基于LoRa的智能电表集抄系统设计.doc

基于LoRa的智能电表集抄系统设计
随着现代社会的发展,国民经济的提高,抄表计量日趋复杂,传统的抄表方式已不能满足人们的需求。为了更加方便、准确、及时的对用户用电量进行抄读与管理,实现电力抄表的自动化、网络化。对用户用电量、用电时间分布、负荷曲线等更多信息进行详细了解,提高电能利用率和经济效益,本文设计了一款基于LoRa的智能电表集抄系统。
本文首先介绍了集抄系统的发展背景,分析了国内外关于抄表系统的研究现状以及对几种抄表方式进行了比较。根据国家电网的相关标准以及企业的需求对智能电表集抄系统的性能指标要求与功能需求进行了分析,给出了基于LoRa的智能电表集抄系统的总体设计框图。其次,本文对基于LoRa的智能电表集抄系统的硬件进行了设计,给出了系统硬件总体设计框图。
系统的硬件主要包括LoRa表端通信模块、LoRa中继器模块、LoRa路由模块。考虑到MCU的最大频率、装置核心等因素,在本设计中,LoRa集中器路由模块的MCU我们选择的是MK20DN512VLL10芯片,LoRa表端模块与LoRa中继器模块MCU的选择为R7F0C902。本设计的射频芯片采用的是SX1278芯片,它传输距离远,功耗低。
根据基于LoRa的智能电表集抄系统硬件总体设计框图详细阐述了各模块的硬件电路设计。再次,本文对基于LoRa的智能电表集抄系统的软件进行了设计,给出了系统软件总体设计框图。系统的软件设计主要包括通信协议设计、路径探测流程设计、各路径探测命令帧解析、抄表流程设计、TDMA时隙同步设计、无线冲突检测设计。
给出了各设计的流程框图及说明。最后根据国家电网标准以及企业的要求,对基于LoRa的智能电表集抄系统基本功能与性能进行测试。测试结果表明本文的基于LoRa的智能电表集抄系统的基本功能与性能达到要求,符合预期的设计目标。