基于多智能体技术的无线协同抄表系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

长期以来，供电企业电能数据的抄算都是基于电能表的手工作业方式，即每月定期派人到各用户那里抄录电表的用电数据作为电费计算和收缴的依据，管理部门对收集到的数据进行统计相当耗时耗力，而且入户抄表很难一次性完成，周期经常被拉的很长。近年来，随着我国经济的迅猛发展，科学技术水平的不断提高以及对城镇居民用电一户一表改造的实现，使得用电居民及用电量剧增，从而给抄表工作带来了更加繁重的工作量。

随着科技的进步和工业自动化的发展，高度集成化、智能化的抄表系统不断推陈出新。现有抄表系统已经经历了三个发展阶段，即手动抄表阶段，预付费抄表阶段以及自动抄表阶段。

传统的住户抄表、收费管理系统，多采用抄表人员上门抄收或ic卡预付费方式。抄表员入户抄表存在安全隐患，比如在sars期间，很多地区就连续近两个月没有抄表和付费。ic预付费方式尽管避免了入户抄表的问题，但存在稳定性不好，容易被破坏、并且单向付费管理，缺少反馈通道，一旦终端设备出现故障，系统不能及时知道，可能会造成比较大的经济损失。传统的人工抄表方式有数量大、误差大等缺点，而且有些电表安装地点偏远，有些则需带电作业，危险大，费时费力，除了造成资源的浪费外，在实时性，准确性和应用性等方面都存在不足。

2. 研究内容和预期目标

设计一个基于多智能体的无线抄表系统，包括了采集结点、汇聚节点、网关节点和集抄中心，通过无线通信技术（lora）进行数据传输。

主要研究内容：

（1）关于采集节点，汇聚节点，网关节点的设计。采集节点主要负责电能数据相关的数据采集，该节点由智能电表、主控芯片stm32、有线通信模块、无线通信模块、显示模块以及电源模块组成；汇聚节点主要负责协同、调度采集结点，并将通信区域内的采集节点的数据汇集，该节点由主控芯片、无线通信模块、显示模块以及电源模块组成；网关节点主要负责与互联网的连接；集抄中心主要负责收集与管理接收到的电能数据。

3. 研究的方法与步骤

拟采用的研究方法：

通过lora无线通信技术传递多个智能体节点采集的数据，得到一个基于stm32的无线协同抄表系统。系统主要包括电表集抄管理中心、lora射频传输模块、gprs公网和网络节点，其中网络节点包括汇聚节点、中继节点和终端采集节点。该系统采集节点和汇聚节点之间采用 lora无线一对多的通信方式，采集电表用电信息及状态信息；汇聚节点负责收发采集节点的数据，并通过gprs公网 ，将数据上传到电表集抄管理中心。采集节点向下与智能电表根据modbus通信规约通过rs485方式连接,向上借助lora网络的超长距离无线通信能力与汇聚节点通信，将采集的电表数据通过汇聚节点传回电表集抄管理中心。其中要运用到单片机原理、多智能体技术等的相关理论知识、lora基本原理、stm32基本原理、stm32的硬件组成及结构、stm32编程方法等相关理论知识。

步骤：

4. 参考文献

[1]袁玉英,罗永刚,袁慧祥.基于lora技术的无线智能电表设计[j].电子世界,2018, 556(22):204.

[2]关宇晟,王筱东,韦光亮.基于lora的低功耗物联网方案[j]. 计算机产品与流通, 2018, 000(004):p.287-288.

[3]陈旿,张鑫,金鑫,李泽宏,洪亮.一种多智能体协同信息一致性算法[j].航空学报,2017,38(12):209-221.

5. 计划与进度安排

（1）2022-03-1～2022-03-14 查阅技术资料，确定研究内容和系统架构，撰写开题报告；

（2）2022-03-15～2022-03-28 结合总体架构，完成系统硬件选型、系统软硬件功能分析和设计；

（3）2022-03-29～2022-04-25 设计系统硬件电路，编写系统软件程序；