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摘要：随着经济和科技水平的快速发展，为了实现对分散接入电力计量系统的终端智能电表实施数据读取和有效管理，文中提出了采用低功率无线网（LPWAN）技术，将终端智能电表接入数据网关和电力私有云实现智能电力计量的技术方案。该方案采用了LoＲa无线模块实现电力计量数据的双向交互，具有运行可靠、低成本、低功耗、远程接入等优势。此外，文中还重点介绍将如何利用新兴的LPWAN技术帮助构建智能电能无线接入的解决方案，展示了用于智能电表端到端LoＲa连接的系统实现。
关键词：住宅用电量；智能用电量；智能电表数据；LPWAN
引言
随着现代计算机知识技术革命的推陈出新，基于物联网技术的应用也越来越广泛，潜在市场的规模不断扩大，其应用包括环境监测、智能电网、智能家居、智能监控、智能交通、智能水系监测、智能物流等各个方面，对大众的日常生活产生了越来越重要的影响。智能电网通过先进的技术、设备、控制方法以及决策支持系统来实现电网的可靠性、安全性、经济性等目标，利用无线嵌入式物联网技术来实现智能电力计量，是优于民、利于民的技术性改革，是有利于国计民生的大事件，是促进我国电力系统改革和完善的重大助力。
1系统总体设计
针对电能表的设计，主要包括电源、控制模块、计量模板以及显示模块等。具体的工作原理为通过计量模块对具体的电压、电流进行采集，之后利用计量模块的芯片内部算法，可对电能数据进行获取，最后将电能数据传输到单片机控制中，便是输入。单片机在将数据传输到OLED现实屏幕中，并在存储器中实施存储，可利用远程通信电路把全部数据在上位机中进行传送。
2系统硬件设计
利用ESP8266单片机控制模块，ADE7758的计量芯片，SSD1306OLED屏幕芯片，24C02存储芯片，ESP8266中的WIFI模块作为远程通信。
2.1设计电源模块
电源模块是系统的动力核心，可为系统以及其他模块提供动力，通常情况下的电力电压为+5V。为其他模块进行供电的形式主要有两种：其一为应用电源插排，可使其他模块得到电力，其中直流电压要超过+7.5V，交流电压要超过+5V，在对+5V的电源提供时，一定要使用7805三端稳压器；其二为应用USB接口，对电源进行获取，以便提供给其他模块充分的电能。在此过程中应使用相应的USB线，并在电源模块中添加保护电路，以免在产生短路时破坏其他模块。文章应用的供电形式为第一种。该供电模式需要先将220V电实施转换，利用变压器使其成为5V的电源，之后才可在系统中应用。经过稳压器给予稳定之后，便可为单片机以及相应的电路提供电能源。其中，针对7805三端稳压器件的应用，其引脚共有3个，分别包括电压的输出端、输入端以及接地端，其中输入电压端的电压不能低于5V。此外，为了对系统的通电状态有更加明确的了解，应在系统中设置发光二极管，当发光二极管的指示灯亮起之后，这便说明了系统已经连电成功。
2.2控制模块设计
控制模块应用的为当前性价比非常高的国产WIFI，其中ESP8266的应用其关键核心为DiamondStandard106Micro控制器，其芯片为高集成的32位Tensilica处理器，可支持国家通用的标准协议。同时，可开启三种工作模式：1）AP模式；2）STA模式；3）AP+STA模式。现在应用的ESP8266，可以更新远程网络中的OTA固件，不仅方便固件的升级，而且消耗的能源较少。控制模块可针对系统实施全面管理，利用串行的通信接口接受计量模块，这样便可对电压、功率以及电流实施测量，获取相关数据。在完成数据的处理之后，将其传输到现实模块，并在存储模块中保存。
控制模块李永通信模块的功能，可与上位机进行通讯，应用无线通信模块将用户的用电量传输至采集器中，借助GPRS可传输至上位机，这样便实现了无线抄表。也可以利用采集器接受上位机发送出来的控制指令，如数据上报指令、断电指令等。
2.3计量模块设计
该模块应用了SDE7758三相电能表计量芯片，可针对高精度计量用电信息给予实现。SDE7758芯片，可输出两路脉冲，利用一个串行接口可与其他器件进行连接；借助内部的模数转换器，基准电路等电力元件，可计量全部的有功、无功以及视在电能，并可以计量有效值。ADE7758中，输出模数转换器，可被波形采样寄存器进行访问，并且内有检测电路，相应的阙值电压以及半周期数，可以由用户的编辑直接决定。
2.4显示模块设计
显示模块中，应用的为OLED显示屏，SSD1306为OLED驱动中的IC，其构成为128Segments以及64Commons共同构成，其中芯片属于共阴极OLED面板设计。为了使能源的消耗量更低，要在其内部将对比控制器、RAM以及晶振嵌入，这样亮度控制可以实现256级别。
3基于物联网的智能电网信息化建设对策
3.1完善信息集成体系
科技时代中，大部分信息都可转换成数据进行实时传输，为基于物联网的智能电网信息化建设奠定了基础。为了进一步强化智能电网信息化建设的效果，应该充分完善信息集成体系，提高信息数据搜集的全面性。基于物联网的智能电网信息化建设以物联网的信息收集功能为基础，在实际的建设过程中，相关人员可以以物联网系统构成为基础，在电力系统的各个重要节点以及主要控制部位上灵活布设不同功能的传感器，同时也可在电力系统的电气设备中布设传感器，实现数据信息的充分搜集，并将其在物联网的信息平台上进行整合，从而支持智能电网信息化建设工作的持续进行。
3.2健全安全保障机制
基于物联网的智能电网信息化建设是以信息的搜集、信息的整合以及信息的传输为基础进行的。考虑到电力网络的覆盖性以及电力网络在人们日常生活和社会生产中的重要地位，必须保证基于物联网的智能电网的信息安全，避免由于传输过程中信息的遗失、黑客的恶意攻击、病毒的恶性侵袭导致的电力系统瘫痪。
结语
阐述了基于DLMS的能量计的LoＲa实现，用于建立通信和数据提取。本文的研究展示了Lo-Ｒa作为最后一公里通信技术，如何为智能电表无线接入解决方案带来益处。可以将电力计量数据存储至云端以便进行数据挖掘，为负载预测、异常用电提供实时数据源。电压、电流频率、功率因数和功耗等智能电表参数可以通过Web页面直接访问，也可以通过移动应用程序定向到终端电力用户手机，用于决策、控制或实时了解用电信息使用。本文所提出方案可以在实时环境中轻松扩展，为电力公司和客户提供利用智能电表的无线接入和数据管理解决方案。
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