智慧電網之用電監控實作 Advisor : Lian-Jou Tsai Student : Bing-Fen Huang Date : 2013/4/03
目錄 摘要 前言 Modbus通訊協定簡介 系統架構 用戶端單機介面之設計 用戶端單機介面之軟體設計 實驗結果 結論 參考文獻
摘要 本文所提出智慧型電網的系統架構是由eMeter Server透過Modbus此通訊協定來和電表設備做通訊並對所有電表做資料的收集和分析並存入資料庫。 提供了Web Server讓使用者直接開啟瀏覽器就可進入用電監控的操作介面進行操作。
前言 節能發展層面: 智慧電網是近年來在國際上很熱門議題，是整合發電、輸電、配電及用戶端的現代化電力網路，可降低用電量及提升使用端能源效率: 建築層面節能 設備層面節能 管理層面 智慧電網是近年來在國際上很熱門議題，是整合發電、輸電、配電及用戶端的現代化電力網路，可降低用電量及提升使用端能源效率: 自動讀表(AMR, Automated Meter Reading) 讀表的基礎建設(AMI, Advanced Metering Infrastructure)
Modbus通訊協定簡介 是一個主/從協定，半雙工方式傳輸。 採用RS-232或RS-485串列傳輸的連接方式。 可以透過任何傳輸媒介來進行通訊，例如:雙絞線、無線通訊、乙太網路…等。 Modbus協定有兩種的通訊模式: ASCII RTU
系統架構(1/4) 硬體基本架構包含: 軟體部分則包含: 智慧型電表設備 RS-485的連接方式 Web Server eMeter Server 軟體部分則包含: Python Web程式 Modbus通訊協定
系統架構(2/4) 系統架構圖
eMeter Server要和電表設備的傳輸流程圖 系統架構(3/4) eMeter Server要和電表設備的傳輸流程圖
系統架構(4/4) 顯示器和Web Server的傳輸流程圖
用戶端單機介面之設計(1/2) PyQt4 Qt designer的操作介面 對於Python來說是創建GUI的函式庫。 屬於開放源始碼的跨平台套件。 專屬製作GUI的工具Qt designer。 Qt designer的操作介面
用戶端單機介面之設計(2/2) 用戶端PyQT4視窗介面
用戶端單機介面之軟體設計(1/4) 電表設備 讀取的資料格式 RS-485的連接方式 通訊地址 : 0~247 傳輸方式 : 非同步主從半雙工方式 資料禎格式 : 一位起始位元，8位元資料，偶校驗位元，一位停止位元 讀取的資料格式
用戶端單機介面之軟體設計(2/4) 寫入的資料格式
用戶端單機介面之軟體設計(3/4) 軟體設計: 系統軟體架構
用戶端單機介面之軟體設計(4/4) Connect按鈕觸發動作 Write按鈕觸發動作 Save Excel按鈕觸發動作 進行連線的測試 (RS-485或Internet) 通訊位址測試 資料封包建立 進行資料讀取 Write按鈕觸發動作 暫停資料讀取並發送寫入的資料封包 Save Excel按鈕觸發動作 初始化並從GUI讀取儲存的路徑、筆數和間隔時間 進行資料儲存
實驗結果(1/2) 各項諧波參數
實驗結果(2/2) Excel檔所儲存的資料
結論 本文所提出智慧電網的系統架構，在經過我們的實做和測試之後，已經可以進行電表的設定、寫入、即時顯示用電的資料訊息、Excel檔的儲存等等的功能。 在未來我們將進一步的去進行遠端監控的實作和測試。
參考文獻 成潔(2008) ，Linux窗口程序設計—Qt4精彩實例分析，清華大學。 孫廣磊(2007)，征服Python 語言基礎餘典型應用，人民郵電出版社。 廖常初(2005)，PLC編程及應用，機械工業出版社。 楊謙柔(2000)，綠建築設計評估工具之研究—以辦公建築為例，中國文化大學建築及都市計劃研究所碩士論文。 John E.Grayson(2002)，Python與Tkinter編程，國防工業出版社。 Michele Sliger，Stacia Broderick(2008) ”The Software Project Manager's Bridge to Agility” Addison Wesley。
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