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基于IoT的用电服务关键技术研究及系统实现

马翔  
【摘要】:随着科技的进步,人们的生活方式不断的向信息化靠拢,生活水平也在飞速的提高,在满足大众需求的同时,关于能源消耗的问题也越发受到关注。近年来,国家也相应出台各类关于电力改革的文件,力图对当下用电体系及管理制度做出调整,打造一个公开、透明、高效的用电环境。为深入了解用电管理服务的现状,通过分析物联网设备及采集终端、物联网通讯协议和用电服务应用平台框架,展开了基于IoT(物联网)用电监测管理服务的研究。首先,本文提出了基于物联网的用电服务系统的设计方案,对比了当下用电采集终端的通信方式及效率,对用电服务系统中所应用到的核心硬件芯片选型分析。通信层面的研究内容主要包括:改进了当下备受关注的Lora模块,实测了Lora模块在电表安装的实际环境下的可靠通信距离和稳定的传输速率,研究具备Lora模块的智能电表的最佳应用环境,在稳定可靠的前提下,根据不同的安装环境确定极具性价比的通信方案。本文对比的通信方案有:RS485通信、WIFI通信、GPRS通信、Lora(一种微功率无线通信模块)通信。在用电服务系统中融入边缘计算服务,在接近用电区域和数据源头的网络边沿侧,利用本地计算和本地存储服务,让数据在本地边缘得到相应的预处理和简单的数据分析与过滤,整体提升用电服务后台总服务的性能。从业务逻辑出发,对该用电服务系统的Edge Server本地服务器与云端总服务器做详细的逻辑功能划分,对其业务流程、功能性服务需求、业务逻辑需求进行了深入的市场调研与分析,给该用电服务系统的实用性与产品化进程提供了保障。该用电服务系统整体结构主要可划分为三个大的部分:智能电表采集层、通信信道层、本地边缘计算服务层、用电管理服务层,并对每个部分做出了详细的阐述和论证。该用电服务系统具备的亮点有:支持高度密集的数据采集、各方案的数据上报方式皆为主动上报、支持多费率计算电价、互联网实时用电监测、过负荷和危险负荷识别、漏电盜电防护告警、用户自主式网络购电、用电报表一键输出等多种实用功能。最终对基于HT501X芯片的用电采集终端和用电服务主站系统软件进行了功能测试,验证了系统的高可靠性。


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