智能电表的研究与推广1.docx

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智能电表的研究与推广1

省级国家级大学生创新创业训练计划

项目申报表

推荐学校广东技术师范学院

项目名称智能电表的研究与推广

项目类型□创新训练项目█创业训练项目□创业实践项目

所属一级学科名称0811控制科学与工程

所属二级学科名称081102检测技术与自动化装置

项目负责人李汇城

申报日期2013-3-19

项目名称

智能电表的研究与推广

项目类型

（）创新训练项目（√）创业训练项目（）创业实践项目

项目实施时间

起始时间：

2013年5月完成时间：

2014年5月

申请人或申请团队

姓名

年级

学校

所在院系/专业

联系电话

E-mail

主持人

李汇城

10级

广东技术师范学院

自动化学院电气工程及其自动化专业

158********

851090464@

成员

黎日青

10级

广东技术师范学院

自动化学院电气工程及其自动化专业

159********

540288767@

邓伟楠

11级

广东技术师范学院

自动化学院自动化专业

159********

449091409@

林巧梅

11级

广东技术师范学院

自动化学院自动化师范专业

159********

571089407@

指导教师

姓名

黄少辉

研究方向

控制工程

年龄

35

行政职务/专业技术职务

实验师

主要成果

毕业于华南理工大学电气工程专业，本科学历，工程硕士学位，维修电工高级技师。

主要从事电路、电气控制技术实验室管理及实践教学工作，参与过校内精品课程3项，校级科研项目2项，校级教研项目2项，发表论文6篇（其中第一作者3篇），指导学生参加挑战杯等科创比赛多项。

一、项目实施的目的、意义

1.项目实施目的：

“全覆盖、全采集、全费控”是用电信息采集系统的建设目标，其中的全费控功能是全国电网用电信息采集系统建设工程的难点。

随着用电管理水平的不断提高，改变以往陈旧的人工抄表方式迫在眉睫，研发推广智能IC电表，从根本上解决抄表不到位、估抄、误抄、漏抄等现象以及抄表数据不准时、不同时、不准确、统计数据慢、报表周期长等缺点。

利用技术手段，大面积改装传统电表，实现用户由原来的“先用电，后交费”到“先交费，后用电”的模式转变，实现智能电表用户的远程费控功能。

费控功能的实现使居民用电更加智能化，供电服务更加人性化。

2.项目实施的意义：

●抄表

实行智能化电表后，不再需要抄表人员到现场进行集抄，而是实现数据全采集，抄表人员基本实现转型或转岗，只需要智能电表维护人员不定期到现场进行巡查核对，出现异常后进行核对修正。

由于采用了预付费方式，减少了抄表人员，把抄表人员培训成智能电表维护人员；采集的数据准确性更高，提升供电服务水平；可以按日计算电费，实现每日抵扣预收电费，有利于提高电费回收率。

●核算

实行智能化电表后，由于数据采集准确性较高，因此不需要电费核算环节，而是每月确定一个固定抄表结算日，由系统自动判断电量电费是否异常，无异常即自动发送电费信息，若有异常，就发起异常流程到电费中心，由电费核算人员负责判断处理。

在预付费模式下，减少了电费核算人员，把电费核算人员培训成数据采集异常分析处理人员；由于数据采集准确性较高，因此由抄表差错需要处理的件数也就减少了。

●收费

在预付费模式下，只有供电营业窗口、电费充值卡、电力自助缴费终端、邮政代收4种缴费方式不变，电费代收、代扣等需要进行转变后才可实现。

其优势如下：

客户可根据实际用电预存一笔电费，免去每月月缴费的苦恼；房东对租户的电费较容易控制，减少电费风险。

●市场需求

自2003年以来，我国相继对城市和农村电网进行了大规模改造、建设。

电力市场对三相多功能表的需求量迅速增长。

在2005年3月，中国仪器仪表行业协会发布《中国电工仪器仪表行业前景分析报告》中指出：

未来5年，三相电子式电能表的年需求量将在80万台以上[1]。

业内人士分析，随着电力部门对用电政策的调整，国家逐步推行分时电价格政策，传统的机械式电能表已不能满足市场的需要，机械表被电子表替代是大势所趋。

本文所设计的高精度智能电表与传统的机械表相比，采用了ATT7026A专用电能计量芯片，具有高精度、多参数测量、校表方便等优势。

电表内置微控制器，采用LCD屏显示相关数据，并具备RS485、MODEM（调制解调器）接口，可方便实现远程抄表、远程校表等功能。

根据国家电网公司及山西省电力公司的安排部署，“十二五”期间，山西省电力公司将初步建成智能用电服务系统，利用5年的时间，推广应用1000万只智能电表，建成覆盖全部用户、实现全部用户信息采集、支持全面电费控制的用电信息采集系统。

山西省电力公司在全省范围对与供电企业贸易结算的客户优先开展更换智能电表的工作，对电力公司而言，采用智能电表可省去人工抄表的成本，并且减少窃电的损失。

除此之外，电力公司利用智能电表取得客户的用电量资料后，再用Internet的方式实时回传给用户参考，客户可据以分散用电的时间（因尖峰时段费率高），进行电力使用的管理，达到节省电费的目的。

对政府而言，智能电表有助用户节约用电，可以达到节能减碳的政策目标。

对于用户来说，可以节省电费开支，用户可充分利用峰、谷电价的差异自主制定用电方案，做到用相同的电花最少的钱

随着“十二五”规划将智能电网定为重点发展方向，国家电网公司也将全面加快坚强智能电网发展。

作为智能电网的重要组成部分，智能电表的需求将快速扩张，到2015年我国将安装智能电表2.3亿只。

“十二五”期间，我国智能电网建设进入全面建设期。

国家电网公司规划未来4~5年投资460亿元用于智能电表的采购，未来三年年均招标量将达到6000万只左右。

2015年以前，国家电网公司计划建成6条特高压（UHC）输电骨干网架，新建电动汽车充换电站2950多座和充电桩54万个。

在此期间，还将建成6100个智能变电站和布署大约2.3亿只智能电表。

对此，业内人士分析认为，对于近年来饱受利润率下滑的设备制造企业而言，智能电网建设这块“大蛋糕”仍显得极具诱惑力。

智能电表作为智能电网的基础配备之一，扮演了前锋的角色。

为了有效地掌控电力状况，智能电表在我国的部署和建设正在如火如荼地展开。

作为智能电网的重要“零件”，智能电表的市场渗透率也在逐渐上升。

我国在智能电网上的投资将刺激智能电表的发展。

有关数据表明，我国将在2020年建成覆盖全国的智能电网，并且已投入了4万亿人民币用于基础设计建设。

这一宏大计划的实施将涉及到新能源发电、新能源并网接入、大容量能量存储、特高压输电以及数字化变电站、智能计量等广泛的相关领域，为全球电力设备企业打开了一个前所未有的巨大市场，同时也对半导体厂商和设备厂商提出了更高的技术挑战。

智能电表投资是国家电网公司智能电网投资中配电环节的重要组成。

根据国家电网公司的智能电网建设规划，2011-2015年智能化投资总量将超过2800亿元，到2020年，智能化投资总量将达到3841亿元，其中配电环节占比将超过20%。

截至目前，国家电网公司已经累计安排287个试点项目，其中建成投产的项目有243个，投资约750亿元。

有业内人士分析认为，受全球环境影响，我国智能电表市场未来几年将迎来大发展。

不管是普通用户还是公用事业供应商，节能减排都是关注要点，因此我国智能电表产业就更具吸引力。

随着电力事业的蓬勃发展及智能电网的全面建设，作为连接电网与用户的关键节点，智能电能表的作用凸现出来，它已成为智能电网的基础设备之一，亦被视为智能电网发展的“先行者”。

3.项目创新点

智能电表现在的应用已经相当广泛，技术也逐渐成熟，那么我们这个智能电表要怎样才能竞争得赢市场上的那些已经成性的电表呢？

针对这个问题，我们团队的人经过长时间的讨论，最后得出一个方案，也是本项目的创新点。

现在很多用户都会担心家庭里面的用电情况，但是经常出去看电表是很麻烦的，我们的智能电表就是为了解决这个问题开发出来的，就是用户不用出去，通过我们设置的一个按键，按一下按键，就可以在家里面看到用电情况，而且还可以为这天的用电费设置一个上限值，当快达设置的上限值后，便会听到警报声音，这个警报声音包含两方面的意思，第一是提醒用户节省用电，第二是提醒用户你这天打卡的钱快没有了。

加上这个系统后，用户便可以不用担心家里面的用电情况，有我们的智能电表帮用户实时报数据。

二、项目研究内容和拟解决的关键问题

项目研究内容：

现在的智能电表已经实现了很多功能，所以我们主要研究的是我们新加上去的功能，就是研究如何通过单片机给用户实时传输数据通过LED液晶屏显示出来，单片机如何驱动语音报警系统，单片机怎样检测用户每时每刻的用电情况并且反馈给用户。

以下用一个方框图来说明我们想实现的功能。

图1创新模块

当然我们研究的内容还包括了怎样把我们这个智能电表推广到每家每户，说到智能电表，造价肯定比一般的机械电表要贵，那么对于比较贫困的家庭，他们会想安装这个智能电表吗？

这个就需要政府采取一定的手段，比如说换智能电表的用户，有一定的补贴。

就像现在市场上很流行的以旧换新政策一样，这个智能电表在农村的应用绝对是方便人，有些地方比较偏僻，那么他们交一次电费都不知道要去多远的城镇，有我们这个智能电表就可以省去很多这些麻烦，因为你可以通过打卡为你的智能电表充钱，有钱了就有电用了。

项目拟解决的问题：

●单片机实时可以采集数据给用户。

●单片机与无线传输模块的联系。

●单片机驱动LED显屏显示信息。

●打卡模块和LED显屏在不工作的情况下处于待机状态。

●智能电表的推广。

三、项目研究与实施的基础条件

项目研究的基础条件：

智能电网的发展很迅速，在本文中也说到现在的智能电表的发展情况，现在的智能电表的技术已经相对成熟，为我们的研究提供了一定的基础条件，单片机、语音系统的技术也相对成熟，我们开发起来，很多问题就可以避免。

项目实施的基础条件：

●智能电表工作环境：

智能电表表体的制造技术门槛虽然不高，但是跨入该市场的门槛很高。

首先，智能电表的主要客户不是电力公司，不然就是公共事业业者，这些业者长年提供电力给下游客户，对于电表规格有自己一套需，这对于新进业者而言便形成一道无形的门槛，很难跨越。

此外，智能电表需要的零组件，与台湾擅长生产的电子零组件，在功能上的重叠度非常高，主要差异在于环境的耐受能力。

电表设备对于环境的要求十分严苛，毕竟电表装设的位置不是在户外，就是在地下室，这些地方可能是高温或低温环境，可能是潮湿或干燥的地区，更可能经年累月受海风侵蚀，或是接触到各类化学药剂或气体。

而智能电表必须要求在这些环境下都能正常运作。

这与一般室内用的资通讯产品有非常大的差异。

因此，智能电表或许可视为一个需在恶劣环境下运作，且具有通讯模块的微型计算机，这使得有兴趣投入智能电表领域的业者，必须要具备生产高环境耐受度零件的能力。

●软件方面：

本项目是基于Cortex-M3单片机上的智能电表，所以在软件方面主要是对单片机的编程，我们团队里面有人熟悉单片机的编程，为我们实施方案提供了比较好的条件。

而且我们团队已经实现了软件模块的建设，现在正在添加新的功能，基本的计费，采集信号的程序已经写好，经过测试无误了。

现在致力于编写控制语音系统的程序。

●硬件方面：

在硬件方面我们主要设计单片机电路、语音系统电路、无线数据传输电路、信号采集电路、人机交换电路、数据储存电路、时钟电路、电源电路。

目前我们我们团队已经完成了单片机电路、信号采集电路、人机交换电路、数据储存电路、时钟电路、电源电路的设计，而且还是通过测试无误的。

我们心在主要设计语音系统电路、无线数据传输电路。

我们团队里面还有善于硬件设计的人。

●市场推销方面：

在我们的团服里面有善于市场方面的人，所以我们的项目完成后，就可以比较快的向市场推销，而不用找人来为我们推销项目，为我们的作品更加快的推向市场提供良好的条件，也省下了不少的时间。

加上现在的市场需求量这么大，我们的作品又是齐聚优势的一个作品，还可以为用户提供多选择的一个作品，比如说语音系统，有些用户会需要，有些用户不需要，这个语音系统可以关闭，而不影响电表的正常运行。

相信在市场应用上会得到很大的推广。

●基本工作图：

图2基本工作原理图

●用户可使用模块

此模块是我们的创新点模块，上文已经有写到，详情请参照图1.

四、项目实施方案

●我们团队打算以点带面的形式向市场推销出我们的产品，先和外面的制造商合作，让外面的工厂为我们生产产品，我们为工厂提供技术，再由销售公司为我们推广，我们可以通过一些信息手段，推广我们产品，每安装一户，我们从中收取一定的费用。

●队员做好分工，分别主要负责：

①产品制作—项目管理（1人）；

②产品制作—硬件设计（1人）；

③产品制作—软件编程（1人）；

④市场推广与应用—市场调研并撰写报告（2人）。

2、2013年05月——2013年12月：

（1）制作出产品模型；

（2）查找资料，研究市场上现有产品的优缺点，集众所长，制定产品研发方案；

（3）多方式、多渠道采集市场推广信息，与时俱进，追踪市场行情，分周期撰写实践报告。

3、2013年12月——2014年4月：

（1）不断完善产品软件程序；

（2）软件和硬件联调；

（3）研究市场需求分析，做模拟市场推广。

4、2014年5月：

整理文档，提交结题报告。

五、学校可以提供的条件

1、学校图书馆为课题组成员提供了丰富的图书资料，使得课题研究有了大量的资料基础和信息资源。

2、独立的实验室及各种研发过程中必须的仪器为课题组成员提供了一个优异的开发环境。

3、专业老师的指导和学校开展的相关讲座促进了交流、学习。

六、预期效果

智能电表能够精确的计算电量，整块电路的运行稳定，通过一按一个按键，LED液晶屏上便显示出用电情况，剩余的钱。

用户可以设置打卡钱，如果用户开了语音报警系统，那么当所设置的钱快用完的时候产生警报。

打卡模块，LED显示模块，语音报警系统模块，在没需求的时候处于待机状态。

七、经费预算

资助金额：

15000

预算科目

金额

根据及理由

产品制作耗材

10000

用于产品制作及完善

市场调研经费

4000

深入各地进行市场调研所需经费

繁杂事务物资消耗

1000

与项目相关工作的不确定支出

八、导师推荐意见

该项目符合社会发展的需求，与时俱进，有其自主创新的地方，从社会政策和市场需求以及产品的人性化角度出发，有利于电网系统的完善和人民生活舒适度的提高。

本人强力推荐该项目申报立项。

签名：

黄少辉

2013年3月20日

九、院系推荐意见

院系负责人签名学院盖章

年月日

十、学校推荐意见

学校负责人签名学校盖章

年月日

十一、省教育厅评审意见

单位盖章

年月日

注：

表格栏高不够可增加。