智能遠程抄表系統(tǒng)文獻綜述

【摘 要】遠程自動抄表系統(tǒng)將計算機技術、移動數(shù)據(jù)通信技術、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡技術、自控技術融為一體，可自動完成用戶電度表網(wǎng)絡的遠程數(shù)據(jù)采集、紀錄、實時監(jiān)測、統(tǒng)計分析、打印和供電控制等管理工作。

【關鍵詞】遠程抄表;電力系統(tǒng)抄表;電力線載波;GPRS無線網(wǎng)絡

1、前言

遠程自動抄表系統(tǒng)一般是指可以遠程自動抄收電表、水表、氣表等多種計量設備，將復費率電量值、水表、氣表、熱表流量等表計信息由數(shù)據(jù)采集器進行采集、處理、存儲，經(jīng)由通信信道傳送到上位機。上位機對終端進行通信，把上位機與抄表相關的命令向下位機進行發(fā)送，并對由終端返回的應答數(shù)據(jù)進行記錄和分析的遠程控制系統(tǒng)。本文主要綜合了國內(nèi)外智能遠程抄表的研究成果。目前，自動抄表方式主要有：485總線、無線、紅外、普通電力載波、擴頻電力載波、零相超窄帶(TURTLE)、超窄帶極低頻(UNB)及工頻過零調(diào)制(PFC)跨變壓器臺區(qū)方式等。

2、國外遠程電力抄表系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

國外載波通信技術在上個世紀30年代就起步了，60年代傳到我國，80年代我國已經(jīng)可以自主生產(chǎn)高壓載波機。但低壓載波信道，由于技術上存在難以逾越的障礙，一直到近幾年，隨著電子技術與通信技術發(fā)展，國內(nèi)外大批資金的注入，科研工作取得重大突破，為低壓電力載波通信技術的成熟創(chuàng)造了條件。在國外，遠程電力抄表系統(tǒng)的研究比國內(nèi)要早十幾年，應用也很廣泛，目前已經(jīng)在向利用電力線載波通信實現(xiàn)家庭自動化的方向上發(fā)展了。在電力線載波通訊方面，已經(jīng)研究提出了統(tǒng)一的由國際電工委員會采納作為IEC62056國際標準的電能表通信協(xié)議DLMS/COSEM(Device LanguageMessage Specification/Companion Specification forEnergy Metering)。這就使遠程電力抄表系統(tǒng)的發(fā)展更加規(guī)范和具有互操作特性，使遠程電力抄表系統(tǒng)的發(fā)展更加迅速和有了統(tǒng)一的方向。

3、國內(nèi)遠程電力抄表系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

在國內(nèi)，遠程電力抄表系統(tǒng)的研究，目前處于理論轉(zhuǎn)化為實際應用的關鍵時期，同時也在積極開展討論制定我國的《低壓載波抄表系統(tǒng)國家標準》的工作。遠程集抄系統(tǒng)在我國已經(jīng)發(fā)展了十幾年，但實際應用狀況卻不如人意，許多已安裝自動抄表系統(tǒng)的樓盤由于計量不準確，最后不得不又返回到人工抄表的老路上來，雖然產(chǎn)生這種現(xiàn)象的因素是多方面的，但仔細分析，根據(jù)現(xiàn)在表具的生產(chǎn)原理出現(xiàn)這種情況是必然的。

3.1表具客觀欠缺

目前市面上所使用的抄表系統(tǒng)種類雖然繁多，但基本結(jié)構(gòu)及原理都大同小異。就目前廣泛使用的脈沖發(fā)信表(水表、氣表)基本上采用干簧管或霍耳元件傳感器，工作原理簡單。采集設備通過累計脈沖表發(fā)出的脈沖信號進行累計和換算，轉(zhuǎn)換出用戶的用水、用電、用氣量。通過這種方式實現(xiàn)遠傳的系統(tǒng)，其可靠性取決于脈沖發(fā)信表發(fā)信、脈沖信號傳輸以及系統(tǒng)計量的可靠性?，F(xiàn)實證明，這些環(huán)節(jié)的可靠性是無法保證的，使用中常會存在諸多的弊端。

3.2信號傳輸現(xiàn)實難題

脈沖信號傳輸，脈沖表發(fā)出的脈沖信號需通過信號線傳輸至采集器，如果傳輸距離過長，或者因連線質(zhì)量不好、屏蔽作用不強信號失真，則不可避免造成系統(tǒng)計數(shù)錯誤。

3.3計量方法存在弊端

遠程抄表系統(tǒng)是通過不間斷地累計對應脈沖表遠程發(fā)來的脈沖來進行計量的，這就首先要求系統(tǒng)初始值設置必須正確，即人工抄讀每只遠傳表的表盤實際讀數(shù)后，將表的實際值準確無誤地輸入到數(shù)據(jù)采集器。

在實際使用過程中還必須要求電源及線路狀態(tài)始終完好，不允許停電，如果采集器掉電或出現(xiàn)其他嚴重故障則會使該采集器上的所有戶表數(shù)據(jù)丟失，集中抄表的風險無法有效分散。現(xiàn)在的抄表系統(tǒng)一般都自帶蓄電池。但實際運用中蓄電池持續(xù)的時間往往都不是很理想，一旦停電系統(tǒng)計數(shù)便不可避免地與機械表的讀數(shù)出現(xiàn)誤差。基于以上原因，可以清楚地看到目前采用累計脈沖的方式進行計量的抄表方式，顯然是不能成為今后主流發(fā)展的趨勢。目前的抄表系統(tǒng)前期的技術問題是根源，是由于其產(chǎn)品設計上的先天不足，用它直接作為計量收費的依據(jù)，必然招致無窮無盡的麻煩。

4、幾個較有代表性的遠程抄表系統(tǒng)設計思想

(1)李川在《智能化遠程抄表系統(tǒng)的研制》一文中，介紹了一種集傳感器技術、儀表檢測技術、芯片技術、通信技術和信息管理技術于一體的智能化遠程抄表系統(tǒng)。該系統(tǒng)由脈沖遠程水表、采集集中器、程控電話交換網(wǎng)通信線路和抄表主站組成?；赑STN 公用交換電話網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸，具有可靠性高、保密性強、成本低廉、操作簡單和維護方便的特點。

抄表主站軟件具有抄表撥號、接收并存儲采集集中器送來的數(shù)據(jù)信息、用戶交費并打印交費清單和數(shù)據(jù)查詢等功能，且具有功能齊全、界面清晰、顯示直觀和操作方便等優(yōu)點。

該智能化遠程抄表系統(tǒng)與國內(nèi)同類系統(tǒng)相比，具有如下創(chuàng)新：

①系統(tǒng)為無源抄表系統(tǒng)，不采用220V交流電源供電，既避免了交流電源干擾，又無需龐大的整流設備、充電電路和價格昂貴的充電電池，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。

②采集集中器中采用專用通信芯片CMX868進行數(shù)據(jù)通信，該芯片具有功耗低、數(shù)據(jù)傳輸可靠、結(jié)構(gòu)緊湊和接入現(xiàn)有PSTN公用交換電話網(wǎng)方便等優(yōu)點。

(2)李晉，嚴小文等，在《構(gòu)建新一代電能量計量系統(tǒng)主站平臺》文中，對電力系統(tǒng)遠程抄表的軟件設計做了較好的探討。提出了構(gòu)建新一代電能量計量系統(tǒng)主站所需要的平臺，并對平臺的選擇和搭建進行了描述。電能量計量系統(tǒng)（TMR）是應用先進的計算機網(wǎng)絡通信和控制技術，采用分層、分布、開放型結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對電網(wǎng)電能量的遠程自動采集、電能量數(shù)據(jù)處理及電能量統(tǒng)計分析為一體的綜合自動化系統(tǒng)，并通過支持系統(tǒng)實現(xiàn)與其他系統(tǒng)的互聯(lián)，為電力企業(yè)的商業(yè)化運營提供科學的決策依據(jù)。它由主站系統(tǒng)和廠站系統(tǒng)組成，主站系統(tǒng)由前置機、數(shù)據(jù)庫服務器、電量應用服務器、網(wǎng)絡設備、GPS時鐘接收設備等組成，廠站系統(tǒng)由電能量采集終端（ERTU）和電能表構(gòu)成。

(3)周長紅，劉敬彪等在論文《智能抄表系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)》中，就目前電表數(shù)據(jù)采集中存在的種種弊端，提出智能抄表系統(tǒng)利用電力載波通訊模塊KQ-100E進行集中抄表：由主站通過電力線載波通訊信道將多個電能表電能量的記錄值(窗口值)的信息集中抄讀的系統(tǒng)。系統(tǒng)主要是由載波電表(裝有采集用戶電能表電量信息的采集終端或采集模塊)、集中器(根據(jù)上位機指令，控制該線路內(nèi)所有電表示數(shù)的收發(fā))、信道(一般用PSTN公共電話網(wǎng))和上位機(如社區(qū)抄控中心主要是抄表管理系統(tǒng))等設備組成。實踐證明，裝有載波收發(fā)模塊的智能抄表系統(tǒng)擁有采集數(shù)據(jù)快、通訊成功率高、抗雷擊性能好等特點，相信這種智能抄表將實現(xiàn)真正意義上“本地網(wǎng)”，統(tǒng)一計費，統(tǒng)一營收，做到整個社會范圍內(nèi)的能源管理自動化。

另外，王曉蘭等人，結(jié)合CAN總線和RS-485總線各自的技術特性、各自的特點，提出了“基于CAN/RS485雙層網(wǎng)絡的遠程抄表系統(tǒng)設計”思想。即由CAN/RS-485組成的雙層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)實現(xiàn)戶用計量儀表數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)木W(wǎng)絡結(jié)構(gòu)設計，并且給出了協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)橋的硬件設計和軟件流程。實驗測試表明，所設計的系統(tǒng)成本較低、可靠性高、擴展性能好、抗干擾能力強，達到了設計要求。

5、結(jié)束語

綜上特點，直讀遠傳表將成為未來的主流表具，但是不管采用何種方式，表具必須具備直接輸出數(shù)據(jù)的功能，系統(tǒng)采用總線制結(jié)構(gòu)將成為主流。在我國，目前在城鎮(zhèn)居民小區(qū)，已經(jīng)建成了為數(shù)不少的集抄系統(tǒng)，相關的研究工作也在同步進行之中。而目前農(nóng)村遠程電力抄表系統(tǒng)的實現(xiàn)還沒有廣泛得到應用，還有待進一步探索的。總之，目前國內(nèi)外關于遠程抄表的研究已經(jīng)發(fā)展到了一個相對成熟的階段，特別是電力電量的遠程智能抄表，已經(jīng)進入實用應用開發(fā)階段，無論是基于電力線載波的抄表系統(tǒng)，還是基于GPRS無線網(wǎng)絡的遠程抄表系統(tǒng)，都已有了較為成熟的理論基礎和實踐經(jīng)驗，為我們的進一步研究提供了有力的保證。

參考文獻

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