基于STM32的遠程預付費電能監測系統設計與應用

更新時間：2022-02-10

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淮亞利

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：隨著電子信息技術的飛速發展，電能的遠程監測也得到了迅速的發展，它的發展和應用，對電力系統的安全運行具有重要的意義。本文設計一種基于MQTT服務器的遠程電能監測系統，該系統能對用戶終端的電壓、電流、功率、總電能及功率因數等相關參數進行監測，

通過互聯網和MQTT服務器將信息傳送到遠程監控端，遠程監控端能實時顯示相關參數并存儲，可供后續對相關電能參數進行分析和處理。通過實驗表明，本系統具有運行穩定性高、易擴展、成本低等優點。

關鍵詞: STM32；電能監測；MQTT

0引言

隨著電子信息技術和互聯網的飛速發展，對設備的遠程監控在我們生活中應用非常廣泛，它使我們生活更加快捷、方便。電能是我們生活*的重要能源，電網的安全運行關系到國民生產的方方面面，然而三相交流系統中存在大量的非線性和不對稱性設備，以及各種故障會影響電網質量，所以需要時刻掌握了解電網的運行的狀況，對電網的各種參數進行實時監測，并能夠及時地將監測數據傳遞至遠程監控端，供相關人員觀測和分析。

1 系統設計

系統主要由電能采集終端、網關設備和遠程監控平臺構成，系統結構如圖1所示。系統通過電能計量傳感器獲得終端電能數據，經單片機STM32處理后通過CAN總線的方式傳傳輸到網關設備，然后將數據通過Internet網絡和MQTT服務器發送到遠程監控平臺，然后將數據進行顯示、存儲等。

2硬件設計

(一)主控模塊為了使測量方便可靠、降低成本，本系統使用STM32F103C8T6單片機作為主控制芯片。該芯片系統功耗低，具有CAN總線接口，方便各個遠程監控終端、網關設備進行通訊，同時有5路USART接口，能方便與Wifi模塊以及電能計量傳感器進行通信。

(二) 傳感器模塊本系統采用的電能計量傳感器模塊是深圳市艾銳達公司的IM1253B 單相交直流模塊，該模塊可以測量45~65Hz 的交流電壓、電流、功率因數、功率和電能等

數據，可通過串口方便與其他單片機進行通訊。

3 MQTT服務器

MQTT協議是廣泛應用的物聯網協議，使用MQTT協議需要MQTT的代理。本次設計使用開源的MQTT組件來在阿里云服務器搭建一個MQTT服務器，具體搭建過程可以參照相關文檔。搭建完MQTT服務器后，遠程監控終端和遠程監控平臺的就可以信息交互。

4遠程監控平臺

遠程監控平臺使用C#語言開發，開發平臺是visual studio2010。提供了與 MQTT 服務器的動態庫，包括服務器的連接、數據的發送和數據的接收函數等。監控平臺接收過來的數據，可以一邊實時顯示，一邊存儲在本地數據服務器中，方便后續的分析和處理。本系統使用的數據庫時Microsoft SQL Server 2008。

5安科瑞AcrelCloud-3200預付費水電云平臺

5.1 系統方案

系統為B/S架構，主要包括前端管理網站和后臺集抄服務，配合公司的預付費電表DDSY1352和DTSY1352系列以及多用戶計量箱ADF300L系列，實現電能計量和電費管理等功能。另外可以選配遠傳閥控水表組成水電一體預付費系統，達到先交費后用水的目的，剩余水量用完自動關閥。

5.2 系統功能

AcrelCloud-3200預付費水電云平臺由云平臺-網關-預付費電能表組成，通過通信網絡完成系統到表的充值、查詢、監控、控制及短信報警等功能。

本系統適用于一些大集團和大物業，往往需要將多個物業環境、分散于各地的物業集中式收費和管理，面臨著數據公網傳輸，財務操作分散，在線支付，總部財務扎口等復雜的需求。

遠程集中抄表：抄表信息通過網關實時上傳到云平臺，快速便捷，免去人工抄表。

水表預付費:可是查看某區域水表的實時狀態信息，并可以進行單表或批量設置水價控閥等操作。

用戶和管理員都可查詢預付費表或管控表每天的用能狀況；可提供能耗分析+財務軌跡一體式綜合管理報表，包含用戶表的能耗、財務數據、能耗和財務的期初期末值等數據。商戶可以通過小程序或者微信公眾號實現在線自助充值水電費，也可以實時關注商鋪用水用電情況，金額不足或金額欠費提醒、電表充值到賬提醒，都可及時短信通知商戶。

可對任意一塊電表執行遠程拉閘或保電等一系列遠程控制操作，方便管理。

5.3 產品選型