通信基站在電表遠程抄表系統中的應用

崔 磊

（中移鐵通有限公司天津分公司，天津 300171）

0 引 言

近年來，移動、中國聯通、中國電信和鐵塔都在努力提高網絡覆蓋率，站點分布廣，安裝位置分散，情況復雜[1]。電能表的類型多種多樣，既有機械式的電表，也有IC卡表。特別是近年來，隨著通信基站數量的迅速增加，通信基站在電表遠程抄表系統中的應用日益廣泛，有必要對此進行深入分析。

1 遠程抄表系統

遠程抄表系統能夠將電表上顯示的數值正確識別，并且將該數值正確傳回，是技術發展下的產物。它采用天線定點通信，按照技術要求安裝完畢后，可以進行24 h通信，且不會受到電網波動的影響[2]。另外，它非常快捷，可以分時段抄表和計費，又被稱為無線抄表系統、集中抄表系統、自動抄表系統。

無線電能表讀數系統可實現對每戶家庭用電的集中控制和自動抄表，極大地避免了手動抄表抄表困難和數據不準確的影響。它反映了抄表在實際系統實施過程中的效率，保證了抄表數據的準確性和可管理性。功率計讀數的具體原理是使用GPRS收集通信層中的信息，并使用中國移動網絡，在網絡覆蓋范圍內相對前沿。中國移動可為電力采集終端提供良好的GPRS覆蓋服務，最終實現可靠的功率讀數。遠程抄表系統由電表終端、無線傳輸終端設備和數據中心三大部分組成。電表終端通過RS232/RS485接口與DTU連接實現數據傳輸，DTU與運營商網絡建立連接，通過無線GPRS網絡傳輸數據到抄表中心，實現遠程抄表系統。電表遠程抄表系統具有的功能包括定額考慮、考核單據打印、日數據統計、月數據統計、隨抄管理、小時電量數據、小時實時數據、小時有功功率、小時功率因數、每日有功無功數據以及每月有功無功數據等。電表遠程抄表系統架構圖如圖1所示。

圖1 電表遠程抄表系統架構圖

由圖1可知，電表遠程抄表系統由數據采集層、數據管理層和綜合應用層組成。遠程抄表系統主要具有以下的功能特點。

（1）電表終端。讀取用戶用電量數據，通過RS232/RS485接口發送數據到DTU，應答外部讀數指令。電表終端包括電表、電量顯示儀表及電量采集器等，電表終端內置單片機，有配置RS232/RS485接口。

（2）無線傳輸終端。通過與運營商網絡連接建立網絡通信鏈路，實現將電表終端接收的電量數據傳輸到抄表數據中心的功能。系統中無線傳輸終端采用ATC60A系列，而ATC60A系列有三種運行模式：①一直在線模式，指DTU通電后一直處于上線狀態，數據中心可以在任何時候及時進行遠程抄表，實時性強；②在線模式，一般適用于需要頻繁抄表讀取數據的場合；③觸發上線模式，指電表終端有數據上傳時或數據中心有抄表短信指令時，DTU才開始上線，一般適用抄表頻率較低的場合，低功耗，可節省傳輸所產生的流量費用。

（3）數據中心。通過無線網絡與DTU建立連接，從電表終端讀取電量數據，實現遠程抄表。

2 通信基站在遠程抄表系統中的應用

通信基站在遠程抄表系統中的應用較為廣泛。隨著工業自動化的發展，早期的人工抄水表讀取數據逐漸被淘汰，取而代之的是無線GPRS網絡遠程抄表系統。遠程抄表系統由水表終端、無線傳輸終端以及數據中心三大部分組成。水表終端通過RS232/RS485接口與DTU連接實現數據傳輸，DTU與運營商網絡建立連接，通過無線GPRS網絡傳輸數據到抄表中心，實現遠程抄表的功能。電力抄表、自來水抄表、天然氣抄表以及輸送管道抄表等都是遠程抄表的典型方案，系統方案設計基本相同，也是DTU的典型應用方案。本文主要探討通信基站在電表遠程抄表系統中的應用。

基站有功電能表的運行數據首先通過RS232或RS485接口連接到儀表GPRS數據采集的無線終端。GPRS數據采集無線終端收集并存儲電表的電源運行數據，并在被協議封裝后將數據發送到GPRS數據網絡，然后通過GPRS數據網絡傳輸到主站。當GPRS網絡發生故障或該區域沒有GPRS網絡覆蓋時，無線終端可以自動切換到短消息模式傳輸。對于短信遠程抄表系統，該系統由GSM無線集中抄表終端和測量點（基站側電度表）端的支持數據處理中心組成。對于數據采集，基站有功電能表的運行數據首先通過RS232和RS485接口與集電極連接，采集到的采集信號傳輸到GSM無線集中抄表終端。目前，許多制造商已將無線集中抄表終端和收集器集成到一個設備。對于數據傳輸，中國移動的GSM網絡用于傳輸，數據處理有數據處理中心，包括數據采集服務器和數據處理服務器。

電源由基站中配置的智能電能采集模塊（智能電表）采集并輸出到基站監控系統，并通過基站監控系統傳輸到監控中心主機。使用基站監控系統的基站監控系統的基站遠程抄表系統主要有以下要求：基站配備智能電能采集模塊（智能電表），用于采集和輸出三相分時電信號；基站監控系統是模擬監控系統；基站監控系統需要為采集模塊提供模擬輸入接口；監控中心的系統軟件提供基站智能電表的遠程抄表功能。表1為當抄表系統中具有和不具有RS232或RS485接口時需要安裝的設備。

表1 具有RS232或RS485接口需安裝設備

一般而言，如果基站有監控系統，則選擇利用基站監控系統的遠程抄表系統。但是，該方案有一定的局限性，因為基站監控系統和基站智能電力采集模塊如果是不同的廠家，可能會不兼容。若基站沒有監控系統，優先選擇GPRS遠程抄表系統。如果無法做GPRS遠程抄表系統，則選擇短信息方式的遠程抄表系統。具體選擇哪種方式，根據實際情況決定。集中監控中心應該按天、月以及季度等時間尺度統計基站的用電量。

3 遠程抄表系統的發展趨勢

電表遠程抄表系統由智能電表、集中器和遠程抄表系統軟件組成。遠程抄表系統可實現用戶電表數據、過去用戶表和水表數據的自動采集。工作人員一個接一個上門收集數據需要時間，既費時又費力，且效率低。遠程抄表系統可以通過收集器實時采集數據，直接在中央控制室實現遠程自動抄表功能，從而實現高效智能化管理。遠程抄表系統不僅可以讓員工遠程閱讀和遠程監控客戶的用電和安全，還可以及時提醒客戶注意用電安全。

這種遠程抄表系統能夠在中控室中直接實現遠程自動抄表功能，還可以組成以中控室為中心的地域性抄表網絡。它的技術手段先進，可以通過電子眼識別電表讀數，并且保持電子讀數和表頭讀數嚴格一致。可以進行周期性讀數，根據不同指令，中控室可以對網絡內的各個電表進行每月一次或者每周一次的制定周期性抄讀，且可以與收費系統聯為一體。目前，國內的這種無線抄表系統的安裝非常多樣，可以根據具體使用需求進行選購。

每個儀表的數據由RS-485接口匯總，集中器根據管理中心發布的抄表任務自動將各種數據信息記錄到每個儀表。集中器保存相應儀表的小時、日和月數據。電表遠程抄表系統采用先進的網絡數據傳輸技術，實時收集工業企業的電能計量使用狀況。大截面電能數據可以以小時、天和月的形式顯示，從而為改善用電提供詳細的數據支持，使用電管理更高效。

4 結 論

電表遠程抄表系統以全自動抄表方式取代了傳統的人工抄表方式，解決了人工抄表效率低、無法抄讀出電表內部小時段分項數據的問題。和同類抄表系統相比，電表遠程抄表系統建立在網絡普及應用、物聯網技術成熟的環境基礎上，運用先進的云臺系統架構，使系統具備遠程調試、遠程維護以及與外部第三方軟件進行數據交互的功能。無線電力抄表系統的發展對我國的電力事業具有積極的促進作用，在減少人員開支的同時，使得抄表更加準確，同時能夠實現對整個電力系統的管理，對未來電力事業發展有著重要意義。