基于STM32的远程预付费电能监测系统设计与应用

张星

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

文摘：随着电子信息技术的迅猛发展，电能远程监测也有了很大的发展，其发展与应用对于电力系统的安全运行有着重大的意义。本论文以MQTT服务器为基础，设计了一套能够实时监控用户终端电压、电流、功率、总电能、功率因数和功率因数的远程监控系统。

信息由因特网和MQTT服务器传输到远程监控端，远程监控端可以实时显示有关的参数，并通过MQTT服务器对相关的电力参数进行分析处理。试验结果表明，该系统运行稳定，可扩展性好，成本低廉。

关键字：STM32；电力监测；MQTT。

0引言

伴随着电子信息技术和因特网的快速发展，设备的远程监控在我们生活中得到了广泛的应用，它让我们的生活变得更加快捷、便利。电力是人们生活中不可缺少的重要能源，其安全运行事关国民经济的各个方面，但是，三相交流系统中设备的非线性、非对称性较大，各种故障都会影响电网质量。因此需要随时掌握电网运行状态，实时监控电网的各项参数，并且能及时将监测数据传输到远程监控端，以便有关人员观察和分析。

1系统设计

该系统主要由电能采集终端、网关设备和远程监控平台组成，系统结构见图1。终端电能数据由电能计量传感器获取，经过单片机STM32处理后，以CAN总线方式传送至网关设备，再通过Internet网络和MQTT服务器向远程监控平台发送数据，并对其进行显示、存储等操作。( 见图 1)。

图1 系统结构图

2硬件设计

第一部分采用STM32F103C8T6单片机作为主控芯片，以便于测量，使得测量更加方便可靠，降低成本。此芯片系统功耗低，具有CAN总线接口，便于各远程监控终端、网关设备进行通信，并具有5路USART接口，可方便地与Wifi模块及电能计量传感器进行通信。

(二)传感器模块本系统采用IM1253B单相直流模块，可对45~65Hz交流电压、电流、功率因数、功率、电能等进行测量。

资料，便可通过串口方式与其他单片机进行通信。

3 MQTT服务器

MQTT是一种广泛应用的物联网协议，MQTT协议要求MQTT的代理。本方案利用开放源码的MQTT组件在阿里云服务器上构建MQTT服务器，具体的搭建过程可参考相关文档。MQTT服务器搭建完成后，远程监控终端与远程监控平台之间就可以进行信息交互。

4远程监控平台

远程监控平台采用C#语言开发，开发平台为visualstudio2010。官方提供了与MQTT服务器的动态库，包括服务器连接、数据发送和数据接收函数。监控平台接收的数据可以实时显示并存储在本地数据服务器中，便于后续分析和处理。当系统使用数据库时，MicrosoftSQLServer2008。

5安科瑞AcrelCloud-3200预付费水电云平台

5.1 系统方案

该系统采用B/S系统结构，主要包括前端管理网站和后台收集服务，配合DDSY1352、DTSY1352系列和DTSY1352系列，实现电能测量、电费管理等功能。此外，还可以选择远程阀控水表，形成水电一体化预付系统，以实现先付后付的目的。剩余水自动关闭。

5.2 系统功能

AcrelCloud-3200预付水电云平台由云平台-网关-预付电能表组成，通过通信网络充值、查询、监控、控制和短信报警。

该系统适用于一些大型集团和大型物业，往往需要分散多个物业环境的集中收费和管理，面临复杂的需求，如数据公共网络传输、财务运营分散、在线支付、总部财务扎口等。

远程集中抄表：抄表信息通过网关实时上传到云平台，快速便捷，免去人工抄表 。

水表预付费:可是查看某区域水表的实时状态信息，并可以进行单表或批量设置水价控阀等操作。

远程售电:财务集中管理，电量实时下发，并比对充值次数，方便快捷。

6结束语

该系统利用MQTT服务器作为数据中心，能够实现对电能数据的远程远程监测，并可在远程监控平台上进行显示与存储，在电力系统的智能化、自动化建设中具有一定的应用价值。
 

作者简介：

张星. 女. 现任职于安科瑞电气股份有限公司，主要从事智慧消防平台的设计与应用。手机：15021601437（同微信） QQ：3008021209   邮箱：3008021209 @qq.com