能耗监测数据采集器的设计

摘要

随着社会的高速发展，能耗浪费有不断加剧的趋势。因此，积极响应国家节能减排的号召，切实推进节能降耗工作的展开对于全社会有着十分重要的作用。要想实现能源的节约使用，就必须对能耗的使用情况进行监测。通过对实时能耗数据的采集以及分析，才能对能源高效合理的分配提供指导。能耗监测系统硬件架构中最核心的部分就是数据采集器。将现场的智能式仪表的数据进行实时、准确的采集、存储和管理，对能源的高效的合理分配具有重要的意义。本文根据能耗数据采集的具体工作需求，设计了一个专门用于建筑能耗监测系统数据采集的装置——能耗监测数据采集器。 首先，分析数据采集器研究的背景及具有的现实意义，了解国内外数据采集器的研究现状，提出本论文研究的主要内容。其次，结合数据采集器的工作要求，提出了数据采集器的总体硬件设计方案，设计选用STM32F103VET6作为微控制器，通过RS-485接口与各能源消耗计量仪表进行通信。详细给出了微控制器外围电路的设计，电源电路的设计，RS-485以及RS-232通讯模块电路的设计，以太网通讯电路的设计以及数据采集器的硬件抗干扰设计。第三，提出了能耗数据采集器的软件设计，结合数据采集器工作稳定性的要求，以C/OS-II嵌入式操作系统为基础，给出了uIP协议栈的移植与实现，采集数据的程序设计，Modbus-TCP的实现以及采集数据的加密处理。并且开发设计了数据采集器配置软件，方便对数据采集器进行信息的配置。最后，结合数据采集器的设计的需求，对数据采集器和配置软件进行了联调测试。测试结果表明数据采集器达到了预期的设计要求。