基于STM32的遠程預付費電能監(jiān)測系統(tǒng)設計與應用

更新時間：2022-02-11　點擊次數(shù)： 519次

劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：隨著電子信息技術的飛速發(fā)展，電能的遠程監(jiān)測也得到了迅速的發(fā)展，它的發(fā)展和應用，對電力系統(tǒng)的運行具有重要的意義。本文設計一種基于MQTT服務器的遠程電能監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能對用戶終端的電壓、電流、功率、總電能及功率因數(shù)等相關參數(shù)進行監(jiān)測，

通過互聯(lián)網(wǎng)和MQTT服務器將信息傳送到遠程監(jiān)控端，遠程監(jiān)控端能實時顯示相關參數(shù)并存儲，可供后續(xù)對相關電能參數(shù)進行分析和處理。通過實驗表明，本系統(tǒng)具有運行穩(wěn)定性高、易擴展、成本低等優(yōu)點。

關鍵詞: STM32；電能監(jiān)測；MQTT

0引言

隨著電子信息技術和互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，對設備的遠程監(jiān)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)的運行關系到國民生產(chǎn)的方方面面，然而三相交流系統(tǒng)中存在大量的非線性和不對稱性設備，以及各種故障會影響電網(wǎng)質(zhì)量，所以需要時刻掌握了解電網(wǎng)的運行的狀況，對電網(wǎng)的各種參數(shù)進行實時監(jiān)測，并能夠及時地將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳遞至遠程監(jiān)控端，供相關人員觀測和分析。

1 系統(tǒng)設計

系統(tǒng)主要由電能采集終端、網(wǎng)關設備和遠程監(jiān)控平臺構(gòu)成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)通過電能計量傳感器獲得終端電能數(shù)據(jù)，經(jīng)單片機STM32處理后通過CAN總線的方式傳傳輸?shù)骄W(wǎng)關設備，然后將數(shù)據(jù)通過Internet網(wǎng)絡和MQTT服務器發(fā)送到遠程監(jiān)控平臺，然后將數(shù)據(jù)進行顯示、存儲等。( 見圖 1)。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(tǒng)使用STM32F103C8T6單片機作為主控制芯片。該芯片系統(tǒng)功耗低，具有CAN總線接口，方便各個遠程監(jiān)控終端、網(wǎng)關設備進行通訊，同時有5路USART接口，能方便與Wifi模塊以及電能計量傳感器進行通信。

(二) 傳感器模塊本系統(tǒng)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(shù)、功率和電能等

數(shù)據(jù)，可通過串口方便與其他單片機進行通訊。

3 MQTT服務器

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。本次設計使用開源的MQTT組件來在阿里云服務器搭建一個MQTT服務器，具體搭建過程可以參照相關文檔。搭建完MQTT服務器后，遠程監(jiān)控終端和遠程監(jiān)控平臺的就可以信息交互。

4遠程監(jiān)控平臺

遠程監(jiān)控平臺使用C#語言開發(fā)，開發(fā)平臺是visual studio2010。*提供了與 MQTT 服務器的動態(tài)庫，包括服務器的連接、數(shù)據(jù)的發(fā)送和數(shù)據(jù)的接收函數(shù)等。監(jiān)控平臺接收過來的數(shù)據(jù)，可以一邊實時顯示，一邊存儲在本地數(shù)據(jù)服務器中，方便后續(xù)的分析和處理。本系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)庫時Microsoft SQL Server 2008。

5安科瑞AcrelCloud-3200預付費水電云平臺

5.1 系統(tǒng)方案

系統(tǒng)為B/S架構(gòu)，主要包括前端管理網(wǎng)站和后臺集抄服務，配合公司的預付費電表DDSY1352和DTSY1352系列以及多用戶計量箱ADF300L系列，實現(xiàn)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(tǒng)，達到先交費后用水的目的，剩余水量用完自動關閥。