韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

       摘要：隨著(zhù)電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，電能的遠程監測也得到了迅速的發(fā)展，它的發(fā)展和應用，對電力系統的安全運行具有重要的意義。本文設計一種基于MQTT服務(wù)器的遠程電能監測系統，該系統能對用戶(hù)終端的電壓、電流、功率、總電能及功率因數等相關(guān)參數進(jìn)行監測，

通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和MQTT服務(wù)器將信息傳送到遠程監控端，遠程監控端能實(shí)時(shí)顯示相關(guān)參數并存儲，可供后續對相關(guān)電能參數進(jìn)行分析和處理。通過(guò)實(shí)驗表明，本系統具有運行穩定性高、易擴展、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

       關(guān)鍵詞: STM32；電能監測；MQTT

0引言

       隨著(zhù)電子信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，對設備的遠程監控在我們生活中應用非常廣泛，它使我們生活更加快捷、方便。電能是我們生活*的重要能源，電網(wǎng)的安全運行關(guān)系到國民生產(chǎn)的方方面面，然而三相交流系統中存在大量的非線(xiàn)性和不對稱(chēng)性設備，以及各種故障會(huì )影響電網(wǎng)質(zhì)量，所以需要時(shí)刻掌握了解電網(wǎng)的運行的狀況，對電網(wǎng)的各種參數進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，并能夠及時(shí)地將監測數據傳遞至遠程監控端，供相關(guān)人員觀(guān)測和分析。

1 系統設計

       系統主要由電能采集終端、網(wǎng)關(guān)設備和遠程監控平臺構成，系統結構如圖1所示。系統通過(guò)電能計量傳感器獲得終端電能數據，經(jīng)單片機STM32處理后通過(guò)CAN總線(xiàn)的方式傳傳輸到網(wǎng)關(guān)設備，然后將數據通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò )和MQTT服務(wù)器發(fā)送到遠程監控平臺，然后將數據進(jìn)行顯示、存儲等。( 見(jiàn)圖 1)。

圖1 系統結構圖

2硬件設計

       (一)主控模塊  為了使測量方便可靠、降低成本，本系統使用STM32F103C8T6單片機作為主控制芯片。該芯片系統功耗低，具有CAN總線(xiàn)接口，方便各個(gè)遠程監控終端、網(wǎng)關(guān)設備進(jìn)行通訊，同時(shí)有5路USART接口，能方便與Wifi模塊以及電能計量傳感器進(jìn)行通信。

       (二) 傳感器模塊  本系統采用的電能計量傳感器模塊是深圳市艾銳達公司的IM1253B 單相交直流模塊，該模塊可以測量45~65Hz 的交流電壓、電流、功率因數、功率和電能等

數據，可通過(guò)串口方便與其他單片機進(jìn)行通訊。

3 MQTT服務(wù)器

        MQTT協(xié)議是廣泛應用的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，使用MQTT協(xié)議需要MQTT的代理。本次設計使用開(kāi)源的MQTT組件來(lái)在阿里云服務(wù)器搭建一個(gè)MQTT服務(wù)器，具體搭建過(guò)程可以參照相關(guān)文檔。搭建完MQTT服務(wù)器后，遠程監控終端和遠程監控平臺的就可以信息交互。

4遠程監控平臺

       遠程監控平臺使用C#語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)平臺是visual studio2010。*提供了與 MQTT 服務(wù)器的動(dòng)態(tài)庫，包括服務(wù)器的連接、數據的發(fā)送和數據的接收函數等。監控平臺接收過(guò)來(lái)的數據，可以一邊實(shí)時(shí)顯示，一邊存儲在本地數據服務(wù)器中，方便后續的分析和處理。本系統使用的數據庫時(shí)Microsoft SQL Server 2008。

5安科瑞AcrelCloud-3200預付費水電云平臺

5.1 系統方案

       系統為B/S架構，主要包括前端管理網(wǎng)站和后臺集抄服務(wù)，配合公司的預付費電表DDSY1352和DTSY1352系列以及多用戶(hù)計量箱ADF300L系列，實(shí)現電能計量和電費管理等功能。另外可以選配遠傳閥控水表組成水電一體預付費系統，達到先交費后用水的目的，剩余水量用完自動(dòng)關(guān)閥。

5.2 系統功能

       AcrelCloud-3200預付費水電云平臺由云平臺-網(wǎng)關(guān)-預付費電能表組成，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò )完成系統到表的充值、查詢(xún)、監控、控制及短信報警等功能。

       本系統適用于一些大集團和大物業(yè)，往往需要將多個(gè)物業(yè)環(huán)境、分散于各地的物業(yè)集中式收費和管理，面臨著(zhù)數據公網(wǎng)傳輸，財務(wù)操作分散，在線(xiàn)支付，總部財務(wù)扎口等復雜的需求。

       遠程集中抄表：抄表信息通過(guò)網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)上傳到云平臺，快速便捷，免去人工抄表 。

       水表預付費:可是查看某區域水表的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，并可以進(jìn)行單表或批量設置水價(jià)控閥等操作。

遠程售電:財務(wù)集中管理，電量實(shí)時(shí)下發(fā)，并比對充值次數，方便快捷。

 能耗分析:用戶(hù)和管理員都可查詢(xún)預付費表或管控表每天的用能狀況；可提供能耗分析+財務(wù)軌跡一體式綜合管理報表，包含用戶(hù)表的能耗、財務(wù)數據、能耗和財務(wù)的期初期末值等數據。

       在線(xiàn)支付:商戶(hù)可以通過(guò)小程序或者微信公眾號實(shí)現在線(xiàn)自助充值水電費，也可以實(shí)時(shí)關(guān)注商鋪用水用電情況。

       短信提醒:金額不足或金額欠費提醒、電表充值到賬提醒，都可及時(shí)短信通知商戶(hù)。

       遠程控制:可對任意一塊電表執行遠程拉閘或保電等一系列遠程控制操作，方便管理。

5.3 產(chǎn)品選型

6結束語(yǔ)

       本系統以自己搭建的MQTT服務(wù)器作為數據中心，可以實(shí)現遠程監測電能數據，并在遠程監控平臺顯示和存儲，在電力系統的智能化、自動(dòng)化建設中將有一定的應用價(jià)值。

【參考文獻】

【1】田朋剛，嚴寧，丁禮磊.基于STM32的遠程電能監測系統設計

【2】馬海霞，李中興.遠程電力監測系統的設計與應用 [J].電子設計工程，2013，21(13)：73-75.

【3】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06

作者簡(jiǎn)介：韓歡慶，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事宿舍安全用電研究發(fā)展。