遠程自動抄表系統的研究與開發

俞海烽

摘 要：抄表一直是電力企業重要工作之一，也是經濟回收重要保障與憑證。但傳統的人工手工抄表存在的誤差大、實時性差、工作效率低下和計量計費不準確等問題，制約了供電系統管理工作的發展。針對上述問題，設計了一套遠程智能電力抄表系統，并對系統的開發與原理進行了分析。該系統實現了多用戶的電能信息的遠程自動抄錄，能夠實現電能計量的高質量和高效率管理。

關鍵詞：電力企業；抄表系統；供電控制；計算機化

中圖分類號：TP274.2 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.08.138

近年來，隨著我國經濟的發展和電力系統的不斷完善，傳統的人工抄表方式越來越不能滿足電力系統發展的要求。因此，實現多用戶能耗儀表的自動抄表已是必然趨勢。而智能遠程抄表系統是利用現代計算機電子技術與通訊技術的結合，從而自動實時獲取和處理用戶表數據的一種方式。它能基本解決人工抄表和一般自動抄表系統中的問題，實現用戶信息錄入、用戶購電、用戶退電、用戶供電控制、用電查詢以及用戶購電、退電、用電的報表打印等基本功能；具有用防竊電、電器識別、分時限點、復費率、透支額等特有功能。在實際生活中，應用遠程智能電力抄表系統，不僅可以降低人為誤差及運營成本，還可以提高工作效率，適應了當今社會的現代化發展。

1 遠程抄表系統的開發目標

遠程智能抄表是利用現代的計算機電子技術與通訊技術結合，按照用戶用電記費、管理部門檢查、管理、收費的工作流程設計完成的。為了使本系統在小區、公寓的智能化管理中發揮更大的作用，實現工作過程的計算機化，應提高工作效率和工作質量。通過無線信道實現數據傳送的方式是最簡單、方便的抄表模式，甚至在最近建設部某通訊規約的討論稿中也初定了三表無線抄表使用的無線電頻點，但無線數據傳輸存在著在建筑物對無線電信號的反射、吸收等的作用下，信號傳輸不穩定的問題。此外，表具安裝位置、空間抗擾等也對其穩定工作有較大影響，同時，無線電表產品自身也存在功耗大等問題，因此，該模式概念上雖然很好，但真正大面積推廣和應用還有一定的困難。

無論是各地的用電管理部門，還是智能電表的生產廠家，都迫切需要有一個規范化的標準，以使目前的電表行業早日步入規范化、標準化的發展道路。現提出以下的系統開發目標：系統應具有安全性、穩定性和快捷性，同時，注重先進性；對用戶的用電信息實行智能管理，減輕管理部門的工作量，提高工作效率；對用戶的購電、退電、用電信息實現報表打印；系統具有人性化設計，界面友好，方便用戶操作；提供設備管理功能，比如開箱告警、停電告警、逆相告警、超溫告警、過載告警等；對欠費用戶進行拉閘控制；提供停電數據保護功能，在停電48～72 h內仍可抄表和監控；系統可提供豐富的接口，可與電業系統的MIS系統連接或進行二次開發。

2 系統原理分析

2.1 系統構架功能

多個電表通過RS485通信接口把電表數據傳到采集終端器上，采集終端通過RS485或是電力載波將數據傳送到采集集中器上，采集集中器通過RS485通信接口和通信IP modem連接，遠程數據中心服務器可以使用GPRS、APN專線或普通ADSL等作為網絡接入。當集中器通過GPRS網絡連接到遠程數據中心服務器主機，建立透明數據通道后，采集終端產生的數據只要送到串口，集中器就會把收到的數據原封不動地發送到數據中心服務器主機；同時，服務器主機下發的命令通過通道傳輸到集中器后，集中器通過串口送到采集終端，從而實現數據雙向透明傳輸，如圖1所示。

2.2 系統組成

2.2.1 電能表

單相有功無功多功能表，有功0.5級，無功2級，具有RS485和低壓電力載波通訊接口，并且采用最新單片微處理器及其外圍芯片技術設計制造，采用美國AD公司的專用單相電能計量芯片對電流、電壓信號采樣，能計量雙向有功電能，可實現對低壓居民用戶的電力線載波自動抄表。

2.2.2 采集器

采集器主采用先進微電子技術及SMT生產工藝制造，應用于低壓電力線載波自動抄表系統，作為系統的終端設備之一，自帶24個I/O口，可帶24戶電度表，停電數據保護，帶后備電源，停電后仍可抄表，可實現24路用戶電表的電量等數據采集，適合與帶RS485接口的電能表進行配合實現遠程自動抄表。

2.2.3 中心軟件系統

抄表系統的核心部分是系統軟件，它應遵循DL/T645部標通訊規約，并具有擴展性。對于傳入數據方式的不同，還需有 不同的軟件來快速地實現中心端的數據接收和現場設備的管理。

3 項目構架的開發

3.1 傳輸終端與采集終端連接

目前，無線傳輸模塊同時支持RS232/485接口，可通過RS232/485與終端通訊。本系統采用的是485的接口方式。

3.2 數據網絡接入方式

中心采用APN專線，所有點都采用內網固定IP，管理中心通過一條2MAPN專線接入移動公司GPRS網絡，雙方互聯路由器之間采用私有固定IP地址進行廣域連接，在GGSN與移動公司互聯路由器之間采用GRE隧道。為管理中心分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網的SIM卡才能進入專網APN，防止其他非法用戶的進入。用戶在內部建立RADIUS服務器，作為內部用戶接入的遠程認證服務器（或在APN路由器內，啟用路由器本地認證功能）。只有通過認證的用戶才允許接入，用以保證用戶內部安全。用戶在內部建立DHCP服務器（或在APN路由器內，啟用DHCP功能），為通過認證的用戶分配用戶內部地址。移動終端與服務器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄露。雙方采用防火墻進行隔離，并在防火墻上進行IP地址和端口過濾。中心采用APN專線接入的方式，在實時性、安全性和穩定性表現優異，適合于安全性要求較高、數據點比較多、實時性要求較高的應用環境，是在資金允許的情況下之最佳的組網方式。

3.3 無線數據傳輸方式

傳輸設備采用F2103，其功能齊全、性能穩定、簡單易用，是一款工業級別的無線傳輸終端，已經廣泛地應用在各種各樣的工業、金融場合。終端設備與傳輸設備連接好后，設置好各種通訊參數、工作模式后，在傳輸設備F2103中填入數據中心的地址和應用程序的端口號。這樣當終端設備數據傳給傳輸設備F2103，F2103就會把數據透明地傳輸到中心。

終端設備支持多種中心模式（主備中心、多中心），多種激活模式（電話、短信、數據），多種工作模式（TCP、UDP、telnet等），方便用戶組網和滿足各種系統需求。心跳包機制、注冊包機制、數據幀可控、重連機制等多種機制，不僅可保證設備實時在線、穩定可靠，還可方便客戶根據現場的情況來設置各種傳輸參數，從而達到最佳效果。

4 結束語

綜上所述，目前各種遠程智能電力抄表系統在人們生活中的應用越來越普及，作為現代化管理系統的重要組成部分，該系統發揮了相當重要的作用。遠程智能電力抄表系統是一個完整的自動抄表和管理系統，具有自動化程度高、計量抄數據準確、不受用戶計量表類型、負荷大小的限制、兼容性強等特點，擁有廣闊的發展前景。在實踐應用中，該系統既可以節省人力，又可減少相關事業部門與客戶之間的糾紛，不僅提高了工作效率，也對供電企業提高用電營銷管理水平、增加企業經濟效益和獲得較大的社會效益起到了重要的作用。

參考文獻

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[2]王德義.智能遠程抄表系統設計[J].電子世界，2013（13）.

〔編輯：張思楠〕