Интеллектуальный счетчик IOT

Представьте, как было бы хорошо, если бы вы могли видеть потребление энергии в вашем доме или любой коммерческой квартире в любой точке мира. Разве это не круто? Это знакомит с концепцией интеллектуального учета. Так что же такое умный счетчик? - Интеллектуальный счетчик - это электронное устройство, которое существует уже 15 лет, которое регистрирует потребление электроэнергии и предоставляет информацию поставщику электроэнергии для выставления счетов, как и другие обычные счетчики электроэнергии.

Параскевакос получил патент США на эту конкретную технологию в 1974 году. Он запустил компанию Metretek, которая в 1977 году разработала и произвела первую полностью автоматизированную, коммерчески доступную систему удаленного считывания показаний счетчиков и управления нагрузкой без подключения к Интернету. В каких странах есть интеллектуальные счетчики? - Завершено развертывание в Италии, Финляндии, Швеции. Внедрение планируется или в некоторых европейских странах. Примерно к 2020 году интеллектуальные счетчики будут внедрены в 17 европейских странах.

Что требуются интеллектуальные счетчики электроэнергии?

Высокоскоростная и надежная беспроводная и проводная связь.
Регистрация в реальном времени или в ближайшем времени использования электроэнергии и, возможно, электроэнергии, вырабатываемой на месте, например, в случае фотоэлектрических элементов.
Точное измерение тока и напряжения трансформаторов тока, шунтов или других датчиков.
Защита от магнитного и механического взлома

Описание

Поскольку в данной конструкции работает оборудование, питающееся напрямую от сети переменного тока; Лучше, если на оборудовании будут работать профессионалы, прошедшие соответствующее техническое обучение. В этой конструкции используются CC3200MOD и MSP430i2040 от Texas Instruments в качестве платформы разработки для связи и измерения электроэнергии соответственно. Начиная с TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP в качестве источника данных измерений, для связи Wi-Fi добавлена коммуникационная плата, разработанная с использованием CC3200MOD. Затем данные измерений могут быть считаны, и реле можно будет контролировать с помощью браузера.

Принципиальная электрическая схема

MSP430i2040 - 16-разрядный микроконтроллер смешанных сигналов

В этой конструкции в качестве метрологического процессора используется MSP430i2040. Его четыре 24-битных сигма-дельта аналого-цифровых преобразователя (АЦП) позволяют проводить точные измерения энергии, обеспечивая считывание напряжения, тока, мощности (активной, реактивной, полной), коэффициента мощности и частоты трех розеток переменного тока. MSP430i2040 требует всего нескольких пассивных внешних компонентов для непосредственного подключения к делителю напряжения и токовому шунту для измерения напряжения и тока.

CC3200 - Simple Link Wi-Fi CC3200 Интернет-на-чипе беспроводной модуль MCU

CC3200MOD используется в этой конструкции в качестве контроллера Wi-Fi, который объединяет микроконтроллер ARM® Cortex ™ -M4, что позволяет клиентам разрабатывать все приложение с помощью одного устройства. Благодаря встроенному Wi-Fi, Интернету и надежным протоколам безопасности для более быстрой разработки не требуется предварительный опыт работы с Wi-Fi.

UCC28910, UCC28911 Высоковольтный обратный коммутатор

Регулировка выхода постоянного напряжения (CV) и постоянного тока (CC) без оптического соединителя, с тепловым отключением, защитой от низкого напряжения и выходного перенапряжения.

ULN2003LV 7-канальный драйвер реле и индуктивного потребителя нагрузки

Он имеет 7-канальные сильноточные драйверы стока и поддерживает подтягивающее выходное напряжение до 8 В.

Дизайн умного счетчика

1. Измерение

В этой конструкции в качестве метрологического процессора используется MSP430i2040. В качестве платформы измерительной части используется TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP. Аппаратное обеспечение и микропрограммное обеспечение немного изменены, чтобы добавить реле контроля перехода через ноль.

2. Измерение доступа к данным

Эта конструкция использует веб-сервер HTTP на CC3200 для передачи данных от измерительного оборудования MSP430i2040. Эта передача позволяет получать доступ к данным измерений с помощью веб-браузера на любой платформе. HTTP-сервер прослушивает HTTP-сокет (по умолчанию 80), затем обрабатывает запрос (HTTP GET или HTTP POST), извлекая файлы веб-страницы из последовательной флэш-памяти. Затем сервер вызывает обработчик событий HTTP для работы с содержимым переменной. Затем он составляет HTTP-ответ и отправляет обратно клиенту по ссылке Wi-Fi.

3.Обработка динамических элементов данных

Чтобы данные измерений можно было считывать с помощью HTML-файла с динамическим содержимым, веб-сервер HTTP поддерживает набор предопределенных токенов, которые сервер на лету заменяет динамически генерируемым контентом. Некоторые токены предопределены на HTTP-сервере с дополнительными токенами, которые могут быть определены в пользовательском приложении.

HTTP-сервер сканирует HTML-страницу на предмет префикса «__SL_G_». Если сервер находит префикс, он проверяет токен полностью. Как только он соответствует известному токену, он заменяет токен в HTML соответствующими данными (строкой), которые соответствуют этому токену. Если токена нет в предопределенном списке, сервер генерирует асинхронное событие get_token_value с именем токена. Этот запрос в конечном итоге вызывает обработчик событий HTTP в файле кода main.c. Затем обработчик интерпретирует токен и отвечает на значение токена с помощью send_token_value. Веб-сервер HTTP использует это значение токена и возвращает его клиенту. Чтобы отправить данные от клиента на HTTP-сервер, сервер проверяет наличие префикса «__SL_P_».Затем сервер просматривает список параметров и проверяет каждое имя переменной, чтобы увидеть, соответствует ли оно одному из известных предопределенных токенов. Если имена переменных соответствуют предопределенным токенам, сервер обрабатывает значения. Если веб-сервер HTTP получает запрос HTTP POST, содержащий токены, не входящие в предопределенный список, сервер генерирует асинхронное событие post_token_value для узла, которое содержит следующую информацию: имя действия формы, имя токена и значение токена. Затем хост может обработать необходимую информацию.имя токена и значение токена. Затем хост может обработать необходимую информацию.имя токена и значение токена. Затем хост может обработать необходимую информацию.

4. Реализация обработчика событий

Чтобы упростить динамические данные, определяемый пользователем токен определяется для набора данных, которые должны быть извлечены:

Перейдите по ссылке Wi-Fi от Texas Instruments для получения документа по мониторингу энергопотребления - http://www.ti.com/tool/TIDC-WIFI-METER-READING, чтобы получить подробное описание обработки событий, подключения оборудования и загрузки файлов программного обеспечения, см. ссылка выше с именем TIDC-WIFIMETER-READING. Файлы программного обеспечения распространяются с помощью самораспаковывающегося исполняемого файла, который по умолчанию устанавливается на TIDCWIFI-METER-READING-SOFTWARE на рабочем столе пользователя.

После подключения оборудования загрузите прошивку на соответствующее оборудование.
Как только соединение будет установлено, вы перейдете к программной части. Установите модуль Wi-Fi в режим программирования, переключив DIP-переключатель SOP2 на модуле Wi-Fi в положение ON.
После загрузки прошивки и настройки, как описано по ссылке, вы готовы к тестированию.

Испытательная установка

Чтобы проверить конструкцию, установите оборудование, на котором установлена прошивка. Затем подайте напряжение переменного тока на вход переменного тока удлинителя. На TIDM-3OUTSMTSTRP загорятся светодиоды; светодиод на Wi-Fi также должен мигать. Чтобы начать тестирование, используйте смартфон, планшет или ПК с Wi-Fi. Найдите SSID «mysimplelink-XXXXXX» (где «XXXXXX» - шестизначное шестнадцатеричное число) и подключитесь к нему. Запустите браузер и введите URL-адрес «mysimplelink.net». Будет показана главная страница с названием счетчика в верхнем левом углу («MSP430i2040 3 SOCKET POWER STRI»). Затем нажмите «Чтение», чтобы увидеть подробности.

Нет сомнений в потенциальных преимуществах интеллектуального учета. Умные счетчики незаменимы для всех участников рынка:

счетчикам снизить затраты на снятие показаний счетчиков;
для сетевых операторов, которые хотят подготовить свои сети к будущему;
для поставщиков энергии, которые хотят внедрить новые услуги, предоставляемые потребителями, и сократить расходы на телефонный центр;
для правительств для достижения целей по энергосбережению и эффективности и для улучшения процессов свободного рынка;
для конечных пользователей, чтобы повысить осведомленность об энергии и снизить энергопотребление и стоимость энергии.

Внедрение интеллектуальных измерений также является логическим шагом в мире, где все коммуникации оцифрованы и стандартизированы (Интернет, электронная почта, SMS, чаты и т. Д.) И где стоимость «цифрового интеллекта» все еще быстро снижается. По мнению многих официальных лиц, влияние умных счетчиков на здоровье не представляет опасности. Хотя исследования продолжаются, поскольку во всем мире люди сообщают, что беспроводная связь влияет на их здоровье.

Интеллектуальные счетчики оказались очень точными, и получение большего контроля над счетами за электроэнергию заставляет нас их иметь.

об авторе

Приянка Умрани работает инженером-проектировщиком аналоговой компоновки в Texas Instruments, Индия.