智能用電抄表系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)

1 引言

目前國內(nèi)已有多種用于居民用電抄表的產(chǎn)品，從近幾年實(shí)際投入的情況看， IC卡表和電力線載波集抄的應(yīng)用占了較大的比重，但是由于這些產(chǎn)品在節(jié)能降損、提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益方面的實(shí)際作用不大，在供電行業(yè)沒有能夠廣泛地推廣使用。

預(yù)付費(fèi) IC卡電表，其方案僅能單一的解決電費(fèi)回收問題，相比之下投入較大、隱患較多、維護(hù)難、必須專人值班售電管理等，因?yàn)樗痪邆浔O(jiān)察用戶用電的功能，所以很容易發(fā)生解密盜電或其它偷漏電情況，而且難以查覺。預(yù)付費(fèi)本身也容易引起與用戶的糾紛，許多地方已明文限制使用。

低壓載波集中抄表，其技術(shù)方案具有較大的優(yōu)勢(shì)，它利用了現(xiàn)有低壓電力線作為通訊載體實(shí)施計(jì)算機(jī)自動(dòng)抄表，不僅可省去敷設(shè)線路和日后維護(hù)線路的大量工作及費(fèi)用，同時(shí)線路的安全也自然有了保障，運(yùn)行通訊費(fèi)用較低，它可以不更換舊表而是在原表上增裝一個(gè)小的傳感器來完成轉(zhuǎn)換和傳輸數(shù)據(jù)，這樣可省去大量換表資金。

但它存在的缺點(diǎn)是，電網(wǎng)線路上周期性、持續(xù)性的干擾信號(hào)以及干擾的隨機(jī)突發(fā)性與多變性影響了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，盡管可采用規(guī)避干擾和中繼技術(shù)能夠提高一些抄收成功率，可是產(chǎn)品的技術(shù)方案（電話線 +載波通訊）從根本上無法適應(yīng)國內(nèi)各種電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，抄收數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性又很低，很難穩(wěn)定地保證每天采集到完整的臺(tái)區(qū)數(shù)據(jù)。由于電話線的通訊速率低，而且平常不能總保持連通狀態(tài)（會(huì)發(fā)生大量的通訊費(fèi)用），無法實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)和自動(dòng)報(bào)警功能，因此產(chǎn)品的實(shí)際用途受到很大的限制，其性能價(jià)格比直接影響了產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。

GPRS（General Packet Radio Service），即通用分組無線業(yè)務(wù)，這種無線業(yè)務(wù)是在現(xiàn)有 GSM網(wǎng)絡(luò)上開通的一種新型的分組數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，它是利用"分封交換"（Packet-Switched）的概念所發(fā)展出的一套無線傳輸方式。GPRS采用分組交換技術(shù)，它可以讓多個(gè)用戶共享某些固定的信道資源。GPRS特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。GPRS相對(duì)有線電話還具有通訊信道安全可靠、速率高、實(shí)時(shí)在線不發(fā)生費(fèi)用、通訊費(fèi)用低、普及面廣、安裝便利等優(yōu)勢(shì)，尤其是它所提供的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無連接型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)非常適合抄表項(xiàng)目。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與總體方案設(shè)計(jì)

基本系統(tǒng)由抄表工作站、數(shù)據(jù)集中器、電表測(cè)控器、參數(shù)設(shè)置器和管理軟件組成。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖 1所示。

抄表工作站通過局域網(wǎng)或?qū)拵нB入 INTERNET，利用移動(dòng) GPRS基站與相應(yīng)區(qū)域的數(shù)據(jù)集中器（一般每個(gè)臺(tái)區(qū)一個(gè)）通訊，集中器通過專用線路（總線方式）或電力線（載波方式）連接臺(tái)區(qū)電表測(cè)控器 (安裝在電表進(jìn)線座上與電子表輸出口或機(jī)械表傳感器相連)。集中器與測(cè)控器之間始終保持通信狀態(tài)。集中器與 GPRS網(wǎng)絡(luò)之間通常在線狀態(tài)不產(chǎn)生通訊費(fèi)用，在傳遞數(shù)據(jù)時(shí)才發(fā)生流量費(fèi)用。初始時(shí)抄表工作站將日常工作指令分發(fā)到集中器和測(cè)控器存儲(chǔ)，以后每天各測(cè)控器按其指令自動(dòng)將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存（凍結(jié)），集中器按測(cè)控器地址編號(hào)順序依次間隔采集匯總數(shù)據(jù)定時(shí)發(fā)送到工作站或由抄表工作站主抄，工作站自動(dòng)檢查補(bǔ)齊傳送到服務(wù)器中。

抄表工作站承擔(dān)數(shù)據(jù)抄收、指令下達(dá)及控制斷合電是實(shí)現(xiàn)用電監(jiān)察管理最基礎(chǔ)和關(guān)鍵環(huán)節(jié),它還負(fù)責(zé)對(duì)臺(tái)區(qū)所有系統(tǒng)設(shè)施的管理、維護(hù)和正常運(yùn)行等。一臺(tái)抄表工作站管理 1至 100個(gè)臺(tái)區(qū)集中器，一臺(tái)集中器連接 1至 1000個(gè)測(cè)控器，一個(gè)測(cè)控器連接一塊電表。整個(gè)系統(tǒng)包含多個(gè)抄表工作站，工作站可集中在同一點(diǎn)也可分散在不同的點(diǎn)并連接到供電企業(yè)的局域網(wǎng)上。系統(tǒng)還有與其它管理系統(tǒng)的接口，如：電費(fèi)管理系統(tǒng)接口，催費(fèi)管理服務(wù)器及管理軟件、用電監(jiān)察與電網(wǎng)配電分析管理工作站等。