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设计说明书部分资料如下
设计摘要：
本设计旨在实现基于单片机的老旧小区配电网故障定位功能。通过对配电网设备的电压参数、电流参数以及温度参数进行检测，同时利用光敏传感器监测故障指示器状态来综合判断故障情况。
当检测到电压低于设定值时，判定为断路故障，对应故障灯亮起；电流高于设定值则认定为过载情况，故障灯亮起；温度超过设定值意味着存在短路故障，故障灯也会亮起。若出现上述故障但故障指示灯未正常亮起（通过光敏检测及APP上故障灯状态对比），蜂鸣器将启动报警。
此外，各项检测数据可在OLED上显示，并借助4G传输至阿里云平台实现数据存储与展示。用户还能通过手机APP查看短路、过载、断路等故障状态，各参数的数据情况、阈值参数以及故障灯状态，且能利用按键和手机对阈值进行设置，为老旧小区配电网故障监测与定位提供了有效的解决方案。
关键词: 故障监测,单片机, 光敏传感器
字数：11000+
目录：
摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 课题研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.3 4G模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 阈值设置实物测试
5.3 光照模式实物测试
6 软件调试
6.1 软件介绍
6.2 数据功能测试
6.3 阈值设置功能测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 研究背景与意义
随着城市的不断发展，老旧小区的配电网由于建设时间较早、设备老化等诸多问题，故障频发且排查定位困难，给居民的正常生活用电带来了极大不便，也增加了供电部门的运维压力，因此对老旧小区配电网故障定位进行有效设计具有重要的现实背景和意义。
从背景来看，老旧小区配电网的线路、设备等历经多年使用，绝缘性能下降、线路老化、接触不良等现象普遍存在，这些隐患极易引发短路、过载、断路等各类故障。而传统的故障排查方式往往依赖人工巡检，效率低下且及时性差，很难在故障发生的第一时间准确知晓故障位置和具体情况，导致维修工作的延迟，长时间停电会影响居民正常生活秩序，诸如照明、电器使用等都无法正常开展，甚至可能影响到一些依赖电力运行的医疗设备等，给居民生活带来诸多困扰。同时，对于供电部门而言，人工巡检耗费大量人力物力，且面对众多老旧小区的复杂配电网，很难做到全面、精准地掌握各区域电网运行状态，不利于合理安排维修资源和提高运维效率。
在意义方面，本基于单片机的老旧小区配电网故障定位设计能够实时监测配电网设备的关键参数，如电压、电流和温度等，通过精准的传感器检测以及合理的判断逻辑，快速且准确地定位故障类型，无论是短路、过载还是断路等情况都能及时发现。这不仅能大大缩短故障排查时间，减少停电时长，保障居民生活用电的稳定性，提升居民生活质量，还能让供电部门更高效地调配维修力量，及时修复故障，降低运维成本。而且数据可传输至阿里云平台存储以及通过手机APP展示查看，方便管理人员进行长期的数据统计分析，进一步优化配电网的运行维护策略，为老旧小区配电网的安全、稳定、高效运行提供有力支撑，推动老旧小区电力系统的智能化升级改造。
1.2 国内外研究现状
在当今全球范围内，针对配电网故障定位的研究一直备受关注，尤其在老旧小区配电网这一领域也有着诸多探索与实践成果。
国外方面，许多发达国家较早地开展了智能配电网相关研究，在故障定位技术上有着深厚的积累。例如，一些欧美国家利用先进的传感器技术结合智能算法，构建起了较为完善的配电网故障监测与定位系统。他们广泛应用高精度的电流、电压传感器，将采集到的数据通过高速通信网络传输至后台监控中心，运用机器学习、人工智能等算法对数据进行深度分析，从而精准判断故障位置及类型，大大提高了故障处理的效率。同时，部分国家注重配电网与智能家居等系统的融合，使得居民能更直观地了解所在区域配电网的运行状况，在故障发生时也能及时收到通知。而且，国外在相关标准制定上也较为完善，保障了不同技术、设备之间的兼容性与协同性，推动了故障定位技术在实际配电网中的广泛应用。
在国内，随着城市化进程的加快以及对供电可靠性要求的不断提升，老旧小区配电网改造及故障定位技术的研究也日益深入。我国科研团队和电力企业积极研发适合国情的故障定位方案，一方面大力推广物联网技术在配电网中的应用，通过在设备上安装各类传感器，实现对配电网运行参数的实时采集，并利用无线通信技术将数据传输至云平台，借助大数据分析手段来定位故障。另一方面，我国自主研发的单片机等控制芯片性能不断提升，成本逐渐降低，为基于单片机的故障定位系统提供了良好的硬件基础，使得此类系统能够在更多老旧小区配电网中得以应用，并且不少地方已经开展试点工作，取得了良好的效果，在提升老旧小区供电质量和故障处理效率方面发挥了积极作用。不过，与国外相比，我国在部分高端算法应用以及不同系统间的融合深度上还有进一步提升的空间，仍需持续投入研究与实践。
1.3 研究内容与方法
本研究主要聚焦于老旧小区配电网故障定位的相关内容。首先，围绕配电网设备的电压、电流、温度等关键参数展开检测机制研究，确保能精准获取数据。同时深入探究如何利用光敏传感器可靠检测故障指示器状态，完善故障判断逻辑，使其能准确识别短路、过载、断路等各类故障情况。
在研究方式上，通过理论分析构建合理的故障定位模型，明确各参数阈值设定及故障判断依据。接着进行实验模拟，搭建与老旧小区配电网相似的测试环境，对设计的故障定位系统反复测试，收集实际运行数据，分析系统的准确性、稳定性以及响应速度等性能指标，依据测试结果不断优化改进，最终形成切实可行的老旧小区配电网故障定位方案。
