基于無線通信技術(shù)的電能量計(jì)量系統(tǒng)研究

陳偉

【摘 要】 電能計(jì)量系統(tǒng)在整個(gè)配電網(wǎng)系統(tǒng)中占據(jù)著十分重要的地位，在配電網(wǎng)建設(shè)形式日益復(fù)雜的背景下，整個(gè)電力系統(tǒng)對(duì)電能量計(jì)量系統(tǒng)的要求也越來越高，在新形勢(shì)下只有不斷加強(qiáng)對(duì)電能量計(jì)量系統(tǒng)的研究，不斷創(chuàng)新計(jì)量方式才能夠適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的要求。今后工作過程中對(duì)此應(yīng)該不斷加強(qiáng)研究。本文將重點(diǎn)探討如何實(shí)現(xiàn)基于無線通信技術(shù)的電能量計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)工作。

【關(guān)鍵詞】 電能量計(jì)量 ?無線通信 ?智能電網(wǎng)

當(dāng)前智能電網(wǎng)已經(jīng)成為今后發(fā)展的必然趨勢(shì)，智能電網(wǎng)以提升電力服務(wù)運(yùn)行效率為主要目標(biāo)，在實(shí)際發(fā)展過程中智能電網(wǎng)的興起和發(fā)展對(duì)于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展有著非常重要地作用。從實(shí)際情況來看，電能量計(jì)量系統(tǒng)的性能對(duì)智能電網(wǎng)具有十分重要地意義，為了保證智能電網(wǎng)的運(yùn)行就必須要科學(xué)合理地設(shè)計(jì)電能量計(jì)量系統(tǒng)?；跓o線通信技術(shù)的電能量計(jì)量系統(tǒng)是今后發(fā)展的必然選擇，在今后發(fā)展過程中加強(qiáng)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的研究已經(jīng)成為今后發(fā)展的必然選擇。

1 需求分析和總體框架設(shè)計(jì)

（1）需求分析。分析需求是進(jìn)行設(shè)計(jì)地重要前提，為了實(shí)現(xiàn)科學(xué)設(shè)計(jì)首先就需要明確需求。了解真實(shí)需要非常重要。從以往的實(shí)際情況來看，有線通信方式已經(jīng)不能夠適應(yīng)日益復(fù)雜的形勢(shì)，有線通信方式需要鋪設(shè)信號(hào)載體、傳輸過程中容易受到破壞且線路檢修很麻煩。正是因?yàn)榫哂羞@樣多的特點(diǎn)，在今后工作過程中就必須要不斷加強(qiáng)對(duì)無線通信技術(shù)的研究。無線通信技術(shù)本身是不需要布線的，在實(shí)際傳輸過程中受到的影響也較小。

以太網(wǎng)技術(shù)的引用已經(jīng)成為今后發(fā)展的必然選擇，整個(gè)居民的數(shù)據(jù)都應(yīng)該引入到以太網(wǎng)中，這項(xiàng)技術(shù)的引用對(duì)于實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地繳納電費(fèi)有著十分重要地意義。這有助于提升工作人員自身效率。階梯電價(jià)計(jì)價(jià)方式已經(jīng)成為今后發(fā)展的一種重要地計(jì)價(jià)方式。這種計(jì)價(jià)方式的應(yīng)用對(duì)于促進(jìn)人們節(jié)約用電將發(fā)揮重要作用。

（2）系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。針對(duì)計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先是要從框架上來進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，在整體設(shè)計(jì)過程中電能量計(jì)量管理系統(tǒng)本身是分為網(wǎng)關(guān)層、電能量采集層以及管理層這三個(gè)層次的。為了實(shí)現(xiàn)科學(xué)分析本文將重點(diǎn)研究管理層以下的遠(yuǎn)程電能計(jì)量部分，具體而言將主要分析電能量采集層及網(wǎng)關(guān)層。

從硬件角度來看，電能量采集層主要是由信息傳送模塊及采集模塊構(gòu)成的。采集模塊的主要功能就是要把電能量采集到一起并且要交給信息傳送模塊。信息傳送模塊主要是選用的是ZigBee系統(tǒng)級(jí)芯片。系統(tǒng)中網(wǎng)管層的主要功能就是要轉(zhuǎn)換信息傳遞的形式。

2 硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要是對(duì)系統(tǒng)中的采集層測(cè)量電路、傳送電路以及網(wǎng)關(guān)層硬件來進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于這幾個(gè)部分的設(shè)計(jì)應(yīng)該保持高度重視。

（1）采集層測(cè)量電路設(shè)計(jì)。對(duì)于采集層測(cè)量電路而言，本文將主要采用AD71056芯片來進(jìn)行設(shè)計(jì)，在實(shí)際工作中CF腳需要同單片機(jī)引腳相連，在計(jì)量過程中主要是要利用單片機(jī)中斷功能來對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算電能的目的。在實(shí)際工作中該芯片的CF引腳需要連接道光耦隔離電路中，光藕隔離電路本身的另一端需要連接道單片機(jī)的輸入引腳。在整個(gè)系統(tǒng)中光耦隔離電路將能夠起到隔離電路干擾的作用。

（2）傳送電路設(shè)計(jì)。信息傳送電路的設(shè)計(jì)是一個(gè)非常重要地環(huán)節(jié)，在實(shí)際工作中對(duì)于信息傳送電路的設(shè)計(jì)需要保持高度重視。在設(shè)計(jì)過程中對(duì)于CC2530芯片應(yīng)該不斷加強(qiáng)研究，傳送電路主要是以該芯片為主。傳送電路設(shè)計(jì)過程中芯片VDD1電源需要連接到并聯(lián)的去耦電容組上，100nF陶瓷電容的主要作用是為了有效濾除掉高頻干擾。為了適應(yīng)實(shí)際需要，在設(shè)計(jì)過程中還需要設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的平衡-不平衡轉(zhuǎn)化電路，之所以要這樣是因?yàn)樵撔酒惺褂玫降膯螛O子是一個(gè)不平衡天線。

外圍電路的設(shè)計(jì)是傳送電路在設(shè)計(jì)過程中不可忽視的一個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)際工作中對(duì)于外圍電路設(shè)計(jì)要能夠保證芯片正常運(yùn)行，同時(shí)還要能夠完成點(diǎn)數(shù)據(jù)顯示工作。為了實(shí)現(xiàn)這一目的就需要設(shè)計(jì)CC2530數(shù)據(jù)顯示電路。具體而言就是要選擇液晶顯示屏LCD1602來完成這一目的。在采用這一顯示器之后將能夠?qū)崿F(xiàn)有效顯示。

（3）網(wǎng)管層硬件設(shè)計(jì)。網(wǎng)管層設(shè)計(jì)過程中重點(diǎn)是要做好LM3S9 B96以太網(wǎng)應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)，該芯片是由以太網(wǎng)接入控制器及物理接口收發(fā)器整合而成的。設(shè)計(jì)過程中該芯片將能夠?qū)崿F(xiàn)MAC及PHY的有效匹配。這對(duì)于簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，降低成本有著十分重要地意義。實(shí)際工作中為了保證芯片正常運(yùn)行就需要通過網(wǎng)絡(luò)變壓器把PHY同網(wǎng)卡接口連接起來。為了保證信號(hào)耦合，還需要把芯片同外部隔離，這對(duì)于芯片的抗干擾及保護(hù)也是具有十分重要地意義的。

3 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)中的軟件設(shè)計(jì)是不可忽視的環(huán)節(jié)，軟件設(shè)計(jì)主要是電能采集層軟件設(shè)計(jì)。具體而言指的是采集層CC2530程序的設(shè)計(jì)。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中本文將采用事件輪循機(jī)制來進(jìn)行設(shè)計(jì)。各層在進(jìn)入初始化狀態(tài)之后，系統(tǒng)將會(huì)進(jìn)入到低功耗模式，此時(shí)一旦事件發(fā)生之后，系統(tǒng)就會(huì)被喚醒，系統(tǒng)將會(huì)進(jìn)入到中斷處理事件中，結(jié)束之后將會(huì)進(jìn)入到低功耗模式中，當(dāng)幾個(gè)事件同時(shí)發(fā)生的時(shí)候就需要判斷事件優(yōu)先級(jí)，然后根據(jù)優(yōu)先級(jí)來對(duì)各種事件進(jìn)行逐步處理。通過采用這樣一種軟件架構(gòu)對(duì)于降低系統(tǒng)功耗有著十分重要地作用。為了實(shí)現(xiàn)有效處理，在實(shí)際工作中還可以設(shè)置計(jì)時(shí)器。系統(tǒng)工作過程中需要輸入一定代碼，通過輸入代碼才能夠保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。系統(tǒng)運(yùn)行過程中需要輸入以下代碼：

osal—start—timerEx（Caiji—TasklD，Caiji—VOWER_EVT，1 0）;

基于無線通信技術(shù)的電能量計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)于提升智能電網(wǎng)系統(tǒng)效率有著十分重要地意義，在今后工作過程中對(duì)于這樣一種系統(tǒng)應(yīng)該不斷加強(qiáng)研究。本文重點(diǎn)分析了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，今后設(shè)計(jì)過程中首先是要分析需求，然后是總體設(shè)計(jì)，最后再來進(jìn)行硬件和軟件設(shè)計(jì)。今后要不斷加強(qiáng)這方面的研究，才能夠適應(yīng)實(shí)際發(fā)展的要求。

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