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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于藍(lán)牙通信技術(shù)的電能抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 信息技術(shù)
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 本項(xiàng)目是選取與人民生產(chǎn)生活息息相關(guān)的電能數(shù)據(jù)采集作為研究點(diǎn)，具有一定的代表性和應(yīng)用性。設(shè)計(jì)中將電能信號(hào)通過(guò)485總線從電網(wǎng)中提取出來(lái)，將此信號(hào)傳遞到信號(hào)采集器中，通過(guò)藍(lán)牙模塊傳遞給藍(lán)牙手抄器，從而實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙無(wú)線抄表。由于藍(lán)牙傳輸距離和一對(duì)多傳輸結(jié)構(gòu)基本能夠滿足城市、農(nóng)村抄表實(shí)際，所以該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，也具有較強(qiáng)的實(shí)際意義。
- 詳細(xì)介紹：
- 本項(xiàng)目是選取與人民生產(chǎn)生活息息相關(guān)的電能數(shù)據(jù)采集作為研究點(diǎn)，具有一定的代表性和應(yīng)用性。設(shè)計(jì)中將電能信號(hào)通過(guò)485總線從電網(wǎng)中提取出來(lái)，將此信號(hào)傳遞到信號(hào)采集器中，通過(guò)藍(lán)牙模塊傳遞給藍(lán)牙手抄器，從而實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙無(wú)線抄表。由于藍(lán)牙傳輸距離和一對(duì)多傳輸結(jié)構(gòu)基本能夠滿足城市、農(nóng)村抄表實(shí)際，所以該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，也具有較強(qiáng)的實(shí)際意義。 整個(gè)系統(tǒng)分為3層結(jié)構(gòu)，電網(wǎng)通過(guò)RS485接入，接入傳輸給信號(hào)采集平臺(tái)進(jìn)行處理，處理完后交給藍(lán)牙手抄進(jìn)行存儲(chǔ)。采用了2.4GHz的頻段，藍(lán)牙傳輸?shù)乃俾蕿?Mb/s。時(shí)分雙工的傳輸方案被用來(lái)實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸，采用了IEEE80 2.15的協(xié)議，這樣對(duì)于抄表系統(tǒng)來(lái)說(shuō)基本上滿足了無(wú)線傳輸?shù)男枨螅瑢⑿盘?hào)采集器的信號(hào)通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)傳輸?shù)剿{(lán)牙手抄終端上，進(jìn)行存儲(chǔ)處理，滿足總體設(shè)計(jì)需求。整個(gè)系統(tǒng)首先搭建硬件平臺(tái)，用protel畫(huà)出原理圖以及PCB板并制版。調(diào)試，測(cè)試電路板安全，連接等各方面性能。然后編寫(xiě)相關(guān)驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行調(diào)寫(xiě)。之后進(jìn)行軟件調(diào)試和測(cè)試以確定軟件的可行性以及健全性。手抄式藍(lán)牙抄表器為智能電網(wǎng)的發(fā)展中電能數(shù)據(jù)管理工程提供了經(jīng)濟(jì)、靈活、可靠的電能抄讀方式。由于目前手機(jī)是藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用最普遍的設(shè)備，為下一步研究直接用手機(jī)讀取電能數(shù)據(jù)奠定基礎(chǔ)，目的在于用戶可以隨時(shí)象抄表人員一樣用手機(jī)讀取自己的用電信息，為電力公司能夠公平、公正、公開(kāi)地為電力用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)開(kāi)辟新的途徑，具有較高的實(shí)際運(yùn)用價(jià)值。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的： 目前國(guó)內(nèi)用于電表抄表的技術(shù)有很多種，如人工抄表，RS485，紅外和電力線載波等。RS485抄表需要布線，紅外抄表需要人工現(xiàn)場(chǎng)抄表，由于受技術(shù)及國(guó)內(nèi)電網(wǎng)客觀條件的影響，電力線載波抄表仍存在許多技術(shù)問(wèn)題。藍(lán)牙技術(shù)短距離，低功耗，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)一對(duì)多的通信，使得在電能抄表過(guò)程中更加的快捷，能夠?qū)崟r(shí)的反應(yīng)用戶的用電狀況，給人們生活帶來(lái)很大的方便，因此該項(xiàng)技術(shù)的研究具有較好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 設(shè)計(jì)基本思路： 前期調(diào)研分析國(guó)內(nèi)外在藍(lán)牙通信及電表的抄表系統(tǒng)研究領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，研究其設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用范圍； 制定技術(shù)方案，確定以藍(lán)牙為通信方式傳輸電表的抄表模式設(shè)計(jì)以及方法； 確定設(shè)計(jì)路線，按照藍(lán)牙通信標(biāo)準(zhǔn)，整個(gè)系統(tǒng)分為傳感器采集部分和單片機(jī)的系統(tǒng)控制終端部分，并搭建硬件平臺(tái)； 在測(cè)試中查找出現(xiàn)的問(wèn)題，提出和實(shí)施解決方案，并將該系統(tǒng)進(jìn)行一定的應(yīng)用。 設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)： 藍(lán)牙通信技術(shù)在電能抄表系統(tǒng)中的使用； 支持多路藍(lán)牙通信的藍(lán)牙手持模塊的設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)技術(shù)關(guān)鍵： 建立合理的設(shè)計(jì)原理；基于藍(lán)牙通信技術(shù)的電能抄表系統(tǒng)主要由信號(hào)采集模塊和藍(lán)牙手持模塊組成。 藍(lán)牙通信協(xié)議的運(yùn)用。 抄表系統(tǒng)中藍(lán)牙一對(duì)多的連接方式的使用。 主要技術(shù)指標(biāo)： 對(duì)幾種在電能抄表系統(tǒng)中的使用的無(wú)線技術(shù)進(jìn)行比較，并完成技術(shù)分析報(bào)告； 開(kāi)發(fā)一套基于藍(lán)牙通信技術(shù)的電能抄表系統(tǒng)的設(shè)備，按設(shè)計(jì)方案，完成基于藍(lán)牙通信技術(shù)的傳感器信號(hào)采集模塊和單片機(jī)控制顯示終端，并搭建演示平臺(tái)； 完成詳細(xì)的技術(shù)報(bào)告。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 在電能抄表系統(tǒng)中的通信方式一般分為有線通信和無(wú)線通信。而無(wú)線通信以其設(shè)備成本低廉、適應(yīng)性強(qiáng)、通信方式靈活等特點(diǎn)正在逐步取代有線通信，在電能抄表系統(tǒng)中表現(xiàn)出了強(qiáng)勢(shì)的競(jìng)爭(zhēng)性。 經(jīng)分析比較，本項(xiàng)目選用藍(lán)牙通信方式。它是一種近距離無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)，能夠提供低成本、低功耗的無(wú)線接入方式。藍(lán)牙通信連接方式靈活，不限制在直線范圍；且以一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的方式，它允許最多連接7個(gè)設(shè)備。該系統(tǒng)主要由計(jì)量單元、藍(lán)牙表頭、藍(lán)牙抄表儀等組成。其中，計(jì)量單元采集數(shù)據(jù)并將采到的數(shù)據(jù)傳輸至對(duì)應(yīng)的藍(lán)牙表頭，由該表頭通過(guò)無(wú)線信道傳輸給管理中心的藍(lán)牙抄表儀，以進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的分析處理。 與傳統(tǒng)的以電纜或紅外方式傳輸計(jì)量測(cè)試數(shù)據(jù)信息相比，在短距離內(nèi)應(yīng)用藍(lán)牙技術(shù)電能抄表系的構(gòu)建，不僅成本低，通信方式靈活，抗干擾能力安全可靠，而且適應(yīng)性強(qiáng)。可用于便攜式設(shè)備的近距離通信，并適合大量數(shù)據(jù)的采集與測(cè)控等。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，藍(lán)牙技術(shù)在電力系統(tǒng)性能參數(shù)的無(wú)線測(cè)量、保護(hù)、自動(dòng)控制以及電站綜合自動(dòng)化等方面，將有更廣闊的應(yīng)用前景。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2010年3月——2011年4月在一公司試用，效果良好，正準(zhǔn)備申請(qǐng)專(zhuān)利，但目前還未參加任何評(píng)比。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專(zhuān)利權(quán)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 基于藍(lán)牙通信技術(shù)的電能抄表系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)包含了可靠性設(shè)計(jì)、實(shí)用性設(shè)計(jì)和智能化設(shè)計(jì)。 其優(yōu)勢(shì)在于設(shè)備成本低，通信方式靈活，抗干擾能力安全可靠，而且適應(yīng)性強(qiáng)。開(kāi)發(fā)的便攜式藍(lán)牙手持模塊可用于近距離通信，一對(duì)多的通信模式，適合大量數(shù)據(jù)的采集與測(cè)控等。 實(shí)用范圍和推廣前景： 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，藍(lán)牙通信技術(shù)應(yīng)用于電能抄表系統(tǒng)中將越來(lái)越廣泛，它能夠降低設(shè)備成本，提高可靠性、準(zhǔn)確性和抄表效率，已展現(xiàn)出十分廣闊的應(yīng)用前景。我們完全有理由相信，基于藍(lán)牙通信技術(shù)的電能抄表技術(shù)將在我國(guó)居民日常生活所需的電能計(jì)量管理中，在系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)或測(cè)控等方面發(fā)揮越來(lái)越大的作用。 市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 在藍(lán)牙通信技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域中，已擁有多項(xiàng)技術(shù)專(zhuān)利，在該技術(shù)應(yīng)用于電能抄表系統(tǒng)中，在技術(shù)上不存在明顯障礙。電力設(shè)施是我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施之一，如果將此技術(shù)廣泛應(yīng)用到我國(guó)的電能統(tǒng)計(jì)設(shè)施中去，將有十分廣闊的市場(chǎng)前景和良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 近年來(lái)，圍繞著改善收費(fèi)管理和提高抄表技術(shù)的自動(dòng)化和智能化水平，人們提出了許多技術(shù)方案，主要有：專(zhuān)線、電力載波、無(wú)線信道和有線電視寬帶網(wǎng)四種方式。這些方式的主要區(qū)別在于采用何種方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集層至數(shù)據(jù)管理層的信息傳送通過(guò)電能抄表系統(tǒng)供電等部門(mén)在營(yíng)業(yè)室內(nèi)就能直接了解用戶的用量、表狀態(tài)等信息。由于電能遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)在安裝時(shí)無(wú)需要單獨(dú)布線，且設(shè)備成本低，實(shí)時(shí)性好，所以在國(guó)內(nèi)外的大眾接受度較高。 基于這個(gè)原因，國(guó)內(nèi)外對(duì)電能抄表的有線和無(wú)線傳輸方式的研究也較多。在國(guó)外對(duì)電能抄表系統(tǒng)的研究主要集中在有線傳輸方式上。在國(guó)外對(duì)電力線載波通訊技術(shù)進(jìn)行了許多研究，由于發(fā)達(dá)國(guó)家電網(wǎng)運(yùn)行狀況已非常完善，電網(wǎng)管理水平較高，載波傳輸速率也比較高，國(guó)外電網(wǎng)信號(hào)干擾小。因此，國(guó)外的電力載波技術(shù)在抄表中得到了很好的應(yīng)用。多家公司推出了自己的電力線載波Modem芯片，并制定了電力線載波適用頻率范圍的標(biāo)準(zhǔn)。其次，總線制智能抄表方式在國(guó)外也較流行，幾家大公司如英國(guó)ABB公司、德國(guó)MEILEK公司及以色列AR．AD公司在此方面都具有一定優(yōu)勢(shì)，并且定做了一體化芯片(將采集、存儲(chǔ)傳輸電路集成于一體、掩模為一塊專(zhuān)用芯片)、制作固件并裝配到表體上。除此之外，國(guó)外的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中無(wú)線抄表應(yīng)用比較廣泛，還有采用新的儀表總線的，如美國(guó)德州儀器公司的TSS72IA。它采用歐洲新型總線結(jié)構(gòu)，具有極性可互換，總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可任意，傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。 國(guó)外對(duì)電能無(wú)線抄表技術(shù)的研究主要集中在無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、圖形圖像抄表技術(shù)等。國(guó)外工業(yè)技術(shù)較為發(fā)達(dá)，基礎(chǔ)設(shè)施完備，在無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行電能抄表并不復(fù)雜。而在國(guó)內(nèi)推廣此技術(shù)，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備的改造較大，成本較高，因此在國(guó)內(nèi)的研究和推廣較為緩慢。而圖形圖像抄表技術(shù)在國(guó)外才開(kāi)始起步，在國(guó)內(nèi)也才剛剛開(kāi)始進(jìn)行研究，且實(shí)用范圍應(yīng)為變電站或大中型用戶中。 國(guó)內(nèi)對(duì)無(wú)線通信技術(shù)在電能抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用偏重于成本相對(duì)低廉的紅外線傳輸方式。紅外線傳輸方式較藍(lán)牙傳輸抗干擾能力差，不適合大量數(shù)據(jù)的采集和測(cè)控等劣勢(shì)逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。近年來(lái)，隨著藍(lán)牙芯片成本的降低，藍(lán)牙通信傳輸距離和傳輸速率的增加，抗干擾能力強(qiáng)、安全可靠性強(qiáng)、適應(yīng)力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)的凸顯，藍(lán)牙通信技術(shù)必將在電能抄表中占領(lǐng)一席之地。
