技术之一，NB-IoT技术可以使得广域网蜂窝数据同低功耗的设备进行有效连接。随养当前物联网业务和通信需求的不断增加，仪表智能化己成为通信产业发展的必然趋势，基于NB-IoT技术的远程抄表系统将成为“智慧城市”建设与发展中的重要组成。NB-IoT是一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接[3]。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖,以其可以容纳海量节点、覆盖范围广、具有比CPRS更高效的网络支持[4]在众多技术中脱颖而出，应用广泛。NB-IOT技术(1）NB-loT的三种部署方式:独立部署模式:可部署在独立200KHz频点，适合用于GSM频段的重耕。保护带部署模式:可以利用LTE系统中边缘无用频带。载波带内部署模式:可以利用LTE载波中间的任何资源块。(2)上行支持2种技术：两种带宽:3.75KHz(功率谱更大，覆盖更好）；15KHz(速率高，时延小)。两种模式:SingleTone(1个用户使用1个载波，低速应用);Multi=lone(1个用户使用多个载波，高速应用，只支持15KHz。(3)下行采用OFDMA15KHz。占用200KHz带宽(两边各留lOKHz保护带，实际占用180KHz)。子载波带宽:15KHz;子载波数量:12[5]。(4)NB-IoT的组网:NB-IOT终端:支持各行业的IOT设备接入，只需要安装相应的SIM卡就可以接入到NB-IOT的网络中；NB-IOT基站:主要是指运营商已架设的LTE基站，从部署方式来讲，主要有上面介绍的3种方式；NB-IOT核心网:通过NB-IOT核心网就可以将NB-IOT基站和NB-IOT云进行连接；NB-IOT云平台:在NB-IOT云平台可以完成各类业务的处理,将处理后的结果转发到垂直行业中心或NB-IOT终端；垂直行业中心：垂直行业中心既可以获取到本中心的NB-IOT业务数据，也可以完成对NB-IOT终端的控制[6]。NB-IOT具备四大特点:一是广覆盖，在同样的频段下，NB-IOT比现有的网络增益提高20db;二是具备支撑海量连接的能力，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构;三是更低的功耗，NB-IOT终端模块的待机时间长;四是更低的模块成本[7]。NB-IoT提供了人与物、物与物之间的连接和信，德熟奋;交互，可以应用在多种场景下。针对水表、电表、天然气表等智能家居产品，配备智能终端芯片，可提供随时抄表服务[8]。NB-IoT物联网覆盖增强技术的重复传输性，在远程抄表传感器系统中具有实质性应用。如将水表水量转化为“电脉冲信号”进行数据统计与用水量(用户存储金额)扣除作用。2研究成果第一更加精确：智能电表作为一款智能终端可以接入互联网进行使用，其用电数据实时同步于供电方的服务器上，利用电脑记录的方式在对用电量的统计上将会更加精确，不仅无法人工干预造成电表偷跑用电量虚高，也无法利用改装等违法手段偷电省电，这种作用同时保障了供电用电双方的合法权益。

第二更加安全：靠谱的智能电表在安全性上对比传统电表有了大幅的提升，其拥有的过压保护功能、自动断电功能都时刻保障着用电家庭的生命财产安全，特别是超高敏感度的特性可以精确地感知微小的电流漏电，在关键时刻及时切断电源提供安全保障。这也是为什么更加推荐更换智能电表的原因之一。

第三更加方便快捷：售后服务规范智能电表可以实时记录用电量并在电量接近耗尽之时通过响铃告知用户及时缴交电费，而供电方也无需派遣专人定期抄表，只需要在后台电脑端定期汇总片区用电数据即可方便实现电量使用统计，这无论对于用户而言还是供电方而言都是极大的便利。所以推荐使用智能电表其实是更大化地方便供用双方，同时也保障双方的权益和安全。而且随着“万物互联”时代的到来，传统电表的更新换代也到了势在必行的时刻，未来更多智能电表的投用将会为社会带来更加方便快捷的新生活方式。Reference曾鸣，王雨晴，李明珠，等.泛在电力物联网体系架构及实