用户侧智慧能源管理系统的研究与应用

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用户侧智慧能源管理系统是智能电网与泛在电力物联网在用户侧实现的关键技术之一。该系统不仅可以对用电设备进行科学管理,优化电力资源配置,倡导节约用电,提升用电效率,还能够为用户提供主动参与电网需求响应的平台。但当前在用户侧智慧能源管理系统中,存在底层终端异构设备通信方式多样,不易于接入系统统一管理和底层终端数据传输可靠性、稳定性、实时性以及效率不高等问题。本文从实际项目需求出发,并将针对上述问题主要做了如下工作:首先,针对底层终端设备通信方式多样,不易于接入系统统一管理的问题,本文使用Nano Pi Neo作为核心控制器,采用模块化设计,搭建了外围扩展电路,设计并实现了一个能量信息网关,其支持4G通信,Zig Bee通信以及RS485通信,方便系统对底层各种设备进行连接和管理。除此之外,还为其设计了充电管理电路和RTC时钟电路,以保证其可靠运行并提供准确的时间信息。然后,针对底层终端采集设备数据传输不够稳定可靠等问题,对用户侧智慧能源管理系统的通信技术和物联网通信消息协议进行了研究和分析。本文选择传输速率高,易于组网的Wi Fi通信技术并采用基于发布/订阅机制,支持一对多通信的MQTT-SN协议进行数据传输,设计并实现了一款智能插座终端,完成了硬件设计和嵌入式软件设计的工作。在原生的MQTT-SN协议的基础上做了一些改进,将主题订阅和设备注册等过程包含在连接过程中,简化了通信流程,提高了传输效率,具有一定的创新性。该终端可为系统提供用电数据采集和远程监控用电设备的功能。最后,对网关和智能插座的功能进行了测试,以验证工作的有效性。
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