抄表系统

抄表系统（精选12篇）

抄表系统 篇1

基础篇

远程抄表系统为实现实时可靠地进行三表 (电表、水表、燃气表) 数据远程抄收而设计。此装置以星型、纵线型、无线电通讯, 三重网络结构实现远程抄表任务, 通过星型网使n个MDM (DD-862S机械式数字化电表) 电表 (例:n=32) 与一个数据采集器连接, 数据采集器通过纵线网络与电台连接, 一个纵线网可连接m个采集器 (例m=128) , 因此, 一个子网可将nm=32×128个电表共享一个电台。这是一种以星型-纵线型-无线型构成的三重网络结构。这种网络结构的组成元素为电表、水表或气表 (以下简称三表) 、数据采集器、无线电收发电台。

随着国内智能化系统的日益发展和完善, 目前在大多数的高档的住宅小区中都开始安装远程抄表系统, 作为现代化管理系统的重要组成部分, 该系统发挥了相当重要的作用。住宅区中每个住户家中的水表、电表、煤气表等计量表计。其安装位置各异, 有些表 (如电表) 集中安装, 有些表 (如水表) 却分散在住户家中;这样就给管理部门的抄表统计工作带来困难。逐户抄表时要耗费很多人力和时间, 而且入户抄表很难一次完成, 有时只能估计。集中式抄表管理系统将使这些问题成为历史。运用本系统后, 再无需进行人工逐户抄表。所有住户表计的计量值将由中心统一抄取。抄一只表只需1秒钟, 省时省力。系统包括了水、电、气自动抄表和家庭防煤气泄漏以及管理部门对用户用水、用电、用气进行实时通断控制等多种功能。

住宅集中式抄表管理系统可实现小区联网抄录电表、水表、纯水表和煤气表的读数, 在小区的管理微机上能进行自动抄录、自动计费、状态查询, 能够记录并打印历史数据, 提供表数据接口, 并在授权情况下进行人工修改、换表和水电气表结算。如果在管理中心添置相应的MODEM或路由器, 可以实现外部远程访问。

远程抄表系统主要是完成电度计量或信息采集、信息远传、后台软件处理和分析三部分任务。前后两部分技术已经成熟, 抄表系统技术关键是解决信息远传——通讯问题。

工频畸变跨台区远程抄表系统, 借助于配电网 (10kV和380kV线路) 做传输通道, 利用信息可以从用户节点 (380V处) 穿越用户变压器直接传递到变电站的特点, 把延伸到供电的每一个角落的分散的、大量节点通讯汇总到变电站一点通讯, 无需单独架设通讯网络, 也无须后续的通讯费用, 经济且实用性强, 从根本上解决了抄表乃至配网自动化的通讯问题。

一、分类

抄表系统系列产品部分主要分为两大类, 一是主站部分, 二是模块终端部分

1. 主站部分

(1) ZZ——2000——X:ZZ——主站;2000——管理2000户表, 一般用于台区表管理系统;X——代表母线分段数, 最多可同时管理两段分列运行的母线。

(2) ZZ——100000——X:ZZ——主站;100000——管理100000户表, 一般用于管理居民和台区同时抄取系统, X——同上。

(3) ZZ——XQ:ZZ——主站;XQ——小区管理, 该种型号的主站一般用于小区物业管理, 安装于小区供电系统的低压端或物业管理办公室, 该主站配有232或485接口, 管理小区范围内的电、气、水、消防等。

2. 模块部分

(1) C C Z——M——X:C——系统号, C——终端, Z——载波, M——脉冲, X——脉冲路数, 范围1——8, 一个终端最多可同时读取八块脉冲表。

(2) CCZ——485:485——代表智能接口, 如智能485表, 带有RS232/485接口的RTU或综合测试仪等, 智能接口单元内的所有数据都可读取, 如U、I、P、Q、COSΦ、有功电度、无功电度等。用户需提供智能接口设备的通讯协议才能通讯。

(3) CCZ——J:CCZ——同上, J——继电器输出, 可用于欠费停电或远程控制等, 用户供电、空调控制、10kV开关控制、380V接触器的投切等, 一般一个模块只提供一路继电器输出干节点。节点能力为AC5A/220V, 提供更大输出能力要单独定做。

(4) C C Z——U:C C Z——同上, U——电压检测功能, 能监测一相电压的电压合格率、极值、停电次数等。

二、特点

1. 远程抄表。

在中控室直接实行远程自动抄表功能, 可组成以中控室为中心的地域性抄表网络。

2. 通讯可靠。

由于采用的是天线定点通讯, 按技术要求安装高度完毕后, 即可进行24小时的通讯, 且不受电网波动的影响。

3. 快捷。

由于抄表速率高, 约每秒一个电表, 因此可进行分时段抄表和计费。

4. 技术手段先进。

通过电子眼识别电表读数, 并严格保持电子读数与表头读数一致。

5. 周期性读数。

根据不同指令, 中控室可对网络内的各电表进行每月一次, 每日一次或每日数次的指定周期性抄读。

6. 可与收费系统联为一体。

三、功能

1. 将电表上显示的数值正确识别出来, 并将该数值正确传送回去。

2. 中控室直接抄读现场用户电表读数, 可进行批量或个别选择抄读, 自动保存抄读的历史数据。

3. 对抄收到的电表数据进行统计、计费、双地址储存, 并形成详细的用电档案。

4. 可进行现场或远程用电校对。

5. 快速进行用电户用电量查询。

6. 分时段抄表, 实现分时计费, 能解决按电网负载的峰谷时段采用的峰谷电价的方式。

四、用途

台区表管理:自动抄收台区有功、无功表电度、台区485接口表内所有功能参数。

线损管理:后台软件可指令冻结所选择的电表在同一时刻的所有参数, 统计低压线损、10kV线路损耗、变电站综合损耗。

供电量、售电量管理:后台软件可指令冻结所选择的电表在同一时刻的所有参数, 对台区、线路、变电站的供电量、售电量进行统计。

欠费自动停电:利用模块的继电器可对欠费用户自动断电。

电压合格率及质量检测:利用模块的电压监测功能完成用户点电压质量监测。

多点管理:主站配置有MODEM, 可在用电管理部门、生产厂家、上级主管单位等处设置MODEM, 进行多点在线管理, 作为信息管理的子系统。

对于手拉手供电用户, 可分别计量不同电源的供电量。

家庭延伸服务:水表、煤气表的自动管理, 遥控空调等设备。

市政延伸服务:路灯、消防的自动管理。

油田延伸服务:油田蝌蚪机自动控制和管理。

配网自动化通讯平台:开关、电容器等设备的自动管理。

五、作用

1. 减少了抄表人员及管理费用

传统的抄表方式是派抄表员到现场去人工抄录, 每人每月抄录2000户左右, 劳动强度大, 抄表人员数量多, 管理成本大。用自动抄表系统, 一个城市的水表抄表工作可以在几分钟内抄完, 这部分成本能在现有成本的基础上降低90%。

2. 减少了人工抄表带来的弊端

由于现场条件的多样性和复杂性, 人工抄表过程中不可避免地会出现少抄、错抄、估抄、飞抄、漏抄、人情抄等情况;少抄、漏抄、飞抄、人情抄给水司带来经济损失, 错抄使水司工作量加大, 也给用户带来了不必要的麻烦。自动抄表可以杜绝上述情况, 抄见率、准确率、正确率达100%。

3. 自动抄表系统在调节水价工作中的作用

水价的调整涉及到每个家庭, 抄表员必须在规定的调价时间点去抄录表数, 平时一个月的工作量现在要在某个时间点上完成, 对抄表员来说这是不可能的, 即使增加人手也做不到。这就必然要在调价时间点左右几天来完成, 这样就有用户多出费用, 不利社会的和谐。自动抄表系统可以做到准确无误, 系统只要增加一个指令即可完成这项工作, 水司和用户都没有怨言。

4. 自动抄表系统在节水方面的作用

(1) 管道漏损率的提高

供水管道由于多种原因会出现渗漏、破损, 如没有科技手段这样的现象就不

能发现或及时发现, 自来水就会白白的浪费了, 自动抄表系统通过对系统线损 (即线路总表或考核表减去用户总表) 和流量突变的实时分析, 能及时作出报警, 维修人员能第一时间处理, 减少自来水的损失, 提高了漏损率。主管道一个小时的流失一般在几十吨至几百吨之间, 及时发现社会效应和经济效应相当可观。

(2) 跑、冐、滴、漏等用水异常现象及早发现

用户的用量异常有多种情况, 比如马桶漏水、水管渗水、太阳能热水器输水管路漏水等现象, 导致用水量变大, 如不能及时发现这些问题, 到水费结算时可能与用户发生纠纷。自动抄表系统通过对水表24小时的实时抄读 (特别是夜间或非用水时间水量的持续产生) 和上月用量的比较会很快发现问题, 及时处理, 减少水量流失。根据经验, 一个马桶一个月的流失量少则几吨, 多则十几吨;而太阳能热水器输水管路漏水的隐蔽性, 一个月多则一千多吨水, 及时发现, 意义重大。另一个现象由于水表的损坏而导致用水量的过大或过小, 系统通过上述分析方法, 能够及时发现, 过多、过少水司和用户之间都会产生矛盾, 主动及时解决, 社会效益不可估量。

5. 自动抄表系统在社会安定方面的作用

与传统抄表方式相比, 自动抄表系统可以很好的避免下列问题:

(1) 隐私问题:由于居民生活水平的提高、家庭财产价值越来越高、越来越重视隐私权等原因, 用户不希望被打扰。

(2) 水费分摊问题:由于入户抄表困难, 一些水司干脆只抄总表, 而分表则让用户抄, 不足部分由用户分摊, 致使邻里之间产生猜疑, 交费不配合, 导致使水费拖欠现象严重。

(3) 入室抢窃问题:很多不法分子利用抄表为借口进行入室盗窃和抢窃, 影响了社会稳定。

6. 抄表系统在管理精细化方面的作用

系统可以对每个用户、每个单元、每栋楼、每个小区、每条管线按小时、天、周、月、季度、年或任意时间周期进行分析并形成相应的曲线, 为水司调度系统、供应系统、生产系统提供了实时、可靠的数据, 减少了工作中的盲目性, 降低了成本, 为公司的决策提供了科学的依据。

7. 社会效益

自动抄表系统通过科技化、自动化手段, 提高水务管理部门主动服务的能力和水平, 及时处理可能出现的问题, 加上自动抄表系统节约的人力物力能够帮助企业提高服务效率和服务内容, 能够更好的实现与用户之间的和谐相处, 为水务主管部门创造良好的社会形象和社会效益。

六、通讯方式

通讯方式的选择是设计自动抄表系统的首要任务, 它直接关系到系统的性能。具体确定通讯方式时需要综合考虑系统面对的对象、用户的分布、用户的数量、地理条件、期望达到以的目标以及系统的扩展升级和与其他网络的兼容, 等等。因此, 上述的各种通讯方式不应该是孤立的, 而且任何一种通讯方式在不同的系统中的应用效果也不尽相同。

1. 按信道介质分, 常见的自动抄表通讯有光纤通讯、电话线通讯和无线通讯三种方式。

(1) 光纤通讯具有频带宽、传输速率高、传输距离远和抗干扰能力强等特点, 非常适合上层通讯网的要求。随着光纤技术的发展和广泛应用, 自动抄表系统中有可能更多地使用光纤。

(2) 由于电话在城镇的迅速普及, 利用现有电话网进行数据通讯是一个经济有效的方案。利用电话网通讯, 只需在数据集中器和工作主站处加装调制解调器即可, 其传输速率可达56Kbps。但电话线通讯的线路接通时间较长, 一般要几秒到十几秒。还有, 我国的广大乡村、小城镇还没普及电话。

(3) 对于分布分散的集中器, 利用无线方式进行数据通讯是一种较好的选择。目前我国已有车载无线通讯自动抄表系统投入运行。但无线通讯方式需要慎重选择频点, 并需申请频点使用权。

2. 若按连接方式分, 则自动抄表系统的通讯方式主要有星型和总线型连接方式。

(1) 星型连接通讯是以工作主站为中心, 以星型发散的形式分别通过通讯信道, 与分散于各地的集中器连接, 形成1对N的连接形式。这种方式下信道通讯数据量大, 要求有一定的传输速率和频宽。

(2) 总线型通讯以一条串行总线连接各分散的采集器或电度表, 实行各节点的互连。这种方式下, 信道上节点多, 传输速率也不会很高, 一般用于底层的电能数据的采集。常见的有RS-485总线网和低压电力线载波通讯网。由于电力线完全由电力部门控制, 如果用电力线实施载波通讯, 不需要再投资铺设通讯线路, 不仅可大大节约资金投入, 且还具有维护量小的特点;否则, 用低压电力线作通讯信道可以实现灵活的“即插即用”。尤其是近年来扩频通讯技术的较成功应用, 使得低压电力线载波通讯越来越多地用于自动抄表系统。利用低压电力线作为自动抄表系统的底层数据通道, 成本低、方便准确。

七、系统执行标准

1. GB/T17618:信息技术设备抗扰度限值和测量方法;

2. GB3836.1:爆炸性气体环境用电器设备的通用要求;

3. JG/T 162-2004:住宅远传抄表系统数据专线传输;

◆系统容量:

每个无线集中器管理本集中器信号覆盖范围内的所有无线表具终端, 表具数量无特别限制。

◆通讯接口:

管理计算机——集中器:中功率无线通讯;

集中器——户表:微功率无线通讯;

◆通讯距离:

管理计算机——集中器:空旷地可达可达3000米 (加中继器可延长) ,

集中器——户表:空旷地可达800米;

通信速率:2400、4800、9600bps可选 (常用2400) ;

掉电数据保存时间:≥10年;

工作方式:连续或非连续;

工作电压:AC220VK20%50K1Hz

采集器功耗:≤10W

工作环境:-25℃～+70°CRH<=93%

比较篇

近年来, 随着政府在电力、自来水等公用行业大力推行“一户一表, 抄表出户”工程, 传统的公用事业抄表收费管理模式受到了强烈冲击。采用人工方式逐户抄表收费的模式已经不能适应发展要求, 迫切需要新的自动化效率较高的管理方式来代替传统方式。

目前国内公用事业进行“一户一表”工程改造主要有两种模式:一是IC卡收费管理模式, 二是自动抄表收费管理模式。

一、IC卡收费管理模式

IC卡收费管理模式是将居民用户家里的普通计量仪表改装为IC卡智能仪表, 为居民用户提供一张缴费IC卡, 然后在行业管理部门搭建一个收费管理平台来实现的。按照一定的时间阶段居民用户持缴费IC卡到行业管理部门缴费写卡, 将购买量等相关信息写入缴费IC卡, 用户再将缴费IC卡插入IC卡智能仪表将相关控制数据传递到表内, 从而能够实现继续使用相关能源。

上面的网络结构可以根据实际应用的情况进行增减, 它反映了整个系统的逻辑构成, 主要由3部分组成:

1.IC卡智能仪表

安装有IC卡接口和控制机构的智能仪表。当满足设定的条件时, IC卡智能仪表表会通过控制机构禁止居民用户使用能源;当用户持卡缴费后将缴费IC卡插入IC卡智能仪表, 这时IC卡智能仪表就能够自动通过控制机构恢复居民用户使用能源。

2.用户缴费IC卡

用户缴费IC卡由行业管理部门发行, 居民用户持有, 用来在IC卡智能仪表和收费管理平台之间传递仪表中的计量和收费管理数据。考虑到卡片传输数据的重要性, 根据实际情况, 应该尽量选择安全性较高的IC卡介质。根据安全性的不同, 可以将IC卡介质分为三类:

(1) 存储卡:能够按物理地址对数据进行读写、存储操作, 但没有任何对数据的保护措施。典型的卡片有24CXX系列。

(2) 逻辑加密卡:能够按物理地址对数据进行读写、存储操作, 在对数据进行读写时, 首先需要进行密码校验, 只有密码校验通过才能够对卡片数据进行正常读写操作, 否则卡片拒绝操作并在一定条件下将卡片锁死。

(3) CPU智能卡:能够按逻辑地址对数据以文件的方式进行读写、操作, 卡片内部有CPU控制器可以进行复杂算法运算, 在对数据进行读写操作时, 首先需要使用一定的算法进行密钥认证, 认证通过后才能够对卡片数据进行正常读写操作, 并且还可以根据实际情况对数据进行加密和解密操作。如果认证不通过则不能对卡片进行正常操作。

从上面三种卡片的安全性进行比较, CPU智能卡的安全性最高, 操作最复杂, 存储卡的安全性最低, 操作最简单。在实际使用时, 如果在城镇或物业小区安装使用IC卡智能仪表, 由于范围较小, 使用存储卡和逻辑加密卡已经可以保证系统的安全性;如果在大中城市使用IC卡智能仪表, 由于范围较大, 数量较多, 人为监控较为困难, 因此应该使用安全等级较高的CPU智能卡做为用户缴费IC卡介质。

3.收费管理平台

设立在行业管理部门的营业网点或扩大到相关银行网点, 用来为居民用户完成缴费写卡以及行业管理部门内部的数据统计管理工作。收费管理平台主要强调的是对居民用户服务的及时性。这样又可以分为三种情况:

(1) 单机收费管理系统

所有软件和数据库都安装在一台计算机上, 配置一台IC卡读写器就可以为居民用户完成缴费写卡操作, 这种系统主要使用在城镇或物业小区, 收费系统的管理者不是行业管理部门而是物业管理者。单机收费管理系统一般由IC卡智能仪表生产厂家提供。

(2) 网络收费管理系统

在行业管理部门内部设立服务器, 所有的数据都保存在行业管理部门的服务器中, 同时在行业管理部门不同的营业网点或同一营业网点安装多个工作站, 每个工作站配置一台IC卡读写器来为居民用户进行缴费写卡操作。网络管理系统可以有效地把行业管理部门的业务管理和缴费写卡营业管理分开, 在管理中心可以配置专门的工作站来完成数据处理, 报表统计等各项工作, 有利于行业管理部门把业务管理和缴费写卡服务分离开来。网络收费管理系统一般在中小城市或城镇的行业管理部门使用, 软件可以由IC卡仪表生产厂家或委托第三方软件公司提供。由于IC卡智能仪表的数量较多, 当出现多家IC卡仪表生产厂家提供产品时, 应注意统一不同厂家IC卡仪表进行数据交换的接口规范, 以实现用统一的收费管理平台对不同IC卡仪表生产厂家的计量仪表进行管理。

(3) 银行网络收费管理系统

如果在大中城市大范围推广使用IC卡智能仪表, 由于数量众多, 但靠行业管理部门的营业网点是不能够为广大的居民用户提供有效周到的服务的。这时必须要借助于银行网络建立一套代收费管理系统。将行业管理部门的服务器通过专用通道和相关的银行中间业务服务器进行连接, 同时为银行网点柜台的工作站配置POS机完成对用户缴费IC卡的读写操作;同样在行业管理部门的营业网点还可以配置工作站和IC卡读写器完成对用户的缴费写卡服务, 这两种方式互为补充可以最大限度地为用户提供及时的收费服务。银行网络收费管理系统由于涉及环节较多, IC卡仪表生产厂家的技术人员已经不能够完成此系统的开发, 一般有银行技术人员和专业的第三方软件公司来共同完成程序的开发。在实际操作中, 也必须要注意对IC卡仪表生产厂家、银行和自来水公司之间进行数据交换的接口进行规范和统一, 以保证该网络收费管理系统的稳定性。

采用上面的所描述的IC卡收费管理模式在实际操作时可以有两种管理方法:

A.预付费管理方法

用户先缴费购买相关能源的使用权然后才能使用, 即“先买后用”的管理方式。其操作流程为:

a.为用户安装IC卡智能仪表, 安装完毕后用户不能立即使用相关能源;

b.用户持缴费IC卡到营业网点缴费写卡, 将购买量或购买金额写入到用户缴费IC卡中;

c.用户将缴费IC卡插入到IC卡智能仪表中, 将购买量或购买金额传递到IC卡智能仪表中, 这时IC卡智能仪表自动通过执行机构允许用户使用相关能源, 并开始对用户的使用量进行计量;

d.当用户所购买的使用量或金额使用完毕后, IC卡智能仪表会自动通过执行机构禁止用户继续使用相关能源, 这时用户需要再次持用户缴费IC卡到营业网点缴费写卡。

B.后结算管理方法

用户先使用相关能源, 然后根据使用量定期到营业网点进行缴费, 即“先用后买”的管理方式。其操作流程为:

a.为用户安装IC卡智能仪表, 安装完毕后用户立即可以使用, 智能仪表开始对用户的使用量进行计量;

b.用户使用一段时间后, 将缴费IC卡插入到IC卡智能仪表中, 将使用量数据传递到缴费IC卡中;

c.用户持缴费IC卡到营业网点根据卡中的实际使用量进行缴费, 缴费完毕后, 营业网点在用户缴费IC卡中写入缴费标志;

d.用户将缴费IC卡插入IC卡智能仪表, 将缴费标志信息传递到IC卡智能仪表, 以保证能够继续持续相关能源;

e.如果用户超过规定的使用量或使用时间 (可以在IC卡智能仪表中进行参数设置) 还没有插卡缴费, 这时IC卡智能仪表也会认为用户处于欠费状态而自动通过执行机构禁止用户继续使用相关能源, 用户可以立即插入缴费IC卡读出使用量到营业网点进行缴费, 缴费完毕后再次将缴费IC卡插入IC卡智能仪表读入缴费标志, IC卡智能仪表就会立即通过执行机构自动恢复用户继续使用相关能源。

以上两种方式各有特点, 预付费管理模式行业管理部门可以提前收到用户的缴费, 彻底杜绝了欠费现象, 但从为用户服务的角度来讲有垄断经营之嫌;后结算方式与传统抄表收费管理模式相同, 用户比较容易接受, 但行业管理部门还是不能保证及时将用户费用收缴上来, 还是有一个自然滞后。

二、自动抄表收费管理模式

自动抄表方式是在居民用户家中安装具有数据传输接口的智能仪表, 然后通过某种数据传输通道将用户仪表中的计量数据传递到户外。户外根据智能仪表的数量安装有数据集中器, 可以将多个用户的计量数据传递到集中器中, 然后再采用人工或自动的方式将集中器中的仪表计量数据传递到行业管理中心, 这样整个抄表过程就不需要用户参与, 自动化程度较高。

自动抄表系统可能会出现多种组合方式, 它一般由三层结构构成:

1.远传智能仪表

具有数据传输功能的智能仪表, 能够准确计量居民用户的使用量并对数据进行可靠存储, 同时可以通过数据传输通道将存储的数据传递出去, 在需要的时候, 也可以接受数据通道传递来的数据对远传智能仪表中的控制参数进行修改。如果在远传智能仪表中安装有执行机构, 也可以通过数据通道对居民用户的能源使用情况进行控制。

2.数据集中器

通过特定的数据通道和远传智能仪表连接, 可以将一定区域内多块远传智能仪表中的计量和工作数据采集过来并进行数据存储, 并可以向远传智能仪表发送指令进行数据抄收和控制。

3.抄表管理平台

安装在行业管理部门, 用来对从远传智能仪表抄收来的数据进行统计分析处理, 并结合营业管理系统完成最终收费过程。抄表管理平台获取数据一般有两种模式:一种是使用手持设备通过人工方式把各个数据集中器中的数据抄收回来, 另一种方式是通过通讯网络自动将各个集中器中的数据抄收到抄表管理平台。

在自动抄表系统的三层结构中, 涉及到两类数据通道, 一类是远传智能仪表到数据集中器之间的数据通道;另一类是数据集中器和抄表管理平台之间的数据通道。

(1) 无线抄表模式

在数据集中器和远传智能仪表中安装无线发射和接收电路模块, 这样远传智能仪表和数据集中器之间没有线缆连接, 现场安装施工简便;但无线通道容易受到干扰, 数据传输的可靠性和稳定性较低, 并且无线传输如果在大面积推广使用, 可能要考虑无线频段的管理问题以及对居民家庭电器设备的无线干扰评测问题。

(2) RS485专线抄表模式

在数据集中器和远传智能仪表之间敷设专用线缆, 数据通过专用线缆按照某种通信协议 (如RS485、MBUS) 进行传输。数据传输准确可靠, 稳定性好, 但现场安装施工工程量较大, 在运行过程中的技术支持维护工作量也大。

(3) 低压电力载波抄表模式

在数据集中器和远传智能仪表中安装低压电力载波通讯芯片, 并将两者都与居民家中的电力线进行连接, 通过低压电力线进行双方的数据交换。这种方式现场施工量可以大大减少, 但由于电力线可能存在多种干扰, 数据传输的可靠性和稳定性较低, 并且可能出现由于电力故障波及行业管理部门抄表系统的情况。

上面几种模式各有优劣, 目前都在小范围推广使用, 随着电子技术的不断发展, 可能还会逐渐出现新的抄表通讯模式, 但从目前自动抄表技术的发展状况来看, 数据集中器和远传智能仪表之间的通讯模式已经成为制约自动抄表技术发展的阻碍。

数据集中器和抄表管理平台之间的数据通道方式目前比较成熟, 只是根据投资成本和运行费用进行选择, 主要有两种方式:

(1) 自动抄表方式

利用目前覆盖面广的电信网络, 在数据集中器中安装MODEM或GPRS通讯模块, 可以实现数据集中器和抄表管理平台之间的实时连接, 数据传输稳定可靠, 但投资成本较高, 在运行过程中还需要向电信缴纳数据传输通道的运营费用。

(2) 人工抄表方式

为抄表人员配置手持抄表设备, 在数据集中器上设计与手持设备的数据通信接口, 这样在抄表周期, 由行业管理部门的抄表人员到现场将数据集中器中的仪表数据自动抄录到手持设备中, 再将手持设备中的数据导入到行业管理部门的抄表管理平台中。这种抄表方式简单可靠使用, 成本较低, 但数据的实时性略差。

三、IC卡收费管理模式和自动抄表收费管理模式的比较

IC卡收费管理模式和自动抄表收费管理模式目前在国内行业管理部门都得到了应用, 从数量上讲, IC卡收费管理模式应用面较广, 但自动抄表收费模式更加受到行业管理部门的关注, 下面将从几个角度来对这两种方案进行比较:

1.技术的先进性

IC卡收费管理模式和自动抄表收费管理模式都是将目前最新的电子信息技术应用到了行业管理部门的抄表收费管理上, 应该说都使用了目前最先进的电子技术;但两者在数据通道的选择上是有差别的。

(1) IC卡收费管理模式在数据传输通道上是选用了IC卡作为数据信息传输载体, 主要使用的是IC卡技术和信息安全技术;

(2) 自动抄表收费管理模式在数据传输通道上是使用各种通讯信道作为数据传输载体, 主要使用的有无线通讯技术、电力线载波通讯技术、总线通讯技术、电信通讯技术等等, 采用的技术方案种类大大多于IC卡收费管理模式, 并且随着电子技术的不断发展, 还会不断采用新的技术。应该说自动抄表收费管理模式在新技术的选用方面比IC卡收费管理模式会更灵活, 更能贴近最先进的技术;但由于技术不定型, 方案选择多, 自动抄表收费管理模式的技术稳定性比IC卡收费管理模式差。

2.技术的成熟性

国内在80年代末期就已经开始进行I C卡技术的应用推广, 特别是随着国家“金卡工程”的推广实施, IC卡技术在各个行业得到了广泛的应用。在公用事业方面, IC卡电表、IC卡水表、IC卡燃气表以及IC卡热力表都已经有大范围使用的先例。并且随着时间的推移, IC卡技术已经经历了从简单的存储卡发展到具有较高安全性的CPU智能卡的应用过程, 成功地将信息安全技术融入到IC卡应用中。技术的成熟度较高。

自动抄表收费管理模式出现的较晚, 在90年代中后期才在国内开始进行开发使用, 并且由于技术涉及面广, 要求高, 难度大, 目前还不能说自动抄表收费管理模式进入成熟期, 各地各行业还处在对各种抄表模式的比较试用选择期, 自动抄表收费管理模式还不定型, 还没有在行业内大范围使用自动抄表收费管理模式的先例。

3.技术方案的实效性

IC卡收费管理模式通过IC卡技术的应用, 将对居民用户的抄表、收费、控制合为一体, 有效地解决了恶意拖欠费用的问题, 收费难的情况将不复存在, 效率较高;但由于抄表缴费过程由用户实现, 会出现行业管理部门不能及时掌握居民用户水表使用状况的问题。

自动抄表技术非常有效地解决了IC卡收费管理模式中的非实时性的问题, 行业管理部门可以随时掌握居民用户的能源使用状况, 但在完成抄表的同时, 不能有效解决收费的问题, 还需要将自动抄表系统和行业管理部门的营业系统连接完成对居民用户的收费管理, 并且不能从根本上杜绝恶意拖欠费用的问题, 还会存在收费难的情况。

4. 技术方案的可操作性

在大中城市行业管理部门推行抄表收费管理模式都需要使用多种技术, 和多个不同行业的企业合作完成抄表收费管理模式的开发应用, 这样各个行业的企业对各种技术掌握的能力将直接影响行业管理部门的抄表收费管理模式的稳定性。

IC卡收费管理模式在设计过程中需要IC卡芯片供应厂商、IC卡智能仪表生产厂家、系统集成商、银行、行业管理部门共同配合完成, 在这个过程中各个企业只负责提供部分产品或系统, 并且目前各个部分的技术都是稳定成熟的。所以IC卡收费管理模式设计和运行过程中的稳定性是可以得到保证的。

自动抄表收费管理模式在设计过程中由于各项通信技术不定型, 所以整个项目目前基本上都是由仪表生产厂家和行业管理部门配合在建立系统, 有些地区开始引入系统集成商在搭建系统。这样就要求仪表生产厂家的技术人员在承担仪表设计技术的同时, 还要承担各种通讯技术、系统集成技术、数据库管理技术、计算机编程等相关技术的设计开发能力, 这需要一支非常强大的队伍, 而目前仪表生产厂家的技术人员在数量上以及精力上都有限, 只能掌握局部或者有选择性地消化相关技术, 这样设计的自动抄表收费管理系统的稳定性、可靠性就非常难以保证, 并且系统一旦进入实施运行, 也无法保证及时有效地保证对整个系统的运行维护。

5. 技术方案的投资成本

IC卡收费管理模式的成本主要在收费管理平台建设、用户缴费IC卡、IC卡智能仪表三个方面。自动抄表收费管理模式的成本主要在收费管理平台建设、数据集中器、数据通道建设、远传智能仪表等四个方面。收费管理平台的建设两种模式差别不大, 属于一次性投资费用

IC卡智能仪表和远传智能仪表的电子计量和显示部分的成本差别不大, IC卡智能仪表将增加IC卡读写部分和执行机构控制部分的成本;远传智能仪表将增加数据通道电子模块部分, 如果远传智能仪表不带执行机构控制则成本低于IC卡智能仪表, 如果也包括执行机构控制部分, 则成本将高于IC卡智能仪表。

用户缴费IC卡的成本目前随着使用量的增加, 价格处在逐渐下降的过程中, 而自动抄表系统中数据集中器和数据通道建设的费用将远远超过用户缴费IC卡的费用。

另外, 自动抄表系统的运行费用和维护费用是始终存在的, 而IC卡收费管理系统的这部分费用极低。综合分析, 建立一套完整的自动抄表收费管理模式的投资成本将高于建立IC卡收费管理模式的投资成本。

6. 技术方案的适用性

到目前为止, 选择I C卡收费管理模式主要侧重的是收费, 而选择自动抄表收费管理模式则主要侧重的是抄表管理。两者的出发点明显不同。

在方案的选择上, 目前使用I C卡收费管理模式的主要集中在中国、东南亚、中东、非洲、南美洲等发展中国家, 这些国家的特点是人口众多、金融信用等级评估和管理不健全, 欠费现象普遍存在, 只有依靠可靠的技术手段来完成居民能源使用费用的收取, 尤其是使用IC卡预付费收费管理模式, 取得了明显的效果。

自动抄表收费管理模式主要在欧美等发达国家得到普遍应用, 由于这些国家有良好的金融信用体系保证, 不存在欠费现象的发生, 行业管理部门只要能够将用户的使用量数据采集回来, 就可以通过金融体系在用户的信用帐户上自动扣款, 不能缴费的用户只可能是帐户透支, 金融信用体系就会降低用户的信用等级。这样行业管理部门主要考虑的不是收费问题, 而是如何建立一套可靠的体系对用户的仪表的使用情况进行抄收和管理, 所以不需要使用IC卡收费管理系统。

另一个方面, 由于投资成本的问题, 也造成了发展中国家选用IC卡收费管理模式而不大量使用自动抄表收费管理模式。目前在中国, 由于行业发展的不均衡性, 电力行业逐渐开始淘汰IC卡收费管理模式而转向自动抄表管理模式, 但自来水行业、燃气行业目前还不适于大规模采用自动抄表收费管理模式。

国外篇

国外抄表系统的数据远传方式和国内一样, 是百花齐放, 形成多种传输方式并存的局面。目前, 在国外常见的有四种传输方式、低压电力线载波传输方式和数据网络传输方式。

一、有线传输方式

1.RS-485总线传输方式

它是应用最早的技术, 也是目前多表远程抄录系统常采用的技术。它采用二线制实现半双工通讯。但随着家居智能化综合功能的增加以及系统的节点数扩大, RS-485方式的传输距离, 节点容量、传输速度等方面的限制爱到其他数据传输方式的严重挑战。

2.利用现场总线技术的传输方式

(1) 利用LonWorks技术

(2) 在处理多节点大流量实时控制时, 基于LonTalk协议的Lonworks控制网络比传统的总线有较明显的优越性。

(3) LIN总线的传输方式, 其主要技术特点有:

◆具有现场总线的一般特点

◆绝大多数的微控制器都有具备实现LIN总线所必需的硬件, 硬件成本低。

◆它是一种单数据线总线, 加上电源线和地线只需三根线就可实现节点间的串接。

◆数据传输速率最高可达20kbit/s。网络节点要求一般不超过1 6节, 有效通讯距离约40m。

◆具备完整的通讯协议, 可满足家庭网络内部的数据采集和家用电器控制等要求, 数据传输率较低的场合里, 实现简单的数据通讯。

(4) 以太网+现场总线+RS-485总线的多层网络结构的传输方式, 这种多层网络的结构形成多应用于下列场合:

◆几千户的大型场所, 上万户的卫星城

◆数公里的传输距离

◆庞大的数据交换量

◆要求投资少, 可靠性高, 实时性强的场合。

二、无线传播方式

1.目前用于家庭内部的无线传输技术有, 无线通信Home RF, 红外技术, 蓝牙技术、无线局域的IEEE802.11a和IEEE802.11b, 无线ZIGBEE协议。

2.美国使用无线网络的家庭调查

针对10500个美国具有互联网权限的家庭进行一次调查, 结果显示33%的家庭将有意购买家庭网络产品, 有超过50%的家庭表示他们更喜欢无线网络解决方案。据估计, 至2006年, 美国使用无线产品的家庭将达到700万个, 无线技术解决方案将抢占下一股家庭网络的应用趋势。

3.国外无线服务收入状况分析

2007年全球无线服务用户达18亿个, 其中亚太地区占38%。

2008的欧洲无线服务收入将达到500亿美元, 占用户平均支出的20%。

三、低压电力线载波传输方式

这种传输方式的特点是免布线, 对改造旧建筑以及装修后家庭的安装有独到之处。并对用电、用水、用气管理的现代化和推行分时电价或平谷电价创造条件。这种方式受到国内外供电部门和房地产开发公司的重视。

采用低压电力线载波方式远程自动抄表系统存在的主要技术问题是要解决电力线路上的干扰问题。与双绞线或电话线等相比, 电力线路有较大的干扰。例如, 电磁干扰, 电晕干扰, 家用电器干扰以及本身的纹波脉动千扰等。然而在电力系统内, 不同的电压等级, 其干扰程度也不相同, 电压愈高, 干扰愈严重, 电压等级愈低, 干扰就愈小。

110kV以上起高压线路的载波通信技术, 国外已经应用了近60年, 技术已成熟理论上较完善, 应用相当普遍。事实上, 采用了一整套的抑制干扰技术和措施, 在超高压上的载波通信, 其误码率早巳保证≤10-6。

低压380V电网我, 干扰程度比超高压小得多, 而对用户的覆盖面则比超高压广得多, 这是一个潜在的资源。国外于80年代已开始开发利用低压电网。现在国外有的国家习已利用低压电网开辟Internet系统, 范围达30公里。国际上正在对低压电网进行频率划分, 以充分利用这一资源。

现在有一个误区, 认为国外电力网比我国电力网干净。其实, 就低压电网来讲, 国外电器月用电量每人平均为200-500kW·h, 而我国平均用电量仅为其1/3-1/5。在低压电网中, 家用电器新产生的干扰是低压电网干扰的主要来源, 而对电网高次谐波的成分, 国外都有指标, 一旦发现超指标就得采取措施并对高次谐波干扰的部门予以罚款。

目前国外已对传统低压载波抄表技术采取了改进措施, 例如, 采用低压载波专用芯片嵌入快速C P U与相应接口电器路, 被嵌入设备具有载波信号调制解调, 电能脉;中采集管理和通讯协议处理等综合功能。各项参数可自适应调整的适应变化大的电力线信道。采取调整P L C技术实现电力线上的高速数据通信, 传输速率从最初的100b i t/s达到45Mbit/s, 甚至更高, 这大大提高了系统的稳定性和实量性。

意大利现有七万台载波电能表处于现场运行状态。

随着技术的发展, 有IP地址的芯片出现, 使许多产品具有IP地址, 不需通过家庭中的计算机就可独立上网, 基于IP芯片的智能传感器, 智能控制器, 网络智能表和智能系统将在智能家庭中得广泛的应用。所谓网络化就是说控制命令和信息传递是通过一个统一的高速网络平台来实现, 这个平台选择TCP/IP网络较合理, 因为TCP/IP是通用的可以无障碍地接入Internet.

目前市场上的表具多为脉冲表、住置直读表, 照相直读表等。而数码远传表将成为未来的主流表具。传统表必须改造咸和嵌入式模块组装在一起。传统表如不改造将被淘汰。热量表 (或热能表) 污水表, 特大流量计量水表是当今国外发展的趋势。热量表是热水表的升级, 用热量表来计量替代热水计量更为合理和科学。工业发达国家已批量生产, 而大多数国家还尚未开始研制。

抄表系统 篇2

远程抄表：是指利用微电子和计算机网络、传感等技术自动读取和处理表计数据，将城市居民的用水、电、气信息加以综合处理的系统。自动抄表技术使各水、电、气公司及物业管理部门从根本上解决了入户抄表收费给用户和抄表人员带来的麻烦，避免了许多不必要的纠纷。准确而便捷的收费系统，不但能提高管理部门的工作效率，也适应现代用户对用水、用电、用气缴费的需求。一.远程自动抄表系统概述

现在最常见的远程自动抄表系统是采用分线制集中抄表方式，即由采集器定时顺序采集来自多路分线连接的水、电、气表信号并进行数据处理、存储，各采集器之间采用总线制连接，最后连接至计算机。其典型特点是各户表通过分户线连接至采集器位置。系统一般分为四层次结构；现场采集器、服务器（区域管理器）、通信控制器、管理器中心，部分产品还会附带一个掌抄器。系统结构如下图所示：

1．现场采集仪器：完成对现场表具输出数据的采集，一般一个采集器可以对多个基表进行采集。但是目前支持一个采集器对几种不同种类的基表同时进行采集的产品不是很多。2．服务器（区域管理器）：以多机通信方式采集数据采集器中的表数据，然后进行处理、存储，并通过通信总线与总控制室的系统管理中心的计算机相连。一个服务器可以连接几十个数据采集器（视系统通信方式定）。

3．通信控制器：连接服务器与管理中心的计算机对信号进行协议转换。

4．管理中心：管理中心由多媒体计算机和系统管理软件组成。安装在物业管理中心处。可以通过借口连接至营销系统。可以借助internet技术，将管理中心的计算机与电力、水、煤气或其他代收费部门的网络相连接实现网上抄收，上网用户可以在线查询自己的费用情况，方便实用，并可扩展到电子商务，实现网上付费。二．电力远程抄表

1、当前表端获取数据方式

人们知道，要将机械表转换为数字表，都必需将机械转动的角度（角位移）转换为可计 数的信号。最原始的转换是利用机械触点开关以形成脉冲。在上世纪八十年代，光电技术逐步普及，得到了广泛应用。在抄表系统初级阶段，用得较多的是光电二极管和光敏三极管，包括可见光和红外光，其应用方式有穿透式和反射式。光电直读是近几年出现的读取表端数据的模式之一。其基本原理是将字轮按角度编码，通过光电读出该字轮所处位置的数字。光电直读最大的优点是不必长期供电，只在读取数据供电即可。但是，其结构复杂，易受水、油、气等污染，从而造成读表数据不准确。表端最重要的问题是解决信号增量必须和机械转动保持一一对应关系，非常可靠。正由于各个自动抄表系统生产商各自解决表端方案不完全相同，在市场上反应的效果也自然相异。

2、信号传输产生的问题

信号传输的方式很多，有线、无线。在每种方式中，它的拓扑构架，它的通信协议等都 直接影响到它的通信质量。

就当前技术发展水平，绝大多数远程抄表系统采用了有线方式，或部分有线方式。有线方式初期建设投资大，工程难度大，但是通信质量较好。但是由于近年高层建筑增多，高级住宅增多，布线工作面临新的问题，除了工程难度以外，用户满意度就很难解决，特别是已住用户，要在室内打墙凿孔，很难做到户户满意。在住宅小区内布线，也会影响小区的人文景观，在一般情况下，小区物业管理和业主是不允许破土或空中架线的。

无线传输通信近几年发展较快，特别是 433MHZ 频段开放以后，很多制造商都把这一技术优势引入自动抄表系统中，有的企业甚至直接引进西方发达国家已作成数据采集传输一体化的成品模块，但涉及到信号链接、组网等很多问题，使用起来并不理想，推广很难进行下去。

GPRS技术是当前自动抄表系统中的热点，它的优势是借用了中国移动通信现成的通信平台，不需要用户自己维护和管理。但是，GPRS 通信设备生产商很多，有的系统虽然选择了GPRS，却没有选择到一个性能优良的 GPRS，或对 GPRS 参数设置没有达到最佳状态，使数据传输质量不高，效率不高，直接影响到自动抄表系统的工作效率。

3、系统平台进一步优化

中心控制软件和工作平台是自动抄表系统的核心部分，它决定了系统的平台是否高效、可靠和应用自如。

十多年来，自动抄表系统经过科研机构和企业推动，工程技术人员的努力奋斗，取得了 长足的进步，全新的自动抄表系统方案已经成熟，并逐步在市场上得到推广和应用。

三、GPRS电力远程自动抄表

1、系统概述

GPRS电表远程抄表系统由电度表、带GPRS通讯模块的采集器和服务器组成。采集器实时采集用户的用电数据，通过GPRS把数据汇集到服务器。具有采集数据快速准确，能快速生成用电统计分析,交费单据等特点，与传统的人工抄表、电话线抄表相比，极大地提高了效率。系统除了准确、实时抄表外，还提供了设备管理功能，如告警：开箱告警、停电告警、逆相告警、超温告警、过载告警等；控制：对欠费用户进行拉闸等。并提供停电数据保护功能，在停电48—72小时内仍可抄表和监控。系统可以结合移动公司的短信平台，在告警时，可根据具体内容发短信给相关的管理人员。

2、系统组成

系统可以由带系统软件的主站、带GPRS模块的采集器、电度表组成。手持终端是本系统的补充，在系统出现意外时进行人工抄表。

主站：运行集中抄表系统的计算机（服务器或PC机）称为主站，主站通过GPRS网络与采集器相连。主站要配置一个固定的IP地址和互联网出口。

带GPRS模块的采集器：收集电表数据传送到数据中心，它连接主站和电度表。电度表：计量并显示用户的用电情况，将用电信息传输到GPRS采集器。这三个主要的组成部份是相互关联的主从关系。

3、抄表模式

3.1居民用户抄表系统

1、电表：级单相静止式（电子式）电度表，具有光耦脉冲输出功能。

2、带GPRS功能的采集器（内置Saro-3130P的GPRS-DTU）：（1）24个I/O口，可带24户电度表（2）停电数据保护

（3）带后备电源，停电后仍可抄表

3、抄表内容：电量、其它

4、抄表形式：（1）自动抄表（2）定时上报（3）实时查询

5、告警内容：（1）开箱告警（2）停电告警

可增加远程控制拉闸功能，电能表要增加内置继电器。3.2大集团用户抄表系统

1、电表：A）三相有功无功多功能表，有功0.5级、无功2级，具有RS-485通讯接口，电力部DL/T645通讯规约。或者使用：B）三相有功复费率表，有功1级，具有RS-485通讯接口，电力部DL/T645通讯规约。实现电能量（有功、无功）的计量和功率因数、电压、电流、频率等参数的测量。

2、带GPRS功能的采集器：

（1）带一个与电能表通讯的RS-485接口，一个与主站系统通信的GPRS接口，三个用于报警监测的开关量输入口和三个用于远程控制的模拟量输出口。

（2）支持部标通信规约（3）停电数据保护

（4）控制输出（用于远程控制拉闸或其他功能）（5）带后备电源，停电后仍可抄表

3、系统功能

（1）设置电能表的参数，读取各种计量和管理数据；（2）抄表数据的统计、查询、备份、报表、图表生成；（3）厂站管理；

（4）自动抄表、定时上报、实时查询等；（5）掉电数据保存；（6）瞬时量数据的综合处理；

（7）系统数据备份、存档和向外输出数据；（8）历史数据事件记录功能；（9）实时报警；

（10）根据线路上的表计关系计算线路损耗；

（11）可提供多路模拟量、开关量输入，实现开箱告警、停电告警、逆相告警、超温告警、过压告警、过流告警、过载告警、倾斜或移动报警等其他功能；

（12）远程控制断电功能；（13）采集的参数，如：

◆当前、上月、正向有功、反向有功、无功四象限的总及尖、峰、平、谷四费率电量； ◆正向、反向、有功、无功的最大需量及最大需量发生时间； ◆有功功率、无功功率、三相电压、三相电流、功率因数； ◆感想失压累计次数、失压累计时间、集抄器停电起止时间等；

◆单位时间负荷曲线、三相电流曲线、三相电压曲线、有功功率曲线、无功功率曲线、功率因数曲线。

3.3变电站抄表系统

1、电表：三相有功无功多功能表。

2、带GPRS功能的采集器：

（1）带一个485口，三个开关量和三个模拟量；（2）支持部标通信规约；（3）停电数据保护；（4）控制输出；

（5）带后备电源，停电后仍可抄表。

3、抄表内容：（1）电压、电流；

（2）有功正、反向分时电量；无功四象限分时电量；（3）有功正、反向分时最大需量及发生时间；（4）无功正、反向分时最大需量及发生时间；（5）断相时间、次数及断相期间用电量；（6）负荷曲线。

4、抄表形式：（1）自动抄表；（2）定时上报；（3）实时查询。

5、告警内容：（1）开箱告警；（2）停电告警；（3）逆相告警；（4）超温告警；（5）过压告警；（6）过流告警；（7）过载告警；

（8）倾斜或移动报警等其他功能。

4、系统的功能与特点

（一）安全可靠：安全性由三方面构成：第一，ORACLE数据库是大型的、多用户的数据库，它的安全性高，允许多用户同时使用同一数据库而不会破坏完整性，用它来做抄表系统的数据引擎可以保证数据的安全；第二，系统对用户实现分级授权管理功能，通过检查使用者的名字和授权密码，赋予使用者相应的操作权，借鉴银行系统的密码管理模式限制无关人员改变数据库和硬件设置。第三，防火墙功能及完善的数据备份功能，防备系统受到人为的恶意攻击，数据备份功能确保在硬件系统故障时，也能随时在新的硬件设备上数据无丢失地启动抄表系统。

（二）完善的系统日志：系统日志记录了进入系统，离开系统，收费，设置硬件，改变运行参数操作等及操作者，操作时间，凡是改变数据库的操作都被记录下来。

（三）抄表速度快：抄表快、数据准确，抄表时PC机只读采集器的数据，数据传输采用1200波特率，传输速度快，并对每个数据块都有效验码，保证了传输的准确性。

（四）广播对时功能：该功能使得系统中的所有电能表的时间基准与PC机保持一致，对时成功后，由电池供电的电能表内部时钟，不再需要PC机的干预。因此，只要保证在对时时刻，PC机的时间是正确的，以后在运行的过程中，改变PC机的时钟并不会影响电能表的时间。

（五）自动抄表功能：按照设置的抄表开始时间和抄表间隔，到预定的抄表时刻，系统便会依次拨号去抄采集器或电表内的数据。对于抄不上数据，系统会自动补抄或人工发命令补抄。

（六）电量冻结功能：可以方便地定义总表，安装和删除总表，给总表分配分表。通过安装适当的总表，结合抄冻结数据功能，就可得某一特定的时刻的总表读数，各分表的读数（由此得到读数和），就可以计算出某部分电路的电能损耗，为确定电费提供依据。

（七）电费管理功能：收电费前，统一抄录一次电费数据。当确保数据库内的数据反映最近的电表读数后，利用程序中的功能自动计算出当月用电量和电费。交纳电费时，只需输入用户号，当月用电量和电费由程序填写。每笔电费都有详细记录，便于对帐。

（八）设备管理功能，如告警：开箱告警、停电告警、逆相告警、超温告警、过载告警、倾斜或移动报警等；控制：对欠费用户进行拉闸等。并提供停电数据保护功能，在停电48——72小时内仍可抄表和监控。本系统结合移动公司的短信平台，在告警时，可根据具体内容发短信给相关的管理人员。

5、总结

浅析居民小区远程抄表系统 篇3

【摘 要】该文通过对目前国内远程抄表系统进行分析，提出直接利用低压电力线构成与低压电网系统结构相对应的用户电能表终端+配变集中器组网的远程抄表系统。

【关键词】远程抄表；居民小区；低压扩频载波

1.远程自动抄表系统的现状及其特点

一般情况下，一个家属楼单元有14～18块低压电能表，单元子区数据采集器负责采集其下属的电能表电量数据，配变集中器则负责收集配电变压器下面的所有单元子区采集器的数据。从数据传输的角度看，其组网方式有：两级纯专线组网方式、 两级混合组网方式、两级载波组网方式。

从组网拓扑的角度讲，只要在用户电能表、单元子区采集器、配变集中器采用专用信道通信，远程自动抄表系统的缆线工程量就非常大，有线专用信道的维护也有一定困难。鉴于这种情况，各科研单位和厂商都在努力做到取消单元子区采集器，实现用户电能表与配变集中器的直接低压电力线载波通信，这样就大大减少了缆线工程量，而且数据远程传输的组网拓扑与低压配电网保持一致，有利于系统的运行维护和用户数量的模数化扩展。这种拓扑要求一个用户终端，不但要实现电能计量，还要实现数据信息的编码、解码、载波收发等功能。可以构成完全基于低压电力线信道的载波电能表+配变集中器+营业站主机的组网拓扑。

2.试点居民小区远程抄表系统方案

（1）在试点小区的配电变压器和小区住户之间不敷设任何专用有线信道，数据的上行或下行传送必须使用现成的低压电力线作为数据媒介。

（2）只在配电变压器和住户地点对应安装数据的收发装置，建立起各用户电能表终端与配变集中器的直接数据链路，中间不安装任何硬件上的中继或第二级集中转发装置。

（3）用户电能表终端除了记录电量外，它还应该执行就地保护和远方监控功能。

2.1系统组成结构

系统由营业站用电管理主机、配电变压器集中器、接在配电变压器低压电力线上的多个用户电能表终端（接于A相的A1～Ap终端、接于B相的B1～Bm终端、接于C相的C1～Cn终端）和通信信道组成。配电变压器集中器和用户电能表终端分别与配电变压器、用户一一对应并就地分布式安装。用电管理信息只能在系统的上下级之间传输。其中用电管理主机到配电变压器集中器的信息传输媒介采用扩频无线信道或公共电话网（第一级信道），配电变压器集中器到用户电能表终端的信息传输媒介利用低压电力线载波信道（第二级信道）。本系统的任务在于实现低压用户电量数据的远程传输和抄算，对低压电力用户的负荷和用电进行远程监控。

由于使用了分布式安装结构，在系统建设上与集中抄表箱用电系统相比，无须庞大繁琐的缆线工程，施工难度将会大幅下降。系统的扩展将随用户或配变数量的递增而模数化扩展，就象增加一个用户增加一块电能表那样简单。因此，系统扩展极具伸缩性，不会象集中式系统那样新建时资源闲置，用户发展时容量又不够。应该说，这个系统比较符合营业用电管理系统发展的主流方向。

2.2网络通信协议的选择与研究

在计算机网络中，信道共享技术已经比较成熟。一般可分为两类，即受控接入和随机接入。

随机接入共享信道的特点是所有用户都可以根据自己的意愿随机地发送信息。实际上就是争用接入，征用胜利者才能获得总线，从而发送自己的信息。典型的随机接入是载体侦听多重访问/冲突检测（CSMA/CD）网络，其为总线型结构，后文重点介绍的基于CEbus的扩频载波线性扫频信号（Chirp）由于具有自相关性，所以适用于CSMA网络。结合电力线的传输特性，综合比较各种网络，在本文所要开发的远抄系统中选用CSMA协议应该是比较合适的。CSMA协议网络的缺点，如时延不确定、重载时效率下降，对数据传输量较小的远程抄表系统来讲，并不是值得考虑的问题。

2.3用户电能表终端的总体设计

用户电能表终端由AC/DC开关电源模块、电量传感器模块、故障保护模块、计量模块、负荷控制模块、LED显示模块、MCU系统模块、低压扩频载波通信模块构成。

多输出开关电源负责为用户电能表终端供电，它输出DC+5V 0.5A和DC±15V0.5A电源各一组，其交流输入的设计范围为AC220V ±20%。为了降低电源模块的体积，采用TOP2XX脉宽调制功率开关为核心器件，构成单端反激式电路。

故障保护模块负责监视低压用户的负荷电器的运行情况，当发生短路、过流、漏电或电网电压超标时，向MCU系统模块发出信号请求执行断电控制程序。

计量模块负责把用户的用电功率转化为频率正比于功率大小的脉冲串，提供给MCU系统模块进行电量计算。即使用户实施了窃电行为，它仍然可以输出正确的电量计算脉冲串，并向MCU系统发出窃电信号。

负荷控制模块是一个受MCU系统输出的TTL电平控制的大功率交流无触点开关，能够过零关断或开启6kW的负荷功率。

MCU系统由AT89C528位单片机、X5045看门狗芯片和DS1302时钟日历芯片构成。它是用户电能表终端的计算监控中心，主要负责对电量脉冲串进行计算或处理，执行就地或远方的负荷控制程序，与低压扩频载波通信模块进行数据交换并控制其收发信。

显示模块由一个8位LED及其动态扫描控制芯片构成，主要完成电量数据的旧的查询显示，便于用户了解自己的电量或电费情况。

低压扩频载波模块主要由SSC P200低压电力线扩频载波网络控制器、前置功放和电力线耦合电路构成，负责对MCU系统送来的数据进行线性扫频调制，放大后耦合到电力线上，对通过电力线送来的载波信号进行扫频解调后送给MCU系统。这种数据通信采用了收发分时控制的半双工通信。该模块与配变集中器的设计通信距离为1000 m。在信道特性最恶劣的情况下，也要保证不小于600m。

2.4配电变压器集中器的总体设计

配变集中器主要由三个分相耦合的低压扩频通信模块、三个按相配置的电能表模块、MCU单片机系统、3个双口RAM和一个工控机系统及电话线调制解调器构成。

低压扩频载波通信模块分相配置，是为了杜绝跨相耦合载波信号，电能表和MCU电路按相配置是为了使集中器能够并行处理各相的用户终端数据，增加数据传输和处理速度。以上电路基本上与用户终端类似，只是不具备故障保护、窃电侦测和负荷控制电路而已。

在配变集中器内设置电能表模块便于对每一相的总电量进行计量和统计分析，以作为用电管理部门考核线损和平衡3相负荷的依据。

工控机完成与每一相的MCU系统交换数据，并通过Modem和公用电话网与营业站抄算主机交换数据信号。上行和下行数据要经过工控机的处理，并在不需要数据通信的时候储存在工控机的磁盘中。鉴于数据处理量不是很大，选用486工控机就能满足要求。

2.5营业站抄算主站的总体设计

营业站抄算主机主要由PC机、电话线Modem及其软件构成。主要负责营业站到配电变压器集中器之间的数据指令的调制发送、解调接受及综合分析处理。另外，电话线Modem还可以将营业站用电管理主机与电费托收银行联机。

PC微机主要完成用户用电数据的采集，送电能表参数、用电信息、欠费警告及断电控制，不安全和违章用电监视报警，用户用电管理及查询，报表输出等功能。

【参考文献】

[1]邵源，钟炬，等.关于低压用户集中抄表系统综述.电力系统自动化，1999（9）.

[2]徐平平，邱玉春.电力集中抄表中的通信技术.电力系统通信，1999（4）.

电力远程智能抄表系统 篇4

1 电力远程抄表系统

1.1 系统简介

采用GPRS无线通信网络的移动IP通讯,既可独立作为数传通道,也可作为已经架设光纤、数传电台等方式的辅助手段。因此,远程智能抄表系统便可利用主控机(即普通商用微机,在本系统中也称上位机),以先进的电力线载波通信(PLC)技术为基础,以系统工程思想为指导,采用了软件自动中继、模式识别和模糊处理等技术,通过多用户多功能电表、F2103 GPRS IP MODEM、采集器及中心服务器由GPRS网络或通过K8110光隔单口CAN总线适配卡(PCI总线)把数据汇集到中心服务器。具有采集数据快速准确,能快速生成用电统计分析、交费单据等特点,与传统的人工抄表、电话线抄表相比,极大地提高了对居民小区、公寓的用电进行统一、集中管理。

本系统设计用计算机集中、统一管理的方法,实现用户信息录入、用户购电、用户退电、用户用电数据采集、用户供电控制、用电查询以及相关用电信息报表打印等基本功能,另外该系统还具有用防窃电、电器识别、分时限电、复费率、透支额等特有的功能。

1.2 系统开发目标

远程智能抄表系统是利用现代的计算机电子技术和通讯技术结合,按照用户用电记费、管理部门检查、管理、收费的工作流程设计完成的。为了使本系统在小区、公寓的智能化管理中发挥更大的作用,实现工作过程的计算机化,提高工作效率和质量,而通过无线信道实现数据传送的,这样的抄表方式毋须置疑是最为简单、方便的抄表模式,甚至在建设部某通讯规约的讨论稿中也初定了“三表”无线抄表使用的无线电频点,但无线数据传输存在着在建筑物对无线电信号的反射、吸收等作用下,信号传输不稳定的问题。另外表计安装位置、空间抗扰等也对其稳定工作有较大影响,同时无线电表产品自身也存在功耗等问题,因此该模式概念上虽然都很好,但真正大面积推广应用还有相当的历程。

远程智能抄表系统应具有安全性、稳定性、和快捷性,同时注意到先进性;对用户的用电信息实行智能管理,减轻管理部门的工作量,并提高工作效率;能够对用户的用户购电、退电、用电信息实现报表打印;系统人性化设计,界面友好,方便用户的操作;还要提供设备管理功能,如告警:开箱告警、停电告警、逆相告警、超温告警、过载告警等,控制:对欠费用户进行拉闸等;提供停电数据保护功能,在停电48~72小时内仍可抄表和监控;系统还可提供丰富的接口,可与供电系统的MIS系统链接或进行二次开发。

2 系统原理分析

2.1 系统构架及功能

系统构架如图1所示。

多个电表通过RS485通信接口把电表数据传到采集终端器上,采集终端通过RS485或是电力线载波将数据传送到采集集中器上,采集集中器通过RS485通信接口和通信IP modem连接,远程数据中心服务器可以使用GPRS、APN专线或普通ADSL等作为网络接入。当集中器通过GPRS网络连接到远程数据中心服务器主机,建立透明数据通道后,采集终端产生的数据只要送到串口,集中器就会把收到的数据原封不动地发送到数据中心服务器主机;同时服务器主机下发的命令通过通道传输到集中器后,集中器通过串口送到采集终端,从而实现数据双向透明传输。

2.2 系统组成

(1)电能表。单相有功无功多功能表,有功0.5级、无功2级,具有RS485和低压电力载波通讯接口,并且采用最新单片微处理器及其外围芯片技术设计、制造,采用美国AD公司的专用单相电能计量芯片,通过对电流、电压信号采样,能计量双向有功电能,实现对低压居民用户的电力线载波自动抄表。

(2)采集器。采集器主采用先进微电子技术及SMT生产工艺制造,应用于低压电力线载波自动抄表系统,作为系统的终端设备之一,自带24个I/O口,可带24户电表,停电数据保护,带后备电源,停电后仍可抄表。实现24路用户电表的电量等数据采集,适合与带RS485接口的电表进行配合实现远程自动抄表。

(3)传输终端(通信模块/集中器)。RS485/电力载波IP MODEM一般都采用高性能嵌入式处理器,以实时操作系统为软件支撑平台,内嵌自主知识产权的TCP/IP协议栈。为用户提供高速,稳定可靠,数据终端永远在线,多种协议转换的虚拟专用网络。针对网络流量控制的用户,产品支持语音、短信、数据触发上线以及超时自动断线的功能。同时也支持双数据中心备份,以及多数据中心同步接收数据等功能。

(4)中心软件系统。抄表系统的核心部分是系统软件,它应遵循DL/T645部标通讯规约,并有扩展性。对于传入数据的方式的不同,还需有不同的软件来快速地实现中心端的数据接收和现场设备的管理。中心软件系统如图2所示。

3 系统构架的开发

3.1 传输终端和采集终端连接

目前无线传输模块同时支持RS232/485接口,可通过RS232/485与终端通讯,采用的是485的接口方式。

3.2 数据网络接入方式

中心采用APN专线,所有点都采用内网固定IP,管理中心通过一条2M APN专线接入移动公司GPRS网络,双方互联路由器之间采用私有固定IP地址进行广域连接,在GGSN与移动公司互联路由器之间采用GRE隧道。为管理中心分配专用的APN,普通用户不得申请该APN,用于GPRS专网的SIM卡才能进入专网APN,防止其他非法用户的进入。用户在内部建立RADIUS服务器,作为内部用户接入的远程认证服务器(或在APN路由器内,启用路由器本地认证功能)。只有通过认证的用户才允许接入,用以保证用户内部安全。用户在内部建立DHCP服务器(或在APN路由器内,启用DHCP功能),为通过认证的用户分配用户内部地址。移动终端和服务器平台之间采用端到端加密,避免信息在整个传输过程中可能的泄漏。双方采用防火墙进行隔离,并在防火墙上进行IP地址和端口过滤。中心采用APN专线接入的方式,在实时性,安全性和稳定性表现优异,适合于安全性要求较高、数据点比较多、实时性要求较高的应用环境。

3.3 无线数据传输方式

传输设备采用F2103,其功能齐全,性能稳定,简单易用,它是一款工业级别的无线传输终端,已经广泛地应用在各种各样的工业,金融场合。终端设备和传输设备连接好后,设置好各种通讯参数,工作模式后,在传输设备F2103中填入数据中心的地址和应用程序的端口号。这样当终端设备数据传给传输设备F2103,F2103就会把数据透明地传输到中心。

终端设备支持多种中心模式(主备中心、多中心),多种激活模式(电话,短信,数据),多种工作模式(TCP、UDP、telnet等),方便用户组网和各种系统需求。心跳包机制、注册包机制、数据帧可控、重连机制等多种机制不仅保证设备实时在线,而且稳定可靠,同时方便用户根据现场的情况来设置各种传输参数,进而达到最佳效果。

4 结束语

电力线载波集中抄表系统方案 篇5

一、系统介绍

随着两网改造工作的不断深入进行，供电质量有了很大提高。同时，“一户一表”工程的实施也有效增加了用电透明度，提高了顾客满意率；但抄表及催费的工作量却大量增加。只有实现自动抄表才能提高工作效率，节省人力、财力达到省公司要求的“减员增效”的目标要求；而且可以方便地实现电费结算，正确计算台区线损，有效防止窃电，使供电管理向电子化、信息化方向迈进。

我公司研制生产的低压电力载波集中抄表系统采用了窄带直序扩频技术，产品具有抗干扰能力强，抄到率高的显著特点。自动中继技术的应用，使产品更加适应我国目前电力质量差的实际情况。

系统利用低压电力线载波方式将同一配变台区内的所有用户的实际用电量（电能表读数）集中抄收到数据集中器，各配变台区的数据集中器再通过电话线/无线通讯将数据传送到管理主站。整个系统自动化程度高、运行可靠，是实现用电管理自动化、加强用电安全监察理想的技术手段。

集中器最多可管理1024个电力载波终端，足以管辖一个居民小区或一片商业区。集中器利用电力线载波通信方式，可定时或实时抄取所辖所有载波表数据，并保存在内部数据存储器中，以备中心站计算机随时调用。

管理中心可以是仅以单台计算机构建的简单系统，也可以是大型的计算机网络系统，中心站计算机可实时自动抄取所辖集中器内的数据。本系统可管理小到一个居民小区，大到一个地区、一个城市。

二、系统构成

系统内的各类脉冲输出电表，通过传感器把电表走度转换为电脉冲方式，传输给载波表的采集模块, 采集模块接收到脉冲后进行处理，并将结果存储；载波表和集中器之间通过电力载波通信，载波表平时处于接收状态，当接收到集中器的操作指令时，则按照指令内容操作，可将本载波表有关数据通过电力线传送至集中器。

（一）、系统组成

载波表抄表系统主要包括两个部分：

a）

新竹电力载波集中器、新竹载波表系统。载波表与集中器通过电力线载波方式进行通讯，载波表为一户一表，集中器为一个台区一个集中器，每个台区视情况需要安装一套至多套三相载波表做为台区总表。b）

管理主站系统。

各配变台区的数据集中器通过电话线（MODEM）或GSM等通讯方式将数据传送到管理主站，管理主站只需一个，以单台计算机构建的简单系统，也可以是大型的计算机网络系统，一个管理主站配套申请一个独立电话帐户或SIM卡帐户用来与集中器通讯，管理主站可实时自动抄取所辖集中器内的数据。

（二）、系统图

三、系统方案

（一）上行通讯方案（主台—集中器通讯采用Q／GDW 376.2）

1、电话线通讯方式（1）、适用情况：该方案适用于供电所/供电局、小区物业统一集中抄表；（2）、通讯方式：主站与集中器通过之间的电话调制解调模块（主台使用外置电话调制解调器、集中器通过内置调制解调模块）进行连接，各配变台区的数据集中器通过电话线通讯方式将数据传送到管理主站；（3）、设备要求：需要管理主站有一个专用电话和一个电话调制解调器；每个集中器配套申请一个独立电话帐户用来与管理主站通讯；（4）、抄表方式：主台主动连通集中器进行抄表等操作（可以设置任务功能主台定时根据需要自动连接集中器进行抄表等操作）。

2、无线WAP通讯方式（1）、适用情况：该方案适用于供电所/供电局、小区物业统一集中抄表；（2）、主站与集中器通过之间的无线通讯模块（主台使用外置GSM通讯模块、集中器通过内置GSM通讯模块）进行连接，各配变台区的数据集中器通过WAP通讯方式将数据传送到管理主站；（3）、设备要求：需要管理主站有一个外置GSM通讯模块和一张开通WAP业务（或开通双向数据传输业务）的手机SIM卡；每个集中器配套一张开通WAP业务（或开通双向数据传输业务）的手机SIM卡用来与管理主站通讯；（4）、通讯方式：主台主动连通集中器进行抄表等操作（可以设置任务功能主台定时根据需要自动连接集中器进行抄表等操作）。

3、无线GPRS通讯方式（1）、适用情况：该方案适用于供电所/供电局、小区物业统一集中抄表；（2）、主站与集中器通过之间的无线通讯模块（主台使用外置GSM通讯模块、集中器通过内置GSM通讯模块）进行连接，各配变台区的数据集中器通过GPRS通讯方式将数据传送到管理主站；（3）、设备要求：管理主站需要能上网有一个固定的IP地址，申请静态IP专线；每个集中器配套一张开通GPRS业务的手机SIM卡用来与管理主站通讯（4）、通讯方式：集中器通过GPRS通讯方式主动登陆到主台，主动上传数据；主台可以连通集中器进行抄表等操作。

4、专线方式/小区内部电话通讯（1）、适用情况：该方案适用于小区物业统一集中抄表，主台放置于小区物业管理处；（2）、各配变台区的数据集中器通过专线通讯方式将数据传送到管理主站；该专线可以是电话线直接连接、内部电话连接、其他通讯线。（3）、设备要求：根据所使用的通讯方式，主台安装配套的调制解调装置和交换机；（4）、通讯方式：主台主动连通集中器进行集中抄表等操作（可以设置任务功能主台定时根据需要自动连接集中器进行抄表等操作）。

（二）下行方案

1、集中器+普通载波表组成系统

集中器与载波表之间通过电力线载波通讯方式，无需在重新布线，集中器与管理中心可通过电话电缆专线方式、电信网电话方式、GSM方式、GPRS方式等。集中器利用电力线载波通信方式，可定时或实时抄取所辖所有采集器内的基表数据（或载波表数据），并保存在内部数据存储器中，以备中心站计算机随时调用。一集中器可最多采集1024只载波表。该系统主要功能：（1）远程集中抄表，节省人工抄表费用；

（2）数据采集处理及存储功能，可设置每月自动冻结电量，自动抄表时间，可设成每小时自动抄收载波表电量（每天/每月/每年）；

（3）可实时集中抄表，实时收集下辖全部电表的累计电量、各种数据、参数；（4）可设置电价，根据抄读的电量进行自动电费结算；（5）远程控制电表，可以对有窃电行为或其他需要进行停电操作的用户进行跳闸停电操作；（6）自诊断功能，系统自动检测控制模块、数据存储等单元是否工作正常。检测到故障时自动记录故障情况和故障发生时间；

2、集中器+单相电子式防窃电载波电能表 集中器利用电力线载波通信方式，可定时或实时抄取所辖所有采集器内的载波表数据，并保存在内部数据存储器中，以备中心站计算机随时调用。每个台区配套一只集中器和一只三相载波总表，每个居民用户使用一只单相电子式防窃电载波电能表或是一只三相四线电子式载波电能表。载波模块采用新竹数码的XZ386载波芯片 该系统主要功能：

（1）远程抄表，节省人工抄表费用；

（2）数据采集处理及存储功能，可设置每月自动冻结电量，自动抄表时间，可设成每小时自动抄收载波表电量（每天/每月/每年）；

（3）可实时抄表，实时收集下辖全部电表的累计电量、各种数据、参数；（4）可设置电价，根据抄读的电量进行自动电费结算；（5）远程控制电表，可以对有窃电行为或其他需要进行停电操作的用户进行跳闸停电操作；（6）自诊断功能，系统自动检测控制模块、数据存储等单元是否工作正常。检测到故障时自动记录故障情况和故障发生时间；（7）防窃电数据分析。

（8）线损分析，通过抄录某一时刻分表与总表冻结的数据，主站自动计算出线损。（9）在电量计量方面，使用ADE7761/ADE7751防窃电计量芯片,单相防窃电电表主要功能：具有防止反向窃电、一火一地窃电、分流窃电、短路窃电、强磁窃电、断零窃电等功能，在以上窃电行为时电表均能按用户正常使用的电量进行电量计量，并有窃电指示灯表示窃电行为。

3、集中器+单相多功能表

单相多功能电度表与普通单相载波表一样是个独立的载波终端装置，是一种新型全电子式电度表。

该方案除了具有方案一的全部功能外具有以下主要功能：

（1）电表实现了正反向有功电能计量、过流保护、自诊断、远程通讯和控制等功能。电力管理部门可在中央控制室通过集中器随时对电表进行实时抄表、查询、检测、监控，在线修改用户最大负荷，关闭指定负载。（2）具有预付费功能；（3）具有多费率功能；

（4）具有数据大容量的数据存储功能和异常情况数据存储功能。

4、集中器+采集器+脉冲电表

采集器通过脉冲线采集脉冲电表的数据在传给集中器，与方案一基本一致，采集器最多可采集16只脉冲电表。

实施低压集中抄表系统的小窍门 篇6

【关键词】 低压集中抄表系统;集中器;配变监测计量终端;接线方式

随着低压集中抄表系统(以下简称集抄系统)技术不断发展,实施方案和应用功能更加多样化,其稳定性、可靠性也大大提高。为提高抄表效率,并满足线损“四分”管理的需要,各地供电企业正在加大力度建设集抄系统,实现低压用户集中抄表、台区线损自动统计、用电情况远程监控等应用功能。

一、集抄系统实施方案

目前集抄系统常用的实施方案包括RS-485总线方案、全载波方案、半载波方案、无线方案等,不同的方案各有优缺点,可根据实际需要选择采用,以期达到理想的实施效果。下面以半载波方案为例介绍集抄系统的构成,半载波方案是指集中安装的电能表采用RS-485接口电能表,采集终端采用RS-485方式与电能表通讯,采用载波方式与集中器通讯,分散安装的电能表采用载波电能表,通过载波方式直接与集中器通讯,其系统架构(如图1所示)。

为了节约通讯费用,可将集中器与已经安装运行的配变监测计量终端级联,通过配变监测计量终端与计量自动化主站通讯,传输集中器采集的数据。这种方式下,系统还可以方便地采集到公用变压器总表电量数据,实现台区线损自动统计功能。

二、多台边小区实施集抄系统时遇到的问题

对于单台公用变压器独立运行的小区,按照上述实施方案,集抄系统可以正常工作,并实现相应的应用功能。如果小区有多台变压器,当其中一台或多台变压器停运,所属低压用户由其它变压器代供电时,集抄系统将无法正常工作(图2是一个有两台公用变压器的小区低压配电系统和集中器、配变监测计量终端安装情况的示意图)。当1号变压器运行、2号变压器停运时(主断路器1合上,主断路器2断开,母联开关合上),台区1的集中器和配变监测计量终端正常工作,台区2的集中器和配变监测计量终端不带电,台区2的低压用户电能表不能实现集中抄表功能。

三、解决方案

图2中,如果将集中器电源线后移,接在主断路器之后(图3所示),则不管在何种运行方式下,两个台区的集中器始终带电,可以与采集终端和载波电能表正常通讯,实现抄表功能。由于停运变压器对应的配变监测计量终端不带电,无法利用级联功能,通过配变监测计量终端与计量自动化主站通讯。

对配变监测计量终端的接线方式也作了调整(如图4所示),将其电压回路也后移到主断路器之后,不管在何种运行方式下,两个台区的配变监测计量终端也始终带电,可以实现级联功能,并与计量自动化主站保持正常通讯。这种接线方式下,低压用户电能表与所属台区集中器对应,即使运行方式变化,也无需在集中器和计量自动化主站对户变关系作任何调整。至于台区线损统计,只要计量自动化主站后台以“小区”为单位,将多台变压器作为一个整体进行统计。

这种接线方式下,如果多个集中器同时发出载波信号,就有可能出现载波信号冲突问题,严重影响抄表成功率。针对这一问题,可以合理设定集中器抄读采集终端和载波电能表数据的时间,尽量避免2个或以上集中器同时发出载波信号的情况出现。

四、结语

介绍了提高集抄系统抄表成功率的一个小窍门。评判集抄系统应用效果最重要的指标就是抄表成功率,为了提高集抄系统抄表成功率,还有很多细节值得探讨,如合理选择实施方案、降低干扰影响、优化载波软件和硬件性能等。

参考文献

[1]金福根,肖民,陈安军.居民电能表集中抄表系统存在的问题[J]. 电力需求侧管理.2007(5):67～68

小区无线抄表系统设计 篇7

在传统的电能管理中, 使用的是人工抄表, 即每月定期派人到各用户那里抄表, 然后手工输入计算机, 再进行核算和收费的模式。随着生活提高, 电器的使用负荷的急剧增长, 这种模式显然已经不符合城市居民住宅小区自动化、现代化和智能化发展的要求, 使用人工抄表, 将耗费大量的人力, 物力与财力, 既不方便, 也容易发生漏抄、错抄的情况。而且在传统抄表模式下, 抄表周期比较长, 如一个月或者一个季度一抄表, 这样就使得用户用电量无法及时读取, 给电力管理部门分析用电情况带来很大的困难。随着电网的发展和电力市场运营进程的加快, 远程电能自动抄表就成为电能管理部门的一个重要课题。

自动抄表系统的出现解决了传统人工抄表过程中遇到的许多问题, 并且提高了工作效率和数据的准确性。随着近年来计算机技术、网络技术和微电子技术的飞速发展, 越来越多的新技术应用于自动抄表系统, 它们能够降低设备成本, 提高可靠性、准确性和抄表效率, 已经展现出十分广阔的应用前景。

本系统就是利用无线收发模块和微控制器实现的电能计量无线抄表系统。

2 总体结构

无线抄表系统主要由四部分部分组成, 包括用户电表、无线数据采集器、无线数据集中器和监控中心。系统框图如图1。

数据采集器采集安装于每栋居民楼中, 采集一栋居民楼内各个电表的电量数据, 其通过RS485总线收集每户电表的电量数据, 并存储在存储器中, 以完成对用户的抄表, 并在需要时将数据发送给数据集中器。

数据集中器安装于居民楼的中心位置附近, 并通过internet与监控中心连接, 其与数据采集器进行无线通讯, 实时的抄录电表的数据, 并完成与电量监控中心计算机的通信, 将用户电表参数、电量数据等监控中心需要的信息传送到监控中心数据库。

监控中心可对用电量数据进行统计处理, 实现对用户用电量的自动采集、传输和远程监控, 同时通过无线的双向系统实现对计量电表的远程控制, 进行参数调整、开关等控制操作。

本系统中, 采集器定时采集电表数据, 存放于存储器中;集中器每月按时从采集器收集电量数据, 然后以表的形式储存起来;监控中心根据需要通过internet读取集中器中的电量数据, 供工作人员查询使用。同时本系统可实现实时监控, 具体过程是监控中心通过internet向集中器发送控制或查询指令, 集中器接受到指令后从采集器收集当前用户的电表电量, 然后传回监控中心, 或者通过采集器对电表进行控制。

3 硬件设计

此系统的硬件部分可以分为两个模块:无线数据采集器和无线数据集中器。两个模块可选的微控制器与无线收发模块种类较多, 对各种可选型号进行仔细比较后, 本系统选用ARM微控制器LPC2210以及安美通公司的无线收发模块APC200A-43实现。

3.1 无线收发模块

APC200A-43是深圳安美通公司新一代无线数据传输模块, 其提供了多个频道的选择, 能够透明传输任何大小的数据, 而用户无须编写复杂的设置与传输程序, 并提供UART/TTL, RS-485以及RS-232三种接口。同时其兼具体积小巧, 宽电压运行, 较远传输距离等优点, 是目前应用较为广泛的无线传输模块之一。

该模块有以下特点:

(1) 采用GFSK (高斯频移键控) 调制方式, 有效传输距离1000米 (1200bps) , 工作频率431-478MHz, 只需很少外围元件就可实现可靠传输, 适用于工业场合;

(2) 提供16位的可选RFID, 支持UART/TTL, RS-485以及RS-232三种接口, 拥有超大的256bytes数据缓冲区, 方便驱动程序编写;

(3) APC200A-43模块有二种数据传输方式, 第一透明数据传输:所收的数据就是所发的数据;第二分地址数据传输:此时所传内容的前二个字节为地址, 后为数据, 若接收端接收到地址匹配的数据包, 即将地址、数据传给终端设备, 否则将丢弃, 使用这种方式可以减轻上位机的软件开销, 因此本无线抄表系统使用地址数据传输模式。

3.2 ARM微控制器LPC2210

为了使系统稳定可靠, 满足低功耗、智能化的设计要求, 本系统选用了LPC2210作为无线数据采集器和无线数据集中器的核心控制器。LPC2210是一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的32位ARM7TDMI-S微控制器, 其主要性能如下:

(1) 32位ARM7TDMI-S核, 它具有高性能和低功耗的特性, 由于使用了流水线技术, 处理和存储系统的所有部分都可以连续工作, 可以高效地完成采集器和集中器的数据处理、收发工作;

(2) 拥有32k B的片内静态RAM, 128位宽度接口/加速器可实现高达60MHz的工作频率, 可实现在线编程和用于非易失性程序的存储, 可存储大量电量信息, 为无线抄表系统的设计提供方便;

(3) 支持2个低功耗模式:空闲和掉电, 同时可通过个别使能/禁止外部功能来优化功耗, 满足无线抄表系统的低能耗需求

3.3 无线数据采集器模块设计

数据采集器通过RS-485总线与电表连接, 并通过无线收发模块APC200A-43与数据集中器通信。采集器的外部扩展EEPROM用于保存电量记录和电能表的工作参数, 如剩余电量, 用电量, 表号等数据。本模块扩展采集器按时读取数字电表的读数, 并将数据以表的形式储入EEPROM中;同时采集器可接收集中器指令来传输储存的电量数据和进行效时操作。

3.4 无线数据集中器模块设计

数据集中器通过无线收发模块A P C 2 0 0 A-4 3接收和发送数据, 当APC200A-43收到数据, 经过处理后, 存入EEPROM中, 并可通过LCD查看用户用电量。同时, L P C 2 2 1 0通过以太网控制器RTL8019AS与internet相连, 通过internet与监控中心通讯。

4 软件设计

本系统的软件设计可以划分为采集器、集中器和监控中心上位机三个层次, 其中运行与采集器和集中器的程序采用C语言编写, 经过ARM编译软件ADS生成可执行程序, 运行于LPC2210中。使用Visual Basic 6.0开发上位机界面, 使用SQL Server存储和管理数据。整个上位机软件采用结构化设计, 便于维护与修改。

现在将采集器和集中器的部分程序加以分析。

4.1 无线采集器程序设计

采集器初始化之后, 检查是否有数据输入, 若无, 则定时调用RS-485通讯程序采集电表数据, 完成数据存储, 以后进入低功耗模式, 若有则进入数据接收模式接受数据帧, 待数据帧接收完成后分析数据帧, 根据数据帧内容选择完成修改电表参数或者发送数据两个操作。

4.3 无线集中器程序设计

集中器初始化后, 检查监控中心是否发来指令, 若无指令则定期采集无线采集器上的数据, 若有指令, 则分析指令, 选择完成修改某采集器控制下的电表的参数或者向监控中心上传保存的数据两种任务, 然后进入低能耗模式。如图6所示。

值得一提的是, 在程序设计中必须注意:APC200A-43模块虽然有256bytes大容量缓冲区, 但若串口速率大于等于空中速率, 则存在数据流量的问题, 可能会出现数据溢出而导致的数据丢失的现象。在这种情况下, 终端设备要保证串口平均速率不大于60%空中速率, 如串口速率为9600bps, 空中速率为4800bps, 终端设备每次向串口发送100字节, 那么终端设备每次向串口发送的时间约104ms, (104ms/0.6) * (9600/4800) =347ms, 所以终端设备每次向串口发送100字节每次间隔不小于347ms, 以上问题则不会出现。

5 结语

无线抄表是未来仪表的发展趋势, 采用无线抄表系统具有使用方便、成本低廉、应用灵活等优点。笔者利用微控制器LPC2200以及无线传输模块APC200A-43设计的无线抄表系统实现了对用户用电量的无线采集, 并通过对数据的统计处理, 实现了对用电量的实时监控, 是一种高效、可靠的自动化抄表系统。

摘要：介绍了一种基于微控制器LPC2210和无线通讯模块APC200A-43的无线抄表系统, 该系统实现了对用户用电量的无线采集和实时监控, 并且成本低、可靠性高、实时性强, 有效的防止了欠费和窃电等情况的发生。

关键词：无线抄表,LPC2210,APC200A-43

参考文献

[1] 李志勇, 林久令, 李长安等.无线采集与电力线传输构建新型自动抄表系统[J].现代电子技术, 2008, 31 (23) :23-25.

[2] 李朝青.无线发送/接收IC芯片及其数据通信技术选编 (1) [M].北京:北京航空航天大学出版社, 2003.

[3] 周立功.ARM微控制器基础与实战[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2003.

[4] 蔡旭斌, 罗玲.电能计量自动抄表技术的现状与发展[J].广东电力, 2003, (4) , 5-8.

[5] 深圳市安美通科技有限公司.安美通无线数传模块[Z].深圳市安美通科技有限公司, 2006.

无线智能抄表系统设计 篇8

随着住户对居住环境及物业管理水平的要求的日益提高, 人工抄表的弊端越来越突出。

而智能抄表则是利用先进技术, 集表具计量、数据采集、后台处理等功能于一体, 将居民用水、用电、用气等数据加以综合处理的自动化系统。借助该系统不仅可以提高工作效率, 还可以提高水电气计量的准确性及数据统计的实时性。

一、系统总体设计

1.1系统功能说明

主要功能如下:

(1) 对水表的水量脉冲进行准确计数。

(2) 小区集中抄表器能定时和定量通过无线方式采集各用户的水表水量。

(3) 对水量采集模块采用电池供电, 并实现电池低压报警功能。

(4) 通过液晶显示屏显示楼栋内所有用户实时水量。

(5) 通过键盘设置房号、初始水量、校准日期时间、抄表等。

(6) 掉电数据保护。

(7) 本地保存前两个月历史用水记录。

(8) 时钟和日历功能。

(9) 操作蜂鸣器提示功能。

1.2系统整体设计方案

系统的软、硬件设计主要集中在楼栋集中器上。集中器通过无线单收模块接受水表的数据, 通过无线双向模块与抄表中心连接。数据传输的路径有两条:一是集中器被动接收水表的数据, 并将该数据存储到铁电存储器中;二是集中器与抄表中心, 采用被动数据传输, 集中器接收到上层抄表中心的抄表命令, 通过无线双向模块接收和发送数据。

二、硬件设计

2.1楼栋集中器硬件结构

如图2, 集中器硬件由微控制器模板、人机接口模板、存储模板、抄表接口模板、电源模块组成。

2.2微控制器模块

图3, 微控制器模板采用Ateml公司产的8位单片机芯片AT89S8252, 它完全与MCS-51系列单片机兼容, 且内部集成了8KB的Flash, 可满足整个设计需要

P1.0~P1.3用来控制LCD的片选、背光、数据传输和时钟;P0.0~P0.7用于按4*4的键盘;P2.2和P2.3用于处理器与铁电存储器之间的数据传输;P2.7用于控制蜂鸣器;P3.2作为外部中断使用, 与转换芯片相连。

2.3存储模块

为了实现掉点数据的保护功能, 最后选定铁电存储器FM3130作为系统的存储设备, 同时可以实现实时时钟功能。

FM3130没有使用后背电池, 小区抄表器每隔3分钟会对所有楼栋集中器进行校时, 以保证时间准确性。

2.4人机接口模块

此模块包括LCD显示、4*4键盘输入、蜂鸣器提示。

1. LCD模块

LCD (液晶显示器) 模块是嵌入式设备常用的显示模块, 其采用了OCMJ4*8C液晶显示模块, 主要特征如下:

(1) 具有绘图及文字画面混合显示功能, 对于汉字可显示4行, 每行8个。

(2) 提供三种控制接口, 分别是8位微控制器接口, 4位微控制器接口及串行接口。

处理器与LCD的连接选择串行方式。相对于并行传输方式, 串行方式下数据传输速度稍慢, 但较稳定;硬件接口电路较简单;节约处理器的硬件接口资源。

2. 键盘模块

(1) 键盘上的ON/OFF为液晶显示屏的背光开关键;TIME为时间显示键;PAS为密码校验键;SHIFT和上、下、左、右为功能组合键。每行和每列各有一根信号线相连, 当按键按下时, 相应的行和列导通。再根据引脚的值得出那个按键按下。

(2) 蜂鸣器主要用于按键提示和错误报警, 软件编程控制, 如图6。蜂鸣器使用PNP三极管Q2进行驱动控制, 当P2.7控制电平输出0时, Q2导通, 蜂鸣器蜂鸣;当P2.7控制电平输出1, Q2截止, 蜂鸣器停止蜂鸣。

2.5抄表接口模块

楼栋集中器主板需要两个UART口, 而微控制器SC16IS752内部仅有一个UART组件, 所以本系统选择SC16IS752芯片, 实现与无线模块的连接。

2.6无线模块

无线模块的选择与使用直接影响着无线抄表系统的性能。

(1) 无线单发模块:

为了实现无线智能抄表, 需要在普通水表的基础上加装无线水表单发模块。此模块应具有采集、计量、无线通信、电源管理等功能。

(2) 无线单收模块:

无线单收模块选用深圳市华奥通信技术有限公司生产的HAC-LM, 用于接收HAC-uT空中发来的数据, 并通过UART口以1200N81的个数送到楼栋集中器的微控制器中。

三、软件设计

3.1楼栋集中器系统软件流程

图7所示, 开机提示音通过控制蜂鸣器实现。铁电中读取楼栋集中器信息主要包括系统标识、集中器号、集中器地址、集中器存储的用户数和集中器所在的小区号。此后主程序进入一个无限循环。主程序中有一个变量叫g_DisplayStatus, 它表示LCD屏显示界面, g_DisplayStatus变量值不同, 代表的显示界面不同, 即功能不同。无限循环主要读取键盘, 并根据当前LCD屏显示内容和按键值进行不同的操作。g_DisplayStatus共有11个有效值, 即0~10, 分别代表的界面和功能如下:

(1) 管理员界面-楼栋集中器系统的主界面, 用于显示各子菜单, 根据按键值的不同进入到各子菜单中, 子菜单包括初始化水表、设置管理员密码、水量显示、日期时间显示、设置集中器、设置按键声音、格式化铁电、设置日期时间、恢复出厂值和水量查询。

(2) 初始化水表界面-包括表号、脉冲常数、水量和接收此水表数据的集中器号。

(3) 密码设置界面—设置和更改管理员密码。在LCD屏上以*显示, 更改密码需要输入旧密码, 通过验证后才可输入新密码。

(4) 水量显示界面—滚动显示各用户的水表号、用户号和水量。

(5) 日期时间显示界面—读取实时时钟寄存器的值, 并将年、月、日、时、秒显示在LCD屏上。

(6) 设置集中器—设置集中器号、管理的用户数、小区号、集中器地址、用户号, 房间号、各用户对应水表的初始水量等, 将此信息写入铁电中。

(7) 设置按键声音—关闭或打开按键声音。

(8) 铁电格式化界面—将存入铁电中的所有参数信息全部清除, 以0代替。

系统中还使用了一个外部中断INT0, 当SPI-UART转换芯片SC16IS752收到无线模块发送来的数据, 会通过外部中断通知处理器AT89S8252, 处理器通过SPI接口将数据读出。无线循环和中断的配合实现了系统的整个功能。

四、结束语

本系统是基于单片机实现无线智能抄表。使用该系统有抄表快速、准确、使用方便、成本低, 安装方便、集中抄表范围广等好处, 非常适合用于城市小区建设和电表、燃气表等智能仪表的无线抄取, 具有广阔的市场前景。

参考文献

[1]朱世华.程控数字交换原理与应用[M].西安:西安交通大学出版社, 1993.

[2]李延文.中文版Visual Basic 6.0控件高级编程[M].北京:人民邮电出版社, 2002.

电力无线抄表系统研究 篇9

随着无线网络技术的发展, 电力公司无线远程自动抄表已成为发展的必然趋势。远程抄表采用先进的无线网络数据传输技术, 利用WCDMA/GPRS无线网络对家庭和工商业用户的电表使用状况进行实时采集和远程监控, 完成数据的集中存储和统一管理, 实现对表具的远程维护和远程控制。产品以全自动的抄表方式取代了传统的人工抄表方式, 极大地提高了工作效率, 降低了人力资源成本;同时为管理、统计、分析能源使用情况提供依据, 使管理更科学、更高效。

二、实现原理

居民用户的用电数据由电表通过RS485传到电表集中器, 电表集中器通过RS232/RS485串口与GPRS DTU连接, 电表数据经过协议封装后发送到联通GPRS网络, 通过GPRS网络将数据传送至配电数据中心, 实现电表数据和数据中心系统的实时在线连接。整个系统有远程抄表终端、通信网络、监控中心管理平台和监控终端四大部分组成。如图1所示:

无线方式采集数据快速准确, 能快速生成用电统计分析、交费单据等特点, 与传统的人工抄表、电话线抄表相比, 极大地提高了效率。除了准确、实时抄表外, 还提供了设备管理功能, 如告警:开箱告警、停电告警、逆相告警、超温告警、过载告警等;控制:对欠费用户进行拉闸等。并提供停电数据保护功能, 在停电48--72小时内仍可抄表和监控。系统结合短信平台, 在告警时, 可根据具体内容发短信给相关的管理人员。

三、系统构成

1、远程抄表终端

远程抄表终端是对用户电能使用信息进行采集的设备, 具体包括:集中器+采集器+远传表具。

集中器以RS485总线、电力线载波等方式经采集器采集远传表具的数据信息, 通过WCDMA/GPRS无线通信网络, 完成与中心管理平台的数据交互。无线通信模块通常集成在集中器里。节点数量较少的情况下, 远传表具可以不经过采集器, 直接与集中器相连。

2、通信网络

负责网络数据的传输, 为整个系统提供网络支撑能力。通常采用的无线传输方式为2G+APN GRE隧道加密方式, APN拨号流程如下:

(1) GRE隧道建立; (2) 用户拨号请求到达GGSN; (3) GGSN访问联通AAA, 检查拨号信息; (4) 用户与企业局域网建立PPP连接; (5) GGSN为用户分配IP地址; (6) 用户成功访问企业网。

3、中心管理平台

中心管理平台包括前置通信服务器、数据库服务器、各类应用服务器等设备。主要功能就是定期检查远程抄表终端的状态, 完成远程监控和维护。同时通过对远程抄表终端传送的各种数据进行处理, 并进行实时分析, 及时发现电能使用的异常情况, 并产生相应的告警和提示信息, 避免造成损失。

4、监控终端

电力无线抄表系统研究 篇10

目前, 我国电力系统抄表方式主要有三种: (1) 人工抄表方式, 这种抄表方法存在很多管理弊端和安全隐患:抄表数据的可靠性和准确性没有保证;居民区电缆布线复杂, 存在断线和短路等问题, 存在严重的人员安全隐患[1]。 (2) 预付费抄表方式, 用户需要到电力部门购买电力付费卡, 将金额充入磁卡预缴电费, 当电力余额即将用尽时, 测量表装置给用户发出余额不足的警告, 该方式给居民造成了很大的不便, 而且经常出现断电的情况, 不够人性化。 (3) 通过专用通信线路自动获取远程用户仪表数据的方式, 由于我国不同区域基础电网构建区别很大, 而且存在线路老化等问题, 该方式只能在小范围运行, 不适合推广。

随着经济和社会的发展, 居民用电量急剧增加, 电能表抄表量大幅升高, 用电的管理成本及管理复杂度越来越高, 传统的抄表方式已经无法满足当前需求, 随着我国智能电网建设的逐步开展, 电力抄表技术向着智能化、远程化的方向发展, 无线通信技术的特点符合现代抄表的技术要求, 电力无线抄表系统的研究和应用必将给用户带来极大地便利并推动电网的智能化发展。

2、电力无线抄表系统

电力无线抄表系统是利用嵌入式系统和无线网络技术自动读取并处理用户仪表数据, 将数据传到电力系统处理中心进行综合处理的系统[2]。

2.1 电力无线抄表中的无线组网技术

电力无线抄表系统中采集终端采集到的数据与数据集中器之间交互需要通过无线网络传输及组网技术实现。电力无线抄表系统中常用的无线组网方式有Zig Bee技术和微功率无线自组网模式。

Zig Bee技术应用于短距离范围内低速率数据传输模式下的无线电子设备通信, 是一种非常可靠地无线数传网络, 其数传模块与移动网络基站类似, 适用于数据传输量不大、速率要求不高、成本较低、功耗较小的场合。Zig Bee技术适用于无线抄表的主要特点有: (1) 系统成本低, Zig Bee使用工业、科学、医疗频段, 该频段可以自由使用, 降低了应用成本;Zig Bee协议教简单, 可以在存储能力和计算能力有限的MCU上运行, 成本不高。 (2) 系统功耗低, Zig Bee采用睡眠唤醒机制, 大部分时间处于低功耗状态, 工作状态下功耗也为1-3mw。系统可以再不工作时进入休眠状态, 降低功耗。 (3) 数据传输率低, 仅10kb/s-250kb/s, 专注于低传输应用, 可以满足抄表系统对仪表数据的采集需求。 (4) 数据传输安全性高, Zig Bee采用AES-128加密算法加密数据的传输, 保证数据的可靠性, 可以满足抄表系统对数据加密的需求。 (5) 网络容量大, Zig Bee网络最多可以支持65000个节点, 网络节点之间可实现多跳传输。 (6) 网络结构灵活, Zig Bee支持多种网络拓扑结构, 组网方式灵活。

微功率无线自组网模式, 无线自组网是一种多跳频率的临时性自治系统, 由一簇带有无线射频收发装置的移动终端节点组成, 可以随时随地快速组建一个通信网络, 网络中各终端可自由移动且地位平等。微功率无线组网技术融合了先进的自组织网络技术, 无需中央控制, 其主要特点有:自适应、自组织、自路由、自恢复、自愈合。

2.2 数据传输方式

采集到的电力数据从数据集中器无线传到数据管理中心的方式有:GSM、GPRS、3G等。GSM即全球移动通信系统, 是第二代无线数字蜂窝移动通信系统的网络标准, 通常使用的频率有900Hz、1800Hz、1900Hz, GSM移动系统提供语音、传真、短信等业务, 其中短信功能成本低、可靠性高, 适合于无线传输系统的应用。GPRS是在GSM系统基础上发展起来的业务, 采用了分组交换技术, 不需要专有信道, 提高了无线网络利用率, 具有传输速度快和入网快的特点, 可实现与internet的无缝连接。3G是以CDMA技术为基础的新一代移动通信技术, 3G系统采用无线宽带传输技术、复杂的编译码和调制解调算法、多址干扰对消等技术, 能够提供更高的传输速率和更好的服务质量[3]。

2.3 电力无线抄表系统的一般工作流程

无线电表采集用户电量并转换为脉冲信号, 定期对数据进行存储、积分处理, 通过射频模块将数据传输到Zig Bee网络或者微功率无线自组网网络, 中继器将数据传到无线网关, 无线网关对各中继器采集的数据整合处理, 将数据通过GSM、GPRS或者3G网络发到控制中心, 控制中心可提供电量使用情况的查询、管理等服务, 控制中心也可以实现对数据传输中各传输层的控制, 能够发送控制指令到采集终端。

3、电力无线抄表系统存在的主要问题

电力抄表系统在理论上是可行的, 但是应用到实际当中时, 还有很多工作需要继续探讨, 如:无线网络传输距离、障碍物对无线网络的影响因素、电力无线采集终端安装的位置、终端发射功率、终端之间的相互干扰。这些问题的逐步解决对于建设鲁棒、可靠、低成本的电力无线抄表系统来说至关重要。

摘要：随着居民用电量的急剧增加, 传统电能表抄表方式面临严峻挑战, 电力无线抄表系统能够实现智能化、远程化抄表, 可以很好地满足未来电力系统抄表要求。首先, 介绍和分析了目前电力抄表方式所存在的问题, 然后阐述了电力无线抄表系统的无线组网及传输模式, 最后分析了电力无线抄表系统所需要解决的方面。

关键词：无线抄表,电力系统,无线组网

参考文献

[1]毛玉蓉.基于Zigbee技术的无线传感器网络研究[J].化工自动化及仪表, 2010, 37 (10) :91-94.

[2]林建平.基于WNS技术的嵌入式无线抄表系统[D].上海:上海交通大学, 2009.

抄表系统 篇11

【关键词】自来水公司；抄表收费系统；功能；设计

现阶段，随着城市的发展速度不断加快，供水的规模也随之不断扩大，以往传统的人工抄表收费以及一些单一的营业收费软件，已经难于适应当前的水费管理工作，同时这一现状也与我国科技的快速发展极不相称。因此，必须针对这一问题，采取相应的措施加以解决。本文就自来水公司抄表收费系统的开发应用展开探讨，仅供参考。

1 自来水公司抄表收费系统应具备的基本功能

1.1 抄表管理功能

该功能主要分为手工抄表和掌上微机抄表两种方式，其具体作用是确保水表的抄见数能够按质、按量、按时提交。系统自身还应具备检查机制，能够对抄表过程中出现的异常数据进行自动检查以及对估表数的审查，以此来生成用户当月的实际水费信息。同时该功能还应具备为抄表工作人员提供多种方式的抄表读数录入方式，以便其能够及时、准确地将抄表数据输入至计算机中。

1.2 水费收费管理功能

该功能主要是按照抄表生成的实际水费打印出缴费详单和催缴水费通知单以及受理用户的缴费业务，并且还能够打印出各种发票和凭证，其主要作用是通过对正常水费、欠费以及滞纳金等费用收取过程的管理，借此来提高水费的回收效率。另外，通过系统与各银行网点进行联网，还可以为银行代收水费时提供及时、准确的数据信息，在很大程度为用户提供了便捷的缴费途径。

1.3 用户报装管理功能

该功能主要是通过对工程报装从最初的申请直至安装竣工过程中的所有信息进行录入，从而形成用户最终的立户信息，同时还能够为相关部门建立用户档案信息提供原始数据。

1.4 表务管理功能

该功能的主要作用是维护用户水表的基本资料属性，并对水表的日常操作信息进行记录，水表的日常操作具体包括出库、入库以及维护检修报费等。同时还能够对用户水表的拆卸更换、故障处理和水表周期性检查等情况进行记录，便于对用户的表务进行管理。

2 自来水公司抄表收费系统的开发应用

2.1 设计原则

在进行抄表收费系统设计时应遵循以下原则：

2.1.1 即时性原则。系统应能够随时向自来水公司和相关的供水管理所以及自来水用户提供及时、准确的交易信息。

2.1.2 可靠性原则。系统必须能够保持在全年365天内连续不间断的工作，应尽可能确保平均无故障时间要大于等于8760小时。

2.1.3 可扩展性原则。为了能够适应自来水公司的未来发展需要，系统应从硬件结构和软件功能上均具有良好的可扩展性。

2.1.4 安全性原则。在进行系统设计时，为了有效地防止病毒、黑客等入侵，应从授权访问、身份认证、数据信息备份、信息加密等方面确保系统的安全性。

2.1.5 开放性原则。在进行系统设计时，软件产品应尽量选择行业内通用性较强的软件，同时要确保软件具有较强的开放性以及优良的可升级性。

2.2 系统的构成

为了能够实现上文中抄表收费系统的一系列功能，本系统决定采用PB9.0作为软件开发工具并配以强大的MicrosoftSQL Server 2005数据库。

2.2.1 PB9.0。该开发工具是由美国赛贝斯公司推出的一款集设计、开发、建模、管理等功能于一体的快速应用开发工具软件，其属于一种以图形化为开发环境的应用程序。该开发软件主要有窗口构成，其中包括按钮、列表框等标准的Windows控件，同时该工具还具有特殊的控件，它们是软件的操作使用变得更加方便，进而有效地提高了开发效率，如数据窗口便是一个具有较高集成度的控件，运用该控件能够直接从数据库内提取各种数据。此外，PB9.0还具备以下两种访问后台数据库的功能，一种是利用ODBC标准接口进行访问，另一种是利用专用接口与后台数据库进行连接。

2.2.2 MicrosoftSQL Server 2005数据库。采用该数据库的主要原因如下：其具有较高的安全性和稳定性，并且数据库本身具有海量的数据存储功能，可以在不同的平台上运行，而且还能够保护数据的完整性不被破坏。

2.3 重要技术的设计与实现

2.3.1 前置机设计。通常情况下，由于自来水公司的中心端数据库与收费终端之间距离比较远，并且两者也不在同一局域网内，致使收费终端无法对中心数据库中的数据信息进行直接访问。因此，必须在两者之间构建一座用于通信的“桥梁”，而前置机最主要的作用就是通过消息的转发来扮演通信桥梁的角色。在进行前置机的设计过程中不仅应建立与各银行网点前置机及自来水公司个收费网点的TCP/IP连接，同时还应建立与自来水公司内部对账系统的UDP连接，进而建立起收费终端与对账系统之间的完整连接，这样收费终端便可以直接通过前置机对各种所需的数据信息进行查询，并将缴费信息存储至数据库中。在进行前置机的设计时关键的是通信接口的设计。程序在初始化过程中，可以通过调用控件中的接口函数建立与前置机的TCP连接，并输入相应的注册信息用以表明自己的身份，这样便可利用控件的函数来发送及获取数据包中的信息，当退出程序时则可通过该空间函数将连接关闭。位于各个网点内的前置机其主要功能是对各收费终端的收费信息和查询信息进行汇集，在将汇集后的信息传输给位于自来水公司内部的前置机，同时等待接收反馈信息，网点前置机接收到由自来水公司前置机的反馈信息后，则需要将这些信息传输到指定的收费终端上，所以应将由收费终端发送的数据包存储到系统的内存中，以此来判断反馈信息应该传输给其中的哪个收费终端。通过DDN与自来水公司的前置机进行连接，形成TCP/IP通信通道，再通过内部局域网与收费终端进行连接，形成TCP/IP通信通道。

2.3.2 用户界面设计。该环节是整个应用程序中较为重要的一部分，在本系统中采用的是具有Windows 风格的图形界面。主界面主要采用的是MDI模式，其优点是能够简化用户界面元素，有利于实现各种任务间的迅速切换。用户可以通过对系统在窗口上的挂接对象进行点击来完成各种不同的操作。为了使录入窗口能够进一步满足使用者的操作习惯，可将系统能够自行生成的全部数据生成出来，这样的设计不仅减少了使用者的录入时间，进而有效地提高了工作效率，而且还能够防止由于录入失误形成的相关错误，大幅度增加了录入的准确性。按照实际收费的要求，在该系统的缴费界面上可实现如下功能：当月水费缴费、未缴水费及历史水费查询、当日退单等。

2.3.3 收费功能的实现。各个收费网点主要是通过LAN或DDN与自来水公司的收费系统前置机进行连接，并不是与系统的数据库进行直接连接，全部的信息交换操作完全是通过数据包在网络通信中的传输来完成的。收费功能具体包括以下内容：①未缴水费的查询。各银行代收费网点可利用该功能查询出全部未缴水费的用户信息，如姓名、地址、欠费金额等；②用户可按照自身的实际情况，缴纳当月及以往欠缴的水费，银行再将用户的缴费情况发送给自来水公司，经其确认后，缴费过程完毕；③银行在每日的固定时段向自来水公司发出对账请求，并将当日所有账目明细发送给自来水公司，经双方核实处理后，进行记录存档。

2.4 应用效果分析

目前，该系统已经成功应用于某自来水公司的自来水收费中，其不仅为用户带来了诸多便利，同时还有效地提高了自来水公司水费收缴的效率。由于该系统具有强大的功能，笔者认为，其势必会在未来得到更为广泛的应用。

3 结论：

综上所述，本系统在设计上采用了先进的计算机集成系统、网络通信技术、功能强大的开发工具软件和数据库，使本系统不仅具备使用效果良好的人机界面，同时还具有较高的易操作性，从而为使用者提供了一个安全、可靠的作业平台，使其工作效率得到显著提高。

参考文献：

[1]陈田.朱长银.陈旭华.基于.NET平台的供水企业营业收费系统设计和实现[A].中国水协设备材料委第三届供水行业水表选型与应用技术研讨会论文集[C].2008(10).

[2]马正午.城市燃气/自来水系统综合自动化解决方案[A].全国中小城市自来水公司2007综合自动化系统专题研讨会論文选编[C].2007(5).

[3]林进.连云港市自来水总公司营业收费系统的开发与应用[J].大众科技.2005(2)

[4]朱益江.银行代收水费系统中自来水公司前置机的设计和实现[J].福建商业高等专科学校学报.2007(5).

[5]张卉.何文杰.黄廷林.韩宏大.天津市自来水集团供水运营管理信息化建设研究[J].中国给水排水.2011(2).

新型微功率无线抄表系统 篇12

电力行业的管理对数据的采集和传输手段要求越来越高[1],原有的抄表模式已经不能满足需求。

人工智能化无线集中抄表系统是基于微功率短距离无线通信技术,采用数字信号单片射频收发芯片,单片机技术与微控制器和少量外围器件构成专用或通用无线通信模块的有机结合[2]。文中提出了一种基于Si4432[3]的无线抄表系统,其通信质量好、成本低、工作可靠、经济实用,能够迅速地统计低压时线损,降低人员劳动强度和用电成本,同时对于加强用电管理和供电、配电可靠性都有着积极的意义。

1 系统总体设计

1.1 系统基本组成

本套微功率无线抄表系统由3个部分组成:主站计算机处理系统(上层)、数据采集集中层(中层)和电能表(下层)[4,5,6]。系统基本组成如图1所示。

主站计算机管理系统是由工作站和相应软件构成,用来接收和储存各用户的电力数据,进行统计、分析、汇总计费和报表打印等工作,担当着整个系统的总控制及管理工作。

数据采集集中层是由集中器和采集器组成。集中器是一个配电区域电能信息采集和控制的设备,通过信道对其管辖的低压采集器和各类电能表的信息进行采集、处理、存储和控制,并通过远程信道与主站交换数据。它具有与手持设备交换数据的能力,这样可以方便现场施工和后期设备维护。采集器是用于处理和采集用户多个电能表电能信息,并通过无线射频信道与集中器交换数据,通过RS-485线与电能表连接。

电能表是最基本的、也是最末端的设备。电子式电能表通过标准RS-485串口通信协议直接与采集器相连,将数据传至采集器。

1.2 系统硬件介绍

集中器是整个抄表系统的核心单元,在整个通信系统中起着桥梁作用,决定整个系统的性能。

集中器MCU采用基于ARM7的LPC2138微控制器,它是一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的32位微控制器,处理速度更快。其主要性能有:内核是ARM7TDMI-S,超小的LQFP64封装,有32 KB的片内静态SRAM和512 KB片内高速FLASH程序存储器,具有丰富的外设资源;128位宽度接口/加速器可实现高达60 MHz的频率,可实现在线编程和非易失性程序存储;2个32位定时器;2个10位8路ADC;1个10位DAC;PWM通道;47路GPIO;9个边缘触发的外部中断;具有独立电源和时钟的RTC;2个串行接口,以满足不同通信的需要。内含向量中断控制器,可配置中断优先级和向量地址。片内Boot装载程序可以实现在系统/应用编程(ISP/IAP),具有空闲和掉电2种低功耗模式,并可通过外部中断唤醒。集中器MCU原理框图如图2所示。

集中器安装的GPRS通信模块采用SIM300,它是工业级手机模块,封装了TCP/IP协议转换,硬件实现比较方便。SIM300提供了标准RS-232接口,只需用串口线就能把它与单片机连接。控制命令采用SIMCOM提供的AT命令集,可控制模块进行语音通信或数据通信。

采集器和集中器采用的无线射频模块选用Si4432作为无线收发芯片,它是一个CMOS射频高度集成电路,包含所有ISM频段应用所需的发射和接收功能。频率范围为240~930 MHz;输出功率为+20 d Bm;接收灵敏度达到-116 d Bm。还包括比如天线分计算法、唤醒定时功能、低压检测、温度传感器等内置功能。芯片内部含有一个高性能的ADC在接收路径和数字解调器当中做解调、滤波和数据包处理。这些功能使得它成本低,灵活性高,切换时间快,传输速率快。

数据存储采用外扩Flash作为程序运行空间,采用大容量Flash能够读取和存储集中器、采集器的参数和电表数据,同时也可以存储日冻结数据。本系统采用AT45DB161-TS作为系统的外部存储Flash。它具有2 M的存储容量。

2 系统基本工作原理

在微功率无线抄表系统中,通过采集器对客户端电能表数据进行采集,然后通过一定的信道将数据传给集中器,集中器再把数据上传给主站用来进行电费统计、电能管理。过程分为3步。

a.集中器与主站之间通过GPRS无线网络实现通信[7,8,9,10],它分为2类:一是有主站下发命令,终端进行处理,组织数据帧上传到主站;二是采集器主动上传数据给主站。

b.集中器收到主站的采集数据命令后通过无线跳变网络[11,12],将命令发给采集器。

c.采集器与电能表通过RS-485标准串行接口连接,根据645通信协议,电表通过RS-485接口向采集器返回报文即电能表数据,采集器再将这些数据打包后通过无线跳变网络传给集中器,集中器再将数据包利用GPRS网络发送给主站进行处理。

3 无线抄表自组网实现

无线自组网是一种多跳频率的临时性自治系统且无基础设施的移动网络[12,13]。它由一簇带有无线射频收发装置的移动终端节点(Si4432)组成,是一个多跳的临时性无中心网络,可以在任何时刻、任何地点快速组建的一个通信网络。网络中每个终端可以自由移动且地位平等。其中无线Mesh网络WMN(Wireless Mesh Network)是具有自组织和自愈功能的一种无线网络结构[14]。这一网络中大多数节点基本静止不动,不以电池作为电源,拓扑变化较小,是适合在居民小区内允许多个网络共存、自动区分不同网络、拓扑动态结构可变和动态路由的一种无线抄表自组织网络。

3.1 无线路由协议选取

目前,WMN的路由协议[15]有很多,结合无线抄表系统自身的特点,选取分级路由并对其加以改进。

分级路由是把抄表网络内所有的采集器节点按一定规律分为若干簇,每一簇选定一个或几个簇头节点,其余节点与簇头直接通信或者通过多跳后连接簇头。不同簇之间通过起网关作用的节点通信。簇内和簇间可以使用不同的频率进行通信,也可以使用不同的路由协议。分级路由主要有以下优点:路自开销低;平均路由路径短;路径建立速度迅速。

3.2 分级路由协议改进

由于分级路由节点分簇中簇头可能成为整个网络通信的瓶颈,故提出了一种基于分级路由的自下而上的组网协议。

3.2.1 节点组网

在改进协议中,以集中器作为中心节点,记为0号节点。其他采集器作为一般节点,可以随时加入抄表系统。组网过程,中心节点优先上电,其他节点上电后发出心跳,当某一节点接收信号强度指示RSSI(Received Signal Strength Indication)对中心节点处于合理范围内时,就采用心跳时刻频点对该节点发送邀请帧,该节点收到邀请帧就返回给中心节点确认帧。在中心节点收到确认帧后该节点就成为中心节点的1级节点。中心节点再发送给其他节点邀请帧时,应包含它已经确定好的1级节点信息。然后1级节点以同样的过程组网下级节点。通过程序设定每个上级节点只在确认8个下级节点后就不再做出对其他节点组网心跳的响应。每级8个节点之间应相互确认身份。当1个节点收到多个上级节点的邀请帧后,只对其收到的第1个邀请帧做确认帧回复,对其他回复拒绝帧。任何入网的有效节点都可以对其他未组网的节点发出组网邀请。改进路由协议简图如图3所示。

在数据招读时,每个节点都要记录上级节点ID,目的是在上级节点掉电后重新上电发送组网心跳,但是不得对上级节点发送组网邀请帧。

3.2.2 信息收集

主动上送组网信息,当1个1级节点接入满8个2级节点时,即可主动上送给集中器这8个节点的信息,为了在主动上送过程避免发生同频干扰,采取先听后发机制,则可避免了信息碰撞。当没有达到8个节点的信息时可在听到最后一次心跳延时1.5 min后上送。每一级节点在上送时都要包含自己路由信息。每一个节点对下级节点上送的组网信息都要优先上送到它的上级节点。

假如当1个4级节点10号节点上送信息时,送到它的上级3级节点5号节点,5号节点把自身ID放进路由上送到2级节点3号节点,3号节点把自身ID放入路由上送到1级节点1号节点,1号把自身ID放入路由送到集中器。此时在集中器中就可形成路由,该路由可以访问10号节点任意下属节点。

3.2.3 维护模式

维护模式分为异常处理和正常流程2种情况。

异常处理:当1个节点发维护心跳时,上级节点没有响应,再次重发仍没有响应,可认为上级节点失效,发组网心跳,它的所有下级节点、重复节点重新执行上电模式。

正常流程:任意节点对上级节点发维护心跳,上级发应答帧,应答帧会告诉其下属节点它在哪几个频点听到了心跳报文,以备在以后通信时,直接使用。当下属节点发了维护心跳,上级节点发应答帧,表明两者间的从属关系不变。

当所有节点间从属关系不变时,集中器中存储簇结构不变,无需维护,不用重复信息收集工作。该改进路由模式为开放模式,无需在集中器中设置采集器总数。组网时间与网络规模成正比,网络越大组网耗时越多。

4 结论