基于STM32的远程电能监测系统设计

田朋刚 严宁 丁礼磊 安康学院电子与信息工程学院

随着电子信息技术和互联网的飞速发展，对设备的远程监控在我们生活中应用非常广泛，它使我们生活更加快捷、方便。电能是我们生活不可或缺的重要能源，电网的安全运行关系到国民生产的方方面面，然而三相交流系统中存在大量的非线性和不对称性设备，以及各种故障会影响电网质量，所以需要时刻掌握了解电网的运行的状况，对电网的各种参数进行实时监测，并能够及时地将监测数据传递至远程监控端，供相关人员观测和分析[1]。

一、系统设计

系统主要由电能采集终端、网关设备和远程监控平台构成，系统结构如图1所示。系统通过电能计量传感器获得终端电能数据，经单片机STM32 处理后通过CAN 总线的方式传传输到网关设备，然后将数据通过Internet 网络和MQTT 服务器发送到远程监控平台，然后将数据进行显示、存储等[2]。(见图1)

二、硬件设计

(一)主控模块

图1 系统结构图

为了使测量方便可靠、降低成本，本系统使用STM32F103C8T6 单片机作为主控制芯片。该芯片系统功耗低，具有CAN 总线接口，方便各个远程监控终端、网关设备进行通讯，同时有5 路USART接口[3]，能方便与Wifi 模块以及电能计量传感器进行通信。

(二)传感器模块

本系统采用的电能计量传感器模块是深圳市艾锐达公司的IM1253B 单相交直流模块，该模块可以测量45～65Hz 的交流电压、电流、功率因数、功率和电能等数据，可通过串口方便与其他单片机进行通讯。

三、MQTT 服务器

MQTT 协议是广泛应用的物联网协议，使用MQTT 协议需要MQTT 的代理。本次设计使用开源的MQTT 组件来在阿里云服务器搭建一个MQTT 服务器，具体搭建过程可以参照相关文档。搭建完MQTT 服务器后，远程监控终端和远程监控平台的就可以信息交互。

四、远程监控平台

远程监控平台使用C#语言开发，开发平台是visual studio2010。官方提供了与MQTT 服务器的动态库，包括服务器的连接、数据的发送和数据的接收函数等。监控平台接收过来的数据，可以一边实时显示，一边存储在本地数据服务器中，方便后续的分析和处理。本系统使用的数据库时Microsoft SQL Server 2008。

五、结语

本系统以自己搭建的MQTT 服务器作为数据中心，可以实现远程监测电能数据，并在远程监控平台显示和存储，在电力系统的智能化、自动化建设中将有一定的应用价值。