智能无卡式电表的实现与应用前景

尚雅南 刘佳来(西安建筑科技大学信控学院 陕西 西安 710055)

1 智能电表基本原理与构造

智能电表包括:单片机、无线通信模块、有功计量模块、磁保持继电器输出开关、LCD显示屏和电表电源;电表电源用于为智能电表中的用电元器件供电，单片机与有功计量模块连接，其中CSE7758是用于电能计量的高性能、高精度集成电路，它将平均的有功功率以频率的形式直接输出，从而交给单片机进行进一步数据处理，单片机与无线通信模块相连接形成串口通信，单片机与无线通信模块能够进行消息交互，无线通信模块用于接收和发出信号能够建立智能电表与用户显示模块间的通信;单片机与磁保持继电器输出开关相连接，单片机通过电脉冲能够控制磁保持继电器输出开关的开/闭状态。LCD显示屏与单片机相连接，单片机处理后的电量数据能够显示在LCD显示屏上。

具有无线通信功能的智能电表结构，以STC15w413AS单片机为核心，置有LCD显示屏、无线通信模块采用蓝牙蓝牙模式、有功计量模(CSE7758)、磁保持继电器输出开关以及电表电源。智能电表具有累加剩余功能;具备二级报警切断功能，人为不干预，5分钟恢复用户供电直至剩余电量用完，切断电源;可向用户装置发送报警电量，提醒用户购电;LCD显示屏可显示本次输入电量或金额、显示剩余电量。

2 智能电表在系统的工作方式

本电表的工作环境为基于无线混合通信系统，本电表以全新的方式能够达到无卡智能预缴电费、高效准确电量信息传送等目的。它是以一个系统方式运作，系统包括无线通信的智能电表、室内显示装置、智能移动设备、系统服务器，具有无线通信功能的智能电表存储所属用电户的预付电费数值并同时记录用电量，按用电量扣除预付电费余额，当降至电费余额警戒线时，将以蓝牙通信的方式向室内显示装置主动发出警告信息，同时智能移动设备也将收到由接入室内无线网络的室内显示装置通过无线网发出的警告信息。室内显示装置通过无线通信方式与智能电表进行信息交互，通过可视化界面可实现用户室内用电信息查询，同时还通过无线网与智能移动设备进行信息交互，将用户电量信息传递给智能移动设备，方便用户随时随地查询用电数据，并且将该数据和充值数据通过网络传送至管理部门计算机服务器，以便供电管理方进行用电数据统计与记录;计算机服务器记录、存储用电户的预付电费数值，以及用电量信息并将预付电费信息下传给智能移动设备，预付电费充值信息以上述通信方式再由智能移动设备传回室内显示装置，最终传至智能电表完成充值。

3 应用前景分析

随着智能电网的发展，作为智能电网环节的重要组成部分，智能用电系统中的相关设备和消费者对该智能用电服务的需求仍在持续并快速增加。通过对其存量市场、增量市场、轮换市场等市场的细分，对智能用电系统市场进行研究和分析。

国际市场:目前，包括工商用户、居民用户在内的全球用电消费者数量庞大，共约有17亿台电表数量，若全面更换为智能电表等智能用电设备，市场规模将相当可观。以智能电表为例，In－Stat研究指出，至2020年智能电表渗透率将达59%。全球智能电表安装量将于2020年达到9．63亿台。预计2021年全球智能电表年收入将达到70亿美元。智能用电管理系统得到大范围的部署和发展是促进智能电表等发展的主要驱动因素。故智能用电管理系统国际市场需求潜力巨大。

国内市场:“十二五”期间，国网和南网在智能配用电建设方面的总投资约1，400亿元，其中智能配电环节超过400亿元，智能用电环节接近1，000亿元。2017年我国智能电表市场规模将达到117亿元，未来五年(2017－2021)年均复合增长率约为16．54%，2021年市场规模将达到216亿元．另外，新一轮农村电网改造升级工程已启动，而农网改造主要是配用电设施建设，这将为配电、用电智能化系统建设带来更大的发展空间。

4 小结

本新型智能电表基于一种无线混合通信系统环境，实现了随时随地快捷查询电量数据，实现电量数据可视化界面，电子器件间通信稳定等诸多优点。通过与电力公司合作还可以进一步完成在线缴费等诸多功能，在当前时期，电表更新换代迅速，需要类似于具有本智能电表优势的计量器件，市场需求量巨大，应用前景广泛。