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基于AMI与RFID技术智能双向电表研究 　　摘 要 智能配电网作为智能电网的重要组成部分，有较为广泛的互动功能，尤其在用电信息的互动方面。AMI技术实现的是有IP地址的智能电表和电力公司之间的电信息的自动双向流通。本设计采用AMI（高级计量架构）的技术，在达到准确测量电能的基本要求下，采用RFID技术实现自助缴纳电费。该智能电表以msp430低功耗处理器为核心，开发了一整套软硬件装置。实验证明，该设计运行稳定，测量准确，实用性强。 　　关键词 智能电表；AMI；msp430；RFID 　　中图分类号TM93 文献标识码A 文章编号 1674—6708（2012）76—0071—02 　　0 引言 　　智能配电网是智能电网中配电网的核心内容，与传统的电网相比，其在用电信息互动上有很大优势。高级计量架构（Advanced Metering Infrastructure，AMI）技术是基于智能电表，通过IP技术，实现电表与供电双向通信及信息流通的一种架构。高级电表架构有点在于为电力公司提供实时能耗数据的同时，允许客户在使用过程中以价格为基础，对能源使用细节做出明智的选择和最优的调整。高级计量架构被认为是智能网络计划的重要组成部分。AMI，是由智能电表、双向通信网络、量测数据管理系统和用户户内网络4方面组成。和传统的电表相比，新型智能电表作为一个多功能的用户侧终端装置，不仅可以记录用户电能消费量，还可以详细采集反映用户用电情况的电量数据，实时监测配电网实时运行状态，并可向用户端进行配电控制。另外，该装置可实现网上用户服务信息，当用户采用RFID射频卡进行身份识别后，就可实行电费缴纳、用电查询、停电投诉等服务。 　　1 功能需求 　　通过长期的实地考察和功能调研，新型智能电表具有以下功能： 　　1）双向电能数据测量的功能。 新型智能电表除了可以记录从电网上获取的电能，还能记录用户送到电网上的电能，并具有分时计量正反向有功电能的功能，从而可以有效杜绝类似盗电事件的发生；2）运行状态显示功能。新型智能电表可以在预设的特定时间段内采集系统的运行参数，包括总功率、平均电压、平均电流等参数，同时具备具有键盘清零功能；3）安全警报功能。当新型智能电表监测数据超过预设限度后，系统会发出报警声并立刻切断线路，从而起到安全保护的功能；4）RFID识别功能。用户仅需持有IC卡在电表周围1M内，LED即可显示剩余电费和当月的累计电费；5）分时计费功能。目前全国大部分省市都采用分时段计费，因此该产品可由供电公司通过网络设置时段和相应费率，实现用电量的分时计费。 　　2 系统硬件设计 　　系统硬件整体原理，主要包括msp430低功耗处理器、集成计量模块、IC卡接口、网络接口模块、LED显示模块、键盘模块、储存模块、电源模块等组成。 　　2.1 msp430微控制器 　　新型智能电表需要对输入的电能信号进行实时的采样处理，并通过高效的解码算法对采样信号进行数据处理，此过程比较复杂， 因此对CPU数字信号处理能力有快速、高效的要求，而在另一方面，出于对成本的控制，我们采用了TI公司的MSP430铁电储存处理器。该处理器有独立的累加器、乘法器， 它具有一个16位的硬件定时器，6个独立的可编程DMA通道（直接存储器访问通道）， 可以在不影响CPU 运算速度和效率的情况下， 在内部存储器、片上外设、外部存储器之间进行数据的传递。而采用铁电储存器可以RAM的运行速度储存和读取数据，很大程度上提高了运算速度。而在待机状态，它的运行功耗电流只有1uA，满足节能环保的要求。 　　2.2 ADE7848计量芯片 　　ADE7848是ADI公司的一款高度集成测量芯片。该测量芯片可读取有功功量、无功功量、电压、电流等数据。ADE7858采用3.3V供电，可以通过SPI或C与MCU进行通讯。保证数据的有效性，设计程序每100ms从ADE7848读取数据至储存器中。ADE7848电路图如下。 　　2.3 RFID射频模块 　　目前国内市场上应用较为广泛的RFID卡一般采用Mifare芯片，而该装置采用的是Philips公司生产的支持ISO/IEC 14443A协议、13.56MHz非接触式通信RC500读写器芯片。下面是RC500芯片的基本参数。 　　能量传输——变压器原理，电子标签无源； 　　工作频率——13.56MHz； 　　通讯结构——半双工； 　　数据速率——105.9kHz； 　　接口类型——并行。 　　MFRC500芯片支持ISO 14443A协议所有的层，其模拟电路构成包含射频发送器模块和接收器模块。发送器模块在不增加有源电路的情况下就可以直接驱动工作距离最高达10cm的天线，接收器模块可以方便、快捷的对来自符合ISO 14443A协议的卡信号进行解调、译码。MFRC5