智能化抄表

智能化抄表（共10篇）

智能化抄表 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。

智能化抄表 篇2

摘要：文章就智能电网中智能抄表技术的工作原理应用优势及意义进行了分析总结，对其进行介绍，主要是通过这几个方面，首先是对于现在的电网技术很很发达，都是采取智能型的，在对电量进行记录的时候，还有他在百姓的使用的过程中所占有的优势还有这种技术对于国家以后的电网的发展还有进步都是具有很重的位置，也是国家发展的标准。

关键词：智能电网；智能抄表技术；Zigbee技术 序言

当前，智能电网还是没有准确的定义，主要任务就是将一些不同的资源进行一致的管理和使用，可以准确的察看和调动使用，随时采集用户使用电量的数据和资料，并且使用最节能和简便的途径将电量送到用户家里，让电网的使用更加的稳定。在以前，家家记录电量的多少都要专业的人员去进行操作，但是现在发明了一种智能的自动记录表量的系统，这样不但省了很多的开支，而且自动抄表的准确性很高，使整体的效率都有所提高，对于未来的电网的发展都有着举足轻重的位置。

1当下智能电网中常见智能抄表技术介绍 1.1远程无线智能抄表技术

电力公司为了节俭公司劳动力成本，提高用户用电数据的采集并且方便掌握用户的用电情况，融入多种通讯技术保证数据的采集，包括互联网技术和无线通讯以及电子信息技术等科学成果，实现了远程无线智抄表的领先方式。现在正在使用的自动抄表系统已经被电网所接纳了，它主要采用的是Zigbee技术，把用户还有机器完美的结合起来，用户使用的数据就会传送到机器系统内部，进行记录，然后发送到PC机里去，这是一个非常完美的过程，达到了从用户直接到系统的程度，这也是我国在技术方面的提升。

1.1.1Zigbee软件设计

在无线智能抄表系统中，Zigbee技术采用星型的网络连接结构，方便的实现了协调器与多个用户之间进行数据通信，大大地提高了智能抄表的快捷性及高效性。Zigbee技术在智能抄表系统中的作用，是使协调器与用户终端点建立一个数据连接通道，它可以将用户所使用及反馈信息传递给协调器，协调器再把数据传输给智能电脑，成功地建立了一个即时抄表的智能循环系统。

1.1.2Zigbee终端节点设计

终端节点如果入网成功，必须与协调器之间建立一个数据连接的通道。首先终端点通电以后进行初始化设置，之后它会向互联网系统中发出上网请求，协调器接到响应信息之后将信号再反馈给终端节点，当终端节点与协调器信息互通后，即可连网成功

1.1.3Zigbee协调器节点设计

协调器节点接通电源后进行初始化，判断接收的信息是否是建立连接请求，如果是，将该终端节点添加到系统列表，分配合适的网络地址，发送响应信息智能抄表系统中的协调器对接收的信息进行解析，如果判断接收的信息是抄表数据包，通过串口进行显示，便于电力企业和用户实时查询用电信息。

1.1.4Zigbee上位机软件设计

智能抄表系统中的上位机主要用于系统设置，并且可以实时显示电能数据和虚拟拓扑系统设置时，根据网络系统的掉线灵敏度和电能数据采集时间间隔，合理设计自动识别协调器和用户终端节点掉线，打开串口，操作上位机软件上的连接按钮，可模拟显现出智能抄表系统的网络拓扑结构和节点图。特别是在有重要作用的上位机软件部分，因为网络拓扑是整个工程进展的敏感指标，我们必须做好工程的运行曲线评估工作，自己预计出最合理的分配和调整区间，这样才能实现企业效益的最大化

1.2IC卡预付费智能抄表技术

利用终端系统和IC卡技术能有效地掌握电力用户的信息一边更好地约束电力用户按时缴纳应支付的水电费，定期查看IC卡内相关数据的变化情况。这种技术，可沿用原先已经布置好的电表线路，成本的支出还是比较低的，而且用户在使用之前必须提前支付费用，避免了拖欠电费问题的产生，用户也可以通过IC卡随时随地了解用电情况。IC卡智能扣费抄表在实际使用中还存在一些缺点，ic卡的应用有一些不稳定的因素，容易受到外界干扰，电磁兼容性能差致使电能计量存在误差，触发报警误动作 1.3载波自动抄表技术

载波自动抄表技术是指以电力线路为通讯载体，在数据传输之前进行数据调制，电力企业通过解调技术接收电表数据。这种技术的优点是充分利用电力线路，覆盖范围广，数据传输简单快捷，不需要再另外架设管线。但是就目前的城市密集程度而言，这种低压传送的方式很容易受到城市中密集信号处的信号干扰，导致传送过程中的乱码、错码的问题产生，但是这些本来就是为了顺便传送数据的网络一旦需要承担真正的传输用途，就需要投入大量资金进行整治。智能电网之中智能化科技抄表的运用用优势剖析 2.1减少人力物力，提高抄表工作效率

由于人们日常生产、生话的需要，电子技术飞跃发展，智能电子产品层出不穷，智能产品的普及运用，使人们的生话更加快捷、方便。智能抄表技术记录数据和智能手机记录访问足迹差不多，时刻记录着人们的使用情况。这样，不仅降低了工作量，还提高了工作积极性。

2.2准确记录数据，减少人为失误

以前工作人员们抄表容易出现错误，特别是会出现少抄，抄错等各种各样的问题，不仅会对用户带来负担，而且还会给有关部门的治理带来不便。

采用智能记录表数据的功能可以避免再次发生类似的事件，而且运用它存储信息、收集用电量大小、检查用电消耗量。微小的用电量数据关联着每户家庭的用电量状况，关联到电力单位的正常工作，关联到国家电力型资源的分派。

3智能电子抄表技术于智能电网发展与完善的重要意义 3.1合理分配电力资源，促进生产生活健康发展

我国资源丰富，但是人口基数过大，导致资源无法满足人们的生产、生话需要，因此我们应该合理利用资源，提高资源的使用率。电力资源作为一种可再生资源同样遭受资源短缺的危机。由于我国东西部经济发展不平衡，东部区域生产生活用电状况极高于我国西部区域，智能化抄表科技的应用可以随时监管控治整个国家用电量数据，依照详细的用电量情况，恰当配置电力资源，谨防电力资源不足抑是过剩等问题的出现以外，生产使用电广泛高于民众生话使用电，夏季的使用量极大高于冬季的使用电量。电力单位依照详细的用电量数据，剖析并拟定出恰当的送电数量及停电维修的频率，谨防由于检修让人们的平常生话引来不好影响

3.2促使电子技术不断发展更新

智能电网是电子科技使用的一个范围，是电子科技进步使用的新标准，并且有助于推动电子科技向更好的方向进步。科技的进步始终是呈现出按部就班的态势，电子产品也随之出现日新月异的变化。智能抄表彰显出了电子技术的实际应用价值，时刻接受生话的检验，为了更好的满足人们生话的需要，智能抄表技术也需要不断地完善，这样促使电子技术不断断的发展更新，就像手机的运用。从诺基亚的按键机到风靡个球的智能手机，例如苹果智能手机，从2007年第一代iPhone到2015年iPhone6sPlus，苹果手机的更新换代是为了满足市场的需要，顺应电子技术发展的潮流。而且，这几种方法的出现也是迎合了当前人们的意愿。在电子技术日新月异的现如今，将会有更多的交易形式诞生。

结语：智能抄表系统的建设有效地整合了信息、测量、通信等相关技术手段。随着智能控制在社会生活中的越发普及，智能化抄表系统也必将得到更为深入的研究，其前瞻性不容小觑。远程无线抄表是智能抄表的研究热点，木文设计基于Zigbee的无线抄表，对其结构设计进行了简述。随着科技的发展，相信更多的技术也会应用于智能抄表，总而言之，把其他相关领域的技术合理地应用到自动抄表系统中，会促使智能抄表技术尽快完善并不断进步。

参考文献

智能化抄表 篇3

关键词：智能化技术；电力企业；抄表核算

一、电力企业抄表核算业务智能化

智能电力抄表系统主要是以电力信息收集系统的数据做为依据，把用电客户的抄表与电力、审查、发行等传统业务模式。通过队列过程控制和自动传输工作，实现了对整个过程的处理和监控。最后，把各种功能有效地结合起来，电力抄表和核算进行智能化的处理，可以大大提高电力营销业务的效率。

二、电力企业抄表核算业务智能化的重要性

（一）智能化应用推广的重要性。抄表业务之所以能成功完成专业化和集约化的管理，取决于中国电力行业“大营销”体系的建设。然而，传统的工作模式，人工核算和计费模式已不能满足当前市场企业的需求，会造成大量不必要的浪费，例如电力营销，人力资源，客户资源等等都会受到影响。因此，有必要建立一个“以顾客为导向”，服务机制要达到灵活有效，因此抄表核算离不开智能化应用的推广，这是非常重要的，不可或缺的。

（二）满足了工作方式转变的需求。电力抄表核算工作方式发生了很大的变化，主要是因为采集系统的成功建设，以及电力企业的集约化工作，越来越多人开始重视效率和质量，使电力企业在日常工作过程中也体现得更加专业化和自动化。高标准的电力抄表业务智能化的实施是解决低效率的一项重要措施。同时，要加强对抄表业务的监管，同时人工管理业务分散问题需要得到解决，因此为了达到应用成果的目的，要懂得充分利用抄表业务的系统集成。

（三）解决传统抄表核算弊端。技术手段和管理水平让传统的抄表业务受到了很大的限制，主要靠着人工操作来进行完成，从整体上来看，信息化的水平程度很低。此外，抄表核算要花费很多时间，消费大量的人力资源，因为抄表核算业务中涉及到的环节比较多，并且标准都不一致，导致效率相对来说也比较低。然而，现有的抄表核算系统有效的风险防范和控制措施，抄表很难进行有效的监测工作的所有方面的监控，不能检测到隐患。因此，高标准的抄表业务智能化，可以大大节约抄表业务。

三、智能化技术在电力企业抄表核算中的应用

（一）在智能电表安装和抄表信息数据方面的应用。目前，随着高新科学技术的不断地提高，当今社会的电力需求已经不是传统的电表可以满足的了，逐渐被一些高端智能电表所取代。智能电表拥有了一系列全新的功能，如电离流量监控系统，通常情况下智能电表会选择安装一个，让用户在使用过程中可以随时随地进行监控，能方便查看电力的使用情况，使统计数据更加准确，并为企业的日常用电管理提供了便捷的服务，为了不造成电力浪费的情况，用户也可以随时随地对自己电力的使用情况进行查看。所以，智能电表的使用，能保护自身利益不受到侵害。

（二）在智能化终端监控的应用。传统的电力抄表核算业务，需要安排很多电力人员来进行实地抄表，再由企业的核算人员计算电费，过程要花费很多人力和物力，企业不但投入了很大的成本，结果也可能无法使客户满意，往往是因为时间和沟通问题造成的用户和企业之间发生矛盾，导致客户流失量大，电力企业的经济利益受到影响。智能核算系统的形成，让电力企业可以利用计算机对用户进行远程的抄表，参照图一所示，企业的电力核算业务能得到有效提高，离不开智能化的管理方式，它不仅能让电力企业降低收入成本，而且用户的满意程度也大大提升，实现了电力企业与用户的共同发展的双赢。

（三）收费智能化应用。电力企业在实现了智能化管理之后，人为原因导致数据统计错误这一现象，在抄表核算过程中大大地降低了，同时也保障了用户和电力企业之间的经济效益，对电力企业来说，减少了很多步骤。一般情况下，用户只需要对远程数据进行远程采集和整理，利用智能管理系统，将数据上传到计算机系统进行核算，就可以得出数据结果，计算好了的结果要发至电力系统终端进行核算，最后，为了能及时通知到用户进行缴费，可以采用在线交流或者短信通知的方式联系到电力用户，这样不仅为电力企业节省了很多时间，以及大量的人力物力，并有效地提高了抄表核算的工作效率。

结语：智能化应用在电力抄表核算业务中，有效地提高了电能抄表的会计工作和技术，提高了工作效率。人力资源的配置要重新进行优化，以提高工作流程和自动化处理，让电费抄表核算过程中能够更加准确和实时的进行管理，促进了电力信息系统的改革和发展，强大的技术优势需要智能、高效、实时的抄表核算管理来提供加强，为让企业和用户享受到更多优质的服务，要提高社会和经济上的效益。

参考文献：

农网抄表的智能化 篇4

1 农网抄表工作现状

1.1 农网抄表工作的形式

目前, 我国广大农村地区的电能计量工作主要有2种形式, 传统的计量形式是采用人工手抄, 新型的计量形式是智能集抄。

人工手抄, 即是在抄表例日, 电力人员对其辖区内的居民电能表进行实地的逐一抄录。鉴于农村地区居住较为分散的现状, 各地区的电力人员, 按照辖区大小、表数多少、交通状况的不同, 通常需要花费3~5个工作日不等。

智能集抄, 则是依托电子技术、信息技术, 利用智能电表、采集器、通信网络、系统子站及系统主站等设备, 对用户的电能使用情况进行自动采集、传输、计算、存储, 实现了抄表的自动化、智能化, 极大地促进了电能计量工作的进步。

1.2 手抄工作存在的弊端

长期以来, 受限于管理水平和技术手段, 农网的抄表工作一直以人工手抄为主, 人力投入强度大、人员劳动强度高、信息化及智能化水平低下, 并缺乏科学有效的管控措施[1]。其不足主要体现在以下几个方面。

1.2.1 效率低下, 劳动强度大。

首先, 农村地区居民住址较为分散。以平原地区最优, 呈现集中村落形式, 以偏远山区最差, 呈现单一住户独居形式。其次, 广大农村地区的交通状况较为复杂。从平原地区的水泥路到偏远地区的陡峭山路, 不一而足。而手抄工作需要电力人员进行实地抄录, 这种空间的跨度和交通的不便就给抄表工作带来了极大的困难, 电力人员的很大一部分时间都消耗在了路上[2], 极大地降低了工作效率并造成了电力人员的高强度劳动。

1.2.2 工作质量依赖于人员的能力、素质。

手抄工作的质量过于依赖电力人员的个人能力、人员素质。如果电力人员的能力不足、素质较低, 则可能出现抄表不及时、错抄、漏抄、随意估抄和串通用户偷电等一系列问题, 不仅给供电单位造成极大的损失, 还将严重影响供电单位的公众形象。

1.2.3 不能适应供电单位的发展需求。

人工手抄的计量方式, 需要供电单位投入大量的人力、物力, 极大地提升了供电单位的运行成本, 造成了资源的浪费, 以至于制约了供电单位服务模式的升级, 不能适应供电单位的发展需求[3]。

1.3 智能集抄的优势所在

得益于科技的进步, 电力企业的大力投入, 智能集抄系统在电能计量工作中日益发挥出巨大的作用。其优势主要体现在以下几个方面。

1.3.1 精准高效。

智能集抄系统极大地减少了抄表工作中的人力投入, 电力人员无需再到达现场, 消除了大跨度空间及交通不便带来的困难, 提高了抄表效率, 降低了供电单位的成本支出。并且, 电子技术、信息技术的应用极大地保证了电能数据的准确性和及时性。

1.3.2 及时管控。

智能集抄系统对增强电力运行监测水平有着巨大的助益。通过智能集抄系统, 管理人员可以随时监控用户的电量使用情况, 对于关键计量点进行全天候监测有着重要的意义, 不但可以及时发现用户的偷电行为, 对于设备隐患及设备故障的定位、处理以及台区线损情况的掌握都有着显而易见的帮助。

2 农网抄表工作的智能化趋势

2.1 智能集抄系统的组成

智能集抄系统系统一般由两级站点组成, 分为子站和主站。子站为用户区终端站, 主要由电能表、采集器、存储器、集中器等组成, 负责电能表数据的采集和存储, 并通过通信线路将数据安全地传输到主站。主站为供电单位终端站, 主要由网路、服务器、终端存储等设备构成, 负责将子站上传的数据进行计算、存储, 用以满足电能计量、核算、电费计算等工作要求。

2.2 智能抄表存在问题

智能集抄系统在农网电能计量中的应用, 为广大农村地区的电力供应单位提供了巨大的便利。但是, 在应用过程中依然存在一定的问题。

2.2.1 设备尚未标准化。

目前, 我国的电能集抄系统尚无行业标准, 因此导致了不同地区设备规格不一致的现象, 造成了操作规程和数据处理方法的差异, 不利于进行统一管理与维护。

2.2.2 设备稳定性问题。

我国农村地区地域广大, 且基础设施普遍与城镇存在较大差距。而集抄系统的采集终端大都安装于室外, 受外界环境的影响较大, 其稳定性经受着较大的考验。例如在东北等寒冷地区, 冬季气温极低, 极有可能造成采集终端的损坏。

2.2.3 通信覆盖问题。

目前, 我国某些偏远地区, 移动网络、电信网络等通信网络仍无法波及。通信网络无法覆盖的地区, 智能集抄系统就无法应用。在这些地区, 通信方式的选择、通信设施的建设就成了制约集抄系统发展的关键因素。

2.3 智能抄表是大势所趋

传统的人工手抄方式已经不能满足现实需求, 而智能集抄系统的巨大优势、供电单位要实现现代化管理的需求都表明, 智能集抄是农网电能计量的必然趋势。为推进农网抄表工作的智能化进程, 以下工作亟待必行。

2.3.1 推进智能电表及采集终端的安装。

智能电表及采集终端的安装, 是供电单位推动智能集抄工作进程的必要前提。各地供电部门应高效、有序的推进智能电表及采集终端的安装工作, 为智能集抄系统的建立打下基础。

2.3.2 推进通信网络的覆盖。

作为智能集抄系统的关键环节, 通信网络这一纽带的建设亟待落实。

2.3.3 积极培训相关专业技术人员。

在推广智能集抄工作的同时, 各地供电单位也需加强相关专业技术人员的培训工作, 制定相应的操作规程, 切实做到人、机配套。

3 结语

随着科技的飞速进步, 电能计量的智能化技术也在快速发展。相对于传统的人工手抄工作方式, 智能集抄不但极大地提高了供电单位的工作效率, 保证了电能计量数据的及时性、准确性, 也极大地减少了人力资源的消耗, 降低了供电单位的运行成本。因此, 发展农网抄表的智能化势在必行。

摘要：分析我国农网抄表工作的现状, 对电能计量工作的2种主要形式进行阐述;分析人工手抄工作的弊端和智能集抄工作的优势, 阐述智能集抄系统的组成及智能集抄系统推广工作中面临的问题, 指出智能集抄是农网电能计量工作发展的趋势。

关键词：农网电能计量,人工手抄,智能集抄

参考文献

[1]郭萍.电力企业智能化抄表核算的浅析[J].科技视界, 201 (518) :263.

[2]白斌.基于用电信息采集浅谈新型的抄表收费模式[J].经营管理者, 201 (64) :84.

智能化抄表 篇5

摘要：采用无线网络技术，构建了一种无线抄表系统，设计了基于nRF2401的无线通信的集中器。该集中器避免了长距离布线和复杂的线路干扰，具有结构简单、工作可靠、经济实用等特点，

关键词：无线抄表系统；集中器；nRF2401；智能小区

随着电子技术、计算机技术和通信技术的不断发展，各个行业的自动化进程正在逐渐加快，以至于在自动抄表中对数据采集的实时性、可靠性、信息量提出了更高的要求。目前的抄表系统主要有：有线抄表系统，掌上抄表系统和无线抄表系统。其中有线抄表系统增加了综合布线的费用和难度，降低了系统的应用灵活性，限制了有线抄表系统的推广和应用。掌上抄表系统需抄表部门用掌上抄表器抄取数据，因此降低了自动化程度。无线抄表系统采用无线收发设备传输数据，不需专门架线，系统结构简单，节省了人力和物力，相对有线抄表系统和掌上抄表系统有着更大的优势。本文提出了一种基于无线网络技术的无线抄表系统，重点研究了基于nRF2401的无线通信的集中器的设计，通过该集中器可以实现采集数据快速、可靠的传递。文章内容：

无线抄表系统方案

智能小区无线抄表系统主要由三表数据采集终端、集中器和物业中心的计算机组成。三表数据采集终端和集中器(下层)，集中器和物业中心(上层)的计算机均采用星型结构。智能小区无线抄表系统结构如图1所示。

上层通过以nRF2401无线通信模块与分散在小区内各栋楼内集中器上的nRF2401无线通信模块相连接，形成1对多的连接形式，实现集中器和小区物业中心的计算机的实时在线连接。下层通信包括集中器通过无线方式对三表数据的采集、存储、转发，以及转发上位机下达的指令和对三表进行控制操作等。集中器是整个无线抄表系统的通信桥梁，它的工作情况决定了系统的可靠性和稳定性，其实现功能有：每个月按约定时间循环查询终端三表的数据，并把采集到的数据进行累加保存起来，当接收到物业中心的计算机发布的采集命令后，立即打包数据并传送；也可主动向物业中心的计算机发送数据、报告紧急情况等。

集中器硬件设计

在无线抄表系统中，集中器处于信息传递通路的中间位置，该系统中的集中器采用无线方式传输数据，是整个系统的核心。无线数据集中器主要有无线数据传输模块nRF2401、外部存储单元、本地通信接口、微处理器(MCU)和电源模块等组成。数据集中器硬件结构框图如图2所示，数据集中器电路原理图如图3所示。

考虑到无线数据集中器的低功耗、经济高效、性能稳定、接口电路简单和自动化程度高等特点，因此选择合适的电路芯片至关重要。

无线数据传输模块nRF2401

nRF2401是挪威Nordic公司的单片2.4GHz无线收发一体芯片。它将射频、8051MCU、9通道12位ADC、外围元件、电感和滤波器全部集成到单芯片中，可提供ShockBurst、DuoCeiver、片上CRC以及地址计算编码等功能。nRF2401无线收发一体芯片和蓝牙一样，都工作在2.4GHz自由频段。nRF2401支持多点间通信，最高传输速率超过1Mbit／s，而且比蓝牙具有更高的传输速度。与蓝牙不同的是，户透明，同种产品之间可以自由通信。更重要的是，nRF2401比蓝牙产品更便宜。所以nRF2401是业界体积最小、功耗最少、外围元件最少的低成本射频系统级芯片。

电源模块

在集中器电路中电源是能源中心，在集中器中起着非常重要的作用，特别是在无线通信系统中，电源不光是能源的基地，它也直接影响通信的质量。器件对加到输入引脚或输出引脚的电压通常是有限制的。这些引脚由二极管或分离元件接到Vcc。如果接入的电压过高，电流将会通过二极管或分离元件流向电源。例如3V器件的输入端接上5V信号，则5V电源将会向3V电源充电，持续的电流将会损坏二极管和电路元件。在等待或掉电方式时3V电源降落到0V，大电流将流到地，这使总线上的高电平电压被下拉到地。这些情况将引起数据丢失和元件损坏。由于本集中器系统所采用的芯片需用+3V或+5V的直流供电，所以在电源部分首先使用AC-DC模块将220V交流电转化为+5V的直流电，在该系统中，选用专为通信控制芯片提供转换电压的LM1117为转换芯片，它具有功耗低，体积小等优点。又因为电压中含有许多高频干扰源，这些高频成分很容易经过电源进入通信系统中。另外系统自身的发送频率也会经过电源感应反馈到通信系统造成干扰。因而在电源电路中加入220gH的电感，与并入多个不同容值的电容所构成的滤波电路来抑制各种高频信号。使集中器能够得到稳定可靠且低干扰的电源，保证其可靠运行。该电源的电路原理图如图4所示。

集中器电路设计注意事项

射频部分的电路设计是集中器设计的重点与难点，也是集中器设计成功的关键。抗干扰设计直接关系到射频性能和整个集中器的运转情况。在射频部分布线时，合理的布局与布线及采用多层板既是布线所必须的也是降低电磁干扰提高抗干扰能力的有效手段。

布线时需要注意以下几点：一是射频部分电路没有用做布线的面积均需用铜填充并连接到地，以提供RF屏蔽达到有效抗干扰的目的，二是nRF2401芯片底部应接地，为了降低延迟、减少串扰，确保高频信号的传输，要使用多个接地过孔将nRF2401芯片底部和地层相连，三是尽可能地减少串扰，减少分布参数的影响，器件要紧密地分布在nRF2401的四周，并使用较小封装。

集中器软件设计

集中器的主要任务是完成与小区物业中心和三表数据采集终端的通信。集中器的通信包括两部分：与小区物业中心的计算机通过nRF2401无线通信模块与集中器进行通信；集中器通过nRF2401无线通信模块与三表数据采集终端进行通信。集中器主程序流程图如图5所示。

在集中器与小区物业中心和三表数据采集终端的无线数据传输中，数据必须进行规定格式的处理才能有效的降低数据传输过程中的误码率。本系统采用的数据包格式由数据序列号、目标地址、源地址、所发数据长度、数据正文及校验码组成，发送时的数据包格式(见图6)。

当接收端收到一个数据包后，向发送端发送确认信号，若校验无误，则开始判断过程之后对该数据包进行处理。在数据包前加数据序列号是为了及时的发现丢包、漏包的现象。

结语

电力远程智能抄表系统 篇6

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

无线智能抄表系统设计 篇7

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.

智能化抄表 篇8

1 智能抄表技术的优势

以往的抄表工作主要是由工作人员负责, 通过对具体数据的统计来观察电力分配, 这种方式往往给工作人员带来很大的难度, 并且数据不够精确, 很容易导致漏抄, 误抄的行为。不仅严重损坏了用电用户的利益, 同样给电力单位带来不好的影响。由于智能抄表技术的发展, 导致其在电能使用管理方面有了很大的进步, 能够实现抄表数据的智能量化管理, 全方位实现数据的准确采集。电力单位能够在准确得知用户的用电信息, 实现用电的优化管理。

2 当前智能电网中的智能抄表技术

2.1 远程无线智能抄表技术对于企业管理的优势

这项技术最主要的特点是基于无线通信技术, 电子信息技术和计算机技术。电力单位能够通过计算机远程对用户的用电情况进行监控, 并获取准确数据。这种技术的优点是操作简便, 维护便利, 数据采集效率高等。而且还可以掌握用户的精确用电情况, 方便企业对其进行管理。在远程无线智能抄表技术的应用中, 同样存在很多弊端:这项技术受限于网络信号的影响, 如果某个区域的网络信号差, 那么就会对电力使用情况采集造成影响, 容易使采集数据不够准确, 而且这一技术如果出现故障, 那么就会对整个智能电网造成破坏, 影响正常的电力传输工作。甚至严重破坏电力生产, 不利于工作效率的提高。

2.2 IC卡预付费智能抄表技术在用户监控的优缺点

IC卡预付费智能抄表技术主要是通过IC卡来储存用户电力使用情况, 通过终端控制器来对每个用户进行监控, 采集数据, 进行分析。IC卡主要通过智能电网线路进行监控, 使用该项技术成本较小, 而且要求用户向IC卡续费, 在一定程度上缓解了用户拖欠行为, 并且用户同样可以用IC卡来查看自己的电力使用现行为。

2.3 载波自动抄表技术的优势

载波自动抄表技术主要是通过电力线路来传输电力使用数据, 并且在数据传输给电力企业前进行数据智能化调整, 电力企业通过解调技术来获得数据。这种技术能够结合电力线路的优点, 传输范围很大, 传输成本低, 对设备的要求不高。但是现今城市化进程很快, 很多地区都存在大量的脉冲信号干扰, 容易造成数据丢失。要解决这种情况, 就需要对该项技术投入高成本的设备支持, 来增加载波自动抄表技术的抗干扰能力。

3 智能电网中无线智能抄表系统设计

远程无线智能抄表技术在我国的智能电网中应用最为广泛, 这种新型的抄表方式来源于无线传输技术的进步, 在设备安装, 控制方面有很大的优势, 并且消耗能源低, 下面主要结合实际应用情况对远程无线抄表技术的设计优势进行简单分析。

3.1 软件设计在服务器协调中的优势

在整个无线智能抄表系统运作当中, 这项技术通过遍布的网状网络结构对系统运作进行调节, 协调器通过不同用户之间的节点进行联系, 在很大程度上提高了无线智能抄表系统的通信质量。并且通过该项技术在智能抄表系统当中的实际应用, 用户的服务终端和电力企业的服务终端之间建立联系, 通过协调器传输数据, 在经过计算机智能控制, 将不同数据之间进行协调, 建立起用户的数据网络, 在数据连接方面具有相当程度的优势。

3.2 终端节点设计在调节用户和用电企业上的优势

终端节点在经过调配以后, 应该先进行重启操作, 然后通过智能抄表系统发送服务数据, 在经过服务器响应, 当用户的终端节点收到后, 就会向服务器发送请求。服务器的反馈信息到达后, 就可以正式对用户的节点终端进行联系, 协调电力企业和用户之间的数据关系, 建立良好的分配节点, 进行有关数据的传输工作。终端节点的应用, 有利于用户和电力企业之间的联系增强, 更加方便信息管理。

3.3 协调器节点设计在数据联系中的优势

协调器节点工作主要是连接电源后进行重启, 通过对接收信息的整理分析来对连接情况进行分析。如果进行连接, 就应该将用户的节点调试好, 调价在系统终端, 通过对不同网络地址的调配, 来回应用户的终端节点。智能抄表系统当中的设备会对用户终端信息发送的数据信息进行分析, 通过系统端口显示, 协调电力企业和普通用户之间的数据联系, 提高工作效率, 促进电力企业的经济发展, 方便用户使用。

3.4 上位机软件设计在服务器管理的优势

智能抄表系统的上位机主要在电力企业中起作用, 负责对调试器的控制, 而且还能够准确监控电量数据性能和进行数据智能补充。在进行调试过程中, 可以通过网络系统的功能来对电力数据进行收集, 自动识别合适的终端服务器, 工作人员通过对操作系统中上位机端口的调试, 来控制智能化抄表系统的服务器节点。

4 结语

近些年中, 我国经济水平日益提高, 对电力的需求也随之大幅度提高。智能抄表技术是迎合当前时代下的创新, 与计算机技术, 信息技术等方面密切相关, 应该加快对此项技术的研究步伐, 采用更加完善的智能抄表技术来提高智能电网的工作效率, 促进电力企业工作效率的提高, 对电力用户的生活同样带来巨大的便利。

参考文献

[1]孙久山, 唐加强.分析电子技术基础下的智能电网中智能抄表技术[J].电子技术与软件工程, 2016, 03:126.

[2]袁鹏.剖析智能电网中智能抄表技术的工作原理、应用优势及意义[J].科技展望, 2016, 23:309.

基于WLAN的智能抄表系统 篇9

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抄表数据的准确性。本文提出了一种基于WLAN无线网络[2]和4G无线公网技术的无线抄表系统解决方案。此方案不仅能满足远程自动抄表系统的迫切需要, 还能促进抄表系统自动化的发展, 而且在科研上提出了一种新的设计思想, 即将WLAN无线网络和4G无线公网通信技术结合在一起[3]。

1 方案总体设计

基于WLAN无线网络的智能抄表系统的网络部分共分为两部分, 一部分是负责上行通信4G无线公网;另一部分是负责下行通信的WLAN无线局域网。上行通信网络主要负责集中器与后台服务器之间的通信;下行通信主要负责集中器和数据采集器的通信。

系统包含若干采集器及一个集中器。通过在小区内加装数据采集器和集中器即可实现无线抄表, 通信时的数据格式遵循相关的规约[4]。系统在预先设定的时间或通过直接下达抄表指令读取计量表的计量数据, 经4G网络传送至数据管理中心, 无需人工干预, 从而节省了大量的人力物力。

2 系统硬件设计

系统硬件设计主要有两部分组成, 集中器的设计和数据采集器的设计。

2.1 集中器硬件设计

集中器是整个系统的数据传输枢纽, 是数据上行通信和下行通信的传输桥梁。集中器以无线方式与数据采集器进行通信, 向数据采集器发送地址和数据采集命令, 汇聚采集器的数据;接收数据管理中心的指令, 对采集的数据进行处理, 并将采集的数据通过4G网络上传至数据管理中心。集中器的硬件主要包括CPU处理单元、数据存储单元、电源单元、WLAN无线通信单元、4G无线通信单元、报警单元、通信接口单元和人机交互单元等。

2.1.1 CPU处理单元

CPU处理单元采用Atmel公司生产的AT91RM9200芯片, 该部分是整个集中器的核心控制部分, 运行集中器的操作系统及应用软件, 完成数据汇聚、处理、转发控制以及状态巡检等功能, 该处理器具有较强的运算能力和丰富的片上资源, 最高工作频率可达到180MHz。

2.1.2 数据存储单元

存储单元有2个部分:SDRAM和FLASH。采用2块容量为32MB、16根数据线的SDRAM, 2块芯片并行组成32位, 直接与微处理器相连, 用以运行程序;FLASH采用64MB Nand Flash, 存储操作系统、程序和数据。

2.1.3 电源单元

本系统可直接接市电AC220V, 经过内部转换可输出+3.3V、+5V和+12V。

2.1.4 WLAN无线单元

WLAN无线单元采用Si4432作为射频收发芯片, 工作在半双工状态, 射频处理器采用低功耗、低成本芯片STM32F103, 二者通过SPI进行数据通信。

2.1.5 4G通信单元

4G是以正交频分复用技术为核心。其最大数据传输速率达到100Mbit/s。OFDM技术的特点是网络结构高度可扩展, 具有良好的抗噪声性能和抗多信道干扰能力, 可以提供比目前无线数据技术质量更高 (速率高、时延小) 的服务和更好的性能价格比, 能为4G无线网提供更好的方案。本方案中, 4G网络主要是集中器和后台服务器的数据通信桥梁。

2.2 数据采集器的设计

数据采集器主要由电表和无线传输单元构成, 电表负责计量用户用电量, 无线单元负责集中器和电表的数据传输。

无线传输单元与电表之间通信完全符合电表645通信规约。数据采集器主要包括CPU处理单元、数据存储单元、射频通信单元、电源单元和通信接口单元。

2.2.1 CPU处理单元

CPU处理单元是采集器的控制核心, 完成对计量表的数据采集。系统采用ST公司生产的STM32F103的32为CPU, 具有128Kb的Flash, 20Kb的SRAM, 工作频率最高能够达到72MHz, 具有低功耗模式, 片内集成多种频率的RC振荡器, 具有上电自动复位、看门狗、启动延时等功能。

2.2.2 数据存储单元

数据存储单元采用M25P10-A Flash存储芯片, 与处理器之间通过SPI总线连接。在抄表过程中, 无论是读取速度还是存储容量, 还是在低功耗方面都满足现场的需要。

2.2.3 射频通信单元

射频通信部分采用基于WLAN无线通信协议的单元。该单元与集中器中的WLAN无线单元采用同一款型号。参照2.1.4。

3 软件设计

系统软件设计包括两部分:数据采集软件和集中器软件, 用C编写。

3.1 采集器软件设计

系统上电后, 首先对硬件进行初始化, 并进行相关的参数配置及注册, 之后根据集中器的命令来完成对应的操作。采集器工作PAD图。

3.2 集中器软件设计

集中器的设计由操作系统和应用软件组成。操作系统采用开原的嵌入式Linux操作系统。应用软件部分用户可以根据实际需要编写设备驱动, 为主程序提供接口。通过对API函数的调用, 从而实现数据聚合、处理、信息转发、采集器注册、集中器状态巡检等功能。

3.2.1 上行单元

上行单元主要通过4G网络汇集数据发送至数据管理中心, 同时收来自数据管理中心的指令, 完成相关操作。数据上传根据管理中心的指令实时传送。

3.2.2 下行单元

下行单元主要实现集中器和采集器之间的通信。系统启动后, 首先处理数据采集器的注册请求, 完成注册后, 会送注册成功信息;然后启动定时器, 周期性的发送心跳信号, 对数据采集器进行状态巡检;按照预先设定好的时间或按数据管理中心的指令下达抄表命令。

3.2.3 数据单元

对抄表数据进行处理, 分析当前各集中器的计量数据特点, 根据数据采集器会送的状态信息, 评估集中器信号覆盖范围内各个数据采集器的状态, 生成报表, 并将结果上报数据管理中心。

4 结语

本文提出的无线抄表系统将短距离无线通信技术和4G无线通信技术结合起来, 实现远程集中抄表, 数据采集器和集中器以无线方式通信, 集中器和后台服务器之间也通过无线方式, 无需布线, 布置灵活, 可随时增加节点, 扩大网络规模。利用480MHz国家专用抄表频段, 实现数据的汇聚, 抄表范围大, 干扰小, 可靠性高。集中器汇聚过来的数据通过4G网络转发, 数据传速度快, 实时性好。通过实际应用测试, 取得了预期的效果, 有较大的商业应用前景。

此外值得一提的是, 李晋、严小文等, 在《构建新一代电能量计量系统主站平台》文中, 对电力系统远程抄表的软件设计做了较好的探讨。提出了构建新一代电能量计量系统主站所需要的平台, 并对平台的选择和搭建进行了描述。电能量计量系统 (TMR) 是应用先进的计算机网络通信和控制技术, 采用分层、分布、开放型结构, 实现对电网电能量的远程自动采集、电能量数据处理及电能量统计分析为一体的综合自动化系统, 并通过支持系统实现与其他系统的互联, 为电力企业的商业化运营提供科学的决策依据。它由主站系统和厂站系统组成, 主站系统由前置机、数据库服务器、电量应用服务器、网络设备、GPS时钟接收设备等组成, 厂站系统由电能量采集终端 (ERTU) 和电能表构成。

摘要：针对当前抄表系统的不足, 提出了一种基于WLAN无线网络技术和4G无线网络相结合的远程无线抄表方法。此方法的采用一方面节省了通信线路的建设费用, 又能够将采集到的数据信息及时准确的传输到后台处理中心。

关键词：WLAN,无线网络,远程抄表

参考文献

[1]黄祖华, 郭华.远程自动抄表系统的现状及发展趋势[J].浙江建筑, 2006, 23 (5) :69-71.

[2]梁炜, 张晓玲.WLAN-PA:用于过程自动化的工业无线网络系统与通信规范[J].仪器仪表标准化与计量, 2009 (2) :30-36.

智能化抄表 篇10

1 智能抄表技术的优势

传统供电企业抄表主要是由工作人员挨家挨户进行抄表, 统计电能使用情况, 传统的抄表方法工作量大, 并且存在很多人为误差, 容易出现估抄、误抄、漏抄等问题, 一方面损坏电力用户的经济损失, 另一方面不利于电力企业的电能管理。而智能抄表技术的应用, 实现了智能化的电能管理模式, 电力企业可以实时采集用户的用电信息, 并且全面监测电力用户的电能使用情况, 极大地减轻了抄表人员的工作量, 提高工作效率。

2 当前智能电网中的智能抄表技术

2.1 远程无线智能抄表技术

远程无线智能抄表技术主要基于无线通信技术、电子信息技术和计算机网络技术, 电力企业远程控制电力用户的电能使用, 并且自动采集和获取用电信息。这种远程无线智能抄表技术具有灵活性高、便于维护管理、运行效率高等特点, 并且可实时监控用电信息, 为电力企业提供准确的用户用电数据, 便于查询和监督。在实际应用过程中, 远程无线智能抄表技术也存在一些问题, 例如, 远程无线智能抄表受到无线网络信号的限制, 如果信号强度较弱, 会直接影响电力信息采集, 并且一旦电力企业的管理系统出现问题, 会影响整个远程无线抄表模块。

2.2 IC卡预付费智能抄表技术

IC卡预付费智能抄表技术的应用主要是在IC卡中存入电力用户信息和电费, 通过终端系统和IC卡技术, 实时监测IC卡中的数据信息。IC卡预付费智能抄表利用电表线路, 前期投入较少, 并且用户需定期向IC卡充值, 有效控制了用户拖欠电费的现象, 同时用户也可以随时查询自己的用电情况。而IC卡预付费智能抄表技术的缺点是在使用过程中, IC卡容易受到多种因素的影响, 抗干扰性能较差, 并且电磁兼容问题导致电能计量数据不准确, 发生误报警现象。

2.3 载波自动抄表技术

载波自动抄表技术是指以电力线路为通讯载体, 在数据传输之前进行数据调制, 电力企业通过解调技术接收电表数据。这种技术的优点是充分利用电力线路, 覆盖范围广, 数据传输简单快捷, 不需要再另外架设管线。但是在现代化城市用电量比较集中的区域, 低压电力网在传输电能数据时, 容易受到脉冲信号、无线电信号和电磁信号的干扰, 出现丢码、错码等问题, 如果进一步提高电网线路抗干扰能力, 资金投入较大。

3 智能电网中无线智能抄表系统设计

远程无线智能抄表系统是当前我国智能电网发展智能抄表技术的重要趋势, Zigbee技术是一种新型的无线传输技术, 其便于安装, 具有低成本、低功耗的优点, 本文重点研究基于Zigbee技术的无线智能抄表系统设计。

3.1 软件设计

在无线智能抄表系统中, Zigbee技术采用星型的网络结构, 协调器直接和用户终端节点实现通信, 极大地提高了智能抄表系统的通信速率和质量。Zigbee技术在智能抄表系统中的应用, 用户终端电能采集设备和协调器建立连接后, 定时发送抄表数据, 然后协调器将数据再传输给智能抄表系统的PC机, 在整个过程中, 协调器可发挥显示抄表数据、接收数据、建立网络连接的功能, Zigbee无线智能抄表系统结构图, 如图1所示。

3.2 终端节点设计

终端节点接通电源后, 首先进行初始化, 然后向智能抄表网络系统中发送请求, 协调器发出响应请求, 终端节点收到响应后再向协调器发送建立连接的请求, 当协调器正确处理连接响应后, 终端节点入网成功, 协调器和终端节点之间建立数据通信连接通道。

3.3 协调器节点设计

协调器节点接通电源后进行初始化, 判断接收的信息是否是建立连接请求, 如果是, 将该终端节点添加到系统列表, 分配合适的网络地址, 发送响应信息。智能抄表系统中的协调器对接收的信息进行解析, 如果判断接收的信息是抄表数据包, 通过串口进行显示, 便于电力企业和用户实时查询用电信息。

3.4 上位机软件设计

智能抄表系统中的上位机主要用于系统设置, 并且可以实时显示电能数据和虚拟拓扑。系统设置时, 根据网络系统的掉线灵敏度和电能数据采集时间间隔, 合理设计自动识别协调器和用户终端节点掉线, 打开串口, 操作上位机软件上的连接按钮, 可模拟显现出智能抄表系统的网络拓扑结构和节点图。另外, 上位机软件在显示网络拓扑结构时, 可提供传感器运行曲线的查看功能, 电力企业通过分析智能抄表系统中传感器的实时数据情况, 进行电能分配和调整, 提高电力资源的利用率。

4 结束语

近年来, 我国经济快速发展, 各个领域的电力需求大幅上涨, 传统的抄表技术存在很多弊端, 已经难以满足我国电网发展要求, 智能抄表技术结合多种现代化科学技术, 特别是基于Zigbee技术的无线智能抄表系统, 在未来发展过程中, 应加大研究力度, 进一步完善和优化Zigbee无线智能抄表系统设计, 推动我国智能电网智能抄表技术的可持续发展。

参考文献

[1]王金华, 程晓荣.智能电网中的智能抄表技术分析[J].网络安全技术与应用, 2013 (11) :42-43.

[2]聂珣.对智能电网中智能电表技术的展望[J].湖北电力, 2010, 03:47-48.

[3]冯文霞, 汤荣华.智能电网中智能电表的应用分析[J].中国高新技术企业, 2014 (35) :47-48.