远程自动集中抄表系统

远程自动集中抄表系统（共10篇）

远程自动集中抄表系统 篇1

1 集中抄表系统的工作原理

集中抄表系统主要有三个部分组成, 第一部分是软件平台系统, 第二部分是硬件平台系统, 第三部分是数据传输系统。而且这三个部分相互之间不是单独存在的, 都是相辅相成, 相互兼容的, 同时各个部分的升级换代和功能扩展都比较方便。

1.1 软件平台系统

软件平台系统主要由硬件支撑平台、数据库、应用软件等三部分组成, 其中硬件支撑平台可以实现软件功能扩充升级功能, 对现场维护操作简单化, 可以完成远程操作, 主要采用了远程下载技术和固化核心技术的应用。其中数据库是利用技术型软件对整个数据库中的数据进行分析筛选, 然后选择有用的数据资源建立操作系统, 主要负责采集数据的引用和搜索。应用软件的存在主要是将系统软件进行封装工作, 使之与供电公司电力营销管理系统连接起来, 这样就可以更好地对系统日常管理工作进行操作。

1.2 硬件平台系统

目前的集中抄表系统中主要是存在以下几部分, 数据集中器:数据集中器能将采集设备采集到的电能信息资源通过网络平台传输到数据库中, 检测数据的同时对传输的数据进行校检, 避免出现电能信息的丢失。其次数据采集器是通过网络总线进入电能表, 将电能表中的数据进行筛选, 对于系统所需要的数据会集中吸收记录, 并且可以根据数据的不同进行分类, 然后将不同的电能数据传输到不同的数据集中器中, 确保电能信息的准确性。再次电压监测模块通过各种传感器的分析, 对电能表进行实时监测, 并将其中的数据进行转换, 然后在将电压数据传输到集中器内, 可以不断监测电压的幅值变化, 确保电压是否正常。控电模块的存在对于硬件平台系统至关重要, 它就像一个开关的功能, 对于用户的电源进行实时监测, 发现问题时可以自动断电, 在断电后所存数据不会丢失, 具有自动修复数据的功能。显示模块主要是利用数码模块对数据采集器采集到的数据进行显示, 比如电费数据等都可以通过显示模块清晰的观察到, 使硬件平台系统更为透明化。

1.3 数据传输系统

数据传输系统主要是服务于硬件平台系统, 可以将远程抄表系统中的硬件设备之间实现数据传输, 数据采集器中的数据要通过数据传输系统快速准确地传输。针对国外发达国家在数据传输系统中的研究资料表明, 3G技术可以更好地实现数据传输。其中最为重要的就是电力载波, 这是3G技术中一种特殊的通信方式, 主要利用了现有电力线将数据采集器中的数据进行转换, 实现模拟技术的合成。这种电力载波技术在线路投资方面节省了开支, 但是由于电力信号的穿透性较弱, 只能在一定区域内适用, 不能大规模应用。其次还有一种传输方式就是以太网, 它主要是以太网采用拓扑总线结构存在的, 不仅提高了传输速度, 而且可以适用于大部分环境下, 局限性较小。

2 远程集中抄表系统存在的难点

2.1 线路特殊负荷影响

我们众所周知的电压电力线路在运行过程中频率波动比较大, 这样就给低压电力的传输运行带来了巨大考验, 给远程集中抄表系统增加了困扰, 为了减少低压线路频率波动带来的噪声污染, 我们就必须要对集中器内部进行硬件和软件结构的修改, 这种自动测控集中器可以将噪声信号进行有效过滤, 从而保证线路正常运行。

2.2 低压电力线路造成影响

在低压电力线路生产运行过程中往往会对电能表发出的脉冲信号造成损坏, 造成电能表失真的状况。在电力改革后, 将小容量电容换成大容量担任, 这样就对电能高频载波信号起到了抑制作用, 在电力设备检查过程中对于不满足系统要求的线路要及时做出改造更换, 以免造成更大的损失。

2.3 电能数据分析阻塞

在电力线路运行时采集设备收集到的信息是十分庞大的, 这就需要采用树状分散式结构来进行数据分析处理, 每个电能用户的数据偶会被存储在分支储存器中, 集中器按照系统编写模式进行统一读写。

3 在电力营销管理中远程集中抄表系统的应用及产生的经济效益

近些年工业生产用电和农村用电已经成为我国用电量的主体, 想要满足工业发展的充足能源, 那么电力系统必须建立一套完善的用电营销管理体制, 利用科学技术对用电用电量进行实时监测, 掌握各处用电情况, 对于何处发生电路损坏、设备异常能够及时得到反馈, 等位电网故障, 从而对电力系统更完善地掌控。目前出现的远程集中抄表系统是其中最为关键地一部分, 它就像一条单向的信息高速公路, 只能将用户的用电情况传输到供电部分, 其中在用户发生缺相、接地不牢、缺零现象出现时就会自动进行故障分析, 及时通知供电部门进行维修。在用户电费账户余额不足时, 远程集中抄表系统会对用户发出欠费通知, 同时对电源自动进行切断。远程集中抄表系统的产生除了对用户用电更加便捷以外, 也对供电部门产生了巨大的效益, 不再像以往一样安排工作人员挨家挨户抄记用电数据, 不仅节省了人员开支, 更节省了宝贵的时间, 提高了工作效率。

4 总结

传统抄表模式中存在着诸多弊端, 影响着供电企业的经济效益, 对此供电企业引进了远程集中抄表系统, 加强了企业内部的电力营销管理, 提升供电人员的业务水平技能, 也将供电服务质量作为重点。通过一系列的改革措施, 不仅实现了远程集中抄表, 大大节省了人员开支, 也提高了供电企业的工作效率, 完成了供电企业与其他生产企业之间的协作。

参考文献

[1]陆玉新.电子测量技术[M].北京:邮电出版社, 1985.

[2]徐澄圻.21世纪通信发展趋势[M].北京:人民邮电出版社出版, 2002.

远程自动集中抄表系统 篇2

-厦门四信通信科技

第一部分 概述

随着工业自动化的发展，在原有的人工手动抄表中已经发展到远程智能抄表，通过现有的网络智能化的从远端把需要的数据采集到一起，那么，在很多必须无人值守的设备或监测点，不适合搭建有线通讯网络。若采用光纤或电台的方式实现无线通讯，不仅设备投入耗资巨大，而且不适应移动的需要。

随着新一代移动通讯业务的产生和全面投入，无线移动数据通讯的应用也越来越广泛。安全的数据传输和永远在线特点，配合按流量收费的资费方式，使GPRS通讯在工业控制、环境保护、道路交通、商务金融、移动办公、零售服务等行业中的应用具有无可比拟的性价比优势。采用GPRS无线通讯网络的移动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。

GPRS远程抄表系统是厦门四信通信科技有限公司和系统集成商合作开发的基于GPRS技术的用电管理自动抄表系统。它由电度表、F2103 GPRS IP MODEM(GPRS DTU)、采集器及中心服务器组成。采集器实时采集用户的用电数据，通过GPRS网络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。

本系统除了准确、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。本系统结合联通公司的短信平台，在告警时，可根据具体内容发短信给相关的管理人员。

本系统提供丰富的接口，可与电业系统的MIS系统链接或进行二次开发。

抄表软件系统数据库为ORACLE数据库，运行于WIN98/2000/XP、NT的操作系统，易于使用。软件所能管理的用户数量没有限制。

第二部分 项目分析

本系统由电度表，采集器，F2103 GPRS IP MODEM传输终端，带系统软件的主站组成。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。2.1系统组成

2.1.1 电能表： A）三相有功无功多功能表，有功0.5级、无功2级，具有RS485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。

2.1.2 采集器：采集器主要特征如下：采用24个I/O口，可带24户电度表，停电数据保护，带后备电源，停电后仍可抄表。

2.1.3 传输终端： 传输终端采用厦门四信的F2103，实时永久在线，内嵌自主知识产权的TCP/IP协议栈，透明传输，同时支持RS232和RS485，支持多种工作模式，支持虚拟数据专用网。2.1.4 中心软件系统：基于ORACLE数据库的抄表软件，用户数量无限制，安全可靠，运行和处理速度快，功能丰富完善。2.2 系统总架构

多个电表通过RS485通信接口把电表数据传到采集集中器上，采集集中器通过RS485通信接口和四信通信的IP modem（F2103）连接，远程数据中心服务器可以使用APN专线或普通ADSL等作为网络接入。当F2103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，F2103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F2103后，F2103通过串口送到采集终端，从而实现了数据双向透明传输。系统拓扑图如下图所示：

2.3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）采集的参数丰富，如：a.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；b.正向、反向、有功、无功的最大需量及最大需量发生时间；c有功功率、无功功率、三相电压、三相电流、功率因数；d失压累计次数、失压累计时间、集抄器停电起止时间等；e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。

第三部分 项目架构实施 3.1 传输模块与采集终端连接

四信的F2103无线传输模块同时支持RS232/485接口，可通过RS232/485与终端通讯。本系统采用的是485的接口方式。F2103和采集器的接线线序如下：

3.2 数据中心网络接入方式分析 1.APN专线接入

中心采用APN专线，所有点都采用内网固定IP，客户中心通过一条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。

为客户分配专用的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。在资金允许的情况下之最佳组网方式。

2.ADSL拨号连接（动态公网IP地址）

中心采用ADSL等INTELNET公网连接，采用公网动态IP+DNS解析服务的。客户先与DNS服务商联系开通动态域名，IP MODEM先采用域名寻址方式连接DNS服务器，再由DNS服务器找到中心公网动态IP，建立连接。此种方式可以大大节约公网固定IP的费用，但稳定性受制于DNS服务器的稳定，所以要寻找可靠的DNS服务商。此种方案适合小规模应用。

3.通过固定公网IP连接

中心采用ADSL等INTELNET公网连接，采用公网固定IP服务的。此种方案先向INTERNET运营商申请ADSL等宽带业务，中心有公网固定IP的。IP MODEM直接向中心发起连接。虽然申请固定IP费用比较贵，但其运行可靠稳定，组网方式简易方便，深受广大用户的青睐，一般推荐此种方案。

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，同时方便客户根据现场的情况，来设置各种传输参数，进而达到最佳效果。

3.4 数据中心软件平台构建

抄表系统的核心部分是系统软件，它遵循DL/T645部标通讯规约，并有扩展性。

具有GPRS无线模块的中心端软件建有多种方式，对于传入数据的方式的不同，我们提供不同的软件来帮助客户快速地实现中心端的数据接收和现场设备的管理。目前四信提供三种方式的中心接口：

首先是对于组态软件，目前很多组态软件厂家已经集成了四信通信的驱动了，可以直接配置使用；其次对于原本是读串口的程序，为了兼容原来的系统而不做开发工作，我们提供一个虚拟串口软（TCP2COM）；最后是对于想开发自己独有的数据中心软件的客户，会提供一个动态链接库及四信公司的测试版数据中心软件，不仅开放源码还全程协助客户进行自己数据中心软件和功能的开发。客户可能通过动态链接库快速开发一个灵活的，稳定的，功能齐全的终端管理和数据交互的中心软件。如下是该系统的中心站软件：第一个图式web界面的，第二个图是用VB开发的中心站。

在系统安全方面，本公司除了采用大型、多用户的ORACLE数据库、系统对用户实现分级授权管理和提供防火墙功能及完善的数据备份功能外，对网络无线数据监控中心还提供了安全技术解决方案，以确保数据安全可靠。

三．设备的特点和参数 1.电能表

DTS866型三相四线电子式有功电子式电能表，使用在供电部门、工厂、企业、商业、农业的动力、照明设备的有功电能计量。用于计量频率为50Hz的交流三相有功电能,并电量采用计度器显示，读数直观便于抄表,本仪表可扩展红外和RS485通讯功能，为三相电能测量提供先进、可靠的计量工具。本仪表符合标准DL/T 645-1997《多功能表通讯规约》和GB/T 17215.321-2008《1级和2级静止式交流有功电度表》。

2.F2103通信模块

F2103 GPRS IP MODEM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。公司产品已广泛应用于金融，水利，环保，电力，邮政，气象等行业。

它具有丰富的软件功能：

1.智能防掉线，支持在线检测，在线维持，掉线自动重拨，确保设备永远在线。2.支持RSA，RC4加密算法 3.支持虚拟数据专用网（APN）

4.透明数据传输与协议转换，支持多种工作模式 5.支持数据中心动态域名和IP地址访问 6.支持双数据中心备份 7.支持多数据中心

8.支持短信、语音、数据等唤醒方式以及超时断开网络连接。9.支持短消息备份及告警。10.多重软硬件看门狗 11.数据包传输状态报告。12.标准的AT命令界面 13.可以用做普通拨号MODEM 14.支持telnet功能。15.支持远程配置，远程控制 16.通过串口软件升级

17.同时支持LINUX和WINDOWS操作系统

四．总结

远程自动集中抄表系统 篇3

【关键词】自动抄表系统；集中器；嵌入式系统

目前，电力行业在对电力资源进行管理的过程中主要是以远程抄表，智能缴费的形式为主。主要是由于人工抄表不仅工作量相对较大，精准度也无法保证。采用智能卡付费的形式给用户带来了较大的便利。随着电子技术、通信技术以及计算机等技术的高效发展电力系统发展中的嵌入式技术逐渐趋于成熟。集中器作为远程电力抄表系统运行的核心部位，研究人员对其设计形式以及实现形式进行探讨和分析具有一定的现实性和可行性。

1、集中器的硬件设计与实现的重要性

远程抄表系统在运行的过程中主要以集中器的功能和性质为主。集中器主要是通过各种智能仪表以及模块的形式来实现数据的采集和传输，最终对各种不同类型的信息进行储存。在这一过程中信道形式比较特殊，在上行通信信道和服务器相互连接的过程中，上行通信信道主要采用的是公用网络。另外，由于集中器所包含的模块类型比较复杂，数量较多。研究人员只有对各种硬件模块进行研究，才能够提升电力远程抄表工作的效率，促进通信方式的科学性和规范性。

2、集中器的硬件

2.1中央处理器

集中器硬件设备的中央处理器结构处于核心位置，其芯片性能以及系统性符合集中器硬件设计的要求。通常情况下，计数人员在对远程抄表系统进行研究和优化的过程中，集中器硬件所选择的芯片类型主要是AT系统的芯片，同时还需要加设各种全套的外围设备。不仅如此，网口结构和控制器也是不可缺少的结构类型。由于芯片的系统功能较强大，因此，外部组件的件数也可以逐渐减少。

2.2存储模块的设计

无论是哪种类型的芯片，都含有外设接口。芯片内部的存储器在无法满足实际要求时，需要进行不断扩展。通常情况下，储存器的主要作用是存储系统的程序。电表上的相关数据主要应该存储在Flash存储器或者是内存卡上。在内存方面如果存储空间足够大，就没有必要进行扩展。

2.3上行通讯模块的设计

第一，MODEM通信设计。集中器在上行通讯模块运行的过程中主要的功能就是实现内置MODEM和上位机之间的通讯。这种通讯方式属于有线通讯的一种。用户只需要将电话线接入到端口位置就可以实现远程通讯。在上位机开始拨号的过程中，集中器上面的指示灯会处于常亮的状态。在命令执行完毕之后，集中器的指示灯和MODEM的指示灯都会熄灭。集中器的上位机指示灯是判定通讯进程的重要指示，保证通信模块的灵活性和稳定性是设计工作的重点之所在。研究人员要将这方面作为通讯模块设计重点，加强模块结构和主板之间的联系。

第二，红外通信设计。所谓的红外通讯技术主要是采用红外线的形式来对数据进行传递，同样属于无线通讯技术的一种。这种通讯形式不仅价格低廉，而且在联接的过程中保密性较高，损耗程度较低。但是，这种通信设计形式在距离和速度方面受到严重的限制，在测试方面的应用价值还有待提升。

集中器下端部位有一个红色的按钮，在抄表的过程中可以将终端设备和集中器相互连接。在指示红灯闪亮几次之后，就可以根据具体的指示来进行操作。在红外通讯指示灯熄灭之后，集中器可就可以退出红外通讯状态。红外信号在进行转化以及传输的过程中主要采用的是不同类型芯片形式，在提升调制解调作用的基础上，提升了信号传输的高效性和整体效率。在实际的电力抄表应用的过程中，工作人员需要对抄表现场的检测工作加强重视，同时对于集中器的各项参数进行科学合理地控制。为了保证远程抄表工作进行的高效性和准确性，需要在实际的工作中选择素质相对较高或者是对操作技能掌握程度较强的工作人员。而且集中器设备的红外功能比较突出。

2.4下行通讯模块的设计

人们经常说的下行通讯，主要是指集中器和相关的终端设备所进行的数据传输。从项目设计工作中可以看出，AT系列的芯片可以用户上行和下行通讯设备当中。而TX和RX系列芯片仅仅可以用户下行通讯的终端设备当中。在下行通讯模块设计的过程中，主要涉及到的就是载波形式的通信口，芯片以及各种串口、控制口等等。加强数据的传递是集中器设备的最终工作目标，提升设计的科学性和规范性也可以有效地提升电力远程抄表工作的高效性。

第一，载波通信设计。下行载波通讯模块的主控芯片是专为面向未来的开放式自动抄表智能信息家电以及远程监控系统而设计的单芯片片上系统，它除了具有功能强大的微处理器外尤其在高精度模/数转换以及电力线载波通讯方面具有更大的优势，它的扩频通信单元是PL2000系列专用电力线载波通信集成电路的升级内核具有更强的抗干扰能力更高的数据通信速率和更大的软件可配置灵活性。

第二，RS-485设计。在电力通讯方案的设计中，下行通讯除了采用低压电力载波通讯方式以外，还经常利用RS-485总线通讯方式。因为这样组网方式就较为灵活既可使用RS-485总线和低压电力载波混合的方式组网，也可以使用可靠性比较高的全485方案组网。而且可用于RS-485接口的芯片种类也越来越多实现这种通讯的技术也相当成熟。

2.5JTAG的设计

本设计采用SAM-ICE仿真器调试程序，SAM-ICE是专为ATMEL的AT91系列ARM处理器设计的JTAG仿真器.标准的JTAG接口是4線，分别为测试模式选择、测试时钟、测试数据输入和测试数据输出，JAG测试允许多个器件通过AG接口串联在一起，形成一个AG链，能实现对各个器件分别测试，JAG接口还常用于对FLASH器件进行编程.通过JTAG接口可对芯片内部的所有部件进行访问，因而是开发调试嵌入式系统的一种简洁高效的手段。

3、结束语

集中器通过MODEM通信方式接收来自上行信道的主站命令，处理器将接受到的命令转换为一条或者多条内部可执行的命令，从而提取历史数据或参数，并对数据进行协议封装传送给上行信道。上行信道将数据按照原路径传送给服务器，同时，通过下行信道抄收各种用户终端的用电量数据信息，并进行存储从而实现智能化抄表工作.这种基于ARM芯片的集中抄表系统是可行的、有效的，它代表着技术发展的新趋势也将会有广泛的应用前景。

参考文献

[1]王玉萍.抄表系统中集中器的设计[J].产业与科技论坛，2012（17）.

[2]阎浩，叶崧.远程抄表系统中集中器软件的模块化设计与实现[J].现代电子技术，2011（04）.

[3]陈凤.低压电力线载波通信技术及应用[J].电力系统保护与控制，2012（22）.

[4]殷志良.基于IEC61850的通用变电站事件模型[J].电力系统自动化，2015（19）.

[5]卢恩.一种新的自动抄表系统方案及其实现[J].电力自动化设备，2013（06）.

作者简介

远程自动集中抄表系统 篇4

关键词：集抄系统,通信,线损,自动抄表

1 系统结构

根据《低压电力用户集中抄表系统技术条件》中的规定, 集抄系统主要由主站、集中器、采集终端和电能表组成。其工作原理就是:集抄设备 (集中器、采集终端或采集模块) 通过不同传输媒体 (无线、有线等信道) 将多个电能表的电能量记录值的信息进行集中抄读, 然后再通过传输媒介 (GPRS、PSTN、GSM等) , 将所采集到的信息上传到主站。因此, 完整的集抄系统除了软硬件设备外, 完整的数据通讯网络也是必不可少的。

2 通讯网络

通讯网络也称信道, 即数据传输的通道。根据整个集抄系统的网络分布图来看, 我们可以将信道分为上行及下行信道。以集中器为分界点, 从集中器到主控站之间通讯规定为上行信道, 从集中器到采集器之间通讯规定为下行信道。上行信道目前主要采用的有电话网、电力网、GPRS专用网、GSM网等。下行信道按通讯介质不同, 分为有线通讯和无线通讯, 目前使用的主要有电力网、RS485总线网、微功率无线网等。

3 现场采集系统组建方案

下行通讯网络需要根据集抄应用的现场环境, 采取不同的组网方式, 目前比较多采用的设计方案大致有以下几种:RS485总线式集中抄表系统, 低压电力线载波式集中抄表系统, RS485总线、低功率无线混合式集中抄表系统, RS485总线、低压电力线载波混合集中抄表系统。

3.1 RS485总线方案

设备有:集中器, 采集器及RS485电能表。组网方式为:集中器与采集终端之间、采集终端与电表之间均采用RS485线进行连接, 搭建成RS485总线通信网络。

该组网优势:RS485专线通信, 线路不受干扰, 抄表速度快, 通信可靠, 可以保证每天24h的实时通信, 可为需要经常使用远程停送电功能, 对电费回收率有特别高要求的供电管理部门提供稳定可靠的系统。

缺点:需要敷设通信线缆, 线路容易受雷击破坏, 工程造价相比较高。

适用范围:电表集中安装、工程施工方便、容易铺设通信线路的小区。

系统结构:RS485抄表的系统结构如图1所示。

3.2 电力线载波抄表方案

设备有:集中器及载波电能表。组网方式为:集中器与电表之间通过低压电力线进行连接, 搭建成电力线载波通信方式通信网络。

该组网优势:系统利用设备供电所需的电力线组成通信网络, 无需架设额外的通信线路, 工程量小, 集中器及载波表只需要接上电源即可。

缺点:由于现场电力使用情况每天每小时都不同, 通讯不稳定, 存在有断续的尖峰噪声干扰, 谐波干扰, 负载阻抗随机变化等问题, 需要经常因电力使用环境不同而进行网络调试。同时载波信号无法跨越变压器。

适用范围:适用那些不需要远程停送电功能、电表特别分散、布线困难、布线成本高或无法布线的区域, 如农村地区的村屋、城市内分散的别墅等。系统结构如图2所示。

3.3 RS485总线、低功率无线混合抄表方案

设备有:无线集中器, 无线采集器及RS485电能表。组网方式为:集中器与采集终端之间采用短距离无线通信、采集终端与电表之间采用RS485线进行通信, 搭建成无线及总线混合的通信网络。

该组网优势:系统得到简化, 适用范围广;在保证抄表实时性的同时减少了工程量, 成本降低。网络调试也相比电力线载波要容易。

缺点:通信距离比较短, 虽然理论距离可达1000m, 但是根据现场实际应用情况来, 一般为可视距离400m之内, 且集中器和采集终端之间最好不要有障碍物, 如果有障碍物的话, 需要通过设置中继来处理。

适用范围:对远程停送电实时性要求高, 工程施工难度大, 电表集中安装的居民小区。系统结构如图3所示。

3.4 RS485总线、低压电力线载波混合抄表方案

设备有:集中器, 采集器及RS485电能表。组网方式为:集中器与采集终端之间采用电力线载波通信, 采集终端与电表之间采用RS485线进行连接, 搭建成混合通信网络。

该组网优势:集中器和采集终端间采用电力线载波通信, 无需额外架设额外的通信线路, 工程施工方便。

缺点:存在一定的工程量, 需要敷设采集器到电表之间的通信线缆, 由于电力线上时刻存在干扰, 通信不稳定, 需要经常根据现场不同使用环境进行网络调试。

适用范围:同一台变下, 对实时性要求不高, 无需远程停送电功能、电表集中安装的多个小区、高层住户、宿舍电表等。

系统结构如图4所示。

4 实用分析

结合以上对低压集抄系统下行信道组建方案的探讨, 我们可以看出, 现实环境往往存在很多限制, 需要结合不同组网方式来满足用户需求。方案选择之初, 需要实地勘察现场, 了解现场实际用电情况, 抓住以下几点原则: (1) 系统对实时性的要求高不高; (2) 现场施工方不方便, 允不允许明线敷设; (3) 小区管理严不严格, 是否方便工作人员日后进行维护工作;从而准确的定出实施方案。

5 运行效果

以某新建小区为例, 对比低压集中抄表系统改造前后的情况:

改造前, 该小区共有居民894户, 每月25日供电部门都要派1名营抄员用8个小时对该小区进行现场抄表。由于该小区对进出人员管理较严格, 同时若抄表当天非节假日, 则有相当一部分居民不在家, 给供电管理带来一定的压力。

针对该小区客观情况, 低压抄表系统改造方案决定采用RS485总线方式进行。

改造后, 由于专线通信, 系统抄表速率可达100户/分钟, 而且数据传输十分稳定。该系统也接入了供电局计量自动化主站, 因此, 每天凌晨1点, 计量自动化主站会自动对该小区台区下的集中器发出抄读命令, 集中器就会把台区的电表数据通过GPRS传送到计量自动化主站。

6 前景展望

低压集中抄表系统实现了抄表人员每天上班打开计量自动化主站就可以浏览到台区的抄表情况, 并可以把计量自动化主站的抄表数据同步到营销系统进行计费, 免去了抄表人员到现场抄表和手工录入电表数据到营销系统的时间。同时, 集抄系统还可以实现远程停/送电、电表预付费、防窃电及计量故障报警等功能, 大大地减轻了供电营抄管理人员的工作, 该工作人员只需在主站系统进行简单的参数设置, 即可完成传统费时费力地人工停电催费、窃电监测、计量装置检查等烦琐工作。尤其值得一提的是, 主站计算机操作完全避免了电力工作人员带电现场作业形成的安全隐患。

由于是系统联网, 尽管集中抄表可以解决供电局现有工作存在的一些困难, 同时也带来了安全问题, 该安全问题主要表现在集抄设备到中心处理子系统的网络安全。其安全隐患来自黑客、病毒、合法人员的失误和网络系统自身的脆弱性等, 特别是当抄表系统与营业计费系统及银行系统联网后, 网络安全性尤为重要。

参考文献

[1]DL/T6981999, 低压电力用户集中抄表系统技术条件[S].

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[3]李文, 张越, 彭凯.低压集抄系统的应用及维护管理[J].大众用电, 2011年12期.

远程自动集中抄表系统 篇5

【摘 要】随着现代化管理水平的不断进步，供电企业需要易安装易维护，而且通信可靠，精确度高且投资相对低的远程抄表监控系统。本文分析了远程自动抄表技术的现状，探析了远程自动抄表技术在电力营销中的应用。

【关键词】电力营销 远程自动抄表 技术与应用

供电企业的远程自动抄表系统通过运用网络技术、信息技术等技术，创新技术管理手段，实现了电力营销数据的实时采集、监控、分析和共享，确保电力营销管理的智能化和规范化，有效的提高了用电效率，值得广泛的推广和应用。

1 远程自动抄表技术的现状

远程自动草表系统包括电量采集设备和应用软件系统两部分，有电量采集设备收集电能设备的用电信息，建立电能表档案，然后通过对采集的电量信息进行分析，这样就能计算母线的电量，实现对变电站出口计量客户实现自动抄表，再结合电力营销信息系统计算出用户的电费，此外，其还能够检测电量的平衡问题，能够及时、准确的发现电量的异常状况，采取相应的措施进行处理。

在具体的应用过程中，由于许多客观因素对系统的安全运行和稳定造成一定的影响，其主要表现为：采集终端未统一，许多终端使用的数据采集器还是传统的机电一体式的电能表或者机械表，其采集数据的准确性存在一定的问题；系统当中的网络安全技术和系统不相配，致使系统的运行存在很大的安全问题；数据规约的管理也存在一定问题，违规操作现象频繁。

2 远程自动抄表技术在电力营销中的应用

2.1远程自动抄表系统规划

完善变电站远程自动抄表系统。针对变电站提出的远程自动抄表系统建设的要求，应该选用和原有设备厂商提供的新型数据采集设备，选用数据规约相符的多功能电能表，对变电站拟定分批更换全电子式多功能电表的计划，提高电能表、互感器计量激动的同时，用三相三线制计量方式对变电站进行改造，将电能表分批换成多功能电能表。此外，为了防止因系统连接网络给系统数据带来的安全威胁，应该在相应的网络连接口设置防火墙。通过将上述内容统一纳入现行的远程自动抄表系统中，以此来满足远程自动抄表系统的技术要求。

建设居民集中抄表系统。根据装设模式和电能表型号的不同，分别采取不同的终端采集方式，例如，新建的居民小区已经要求采用一楼集中装设电能表的模式，可以采用485数据线连接方式传送至集中器；旧的居民小区、零散住户通常以分层装设电能表的方式，其采集终端信息可以利用载波方式传递至集中器；主站或台区的通信方式应该根据地区通信业的特点以及网络的覆盖状况选择GPRS方式或者有线电话方式。

新建大用户与配变台远程自动抄表系统。通常状况下，配变电台和大用户具有计量点分散的特点，很难做到对每个地点都安装移动卡或者固定电话。大用户和配电变台的远程抄表系统主要有电量管理分析软件、通信控制软件、无线抄表器、智能电表数据采集器四个部分组成，根据现行的远程自动抄表技术，有选择的在半径450m-2900m的范围内，使用一台性能高的智能电表数据采集设备，这样在半径范围内采集电表时钟、失压报警、功率因数、三相电压等多种信息，用微波通信无线抄表技术完成配变电能表和采集器之间的逻辑联系和信息传递，完成对大用户与配变电台的远程自动抄表。

与营销管理系统的对接。目前，远程自动抄表系统和营销信息管理系统建立了中间库形式的接口，通过中间库提供相关的数据信息，以此实现远程抄表系统满足营销信息系统的数据要求。此外，新建设项目中使用的硬件、软件应该与原有的远程自动抄表系统的技术和规约相一致，便于连接和共享营销信息系统的数据信息。

2.2远程自动抄表技术应用问题的解决办法

设备和技术的问题。通过统一主流系统，将不同地区的远程自动抄表系统进行整合，从而建立一个综合的远程自动抄表系统，利用数据接口的方式和营销信息管理系统建立连接，实现对所有数据的综合性分析。此外，其还能完成对线损的计算，通过分台区、分电压等级的方式进行综合性分析和汇总，充分发挥系统中各个子系统的作用，保证整个系统的作用充分的发挥出来。

采集终端的问题。随着远程自动抄表系统的广泛应用，其应用的环境也向多样化方向发展，各种各样的环境能致使电能表停止工作的可能性逐渐的提高。针对这种问题，一方面应该用全电子式的电能表替换传统的机电一体式点鞥表或者机械表，这样不仅加强了对数据的自动监控，减少了系统的维护量。还可以利用智能电表来实现预付费，逐渐的对所有的用户的远程付费进行控制。此外，在选择采集终端时，还应该根据当地的气候特点，然后将所需要的技术要求告知供应商，供应商应该根据用户提供的各种信息进行设计，能够有效的保证终端的可靠性和安全性。

通信方式的问题。由于共用电话网或者移动网络覆盖范围相对较小，因此在其覆盖不到的远郊或者近郊地区，远程自动抄表系统应该采用复合通信方式，实现低压电力线载波传输、电话线传输、无线传输、光纤传输等方式，其中低压电力载波通讯是一种电力载波，其数据传输速率很高，并且经过多年的应用和研究，其还具有扩频技术、中继功能和抗干扰电路，值得广泛推广和应用。此外，现行的GPRS无线通信网络，把GPRS无线通信网络应用与远程自动抄表系统中，有效的提高了远程抄表系统中无线通道的可靠性、便捷性和高效性，并且其大大的降低了远程抄表系统的运营成本。

应用方面的问题。由于远程自动抄表系统的应用受到企业管理、环境、操作人员等方面的限制，致使其应用不能充分的发挥所有功能，针对此问题，一方面应该强化对操作人员的专业培训，学习不同行业、先进单位的经验，取长补短，另一方面派遣專业的技术人员进行维护和管理，保证远程自动抄表系统的所有功能能够正常、有效的运行。

3 结束语

现远程抄表技术在电力营销行业当中的应用已非常普遍，其不仅能让电力企业及时了解客户的电力使用状况，而且由于新技术的使用大大降低了企业的动作成本，使企业经济效益不断提升，促进了经济快速发展。

参考文献：

[1]冯淑萍.浅谈远程自动抄表计量技术在电力系统中的应用[J]. 科技致富向导，2010（24）.

[2]王明胜.浅谈远程自动抄表计量技术[J].科学时代，2010（11）.

远程自动集中抄表系统 篇6

关键词：低压电力线,远程集中抄表系统,组网

1 低压集抄系统的工作原理

1.1 工作原理

低压集抄系统, 即利用微电脑技术、通信技术和数字信号处理技术, 通过通信介质自动实现电能量数据采集、存储、传输和处理的系统。根据采用通信载体的不同, 目前主要有专线通信技术、无线通信技术和电力线载波通信技术。

利用电力线作为通信介质实现电力线载波集中抄表系统, 是完成电力行业自动抄表的最佳解决方案。安装在用户电能表侧的采集器模块或载波电能表, 采集并存储电能表数据, 并与采集终端或集中器进行双向通讯, 集中器再通过公用电话线、GSM、GPRS、CDMA、无线电台和光纤等方式将电能数据发送至系统主站。同时, 也可实现手持抄表器对现场电能表、采集器、集中器的数据抄读和参数设置。

1.2 电力线载波的特点

电力线载波是电力系统特有的通信方式, 电力线载波通讯是指利用现有电力线, 通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。其最大特点是不需要重新架设网络, 只要有电线, 就能进行数据传递。

2 低压集抄系统的组成

2.1 采集系统的组成及作用

集中抄表就是给每个表计安装通信模块, 使每个表计都具有通信功能, 实现表计与表计管理处的通信, 这样就可以实现集中抄表工作。电力载波集中抄表系统是集微电子技术、电力载波通讯技术和计算机网络管理技术于一体, 采用正交同步调制、接力传递、自适应电力载波等通信方式, 以同一变压器内220 V低压电力线为信道, 由集中器汇总本配变台区的电表数据, 再由市话网将所有台区集中器连入供电局计算机进行远程抄表的系统。集中抄表系统由中央计算机、集中器、电力载波表组成, 中央计算机通过电话网连接集中器, 集中器利用电力线与载波电度表进行通讯。

2.2 主站管理系统的组成及作用

主站管理系统是安装在各个供电部门计算机上的应用软件, 其中包括数据库管理模块、前置服务模块、客户端软件等。下面分别进行介绍: (1) 数据库管理模块, 也就是数据库服务器, 负责管理和维护集抄系统电表基本档案信息以及抄读数据信息的专用服务器。 (2) 前置服务模块, 也就是GPRS前置机, 负责通过GPRS数据的转发和接收, 其主要工作是监听并记录集中器和客户端的连接, 判定集中器和客户端数据是否符合规约。将来自客户端的指令转发给GPRS集中器, 并将集中器返回的数据转发给客户端。该前置机必须有固定的网络IP地址, 用于集中器的登录以及心跳注册等。 (3) 客户端软件负责基本信息的维护、数据的抄读与查询等。

3 低压集抄系统常见的组网方式

根据现场实际运行环境的不同, 集抄系统下行通信方式也有不同的运行模式。对于电表集中安装的情况, 可采用采集器配置485表的模式, 对于电表分散安装的情况, 可直接使用载波、GPRS、小无线电表将数据送到本地采集终端或集中器中。

3.1 RS485总线组网方案

系统结构如图1所示。方案特点:RS485总线组网方案的优点是通信实时性强, 可实现可靠的远程断复电控制;缺点是布线施工难度大、成本高。

3.2 载波组网方案

系统结构如图2所示。该方案可分为全载波方式、半载波方式和混合方式3种。方案特点: (1) 全载波方案的优点是系统简单、成本低、无需布线、施工方便。缺点是通信实时性差, 但可通过补抄或抄电表的冻结电量来解决数据抄收问题, 成功率可达到100%。另外, 采用此方案时个别载波信号特别差的测量点较难实现可靠的远程断复电控制。 (2) 半载波方案优点是系统得到了简化, 适用范围广, 比总线方案降低了工程量和成本。缺点是仍有一部分布线工程量, 通信实时性较差, 但可通过补抄或抄电表的冻结电量来解决数据抄收问题, 成功率可以达到100%。另外, 采用此方案时个别载波信号特别差的、安装位置比较远的电表较难实现可靠的远程断复电控制。 (3) 混合方式方案优点是适应性强。缺点是通信实时性差, 但可通过补抄或抄电表的冻结电量来解决数据抄收问题, 成功率可以达到100%。另外, 采用此方案时个别载波信号特别差的、安装位置比较远的电表较难实现可靠的远程断复电控制。

3.3 无线组网方案

系统结构如图3所示。方案特点:集中器与电表之间不是直接通信, 中间连接了一个无线型采集终端;集中器首先与采集终端通过短距离无线方式进行通信;采集终端与电表直接通过RS485总线方式进行通信。方案优点是通信实时性好, 优于载波通信效果;缺点是仍有一部分布线工程量, 现场调试工作量较大, 系统成本较高。

4 低压集抄系统的故障解析

(1) 集中器无法登录前置机的排查:首先, 要正确区分出现问题的集中器的类型是通用集中器还是各省份的集中器, 集中器的上行规约是否与上位机软件的规约类型一致。在确定集中器的类型和主站的类型无误后, 再进行如下排查:1) 从表象上查找原因;2) 确认集中器供电正常、工作正常, 确认集中器已经放置SIM卡、SIM卡没有欠费、并将天线拧紧;3) 读取集中器的GPRS参数设置, 确认集中器的参数设置与要登录的服务器的参数一致。

(2) 主站与集中器无法通信的排查:1) 确认主站所在的计算机能否正常连接服务器所在的网络;2) 确认主站和服务器连接的参数正确 (包括IP、端口、APN及下行速率) ;3) 查看或询问服务器的网络状态。

(3) 所有载波节点都抄不到的问题:1) 确认集中器有没有发出抄表信号;2) 是否所有电表都对集中器的抄表信号不做回应;3) 如果表端做了回应, 集中器没有收到电表回应的可能只有一种, 就是集中器的载波接收电路出现故障;4) 查看导致所有电表对集中器抄表回应内容错误的原因。

(4) 抄到表的数量起伏较大的问题:1) 存在干扰源, 但是干扰源存在的时间不能确定, 在抄表期间如同时存在干扰源会导致该次抄表过程效果不佳。准确找到干扰所在的位置, 用隔离变压器将变频设备隔离出去。2) 同一台区有其他集中器同时在抄表。集中器存在集中器之间的串扰问题, 影响了抄表效率, 2台集中器的载波信号在线路上也会出现叠加抵消的现象, 多出现在2台集中器线路相通的台区中。载波信号的叠加会使集中器发出和接收到的有效载波信号减少。

5 结语

低压自动化集中抄表系统构建探讨 篇7

随着国家电力体制改革的不断深入,电力部门为解决“一户一表”制带来的巨额工作量,近年来研究出一种高效率、低成本且极具实用性的抄表系统,即低压自动化集中抄表系统。低压自动化集中抄表系统是指由主站利用通信信道(有线或无线)对多个380/220V及以下电力用户的电能表数据进行集中抄读、分析、处理的自动化系统。该系统建成投运后,能对电力部门台区线损管理、电能运营监控提供较大的技术支持,对优化员工配置、提高供电质量、提升企业形象更是大有裨益。

1系统现状

1.1历史背景

国外对自动抄表技术的研究始于20世纪70年代。进入21世纪后,随着计算机技术、通信技术和电路集成技术的发展成熟,世界各主要国家纷纷加大对智能电网的投资建设力度,自动抄表技术得以蓬勃发展起来。

国内在自动抄表领域的实践几乎与国外同时起步,但在相关技术及产品化形成方面却长期落后于国外,再加上我国低压电网结构复杂、早期规划缺失等原因,使得系统一直未能大规模推广应用。最近10年国内技术研究工作在通信方式上得到突破,电能量抄收成功率大幅提升。2006年以后相关技术产品开始投放市场,多个省市步入试点行列,系统建设工程稳步推进,低压自动化集中抄表技术的应用呈现出火热上升的趋势。

1.2系统框架

低压自动化集中抄表系统由一套主站系统、两级通信信道及三层硬件设备构成,其中主站系统包括主站端数据处理设备以及相应的系统软件。电力部门管理人员可通过系统指令对指定范围内的下层设备进行管理维护、运行分析、数据统计等操作。两级通信信道指的是集中器与主站之间的数据传输信道,以及采集端设备与用户电能表之间的数据传输信道。三层硬件设备包括主站端硬件设备、采集端集中器、采集器以及系统底层数量庞大的计量表计。

2构建选型

2.1主要构成部分

低压自动化集中抄表系统的主要构成包括计量表计、采集器、集中器、通信信道和主站。

(1)主站:指能够选择并与下层设备进行信息交换的计算机设备组。一般来说主站接收电能量数据要经过三层处理。首先前置采集层会自动进行终端接入、链路管理、负载均衡等操作,再将数据进行接收上传;数据处理层会按照通信规约将接收到的报文数据解析成为统一的可供应用系统软件使用的基础数据;业务处理层再对数据进行编码约束,经增量处理后便得到各类可供分析的应用数据,最终实现数据抄收率统计、设备运行状况监控、终端对时及参数修改等业务处理操作。

(2)通信信道:指能够实现信息交换的数据传输通路,分为上行通信信道和下行通信信道。以集中器为中心,从集中器到主站之间的通信信道设定为上行信道,目前主要使用的通信方式包括无线公网(GPRS/CDMA)、有线电话网、电视网络等;从集中器到客户电能表之间的通信信道设定为下行信道,主要通信方式包括低压电力线载波、RS-485总线、红外线通信、ZigBee通信等。

(3)集中器:指能自动收集一体化电能表或采集器的电能量数据并进行处理、储存,还能与系统主站进行数据交换的设备。集中器是连接主站系统和下层电能量采集设备的枢纽,其作为数据采集端的核心设备,具有承上启下的作用。集中器有两个主要功能:定时收集、处理并储存下行通信信道向其传送的用户用电信息;根据主站系统下发的指令,定时或实时地将设备内部存储的用户用电信息等数据通过上行通信信道传送至主站端。

(4)采集器:指能自动收集来自多路分线连接的电能表的数据信息,并将处理储存后的数据上传给集中器,还能实现上层对下层进行指令传输的设备。当没有接收到上层集中器发送的命令时,采集器会巡回抄读下层电表发出的脉冲信号;一旦接收到命令时,便对指令进行分析并做出响应,将对应数据传送出去。

(5)计量表计:指安装于配电变压器低压侧的所有用户电能表。多数选用多功能、低功耗的电子式电能表,因其具有适应性强、开发效率高、软件升级方便快捷等更具实用性的特点。建议使用模块化设计的电能表,因其对保持计量稳定、按需切换通信方案以及设备软件升级有很大帮助。

2.2数据采集配置方案

不论系统结构如何架设,通信方式的选择始终是贯穿于整个系统的关键环节,也是系统实现优化运行的难点所在。通信方式的选择直接关系到采集设备的安装配置,所以在系统构建之前,要综合考虑方方面面的因素,例如现场运行环境、设备技术特点、用户用电情况、投资和管理模式等。一个合适的数据采集配置方案,必须是综合了多种考虑因素的折中选择,而不能仅仅追求技术最新或利益最大。

(1)上行信道。现阶段主站与采集设备主要使用无线公网进行数据传输,其中又以通用分组无线服务技术 (GeneralPacketRadioService,简称GPRS)最为常用。GPRS技术的特点在于引入了分组交换和分组传输的概念,其对于网络资源的利用率远远高于老一代GSM技术。GPRS按照数据流量进行计费,拥有171.2kb/s的访问速度,几乎无需任何时间就能访问到相关请求,特别适用于间断、突发或频繁、少量的数据传输。GPRS无线公网具有无需铺设线路、调试运行维护皆由通信运营商负责等优点,在系统建设时能够大大降低成本输出,对系统长期安全稳定运行有很大保障。

(2)下行信道。采集端与下层设备的通信配置问题总是低压自动化集中抄表技术研究的活跃部分。目前使用最多的两种通信技术各有优缺点。

低压电力线载波通信(PowerLineCommunication,简称PLC)是指利用电力线以载波方式传输信号的技术,是供电系统特有的通信方式。PLC的工作原理是发送端先将需传输的数据信息调制为高频信号(一般为50~500kHz),再经功率放大后耦合叠加到电力线上进行传输;而接收端从电力线上经耦合器获得载波信号,经过滤波、放大、解调等处理,将测得的实用数据信息再送至微处理器[1]。PLC具有覆盖面广、无需重新布线、建设成本低等优点,但在实际运行中会出现很多问题,例如在运行环境恶劣的时候,传输信号衰减大、干扰强,所以往往需要采取措施提高传输性能,例如自动中继技术。总的来说,PLC适用于电能表安装位置分散、布线相较困难的片区。

基于RS-485总线实现数据通信,是目前国内应用最多的一种电能自动抄表通信方式。RS-485通信网络多采用屏蔽双绞线传输,一般是两线接法组成总线型拓扑结构实现半双工通信,在同一总线上接多个结点,可满足一个采集终端与多个电能表之间通信的需求。RS-485通信网络中一般采用的是主从通信方式,即一个主机带多个从机,其通信可靠性高、实时性好;但遭遇多结点、长距离布线时,信道易损坏、故障排除困难,且容易产生事故。所以RS-485总线通信适用于电表安装较为集中、易布线、管理好的住宅小区。

低压电力网络的运行环境恶劣复杂,使用单一的通信技术方案很难达到预期目标,要得到高标准的电能量数据抄收率,必须根据不同的用电环境选择设备配置和通信方案。从以往的经验来看,总结出两套实用性最强的数据采集设备通信配置方案,即由集中器、载波表组成的全载波模式以及由集中器、采集器、485表组成的半载波模式。

全载波模式即集中器利用电力载波线每日定时抄收其下挂的载波电能表的数据并进行储存,再根据终端参数或系统指令,将储存的电能量数据通过无线公网上传至主站。这种配置模式无需另外布线、设备安装成本低、维护方便,但是通信可靠性波动较大,在实际运行中常会出现集中器离线率高或者单日数据完整率偏低,需要重复进行数据采集的情况,对定时抄表工作带来一定影响。

半载波模式可以采用集中器与采集器使用PLC线路,采集器与485电能表使用485总线的连接方式组成半载波方式进行通信;也可以全程使用485总线对集中器、采集器、485表实行组网通信。利用采集器将小范围内的电能表数据集中起来后,再通过PLC线或485总线发送给集中器,能有效提升数据抄收的完整性,对提高数据通信质量有很大好处。但采集器与485电能表必须采用专线进行布网,设备维护难度较大、成本较高,且运行维护人员必须掌握较高的相关技术能力。

全载波与半载波结合的数据采集配置方案,灵活地将PLC和RS-485两种通信方式结合起来,充分利用了其各自的技术优点,较好地规避了实际运用中可能产生的通信风险,应该说是目前系统下行通信的最佳配置方案。

3施工要点

系统建设点多面广,必须制定合理的建设方案、完善的实施计划和切实有效的管理办法,才能确保系统拥有更高的运行性能。

建设前期可通过多种渠道向广大人民群众宣传解释工作,讲解安装使用新设备的利处,赢取客户的理解、支持,为工程建设营造和谐氛围奠定基础。组织专业人员到现场勘查实况,逐个台区排查核对设备及用电信息,保证系统资料与实际情况相符合,确保数据完整、准确、真实。

利用现有低压电力线作为传输媒体,设备安装十分方便,但要特别注意设备安装布置应采用安全模式进行设计,保证设备运行的独立性,达到某一设备故障不影响台区内外其他设备正常运行的目的。将计量设备统一安装在铅封的计量箱内,可大大减少人为破坏因素,也有利于工作人员发现和处理故障点;另外还要注意做好防雷电、防电弧等措施,保证系统运行安全。

工程建设覆盖面广、工作量大,要根据标准化管理的方针,一次性规范计量设备的安装。加强施工队伍管理,标准化作业管理,严格控制施工质量;工程进行中要指派专业管理人员对施工情况进行监督,发现问题要及时解决,最后竣工要做好验收,防止把关不严造成的工程建设质量低劣,或者返工问题。

4运行维护

低压自动化集中抄表系统建成后,最起码要管理着一个片区内数十万计的用户信息及用电数据,所以在系统运行中要不间断地对其进行监控、管理和维护,如此才能保证系统正常有序稳定地运行,才能保证其发挥应有的效能[2]。系统运行维护一般包括以下几方面内容:

(1)设备运行监控。设立系统监控部门对现场设备运行情况进行监视,包括计量表计的运行情况、采集端设备上线率、数据抄收完整率等。建立流程化的设备故障处理模式,通过系统监控人员及时发现故障点,由专业技术人员对故障设备进行检测维修,再由系统数据维护人员对修正后的数据进行更新、修改等操作,以此保证故障设备得到及时处理、电能量数据抄收完整,确保系统安全、稳定运行。

(2)系统档案维护。低压用户数量众多,底层电能表的安装和维护量给供电企业带来极大的工作量,所以首先必须保证系统档案准确无误,避免不必要的反复操作;新装、更改、拆除现场设备后,相关档案数据要及时录入系统,倘若系统档案数据得不到良好的保护,会给数据的准确抄收带来障碍。除此之外,还要注意及时将档案数据同步至其他交互应用系统,确保各内部系统间数据能够正常、准确地共享。

(3)主站设备运维。主站端服务器承载着大量数据业务,如果运行设备出现异常却得不到及时维护,将严重影响整个系统的安全稳定。要对主站端的硬件装备和设施进行定期检修,确保系统的中央枢纽能够正常运行。内网信息安全防护是重中之重,使用入侵监测机制监测异常信息流,采用防火墙、虚拟防火墙、VLAN访问控制技术进行安全防护,仅允许开放与确定安全域主机、确定地址的网络通信,能够有效预防来自外部网络的病毒或恶意攻击[3],保证应用系统运行平台的安全稳定。

(4)应用安全防护。为了确保应用系统软件的安全性,必须采取有效的访问控制机制,使用系统时须通过身份认证,采用“用户名+口令+验证码”的方式进行登录,只有经过授权的主机和账号才能进入主站系统,并对角色进行权限分配,跟踪操作事件,记录设备日志,及时对安全事件进行审计分析。

5 结语

在低压自动化集中抄表系统的构建过程中,合理设计数据采集方案是首要前提,规范管理使用硬件设备是关键因素,严格制定运行维护措施是重要保障。只有在系统运行中不断总结得失、积累经验,不断研究探索更先进更有效更实用的应用技术,才能保证低压自动化集中抄表系统一直高效、稳定、安全地运行,才能为企业、社会、国家创造出更多更好的经济利益与社会效益。

摘要：概述了低压自动化集中抄表系统的现状,探讨了系统的设备组建模式和通信配置方案,着重论述了几种常用的通信技术和数据采集方案,并对系统的运行维护方法进行了简要分析。

远程自动集中抄表系统 篇8

关键词：远程抄表,自动,发展趋势

电力是关系到国家各行各业及人民的日常生活的重要支柱产业, 也是维护社会稳定的重要部门, 对电力的销售和管理是相关企业生存的所在, 因此, 提高用电管理具有重要的意义。当今社会的发展对电力的依赖程度空前剧增, 用电用户大量增加, 地理位置也比较分散, 所以对用电的管理和抄表工作十分繁重, 需要投入大量的人力、物力和财力, 周期时间长, 手工抄表易出错、不及时, 入户抄表给用户和工作人员也带来很大的不方便。

为解决当前的困难, 远程抄表营运而生。远程抄表即是利用先进的计算机系统和通信手段对用电用户的电力信息进行实时采集、测量和监控。远程抄表系统的应用在提高效率的基础上更降低了成本, 减少了差错的出现。本文主要介绍远程用电抄表系统的研究现状、发展趋势以及存在的不足, 仅供参考。

1 电能远程抄表系统构成

电能远程抄表系统一般由主站系统、数据传输通道、集中器、采集器和电能表等构成, 通过计算机系统将抄表数据与供电局的收费系统关联实现抄表收费系统的一体化开发, 如图1所示。其中主站系统定时抄手用电用户的电能表数据, 对集中器设置通信参数和操作参数, 将数据发送到供电局联网后进行电费的计算, 打印和收费工作;集中器主要任务是完成与采集器的通信工作, 向采集器下达用电量数据冻结指令, 定时采集用电数据, 另外集中器也及时的将用电数据上传主站管理系统, 实现与主站的通信工作;采集器主要分为单表采集器和多表采集器, 采集器不仅要实现电能表的数据采集工作, 还要依据系统指令实现其与集中器的数据通信, 将数据传达给集中器;最为关键的设备是电能表, 位于用电用户位置, 分为脉冲电能表和机械电能表, 机械电能表加装有采集头将用户的用电量通过光或磁转换为标准脉冲信号, 使用监控器可实现电表数据的远程控制。

2 电能远程抄表系统的发展

2.1 电能远程抄表系统发展现状

电能抄表系统经过数十年的发展已经从原始的脉冲信号为主的远程抄表方式, 发展到小范围的远程无线信号抄表网络, 后来加入移动信号网络的强大覆盖有势特点完成远程自动抄表系统。远程抄表系统的使用很大程度的提高了用电电能的抄表效率, 降低了抄表工作中的劳动强度, 然而实际应用工作中却得不到较满意的结果, 迫使远程抄表系统退化到繁琐的人工抄表工作, 存在的问题主要分为三部分的缺陷:前端表缺陷、脉冲信号传输不准及系统计量出现误差等。前端表缺陷方面, 电力远程抄表系统中在前端电能表的脉冲信号中采用干簧管, 把传感器固定在电表上, 在转动齿轮上防止磁铁, 让磁铁与齿轮同时转动, 在磁铁靠近传感器最近或最远时输出一个脉冲信号, 采集器对脉冲信号累加计算, 完成电能数据的度量。然而由于数据传输过程中存在误差, 这种抄表方式的稳定性不能保证。脉冲信号不准方面, 用电数据转换成脉冲信号后需要传输, 由于传输距离长、信号屏蔽等原因导致信号质量不好信号失真, 对抄表系统计数的准确性产生较大程度的影响, 带来麻烦系统计量易出现误差方面, 在数据采集器中有一定的存储模块, 该模块的抗干扰能力较差也会带来数据的不准确性, 抄表系统通过脉冲信号进行数据计量, 对初始值要有严格标准设置, 而现阶段没有这方面的功能模块, 易出现数据误差。

2.2 现行电力抄表系统分析

目前国内存在的电能远程抄表系统主要是RS-485、红外、电力线载波和无线等系统, 每种系统都有其自身的特点和使用范围RS-485和红外抄表系统技术比较成熟, 得到广泛普及, RS-485抄表系统在较小范围内实施;红外抄表系统需要人工抄表, 工作量大、繁重;电力载波抄表技术只能在小范围使用;而基于GPRS或CDMA平台技术的自动抄表系统发展较快, 借助于自身的优势, 彻底解决了其他抄表系统中的一些问题, 拥有先进的网络保证、低廉的运行费用使得这种电能抄表系统成为发展的主要趋势。

2.3 电能远程抄表系统的发展趋势分析

大势所趋, 相信未来远程自动抄表系统仍是发展方向, 为适应现代化社会发展的需求, 必须解决远程抄表系统中已存在软件和硬件方面的缺陷, 改变传统繁重的人工抄表方式。随着现代化软件和硬件技术水平的提高, 尤其电力行业加大对这方面的投入力度也会刺激相应系统的开发, 经过不断的摸索与尝试最终实现电能远程自动抄表系统的完美开发, 解决现存问题。

现阶段比较先进认可的电能抄表系统是智能型直读表抄表系统, 采用无源总线制进行数据传输, 过程中无需对信号进行转换和累计, 避免了计数误差, 准确可靠、抗干扰能力强。此外, 通过抄表系统的改进还可以避免窃电现象的出现:通过用户用电数据的实时监控可以通过相关软件对用户往常的用电数据进行分析比对, 判断用电情况是否异常, 对异常数据警告处理;在电能表的表盖或表箱位置加装警报信号设施, 只要用户尝试打开表盖等, 在采集终端就及时反馈警告信息并记录时间为异常用电情况提供依据。同时针对用电异常的用户加大相应的惩罚机制, 激励正常用电, 这样窃电现象就会越来越少, 防窃电工作也会变得主动, 长此以往就能有效的遏制偷电行为的发生, 提高电力企业的效益。

3 总结

远程电能自动抄表系统已经得到政府的支持, 并且随着社会对电能需求的膨胀式增加和科学技术的更新, 智能型的远程抄表系统是必然之势。推广电能远程自动抄表系统对电力企业的管理有着重大的意义不仅使电力企业对用户用电情况一目了然, 而且大大降低了企业的抄表成本投入, 使得经济效益不断提高。本文主要对当前电能远程自动抄表系统进行概述, 分析存在的主要问题和发展趋势, 希望对电能远程抄表系统的发展有一定的帮助, 远程抄表系统完美的融入现代电力企业的管理程序中具有长远的发展意义, 值得深入研究与推广。

参考文献

[1]胡云.几种电能表远程抄表系统的分析与比较[J].低压电器, 2009.

远程自动集中抄表系统 篇9

电力网供电长期以来依靠人力对商业用电和生活用电数据进行抄读,效率极其低下。抄表数据统计主要依靠人力,报表生成周期长,统计结果分析慢,获得结果不能及时反映系统用电量需求分布,对供应系统的网络优化没有参考价值,严重限制了供电系统的供电效率和质量的提高。

传统抄表方式依靠人力抄表,电表数据抄取周期较长,无法获得同一时刻所有用户的电表数据,使得电表数据的获取具有不精确性和时间段的模糊性,导致电网用电量的时空分布结果可信度不高,从而无法给供电管理部门提供有效的参考数据和建议。

自动抄表系统是供电系统监管部门用来对工业和生活用电进行监测、管理和控制,以及对用户用电情况进行统计、分析的重要手段。本文提出了将GPRS通讯技术与J2EE技术相结合的方案应用到自动抄表系统的设计中,构成了网络化的远程自动抄表系统。在底层硬件设计中,采用一种基于通用分组无线业务GPRS(General Packet Ratio Service)[1]无线上网技术的自动数据采集方案。在上层软件设计中,采用美国Sun公司推出的J2EE(Java 2 Platform,Enterprise Edition)平台[2]。该产品已应用在实际抄表系统中,效果良好。

1 系统的整体结构及工作原理

1.1 系统的组成

图1是系统总体设计方案。系统由五部分组成:GPRS数据采集模块、通信服务器、数据库服务器、Web服务器、客户端。

GPRS数据采集模块:它是系统的硬件主要部分。GPRS模块上电后拥有一个动态的IP地址,可以与通信服务器进行Socket通信[3]。它的功能就是将检测到的电能流量以十六进制数据格式发送给通信服务器。GPRS终端也可以接受来之通信服务器的命令。

通信服务器:它打开服务器的某一端口,监听并接受所有GPRS终端向该端口发送的UDP数据包[4],然后将数据包解析成流量等数据,写进数据库中。通讯服务器的另一任务是向GPRS终端发送命令的任务,即向GRPS终端发送UDP数据包。

数据库服务器:通信服务器从GPRS终端获得的数据都存储在数据库服务器上,同时数据库服务器还需对数据进行备份。

Web服务器:它连接着数据库服务器和客户端。首先它向客户端提供Web服务。响应来之客户端的请求,并根据客户端的请求向数据库服务器获取数据,然后再将数据以html格式返回给客户端,使得客户端可以浏览它所请求的数据。Web服务器还可以直接向通信服务器提出请求,通信服务器根据Web服务器的请求向GPRS终端发送命令。

客户端:它采用瘦客户端,只需要一个Internet浏览器即可。客户端的任务就是向Web服务器发出http请求,然后将Web服务器返回的html格式文件显示给用户。

1.2 系统的功能

系统的功能有:查看历史数据,读取实时或整点数据。

查看历史数据:客户端根据自己的需求,要求查看历史上某一段数据的请求,该请求经过Web服务器转送给数据库服务器,数据库服务器将数据经过Web服务器转接以html格式返回给客户端。

读取实时或整点数据:客户端要求读取实时或整点数据请求,Web服务器根据请求来通知通讯服务器,然后由通讯服务器通知GPRS数据采集模块,GPRS数据采集模块通过GPRS网络向通讯服务器发送数据包。当通讯服务器收到数据包时,将数据包解析成流量参数写到数据库服务器中,然后由数据库服务器将数据发送给Web服务器,然后由Web服务器将数据以html格式返回给客户端。

2 GPRS通信模块的设计及其功能

第2.5代通讯技术GPRS(Geneal packet Radio Service,通用分组无线业务)[5]作为第三代通讯技术的前奏,GPRS技术是在现有GSM技术基础上发展而来的一种新的分组交换的数据承载业务,由英国BTCellent公司在1983年提出。GSM技术主要以提供话音业务为主,而GPRS技术在移动终端与计算机通信网络的路由器之间提供了分组传递业务,这就是GPRS网络与GSM网络的最大区别[6]。

GPRS把分组交换技术引入现有GSM系统,为移动用户和数据网络之间提供语音通信。GPRS采用分组交换技术,主要提供非语音的数据业务,特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输,给移动用户提供高速无线IP和X.25服务。GSM网络采用电路交换的方式,也适用于偶尔的大数据量传输。

本系统就是利用GPRS的分组无线业务,通过无线网络连接到现场的自动抄表装置上进行数据测量。

在系统中,关键之一是网络协议的选择。目前有两种协议,即TCP协议和UDP协议[4]。UDP协议与TCP协议相比较,有以下几个优点:适用于小数据量的传输;使用方便,不需要建立连接,是一种无连接的通讯方式;传输数据的效率高,实时性强。

考虑到UDP上述特点以及流量测量系统对实时性的高要求,本系统采用了UDP协议。

3 系统硬件设计

电能流量测量设备有两种工作方式:一是按事先设定好的时间间隔,周期性地采集用户数据,实时地传送到数据库服务器;二是实时地响应来自于通信服务器的控制命令,按照控制命令进行特定的数据采集任务。这就要求作为数据传输模块和终端设备控制模块的GPRS终端能够实时地解析、处理各种控制命令并向数据传输服务提供尽可能大的吞吐率。另外考虑到系统的可扩展性,本系统硬件设计时没有采用传统的低成本但是高开发费用且性能、功能受限制的单片机加GPRS通讯模块的方案,而是使用了以高性能嵌入式CPU芯片为核心的设计方案。GPRS数据传输终端的硬件组成和连接如图2所示。CPU采用了专为网络解决方案设计的Samsung ARM7 4510B。GPRS模块采用目前比较流行的西门子MC35系列模块。

传输终端的软件采用了以嵌入式实时操作系统为平台、自主知识产权的网络组件为核心的体系结构。操作系统选用了μclinux。μclinux最大的特点就是没有MMU,很适合ARM嵌入式微处理器。该μclinux的内核版本是Linux 2.4,它具备完整的嵌入式TCP/IP网络协议栈,操作系统所有代码加起来编译后的镜像文件小于1 MB。

该系统以数字信号处理器DSP为核心,采用交流取样技术,可以连续地检测和统计电量的有关参数。

抄表数据终端起着管理和协调GPRS网络和仪表数据通信的作用。由于无线传输是基于GPRS的,所以抄表数据传输终端也可以称为GPRS终端,要完成硬件和软件的设计。抄表终端的硬件设计一般都会选用世界知名厂商生产的GPRS模块作为抄表终端与GPRS网络连接的中间件,实现同基站空中接口的连接,选用高速微处理器连接仪表和GPRS模块,处理两者间的数据通信问题。

4 系统软件设计

4.1 B/S结构

目前软件结构设计模式主要有两大类:一是传统的Client/Server(客户端/服务器)模式,它采用Intranet技术,适用于局域网环境可连接用户数有限,当用户数量增多时,性能会明显下降,客户端都要安装。一是正在不断发展的Browser/Server(浏览器/服务器)模式,它采用Internet/Intranet技术,适用于广域网环境,支持更多的客户,可根据访问量动态配置Web服务器、应用服务器,以保证系统性能。客户端只需要标准的Internet浏览器。

由于运行该系统的物理平台的复杂性,例如不同设备的操作系统、数据库服务器等都具有相异性,各种专业网络都有各自不同的网络架构和实现方式,因此必须选择能够较好支持跨平台开发的运行环境进行设计。此外,考虑到使用该系统的人员具有广泛性,依据不同的权限随时可以查看该系统的详细情况,若仍完全采用传统的固定C/S模式,就必须严格对每个客户端进行参数设置,这显然是不可取的[6]。

系统的软件设计采用以Web技术为基础,以浏览器/服务器即B/S为体系结构的方案。B/S模式与传统的C/S模式相比,优点在于:主要工作是服务器端程序的开发。服务器主要负责开发、维护网上的内容与资源,负责信息的收集、存储、发布,不存在客户端程序的开发和维护。客户端直接利用现有的局域网或Internet连接,不需要特殊设置和安装,使用标准的Internet浏览器,直接访问专用Web服务器页面,就可观看监测和分析电能质量的实时数据,并能查询所需历史数据。

4.2 系统运行环境与工具的选择

考虑到系统的移植性和跨平台性,本系统选择了Sun公司设计开发的J2EE平台,使用JSP(Java Server Pages)作为B/S模式的开发工具。J2EE(Java 2 Platform Enterprise Edition)是一个适用于企业级计算的支持多层、分布式应用的全新概念的Java平台,它为搭建具有可伸缩性,灵活性、易维护性的企业信息系统提供了良好的机制,与传统的互联网应用程序模型相比有着不可比拟的优势。J2EE主要面向网络应用,它定义了一系列规范的标准,使得Java程序员能够共同的遵照这个标准,开发大型面向网络的项目。它同时提供了庞大的开发库,是面向电子商务开发的企业级应用平台。Java具有“编写一次,到处运行”的特性,能够通过JDBC方便连接各类数据库,调用各类API,同时在Internet应用中保护数据的安全模式等。总结该系统的平台解决方案如下:

计算模式:三层B/S模式;网络操作系统:Windows 2000 Server;数据库服务器:Oracle 8i;Web服务器:Apache Tomcat 5.0;数据库驱动接口:JDBC驱动[7];主要的开发环境及工具:J2EE,Java,JSP,Javascript。

4.3 连接池(Connection Pool)机制

程序的效率问题在JSP编程过程中是很重要的,即要考虑如何使有限的计算机系统资源为更多的客户提供更好的服务,保证客户的响应速度和服务质量。如果有很多人访问该网站,每一次Web请求都需要与数据库建立一个连接,那么数据库就有可能要同时处理许多建立连接的请求,这对于数据库服务器和Web Server来说是一个很严重的负担,甚至会导致资源耗尽而死机。

本系统使用连接池机制来解决这个问题。连接池最基本的思想就是预先建立一些连接放置于内存对象中以备使用。当程序中需要建立与数据库的连接时,只需到连接池中读取即可,不需新建连接。当程序不需该连接时,只要将该连接放回到连接池中,以便其他程序或用户使用。同时连接池机制对于位于池中的连接具有管理的功能,增加了与数据库连接的强壮性[8]。

4.4 数据库的远程管理

数据库内容包括:现场流量参数的实时数据、历史数据、不合格数据、人员的管理、权限的管理等。

数据库远程管理按照如下流程来实现:

(1) 客户端发出数据的查询或修改指令;

(2) 服务端接收指令,向客户端返回结果;

(3) 客户端接收结果,显示查询数据。

当客户端请求查看实时数据的时候,客户端向服务器发出请求,服务器每隔2 s就将实时数据发送给客户端,客户端接收并显示该数据。该过程就是一个典型的数据库远程管理过程。传统的技术是页面不断刷新,来

获取新的数据,以便让用户看到不断变化的实时数据。但该方法的缺点一是当数据量较大时,占用服务器资源的消耗大;二是用户能明显感到页面的不断刷新,对用户视觉和听觉都有很大影响。本系统采用了Microsoft开发的xmlhttp技术,它是Microsoft xml解析器(MSXML)中的一个客户/服务通讯管道协议[7]。运用xmlhttp可以简单方便地实现数据库远程管理。由于其传送的是XML格式的数据,大大减轻了对服务器的消耗,而且采用xmlhttp协议,可以实现页面无刷新更新数据,使界面更加友好

5 结 语

本系统在硬件上采用了GPRS通信模块,软件上采用B/S模式,开发工具采用了Sun公司提供的J2EE平台,完成了系统的设计。它可以对现场电能流量进行远程、实时、直观地监测和分析。较之其他系统来说,具有远程监控、客户端免维护、服务器端易维护、系统安全可靠、操作简单方便等优点。该产品已应用在实际抄表系统中,效果良好。

摘要：为满足电力行业改革与发展的需要,提高用电营业管理水平,提出一种基于GPRS技术的网络化远程自动抄表系统。该系统首先对现场测量获得所需要的流量,然后结合GPRS通讯技术、J2EE技术和数据库技术,开发了基于B/S结构的网络化远程自动抄表系统。分别从硬件和软件两方面介绍了系统的总体结构和具体的实现,系统采用了连接池机制来实现Web服务器与数据库服务器的高效连接,运用xmlhttp技术来实现实时数据显示。该产品已应用在实际抄表系统中,效果良好。

关键词：通用分组无线业务,远程抄表,数据库,J2EE技术

参考文献

[1]张小强,杨放春.一种基于GPRS技术的无线监控系统[J].中国数据通信,2004,6(11):92-95.

[2]杨争林,宋燕敏,沈利华.基于J2EE的电力市场技术支持系统研究[J].电力系统自动化,2004,28(8):365-369.

[3]何进,谢松巍.基于Socket的TCP/IP网络通讯模式研究[J].计算机应用研究,2001,18(8):134-135.

[4]芦东昕,张华强,王陈.基于UDP的可靠数据传递技术研究[J].计算机工程,2003,29(22):62-63.

[5]吕捷.GPRS技术[M].北京:北京邮电大学出版社,2001.

[6]方木云,骆国刚.基于B/S的三层结构的ERP库存软件系统开发[J].微机发展,2004,14(4):31-34,37.

[7]陈培久,陈序广.用xml与xmlhttp组件实现网页信息的传递[J].微机发展,2003,13(4):4-6,10.

[8]王秀义.基于JDBC的数据库连接池及实现[J].计算机系统应用,2005(4):36-39.

远程自动集中抄表系统 篇10

对于早期的低压居民集中抄表系统来说, 系统在安装调试时, 首先由技术人员到现场排查, 对每只集中器、采集器下安装的所有电能表的通信地址进行人工统计, 然后在抄表中心的上位机软件中进行档案录入, 最后还要逐一对现场的采集器、集中器进行电能表通信地址参数配置。调试也非常繁琐、耗力耗时, 运行中换表操作时仍需大量的人工干预, 使低压居民集中抄表系统应用难度大、成本高。

2 自动找表功能

所谓自动找表功能, 就是利用计算机的人工智能技术, 自动搜索电能表地址, 并自动配置在采集器、集中器以及抄表中心的上位机软件中, 使得低压居民集中抄表系统在设备安装、更换时的参数配置完全不需要人工干预就自动完成系统中的设备档案管理功能。

按《多功能电能表通信规约》DL/T 645—1997规定, 1只电能表的通信地址为12位, 表计通信地址总容量为1 012个。若采用遍历方式搜寻某只电能表地址, 在不考虑载波通道传输可靠性和中继关系的情况下, 找到表计的平均查找次数为5×1 011次。每次查找的通信时间按1 s计算, 找到1只电能表的平均耗时约为1.38×108 h。1个台区一般安装200多只电能表, 找到全部表计的平均耗时约为3.76×1 010 h。这种找表方式显然没有实际应用价值。

3 自动找表方案的具体应用

为解决低压居民集中抄表系统应用中出现的难题, 使远程抄表系统更加实用, 2002年, 笔者提出了在低压居民集中抄表系统中实现自动找表功能的方案。现将自动找表方案及其应用介绍如下。

经过研究发现, 在实际应用中, 如果采用RS 485转载波的抄表方式, 1个台区配电变压器下安装1只集中器, 1只集中器管理的采集器数量不会超过50只, 且每只采集器所接电能表数量都在32只以内, 显然要找的电能表实际数量远远小于电能表地址的取值范围, 这是典型的稀疏样本寻址问题。若采取多CPU分层、分组按压缩编码运算, 用本地解码还原的方式, 将会大大缩短搜寻电能表的时间。具体工作方式如下。

采集器与电能表之间的通信为下层。每只采集器与其下接电能表组成一组, 多只采集器可以多组同时找表。采集器与电能表之间采用RS 485通道, 按部颁规约交换数据, 采集器采用哈希算法对其下接电能表地址进行压缩编码, 将完整的电能表地址映射到有限的特征值范围之内, 搜寻采集器下接的所有电能表地址。由于多只采集器同时并行处理, 所以编码运算过程较快。另外, 完整的电能表地址被压缩成缜密的特征码, 数据信息量大大减小, 使收集特征码比收集全电能表地址容易得多, 极大地提高了通信效率。

在电能表上传信息过程中, 可能会出现同时上传的撞车事件, 所以又引入TDMA方式, 不同地址的电能表在不同的时隙上发送数据, 识别信息为某一位电能表地址数值下电能表存在的数量。由于抄表用到的电能表地址为BCD码, 取值范围为0～9, 电能表地址为12位, 因此仅需收集120个数据即可整理出所有的电能表信息矩阵。采集器根据上述信息矩阵和电能表特征码对电能表地址进行解码。根据电能表数量和电能表地址范围的关系, 该信息矩阵为稀疏矩阵。由于穷举矩阵内的元素数量比穷举完整12位地址范围内的元素数量少得多, 加上解码过程为采集器CPU本地运算, 不涉及到通信, 因此解码速度很快。

由于电能表地址特征码采用哈希编码, 有可能出现重码情况 (这种概率极小) 。当解码过程中检测到重码时, 只需通知电能表将有重码的电能表地址采用不同的哈希多项式重新进行编码后上传, 之后再次解码, 直到不出现重码为止。另外, 按一般县供电企业管理的居民电能表数量来计算, 电能表的有效通信地址按6位考虑即可, 这样, 还可以进一步缩短找表时间。当一个县供电企业管理的居民电能表数量较多时, 电能表的有效通信地址可按7位或8位考虑。

集中器与采集器之间的通信为上层。集中器与采集器之间采用载波通道, 按类似部颁规约交换数据, 用上述方式自动查找采集器。

抄表中心的上位机软件通过抄读集中器中的电能表信息, 将自动找表得到的电能表信息自动配置到数据库中, 实现自动找表功能。

4 自动找表方案的应用效果