智能远程抄表系统设计

智能远程抄表系统设计

【摘要】本文旨在提供一种利用低压电力供电网络、低成本、高可靠地实现公共事业收费自动化和小区物业管理智能化的技术应用。

【关键词】集中抄表；集中器；远程抄表

智能远程抄表系统基本解决了人工抄表和一般自动抄表系统的难题，不但能够实现水、电、气表的远程查抄、计量和收费等功能，还具有通断控制功能（控制中心需取得通断控制的合法权限），同时在系统中增加了各种防护措施，包括防断线、防强磁干扰、防开启等，能够自动检测断线、强磁干扰、非法检修等状态，并由管理中心计算机显示。此外智能采集器预留多个数字采集端口，可采集住户的若干报警信息并通过软件处理报警信息，为其他系统的集成进入（如安全防护系统）留有接口。

一、抄表系统的构成

系统构成框图如图1所示。采用用户载波表加载波采集终端，即可进行电力线载波通信功能的操作，完成电能计量、电压和功率测量等；集中器挂接在同一台配变器下的电力线上，根据设置的要求定时或随时通过电力线抄收台变下所有载波表的测量数据并保存；主站计算机可通过电话网或其他通信媒介对集中器发布设置、广播命令或抄表命令，对集中器进行综合数据的抄收，对集中器下的任一台载波电表进行召抄或通断电控制，从而实现远程抄表和监控功能。

二、分块功能

1.数据集中器

数据集中器在抄表系统中起着很重要的作用，工作原理如图2所示。

集中器根据已设置好的不同的抄表方案对各载波电表实现双向数据传送，具有内部硬时钟可与系统进行广播校时，并实施定时抄表命令，存储抄表数据，可通过各种网络媒介与主站完成数据交换。集中器的作用是将配变台区载波电能表连成本地网络，能自动抄录数据采集终端及载波单表的数据，集中并存储。通过抄表器或电话线将数据传输给电力局的计算机中心。

从图2可看出，数据集中器是由CPU，RAM、直流电源、指示电路及接口组成，是一个能通过载波接口及RS232接口与外界通信的单片机系统。下面简要介绍各组成部分：

（1）直流电源：利用220V交流电降压后，经整流、滤波、稳压后分别得到+24V，+5V.

（2）指示电路：指出数据集中器工作是否正常、欠压。

（3）主机：由CPU，RAM以及附加电路组成运行程序，完成各项功能。

（4）接口电路：具有RS232接口、载波通信接口、RS485接口两个接口电路。其中RS232接口和RS485接口是通过电缆进行抄表器通信、计算机通信。载波通信接口是利用电力线与载波单表、采集终端进行载波通信。

2.数据采集终端

数据采集终端是一个测量电表用电量的单片机系统，如图3所示。

其中主机是核心，程序存在主机CPU中。由于单元式公寓一个单元大多为10-14户，所以数据采集终端设计为16户。表计输出的采样脉冲，经过输入电路实现信号电平转换，再经施密特电路整形变换成方波，以满足单片机对输入信号的要求。因为单片机的P门只能通8路数据，所以16路脉冲，要采用分时制，先通1-8路，再通9-16路，故需要经过一个选通电路。

附加电路，为确保数据采集终端安全可靠地运行，除上述主要组成部分之外，还有许多附加电路，如看门狗、掉电检测、实时时钟、状态指示电路、蜂鸣器、片外EPROM等。数据保护是数据采集终端的关键问题之一。采用看门狗电路、系统复位电路和上、掉电检测电路，就是为了保护数据。实时时钟电路提供时间（年、月、日、时、分、秒）。

状态指示电路，用以指示数据采集终端的运行状态，分三种：

A.正常运行时，短路片断开，“底度”指示灯闪烁。

B.常亮（设置参数时除外）或常暗，表示数据采集终端工作不正常。

C.设置参数时，短路片接通，“底度”指示灯常亮。数据采集终端内装有备份电池，停电时为时钟芯片供电，以保持时间正确。“欠压”指示灯亮时，表示电池电压低，应换新电池。片外EPROM各户的表号、电表常数、底度、功率限额等参数及整数值用电量，都保存于这个EPROM中。停电时，这些数据也能长期保持。

3.载波电表

载波电能表的工作原理如图4所示。

载波电表的组成，以CPU为核心，由RAM、电量转换电路、接口、直流电源等构成一个单片机系统。

（1）直流电源，从220V交流电压经变压器降压，整流、滤波及稳压后得

到+24V，+5V，+24V供载波电路用，+5V供其他电路用电。

（2）主机，程序存在CPU内的E-PROM中，RAM用于存放用户的用电数据。其任务是：

A.每当电表正转转过一圈，CPU就累计电量，并存入EPROM。

B.接收抄表器发来的参数、表号，存入EPROM。

C.与数据集中器进行载波通信。

4.主站

主站在计算机上运行电力载波远程用电管理软件，经电话网或其他网络媒介对集中器进行抄表和各种方案设置，并可通过集中器对载波电表进行实时操作；例如，综合数据的抄读、电表实时电量读取，远程拉、合闸控制；集中器校时，广播校时等操作。主站的工作框图如图5所示。

主站系统包括计算机硬件、计算机软件、调制解调器、公用电话网或电台等数据传输通道。本系统只用1台计算机来完成表计数据的查询、建库、以及各种处理功能。当然，也可考虑配备多台电脑，应用计算机网络连接到电业局各部门完成各种处理功能。例如：可以实现自动、集中、定时地抄录各用户的电量，迅速统计低压实时线损，通过银行向各用户自动完成转账收款、电费结算，为供电部门的用电监察提供服务。通过主站操作，用电管理人员可以随时获取所需要的各种数据信息，它是本系统最主要的人机界面。抄表主站系统的配置如图6所示。

三、系统硬件设计