基本信息
- 項目名稱：
- 基于藍牙通信技術(shù)的電能抄表系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本項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，具有一定的代表性和應用性。設計中將電能信號通過485總線從電網(wǎng)中提取出來，將此信號傳遞到信號采集器中，通過藍牙模塊傳遞給藍牙手抄器，從而實現(xiàn)藍牙無線抄表。由于藍牙傳輸距離和一對多傳輸結(jié)構(gòu)基本能夠滿足城市、農(nóng)村抄表實際，所以該系統(tǒng)的開發(fā)，也具有較強的實際意義。
- 詳細介紹：
- 本項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，具有一定的代表性和應用性。設計中將電能信號通過485總線從電網(wǎng)中提取出來，將此信號傳遞到信號采集器中，通過藍牙模塊傳遞給藍牙手抄器，從而實現(xiàn)藍牙無線抄表。由于藍牙傳輸距離和一對多傳輸結(jié)構(gòu)基本能夠滿足城市、農(nóng)村抄表實際，所以該系統(tǒng)的開發(fā)，也具有較強的實際意義。 整個系統(tǒng)分為3層結(jié)構(gòu)，電網(wǎng)通過RS485接入，接入傳輸給信號采集平臺進行處理，處理完后交給藍牙手抄進行存儲。采用了2.4GHz的頻段，藍牙傳輸?shù)乃俾蕿?Mb/s。時分雙工的傳輸方案被用來實現(xiàn)全雙工傳輸，采用了IEEE80 2.15的協(xié)議，這樣對于抄表系統(tǒng)來說基本上滿足了無線傳輸?shù)男枨?，將信號采集器的信號通過藍牙技術(shù)傳輸?shù)剿{牙手抄終端上，進行存儲處理，滿足總體設計需求。整個系統(tǒng)首先搭建硬件平臺，用protel畫出原理圖以及PCB板并制版。調(diào)試，測試電路板安全，連接等各方面性能。然后編寫相關(guān)驅(qū)動程序進行調(diào)寫。之后進行軟件調(diào)試和測試以確定軟件的可行性以及健全性。手抄式藍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、靈活、可靠的電能抄讀方式。由于目前手機是藍牙技術(shù)應用最普遍的設備，為下一步研究直接用手機讀取電能數(shù)據(jù)奠定基礎(chǔ)，目的在于用戶可以隨時象抄表人員一樣用手機讀取自己的用電信息，為電力公司能夠公平、公正、公開地為電力用戶提供優(yōu)質(zhì)服務開辟新的途徑，具有較高的實際運用價值。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 作品設計、發(fā)明的目的： 目前國內(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)場抄表，由于受技術(shù)及國內(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)問題。藍牙技術(shù)短距離，低功耗，支持點對點一對多的通信，使得在電能抄表過程中更加的快捷，能夠?qū)崟r的反應用戶的用電狀況，給人們生活帶來很大的方便，因此該項技術(shù)的研究具有較好的實際應用價值。 設計基本思路： 前期調(diào)研分析國內(nèi)外在藍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，研究其設計方法和應用范圍； 制定技術(shù)方案，確定以藍牙為通信方式傳輸電表的抄表模式設計以及方法； 確定設計路線，按照藍牙通信標準，整個系統(tǒng)分為傳感器采集部分和單片機的系統(tǒng)控制終端部分，并搭建硬件平臺； 在測試中查找出現(xiàn)的問題，提出和實施解決方案，并將該系統(tǒng)進行一定的應用。 設計創(chuàng)新點： 藍牙通信技術(shù)在電能抄表系統(tǒng)中的使用； 支持多路藍牙通信的藍牙手持模塊的設計。 設計技術(shù)關(guān)鍵： 建立合理的設計原理；基于藍牙通信技術(shù)的電能抄表系統(tǒng)主要由信號采集模塊和藍牙手持模塊組成。 藍牙通信協(xié)議的運用。 抄表系統(tǒng)中藍牙一對多的連接方式的使用。 主要技術(shù)指標： 對幾種在電能抄表系統(tǒng)中的使用的無線技術(shù)進行比較，并完成技術(shù)分析報告； 開發(fā)一套基于藍牙通信技術(shù)的電能抄表系統(tǒng)的設備，按設計方案，完成基于藍牙通信技術(shù)的傳感器信號采集模塊和單片機控制顯示終端，并搭建演示平臺； 完成詳細的技術(shù)報告。
科學性、先進性
- 在電能抄表系統(tǒng)中的通信方式一般分為有線通信和無線通信。而無線通信以其設備成本低廉、適應性強、通信方式靈活等特點正在逐步取代有線通信，在電能抄表系統(tǒng)中表現(xiàn)出了強勢的競爭性。 經(jīng)分析比較，本項目選用藍牙通信方式。它是一種近距離無線通信標準，能夠提供低成本、低功耗的無線接入方式。藍牙通信連接方式靈活，不限制在直線范圍；且以一點對多點的方式，它允許最多連接7個設備。該系統(tǒng)主要由計量單元、藍牙表頭、藍牙抄表儀等組成。其中，計量單元采集數(shù)據(jù)并將采到的數(shù)據(jù)傳輸至對應的藍牙表頭，由該表頭通過無線信道傳輸給管理中心的藍牙抄表儀，以進行數(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量測試數(shù)據(jù)信息相比，在短距離內(nèi)應用藍牙技術(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，而且適應性強?？捎糜诒銛y式設備的近距離通信，并適合大量數(shù)據(jù)的采集與測控等。隨著技術(shù)的進一步發(fā)展，藍牙技術(shù)在電力系統(tǒng)性能參數(shù)的無線測量、保護、自動控制以及電站綜合自動化等方面，將有更廣闊的應用前景。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2010年3月——2011年4月在一公司試用，效果良好，正準備申請專利，但目前還未參加任何評比。
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利權(quán)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 技術(shù)特點和優(yōu)勢： 基于藍牙通信技術(shù)的電能抄表系統(tǒng)的技術(shù)特點包含了可靠性設計、實用性設計和智能化設計。 其優(yōu)勢在于設備成本低，通信方式靈活，抗干擾能力安全可靠，而且適應性強。開發(fā)的便攜式藍牙手持模塊可用于近距離通信，一對多的通信模式，適合大量數(shù)據(jù)的采集與測控等。 實用范圍和推廣前景： 隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，藍牙通信技術(shù)應用于電能抄表系統(tǒng)中將越來越廣泛，它能夠降低設備成本，提高可靠性、準確性和抄表效率，已展現(xiàn)出十分廣闊的應用前景。我們完全有理由相信，基于藍牙通信技術(shù)的電能抄表技術(shù)將在我國居民日常生活所需的電能計量管理中，在系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)測或測控等方面發(fā)揮越來越大的作用。 市場分析和經(jīng)濟效益預測： 在藍牙通信技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域中，已擁有多項技術(shù)專利，在該技術(shù)應用于電能抄表系統(tǒng)中，在技術(shù)上不存在明顯障礙。電力設施是我國基礎(chǔ)設施之一，如果將此技術(shù)廣泛應用到我國的電能統(tǒng)計設施中去，將有十分廣闊的市場前景和良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
同類課題研究水平概述
- 近年來，圍繞著改善收費管理和提高抄表技術(shù)的自動化和智能化水平，人們提出了許多技術(shù)方案，主要有：專線、電力載波、無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現(xiàn)數(shù)據(jù)采集層至數(shù)據(jù)管理層的信息傳送通過電能抄表系統(tǒng)供電等部門在營業(yè)室內(nèi)就能直接了解用戶的用量、表狀態(tài)等信息。由于電能遠程抄表系統(tǒng)在安裝時無需要單獨布線，且設備成本低，實時性好，所以在國內(nèi)外的大眾接受度較高。 基于這個原因，國內(nèi)外對電能抄表的有線和無線傳輸方式的研究也較多。在國外對電能抄表系統(tǒng)的研究主要集中在有線傳輸方式上。在國外對電力線載波通訊技術(shù)進行了許多研究，由于發(fā)達國家電網(wǎng)運行狀況已非常完善，電網(wǎng)管理水平較高，載波傳輸速率也比較高，國外電網(wǎng)信號干擾小。因此，國外的電力載波技術(shù)在抄表中得到了很好的應用。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準。其次，總線制智能抄表方式在國外也較流行，幾家大公司如英國ABB公司、德國MEILEK公司及以色列AR．AD公司在此方面都具有一定優(yōu)勢，并且定做了一體化芯片(將采集、存儲傳輸電路集成于一體、掩模為一塊專用芯片)、制作固件并裝配到表體上。除此之外，國外的遠程抄表系統(tǒng)中無線抄表應用比較廣泛，還有采用新的儀表總線的，如美國德州儀器公司的TSS72IA。它采用歐洲新型總線結(jié)構(gòu)，具有極性可互換，總線拓撲結(jié)構(gòu)可任意，傳輸距離遠等特點。 國外對電能無線抄表技術(shù)的研究主要集中在無線局域網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、圖形圖像抄表技術(shù)等。國外工業(yè)技術(shù)較為發(fā)達，基礎(chǔ)設施完備，在無線局域網(wǎng)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)基礎(chǔ)上進行電能抄表并不復雜。而在國內(nèi)推廣此技術(shù)，對基礎(chǔ)設施和設備的改造較大，成本較高，因此在國內(nèi)的研究和推廣較為緩慢。而圖形圖像抄表技術(shù)在國外才開始起步，在國內(nèi)也才剛剛開始進行研究，且實用范圍應為變電站或大中型用戶中。 國內(nèi)對無線通信技術(shù)在電能抄表系統(tǒng)中的應用偏重于成本相對低廉的紅外線傳輸方式。紅外線傳輸方式較藍牙傳輸抗干擾能力差，不適合大量數(shù)據(jù)的采集和測控等劣勢逐漸顯現(xiàn)出來。近年來，隨著藍牙芯片成本的降低，藍牙通信傳輸距離和傳輸速率的增加，抗干擾能力強、安全可靠性強、適應力強等優(yōu)勢的凸顯，藍牙通信技術(shù)必將在電能抄表中占領(lǐng)一席之地。
