基本信息
- 项目名称：
- 基于物联网智能电表系统的研制
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 基于物联网智能电表系统是为了满足现代智能电网的需求而研发的，实现了对三相电器设备的电气参数实时采集、监控、显示、存储、预警，并通过基于OFDM 技术的电力载波通信把电气参数传输到物联集中器。物联集中器再把各个终端智能电表的电气参数汇总、打包，通过GPRS无线传输到电力供电管理中心，从而实现了电力公司与用户间的双向数据通信。同时，智能电表实时监测电网的电能质量，有效地保证了电网安全可靠运行。
- 详细介绍：
- 物联网在我国的快速崛起，正推动着我国智能电网进入崭新的发展阶段。作为智能电网的用电终端——电表，将成为物联网面向智能电网应用的重要环节。而传统的感应式机械电表与普通的电子式电表已不能满足现代智能电网的需求，电力行业迫切需要一种功能更完善、全面、先进的并能实现供电公司与用户间双向通信的新型智能电表——基于物联网智能电表系统。 基于智能电网物联智能电表系统采用专业的高精度电能测量芯片，实时监测并显示单相电各相及合相的相关电气参数。单片机自动分析当前电气参数是否超出其额定值，并产生相应的预警信号与控制操作，然后把电气参数通过OFDM电力载波通信方式传送到物联管理中心。物联管理中心把各个智能电表的电气参数汇总后，通过GPRS无线传送到电力管理中心。电力管理中心实时显示各个智能电表的电气参数，也可通过GPRS查询、遥控各个终端电表。从而有效地实现了电力公司与用户的用电信息数据通信。 “十二五”是我国智能电网全面建设的关键五年，伴随着智能电网的建设，我国将进入智能电表更新换代的高峰期。据有关报道，国家电网公司将在未来5年预计投资6850亿元，到2020年总共投资4万亿元用于智能电网的建设，并将采购1.7亿台左右的智能电表，每年将有拉到50亿元的智能电表消费市场。因此，基于智能电网物联智能电表系统在我国有着巨大的消费市场和应用前景，并将产生非常好经济效益。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 发明目的——物联网在我国的快速崛起，正推动着我国智能电网进入崭新的发展阶段，并使其迎来了前所未有的跨越式发展新机遇。作为智能电网的用电终端——电表，将成为物联网面向智能电网应用的重要环节。而传统的感应式机械电表与普通的电子式电表已不能满足现代智能电网的需求，电力行业迫切需要一种功能更完善、全面、先进的并能实现供电公司与用户间双向通信的新型智能电表。 基本思路——本系统采用专业的高精度电能测量芯片，实时监测并显示三相电各相及合相的相关电气参数。单片机自动分析当前电气参数是否超出其额定值，并产生相应的预警信号与控制操作，然后把电气参数通过OFDM电力载波通信方式传送到物联管理中心。物联管理中心把各个智能电表的电气参数汇总后，通过GPRS无线传送到电力管理中心。电力管理中心实时显示各个智能电表的电气参数，也可通过GPRS查询、遥控各个终端电表。 创新点—— ①物联网技术应用在智能电表中；②基于OFDM的电力载波通信的实现；③GPRS无线通信技术的实现；④实时监测电网质量。 技术关键 电能计量技术、单片机应用技术、电力载波通信技术、GPRS无线通信技术、物联网应用技术和LCD显示技术。 技术指标——①可实时监测电压、电流、功率（有功、无功、视在）、电能、功率因数、线频、相角、电压相序、电流相序、失压、三相平衡及21次谐波等多种参数；②防窃电功能；③电力载波通信，Baud:9.6Kbps；④GPRS无线通信。
科学性、先进性
- ①与普通智能电表相比，除了基本的监测、存储、显示电能参数、阶梯电价、防窃电等功能外，还具有电能质量评估、故障分析与预警功能，用户可查询用电情况，改变用户用电方式；②本系统稍加改进，可用于工业上监测大型电器设备的电能参数，实时监测三相是否平衡、谐波电能计量、电能质量监测等功能，有效地保证电网安全可靠运行；③利用现有的低压电力线，实现基于OFDM技术的电力载波通信，数据可靠传输，传输速率快。Baud:9.6Kbps,而一般的为2.4 Kbps；④采用现有的GPRS无线通信网络，实现电力公司与用户间的双向数据通信，从而避免了新的通信网络的建设，成本低。 [1]赵伟等.对先进测量体系及相关概念的理解和认识[J].电测与仪表,2010，07:3. [2]郑龙等.高级量系统AMI应用前景[J].电测与仪表,2010,07:42. [3]孙杰.智能电表在智能电网中的应用分析[J].中国新技术新产品,2010,NO.21:155.
获奖情况及鉴定结果
- 2008年6月，在南昌航天航空大学举行的2008泛珠三角安利杯大学生计算机作品赛中，“基于GPRS远程无线电表抄表系统”获铜奖； 2009年6月，在云南大学举行的2009泛珠三角（9+3）安利杯大学生计算机作品赛中，“机电设备电气参数实时在线监测与诊断系统”获铜奖； 2010年3月，在上海威斯汀大酒店，由富士通半导体（上海）有限公司举办的“2009年富士通微电子杯MB95200系列MCU竞赛”中，“电机功率因数的在线监控”获优胜奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段。
技术转让方式
- 拥有自主知识产权。
作品可展示的形式
- 实物、产品；现场演示；图片；样品。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点和优势-本系统运用了物联网技术、电能采集技术、单片机应用技术、电力载波通信技术、GPRS无线通信技术，实现了电力公司与用户间的实时双向数据通信，充分满足了现代智能电网高级计量体系的要求。 作品适用范围-本系统不仅可广泛运用在家庭、工厂作智能电表使用，而且稍作改进，还可适用于机械制造、汽车、造船、石油、冶金等各类机电设备的电气参数监测与故障诊断。从而使传统的故障维修、预防维修上升到预知维修，从根本上避免了恶性事故的发生。 推广前景、市场分析-“十二五”是我国智能电网全面建设的关键五年，伴随着智能电网的建设，我国将进入智能电表更新换代的高峰期。据有关报道，国家电网公司将在未来5年预计投资6850亿元，并将采购1.7亿台左右的智能电表，每年将有拉到50亿元的智能电表消费市场。因此，本系统在我国有着巨大的消费市场和应用前景。 经济效益分析-假如本系统占有我国市场份额1%，将生产1.7千万只电表。每只表的市场价为150元，将有2.5亿元的销售额。因此本系统将产生良好的经济效益。
同类课题研究水平概述
- 智能电表作为智能电网建设的重要基础设备，对电网实现信息化、自动化、互动化具有重要支撑作用，与智能电网发展相联系，其基本功能是提高电力企业的经营效率、促进节能减排，增强电力系统的稳定性。 国外智能电表的发展已有30多年的历史，其技术已实现多轮升级，功能不断得到扩展。而我国对智能电表的研究和推广几乎与国际基本同步，但由于受核心技术缺失、生产厂家分离和集成技术、能力落后于国际水平等多种因素的影响，我国智能电表技术与国外先进水平的智能电表技术存在着较大差距。 而对于物联网智能电表的研发，全世界也是最近几年开始的。2009年2月，美国总统奥巴马提出要在物联网的一个重要应用领域——智能电网上投资110亿美元。2009年8月，温家宝总理提出“感知中国”，物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”，标志着我国正式启动物联网相关的研究工作，也才开始进行物联网智能电表的研究工作。2010年上海世博会，物联网家电展露头角，海尔开设了“海尔物联之家”绿色智能生活展区，展示了物联网电视、冰箱等家电产品。目前，电力公司、IT企业、高科技企业以及科研机构都已经意识到物联网智能电表将成为未来二十年最重要的战略项目，纷纷加入物联网智能电表研发、推广工作中。
