微功率無線集抄技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖用戶數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用

王冬梅

(廣東電網(wǎng)公司珠海供電局，廣東 珠海 519000)

微功率無線集抄技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖用戶數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用

王冬梅

(廣東電網(wǎng)公司珠海供電局，廣東 珠海 519000)

首先對微功率無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的應(yīng)用背景及無線通信建設(shè)的特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，隨后分析了微功率無線通信方式的特點(diǎn)，最后就其實(shí)際的應(yīng)用經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了探討。

微功率無線通信；水產(chǎn)養(yǎng)殖用戶；數(shù)據(jù)采集；實(shí)時(shí)監(jiān)控

0 引言

水產(chǎn)養(yǎng)殖用戶計(jì)量電能表大都安裝在空曠的魚塘旁邊，戶與戶之間距離分散，尤其是雨季大風(fēng)季節(jié)，道路泥濘，給供電企業(yè)一線員工的維護(hù)與抄表工作帶來了困難，而且電能表箱安裝在露天環(huán)境，造成電能表的故障率較高。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，在一個(gè)抄表周期內(nèi)無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)。由于水產(chǎn)養(yǎng)殖用戶的用電負(fù)荷是隨著養(yǎng)殖規(guī)模的情況隨時(shí)改變的，供電企業(yè)很難掌握負(fù)荷規(guī)律，在電能表故障后電量追補(bǔ)非常困難，一方面造成追補(bǔ)電量失準(zhǔn)，另一方面造成客戶投訴，給電費(fèi)回收帶來不利因素。

為了提升營銷精益化管理能力，加強(qiáng)營銷服務(wù)質(zhì)量改進(jìn)，推動營銷管理技術(shù)進(jìn)步，實(shí)施水產(chǎn)養(yǎng)殖用戶計(jì)量自動化集中抄表成為目前迫在眉睫的工作。

1 應(yīng)用背景

目前居民電表數(shù)據(jù)抄收方式有485總線抄表、低壓電力線載波抄表。近幾年，隨著無線通信技術(shù)的進(jìn)步，電能表的無線抄表技術(shù)逐漸在供電企業(yè)廣泛應(yīng)用。

從歷年使用情況看，雖然485總線抄表可靠性高，但需鋪設(shè)線纜，對現(xiàn)場施工要求高，不具備推廣性。目前低壓電力線載波技術(shù)在國內(nèi)廣泛應(yīng)用，在整體抄讀成功率、穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性方面都有了較大的提升，但仍有不足之處。首先由于用電網(wǎng)絡(luò)缺乏嚴(yán)格的管制，電網(wǎng)中可能隨時(shí)產(chǎn)生能量干擾雜波，這種干擾雜波能量大、持續(xù)時(shí)間長、分布面廣，對低壓載波數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)造成了很大的障礙，使通信的穩(wěn)定性和一致性大為削弱；其次是低壓配電網(wǎng)的阻抗特性隨著用電負(fù)荷變化而變化，載波電路難以適應(yīng)如此大的阻抗波動，造成傳輸效率很低；另外受區(qū)域環(huán)境條件限制，低壓電力線載波傳輸通常只能在同一臺區(qū)變壓器下，而對于多臺變密集型供電居民小區(qū)，載波方案不易實(shí)地施工，由于計(jì)量自動化系統(tǒng)需實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸長度大，造成通信速率及實(shí)效性低，對窄帶載波傳輸是無法穿越的障礙，造成遠(yuǎn)程抄表的成功率大大降低。

微功率無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的應(yīng)用解決了低壓載波出現(xiàn)的問題。2005年國家工業(yè)信息化產(chǎn)業(yè)部重新修訂了無線電管理?xiàng)l例，明確規(guī)定UHF頻段的470～510 MHz作為“民用無線電計(jì)量”頻段。國家電網(wǎng)公司2009年12月頒布的《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》中，也明確了微功率無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)是實(shí)現(xiàn)自動抄表的技術(shù)之一。微功率無線抄表設(shè)備使用不需要額外鋪設(shè)電纜，安裝維護(hù)方便。由于傳輸速率快(數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)9 600 b/s)、實(shí)時(shí)性高，提高了智能電網(wǎng)末端管理的通信能力，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程計(jì)費(fèi)、時(shí)段通知等遠(yuǎn)程管理功能，尤其在電能表安裝比較分散的養(yǎng)殖場，無線抄表技術(shù)的優(yōu)勢更加突出。

2 微功率無線通信建設(shè)的特點(diǎn)

2.1 無線通信具有網(wǎng)絡(luò)化、智能化、高可靠性的特點(diǎn)

微功率無線方案與低壓電網(wǎng)復(fù)雜的特性無關(guān)，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)使無線方案適應(yīng)現(xiàn)場的各種環(huán)境；無線集成電路技術(shù)的發(fā)展，為高集成度應(yīng)用系統(tǒng)的低成本研制提供了保障；由于微功率無線通信效果受樓宇分布、建筑格局與墻磚材質(zhì)、集中器和電表安裝位置等環(huán)境的影響，使數(shù)據(jù)采集效果與有線通信效果相比有很多不足之處。但在比較空曠的地方，微功率無線抄表技術(shù)發(fā)揮了它的優(yōu)勢。在安裝施工和后期維護(hù)方面，微功率小無線方案降低了施工難度和后期維護(hù)工作量。

2.2 對無線通信距離有一定的要求

無線通信的距離范圍是隨著環(huán)境和地理?xiàng)l件而變化的，最遠(yuǎn)的是海平面及陸地?zé)o障礙的平直開闊地，其次是郊區(qū)農(nóng)村、丘陵、河床等半障礙、半開闊環(huán)境，而通信距離最近的是城市樓群中或群山中。所以說障礙物越密集，對無線通信距離的影響就越大，特別是金屬物體的影響最大。

2.3 影響無線通信效果的因素

對無線通信設(shè)備的通信距離有影響的設(shè)備有電磁環(huán)境直流電機(jī)、高壓電網(wǎng)、開關(guān)電源、電焊機(jī)、高頻電子設(shè)備、電腦、單片機(jī)等。由于在產(chǎn)品容許的環(huán)境工作溫度范圍內(nèi)，溫度升高會導(dǎo)致發(fā)射功率減小及接收靈敏度降低，從而減小通信距離，所以空氣干燥時(shí)通信距離較遠(yuǎn)，空氣潮濕(特別是雨、雪天氣)時(shí)通信距離較近。天線距離地平面的高度高對無線通信效果也有明顯的影響。在各種條件相同的前提下，天線距離地平面的高度越高，通信距離越遠(yuǎn)。目前很多城市的通信設(shè)備安裝在地下室，在這種條件下，通信效果最差，必須將天線引接到樓上或進(jìn)行信號覆蓋。從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來看，提高天線的高度比增大發(fā)射功率對通信距離的影響要大得多。

3 微功率無線通信方式特點(diǎn)

實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖用戶低壓集中抄表，首先要解決數(shù)據(jù)采集中的通訊問題，微功率無線技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖用戶低壓集中抄表提供了技術(shù)保證。微功率無線通信方式對比其他通信方式具有以下特點(diǎn)：(1) 實(shí)時(shí)性強(qiáng)：微功率無線集抄設(shè)備(集中器、采集器)在我國有著廣泛的應(yīng)用。使用的無線通信頻率是民用無線計(jì)量頻率(470～510 MHz)，功率不超過50 mW。單個(gè)微功率模塊的傳輸半徑在開闊地可達(dá)到500～1 000 m，集中器的覆蓋半徑最大可達(dá)1.5 km。水產(chǎn)養(yǎng)殖用戶基本都在方圓1 km之內(nèi)，完全能滿足集中采集的需求。(2) 微功率無線電表模塊與目前載波智能電表完全兼容，后臺主站配置上跟載波模式完全一樣，電能表軟件設(shè)置也無需改動，安裝在現(xiàn)場后，將數(shù)據(jù)直接發(fā)送到目前已使用的計(jì)量自動化系統(tǒng)，數(shù)據(jù)將進(jìn)行統(tǒng)一管理。(3) 適應(yīng)性強(qiáng)：由于水產(chǎn)養(yǎng)殖用戶基本集中在一個(gè)臺區(qū)，可采用一個(gè)臺變安裝一只集中器，每個(gè)用戶安裝一個(gè)采集器的模式，但是用戶電表的臺區(qū)歸屬關(guān)系復(fù)雜，也可在一個(gè)臺區(qū)內(nèi)使用多臺集中器，可跨臺區(qū)抄表。微功率無線集中器上行通信采用移動公司的GPRS公網(wǎng)，下行通訊采用微功率無線。

4 實(shí)施應(yīng)用

我們選取一個(gè)臺區(qū)，均由養(yǎng)殖用戶組成，經(jīng)過現(xiàn)場勘察發(fā)現(xiàn)，用戶電能表安裝比較分散，離變壓器最遠(yuǎn)距離約為600 m。臺區(qū)安裝的是三相多功能電能表，共計(jì)26戶。

設(shè)備配置方案如表1所示。

表1 設(shè)備配置方案

采用方案是微功率無線集中器+微功率無線采集器+多功能電能表，使用微功率無線采集器通過電能表的485端口采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集后通過微功率無線傳輸給集中器，再由集中器通過GPS通訊發(fā)送至計(jì)量自動化系統(tǒng)主站，進(jìn)行數(shù)據(jù)的應(yīng)用與監(jiān)控。

5 應(yīng)用經(jīng)濟(jì)性分析

微功率無線通訊技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖用戶抄表工作中的應(yīng)用，大大提高了電能計(jì)量的準(zhǔn)確率和抄表效率及正確率。經(jīng)過小范圍試點(diǎn)初步計(jì)算，抄表人員可減少60%～80%，計(jì)量準(zhǔn)確率可提升40%～60%。

(1) 通過實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表，解決了偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)抄表難題，降低了工作人員的戶外工作難度，提高了抄表工作效率。(2) 由于可以實(shí)時(shí)監(jiān)控電能表的運(yùn)行狀態(tài)，提供用于故障換表的電費(fèi)追補(bǔ)依據(jù)，減少和避免了計(jì)量差錯(cuò)。(3) 提高了電能計(jì)量的準(zhǔn)確率，做到了數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，實(shí)時(shí)可查，杜絕了人工抄讀電表出現(xiàn)錯(cuò)誤的情況，現(xiàn)場檢查電表，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)電表故障或者用電異常的情況。(4) 減少了用戶糾紛，更加準(zhǔn)確地實(shí)行階段收費(fèi)，集中器每天保存零點(diǎn)凍結(jié)，收費(fèi)依據(jù)更精確。實(shí)時(shí)補(bǔ)抄，用戶提出異議時(shí)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)抄讀電表，避免了上門核實(shí)等繁瑣工作。(5) 可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程拉合閘，對于欠費(fèi)用戶可以遠(yuǎn)程停電、復(fù)電。

6 結(jié)語

針對水產(chǎn)養(yǎng)殖用戶的用電特點(diǎn)，采用微功率無線集抄技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對客戶用電信息的高效、快速和可靠采集，對供電企業(yè)提升營銷管理技術(shù)水平起到重要作用。

[1] 韓東波.電能量遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)在電力計(jì)量中的應(yīng)用[J].科技與企業(yè)，2012(14)

[2] 陳博，徐建政，劉霄.新型微功率無線抄表技術(shù)[J].電力自動化設(shè)備，2011(5)

[3] 莊克玉，胡繼珍，張超.低壓電力無線集中抄表系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集終端設(shè)計(jì)[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2009(9)

2014-09-05

王冬梅(1964—)，女，山東人，工程師，從事供電企業(yè)市場營銷電能計(jì)量管理工作。