基本信息
- 项目名称：
- 基于物联网技术的多功能智能电表
- 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B类
- 简介：
- 在智能电网与物联网技术快速发展的大背景下，本作品将智能电表与物联网技术相结合，将智能电网需求的测量功能集成到方案中，同时利用物联网技术，将电表拓展一个具有智能家居控制功能和物联网时代信息查询管理功能的综合控制平台。 特点： 1.具有物联网通信功能。使智能家居管理与电能电费查询变得方便快捷。 2.智能家居控制采用电力线通信。采用电力线作为控制总线，无须单独布线。 3.智能电表的计量能力。
- 详细介绍：
- 该方案将电表发展为智能家庭网关，通过物联网接口方便用户查询电能。将智能家居控制集成与电表系统中，并借助电力线通信这种无需额外布线组网方便的通信手段作为智能家居的控制总线。并使之具有远程抄表功能，分时计费及负荷管理，电能质量监控，同时兼顾了电力部门的管理与用户的体验，既符合了电网智能化的发展要求，有顺应了物联网发展的趋势。
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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
- 目的：目前智能电表技术尚处于起步和摸索阶段，并且在设计中对于电表智能化和电网智能化缺乏深入和理智的认识，在思想上局限于电能计量而对电表未来电网中所承担的全新的作用和重要性缺乏重视。而目前普遍的对于智能电表的定义局限于便利电力部门，而忽视了用户的体验。为了在提升智能电表在电网中的作用的同时提升用户体验，有必要拓展电表功能。 基本思路：针对目前智能电表的国内外发展趋势，按照产业的相关技术标准，保证测量精度的基础上在功能上进行大胆创新。 创新点： 1）具有物联网通信功能。物联网作为一个全面的信息互联与共享网络，必将为电网发展带来革命性的变化。将电表设计成为一个智能化的家庭网关，一方面向用户传达电能实时监控信息，一方面向用户提供可以方便用户的家庭管理功能，使电表功能多样化。这项功能依赖于两项关键技术： 1.电力线通信技术：借助电力线进行家庭内部的信息传输具有较高的成功率和可靠性，通过电力线作为通信媒介可以省去布线，并能方便的将家庭用电器实现互联。 2.基于单片机的瘦服务器技术。借助精简TCP/IP协议UIP协议，实现在单片机上的精简服务器，使之成为面向用户及电力部门的服务器，向两者提供丰富的管理信息，并借助于日渐广泛的移动网络技术，使用户的手机和其他网络设备成为管理家庭电器和电量监控的终端，实现物联网时代的无处不在的信息共享。 2）电表在配电网中能监测电能质量。作品既可以精确测量功率因数、电压、电流、频率等参数，又实时反映当前电能状况，为电力部门提供真实及时的参考。
科学性、先进性
- 1. 电力线通信技术：借助电力线进行家庭内部的信息传输具有较高的成功率和可靠性，通过电力线作为通信媒介可以省去布线，并能方便的将家庭用电器实现互联。 2. 基于单片机的瘦服务器技术。借助精简TCP/IP协议UIP协议，实现在单片机上的精简服务器，使之成为面向用户及电力部门的服务器，向两者提供丰富的管理信息，并借助于日渐广泛的移动网络技术，使用户的手机和其他网络设备成为管理家庭电器和电量监控的终端，实现物联网时代的无处不在的信息共享。同时也向电力部门提供了一种具有高可靠性和管理方便的抄表和电网信息管理方案。 2） 电表在配电网中能监测电能质量。传统机械式电表无法准确测量电能以外的电参数。而本项目即可以精确测量功率因数、电压、电流、频率等各项参数，又结合远程通信技术实时反映当前电能状况，为电力部门提供真实及时的参考。
获奖情况及鉴定结果
- 电表测量部分在2010年山东省电子设计大赛中获得一等奖
作品所处阶段
- 完成
技术转让方式
- 专利
作品可展示的形式
- 样机
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：电力线载波的智能家居控制总线，物联网接口、数字化，高精度，低功耗 适应范围：可应用于工厂，大型电厂或分布式发电设备，居民用户等。 推广前景：从技术上来说，该表的应用：1、具有面向用户的强大信息共享和管理能力，通过物联网接口，极大的提升了用户体验，可以使用户方便的查询当前电量 2.具有智能化家居管理功能。智能化家居作为未来的科技的发展趋势，通过电表这一家家必备的设备实现了智能化家居的配置。由于使用了电力线通信，使得组网方便，有电线的地方就可以组网，将家电接入智能家居的管理系统下，方便而且造价低，无须单独布线 3能进行电能质量检测，为电力部门提供真实和及时的参考。 市场分析和经济效益预测：目前，我国智能电表的应用较少，智能电网建设全面铺开后，市场规模广阔。中国政府计划未来五年在全国范围内，安装2.4亿块智能电表。
同类课题研究水平概述
- 1. 发展尚停留在机械式电表换代为半电子式，电子式电表。机械式电表由于其机械结构的磨损和易受安装环境影响的特征而存在着随着使用年限增加误差增大的问题，也由于其显示方法的缺陷造成其功能的单一。当前电子式的电表虽然有所改进，但仍然停留在计量电能等单一功能上，部分电表添加的抄表功能仍然存在着传输距离短，或者依赖于半人工的方式的缺点。没有在观念上进行革新。 2. 双向通信协议缺乏统一规范，尚未形成通行的，成熟的解决方案。目前主要流行的几种双向通信协议主要有电力线载波通信，RS485等。这几种协议都存在着这样或那样的问题，如电力线载波，通过在电力线路上叠加通信信号进行通信，但是由于配电网中普遍存在的各种干扰造成其通信效率较低，成功率较低，这限制了它的发展，使之只能成为一种抄表通信的方法，而限制了其继续扩展的可能。 3. 电能计量仍然局限于传统内容，缺乏前瞻性。在西方的智能电网规划中，在配电网中广泛分布的新能源发电是被着意强调的一点。目前的智能电表基本不具备双向电能计费的能力，并且对于除电能以外的参数没有测量，这无疑无法适应新能源分布式发电未来广泛推广的趋势和潮流。另外，传统的电能计量无法区分谐波电能和基波电能，对于谐波源缺乏监管和相应的惩罚措施，甚至在电能计费上存在着谐波源反送电网而少计费的情况。目前虽然有基波电表测量方案，但在实际中极少被应用。 4. 物联网技术. 从国际上看，欧盟、美国、日本等国都十分重视物联网的工作，并且已作了大量研究开发和应用工作。而中国通信标准化协会也启动了基于互联网的物联网和基于电信网的物联网的相关标准和研究课题的申报工作。中国的几大电信运营商积极投入“物联网”的技术开发和应用的工作：物流信息化、公交视频化、校讯通、农村信息化、渔牧业监控、水文水质等，但国内目前还没有成熟的产品投放电力产业运营。
