摘要：人工智能技术的进步，加大了对数据的需求，同时也带动了数据采集、传输、分析、应用等各环节的技术发展。智能电表作为采集终端，实现了电力数据的高效采集和传输。物联网平台的统一设备接入和数据传输功能技术，为不同智能电表产品提供了更加简便的接入方法，基于物联网的数据采集也提供了智能化的能源应用与节约方案。同时，建设泛在电力物联网是当前国家电网公司落实“三型两网、世界一流”战略目标的核心任务，因此，新一代智能电能表提出了从满足最基本的计量需求设备转型为集计量、通信、数据采集、控制等多功能的新型智慧能源网关的技术需求。

关键词：电力系统；智能电表；电力信息采集系统；原理；应用

引言

在智能电表的众多模块中，晶振模块是其中最重要的模块。大多数硬件工程师都熟悉振荡器，但真正了解共诺原理的寥寥无几，更不用说如何正确设计晶体振荡器电路模块了。在智能电表设计实践中，硬件设计人员甚至没有真正关注振荡器设计，直到他们意识到振荡器无法正常运行（通常在它已经生产时）。许多开发项目因为晶振电路模块没设计好而导致项目延期。设计阶段的振荡器模块就应该关注，而不是到制造阶段。本文介绍了晶体振荡器的基础知识并提供了一些好的振荡器设计方法。

1智能电表三大功能

第一，远程抄表。基于无线网通信的智能电表，可以实现对电能量的远程抄送，不需要人工到达现场进行。第二，双向计量。电表基本功能为采集用户端的电器电流、电压等数据信息，对数据进行储存，电网可以通过智能电表对用户用电情况进行数据采集，同时，用户可以通过智能电表看到这些数据。第三，双向通信。智能电表通信性能主要取决于智能电表的实时性、稳定性和智能化。用户可以通过智能电表获得电力部门的相关信息，例如实时电价、分段电价、停电复电情况等。无论是电力部门采集用户端信息抑或用户获取电力部门相关信息，都是通过智能电表双向通信的功能完成的。

2 LoRa技术的优势及特点

LoRa技术的初衷是为用户提供一种便捷能实现较远距离数据传输、具有一定安全性、操作简单的无线传输方案。目前，WiFi在常见无线技术中使用最多，主要工作在2.4～5G频段，使用带宽25MHz、20MHz、40MHz、80MHz和160MHz不等，其特点是高速率、覆盖范围中等、高能耗。4G使用也较多，具有高速率、广覆盖和支持高移动性。其次是蓝牙，如蓝牙耳机、蓝牙鼠标、蓝牙键盘等，具有小覆盖、小网络、低速率和相对节能的特点。LoRa通讯可解决物与物间的远距离通信，使用LoRa技术的设备，在基站高覆盖范围的前提下，能连接更多设备，且能耗低，还可以依靠电池运行数年，价格便宜，对数据速率要求也很低。总之，LoRa的优势包括远距离传输、成本低、易于建设和部署、电池使用寿命更长。发展LoRa通讯技术对整个智能化电表行业发展均具有较大的实际意义，在提升工作效率的同时，也优化了服务质量。

3电力系统中的智能电表和电力信息采集系统设计

3.1优化电力企业资产自动识别信息

优化电力企业资产自动识别信息时，首先应明确电力企业的责任主体，进一步细化岗位职责和责任层级，确定各信息环节流程及相应内容，明确规定信息程序及岗位等，通过资产清查确定实际资产数据，并通过资产的核对查明系统信息的真实性，分析各类资产的盈亏原因，加快资产的周转，实现实时化的资产流转，建立一系列从级联设备采购的供应商选择到计量产品质量评估等一系列的资产评价机制，为后续的采购计划制定提供可靠的数据来源，从而实现计量产品的质量控制。结合电力企业资产信息的实际情况，规范固定资产数据，及时掌握资产增减变动情况，严格核查资产信息的准确性、全面性以及实时性。加大对计量回退资产清理报废工作的重视程度，重复检验折回的资产，确保所有在库中存放的计量设备的检验频率高于每6个月1次。为了进一步减少资产的各项损失，对部分计量设备进行轮换和相应的改造维护，明确规范资产回退信息，及时实施设备折回以及调配等任务，确保各工作环节衔接顺畅，达到资产自动识别信息优化的效果。

3.2操作平台设计

①分布式文件系统可实现电力电能计量信息的存储，该系统扩展性高，能够灵活配置业务。②海量实时数据管理系统基于云计算实现存储和管理大量实时数据，目前通用数据库存储和处理实时用电信息数据时具有局限性，而该系统通过简化数据模型、扩展分布式存储资源解决上述问题，以保证整体流程顺畅运行。系统采用内存和磁盘组合存储的分布式数据处理思想，电力电能计量信息为实时数据，使用内存存储实现信息存储与检索，首先通过实时数据库对其进行实时处理存储，形成历史数据文件块，再通过并行计算系统分割和压缩文件块，最终实现数据存储；存储用户与重要负荷电表数据文件采用磁盘存储方式，存储采用文件与数据结合方式实现，检索技术使用哈希表数据结构。③并行计算系统使用ＭａｐＲｅｄｕｃｅ并行模式完成用电信息的统计与分析。④分布式并发控制系统实现即时刷新数据。⑤平台安全管理系统负责管理整个操作平台的安全，具体功能为系统、用户和权限管理，以及报警等安全监测功能。

3.3ＰＣＢ设计实践

（１）必须尽可能避免高值的杂散电容和电感，因为他们可能会引起振荡并导致无法启动的问题。（２）尽可能减少走线长度。（３）使用接地层来隔离信号并降低噪声。如，在晶体保护环正下方的ＰＣＢ层上使用局部接地层；将晶体与其他ＰＣＢ层上的串扰信号隔离开来。接地层只在晶体附件需要，而不是整个电路板。（４）ＶＳＳ路径将振荡器输入与输出隔离，将振荡器与相邻电路隔离。在ＣＬ１和ＣＬ２下发结束的末端接ＶＳＳ路径不与晶体下发的接地层接触。（５）在每个ＶＤＤ路径和最近的ＶＳＳ路径之间使用去耦电容，以减少噪声。（６）晶体附件的ＰＣＢ区域上需要用三防漆保护，防止湿气、灰尘、湿度和极端高低温度的影响。

结束语

针对智能电表应用背景下，大数据的查询、管理、分析和可视化的问题，建立了一套数据结构查询系统，提出了数据查询模型，实现了能源消费大数据查询和可视化，得到了以下几个主要结论：①采用本文建立的数据文件框架和模型，可有效针对家庭用户、区县电网、市区电网以及省级电网，在不同时间周期内的用电数据进行可视化展示和查询。②数据查询时延的对比分析结果表明，这意味着随着查询数据量从10个智能电表文件增加到1000000个，采用磁盘进行数据查询的速度相比内存更快。③数据传输速度的对比研究结果表明，内存的数据传输速度优于磁盘，原因是内存缓存在迭代查询中提供了内存计算，有助于降低数据查询延迟。实际工况中建议小数据集查询时使用磁盘缓存，在处理大中型数据集时则建议使用内存。

参考文献：

[1]康盛，张衍奎，陈治平.基于嵌入式系统的电力配电柜采集及显示终端开发[J].电气自动化，2021，43（01）：17-20.

[2]陆成龙，刘忠德，朱继涛，蒋李亚，石浩然，周志荣.基于ERP的电力系统设备缺陷诊断方法[J].自动化与仪器仪表，2021，（01）：65-69.

[3]马艳丽.交直流配电网可靠性比较测试系统设计[J].舰船科学技术，2021，43（02）：115-117.

[4]张亚南，付艳芳，张岩.5G通信技术在电力物联网中的应用[J].电子测试，2021，（02）：67-69+26.

[5]张高山.基于ATMEGA64的电力采集器设计[J].农村电气化，2021，（01）：60-61.