基于無(wú)線通信技術(shù)的電能量計(jì)量系統(tǒng).pdf

1、電能量計(jì)量設(shè)施是配電領(lǐng)域的重要組成部分，其智能化不僅是配電領(lǐng)域智能化的必需，同時(shí)也符合國(guó)家“十二五”規(guī)劃中提出的推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的計(jì)劃。電能量計(jì)量設(shè)施作為電能量采集、記錄以及通訊的重要工具，其智能化將給人們的生活帶來(lái)很多便利。為了滿足科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展對(duì)電能量計(jì)量自動(dòng)化提出的越來(lái)越高的要求，必須研究和開(kāi)發(fā)性能更加良好的智能電量采集裝置(系統(tǒng))。
　　 2012年3月我國(guó)的《政府工作報(bào)告》提出了要實(shí)施居民階梯電價(jià)改革方案。階梯電價(jià)更

2、能體現(xiàn)能源的價(jià)值，促進(jìn)用戶合理用電、節(jié)約用電。本電能計(jì)量系統(tǒng)的計(jì)費(fèi)則選擇了階梯式計(jì)費(fèi)方式。
　　 系統(tǒng)結(jié)合了當(dāng)下先進(jìn)計(jì)量和通訊技術(shù)，系統(tǒng)由電能采集層和網(wǎng)關(guān)層構(gòu)成，前者主要負(fù)責(zé)電能采集和傳送，后者主要負(fù)責(zé)連接兩種通信網(wǎng)絡(luò)以及電能的收集。采集層與網(wǎng)關(guān)層的通訊是ZigBee網(wǎng)絡(luò)通訊，使用的是簡(jiǎn)單的星型網(wǎng)絡(luò)模型。采集層的終端節(jié)點(diǎn)位于用戶側(cè)，數(shù)十個(gè)采集層的終端節(jié)點(diǎn)組成對(duì)應(yīng)于一個(gè)網(wǎng)關(guān)層節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)關(guān)層的節(jié)點(diǎn)就是星型網(wǎng)絡(luò)的通訊中心，是ZigBee

3、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。網(wǎng)關(guān)層與上層管理中心的通訊是以太網(wǎng)通訊。多個(gè)網(wǎng)關(guān)層節(jié)點(diǎn)將采集層發(fā)送來(lái)的訊息傳送給管理中心，起到ZigBee-以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的作用。最終實(shí)現(xiàn)采集層信息和管理中心之間的通訊。
　　 采集層選用了ADI公司的電能測(cè)量芯片AD71056對(duì)用戶的單相電進(jìn)行電能統(tǒng)計(jì)。該芯片的輸出與用戶用電量成正比，將其接到單片機(jī)輸入端，則可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)用戶用電量的計(jì)量。選用ZigBee芯片CC2530實(shí)現(xiàn)電能量數(shù)據(jù)接收、無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送等功能。該芯片內(nèi)

4、部集成了51單片機(jī)，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。因而采集層主要就由AD71056和CC2530實(shí)現(xiàn)功能。網(wǎng)關(guān)層的ZigBee協(xié)調(diào)器也由CC2530芯片實(shí)現(xiàn)。作為ZigBee網(wǎng)絡(luò)的中心，網(wǎng)關(guān)層承擔(dān)著數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)、數(shù)據(jù)顯示等作用。網(wǎng)關(guān)層中選用了基于ARM Cortex-M3架構(gòu)的LM3S9B96芯片，該芯片內(nèi)部集成以太網(wǎng)控制器，保證了以太網(wǎng)通訊模塊的良好性能。網(wǎng)關(guān)層CC2530與LM3S9B96的通訊依靠串口通訊完成，二者配合實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)層的主要功能。本系統(tǒng)中Zi

5、gBee網(wǎng)絡(luò)的功能是在TI公司Z-Stack協(xié)議棧基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。而在LM3S9B96上，移植了SafeRTOS操作系統(tǒng)。移植了協(xié)議棧與操作系統(tǒng)后，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。
　　 目前系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了ZigBee星型組網(wǎng)、ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、CC2530與LM3S9B96串行通信、LM3S9B96與計(jì)算機(jī)基于以太網(wǎng)通信、LM3S9B96觸摸屏輸入、顯示等功能。
　　 本電能計(jì)量系統(tǒng)的應(yīng)用，方便管理人員對(duì)用戶用電進(jìn)行