智能電表遠程數(shù)據(jù)采集器設(shè)計與應(yīng)用研究

摘 要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，對用電的需求迅速增加，對科學(xué)、經(jīng)濟電力調(diào)度的需求不斷增加。為了合理安排每一段時間的供電，合理調(diào)整各時段的供電率，需要在電力生產(chǎn)和供電中使用更為先進的自動化技術(shù)，而遠程自動抄表技術(shù)是其中最重要的一項。為了滿足成本采集自動化管理的需要，對智能電表遠程數(shù)據(jù)采集器設(shè)計與應(yīng)用進行研究。詳細分析了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、硬件框圖和操作過程。

關(guān)鍵詞：智能電表；遠程數(shù)據(jù)采集器設(shè)計；應(yīng)用研究

中圖分類號：TP274.2 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）17-0315-02

智能遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)通信和計算機等先進手段，對智能電表遠程數(shù)據(jù)采集器進行遠程控制，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集存在著效率低、統(tǒng)計數(shù)據(jù)不準確等問題，而智能電表遠程數(shù)據(jù)采集器設(shè)計能夠有效避免這些問題。

1 系統(tǒng)總體規(guī)劃設(shè)計

整個系統(tǒng)分為主站系統(tǒng)、用戶終端設(shè)備和多控遠程數(shù)據(jù)采集器3個部分（如圖1所示）。系統(tǒng)由總線和星形兩種連接方式進行連接。以主站為中心的星型連接是以星型發(fā)散的形式，通過所預(yù)設(shè)的通信信道與數(shù)據(jù)采集器形成1對IV的連接。通信數(shù)據(jù)量大，對傳輸速率和帶寬要求較高?？偩€通信是通過一個線直接連接到集中的收集器，從而來實現(xiàn)所有的連接。

2 主控站計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

這是系統(tǒng)管理層的一部分。該系統(tǒng)的軟件平臺包括NDO00，用于應(yīng)用服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)共享。軟件開發(fā)主要采用.NER開發(fā)平臺和C+。開發(fā)工具。軟件操作簡單、直觀，圖形操作容易接受，功能強大，廣泛支持各種通信硬件、局域網(wǎng)連接。例如，當(dāng)費用到期時，系統(tǒng)會自動在地圖上提示?？傊?，該系統(tǒng)是一個多功能、高效、模塊化的操作系統(tǒng)。它結(jié)合了廣域網(wǎng)技術(shù)、智能系統(tǒng)和三大金融電子系統(tǒng)的應(yīng)用。

2.1 主站結(jié)構(gòu)及具體功能模塊

主站系統(tǒng)由Web服務(wù)器、主控計算機、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、推薦工作站、通信工作站和相應(yīng)的軟件組成。它是整個遠程抄表系統(tǒng)的頂層。數(shù)據(jù)測量和控制信息通過信道收集。管理員使用上位機軟件和相應(yīng)的軟件。通信協(xié)議對數(shù)據(jù)進行匯總、分析和修改，以便進行相應(yīng)的控制和決策。主站系統(tǒng)主要具有以下功能模塊：①數(shù)據(jù)管理；②通用查詢；③統(tǒng)計數(shù)據(jù)的回收；④操作日志管理。

2.2 數(shù)據(jù)通信信道及系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理

自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信通道的選擇是十分重要的。數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ涝谝欢ǔ潭壬现苯雨P(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。以遠程集中式數(shù)據(jù)收集器為中心，將數(shù)據(jù)集中器與主控系統(tǒng)之間的通信定義為上行信道，將數(shù)據(jù)集中器與終端儀表之間的通信定義為下行信道。在該系統(tǒng)中，上行信道目前采用電話網(wǎng)、CPRS、GSM網(wǎng)絡(luò)和無線紅外網(wǎng)絡(luò)。下行鏈路信道目前使用的信道有電力網(wǎng)絡(luò)和RS485總線網(wǎng)絡(luò)。自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中所涉及的兩個通信網(wǎng)絡(luò)在各個環(huán)節(jié)上可以完全不同，因此可以組合多種不同的自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。同時，根據(jù)不同的通信介質(zhì)，通信信道分為有線通信和無線通信。各種通信方式各有優(yōu)缺點。

2.2.1 有線通信技術(shù)

①電話線傳輸。適用于布線不方便的區(qū)域。然而，這種數(shù)據(jù)傳輸方式易插，且租賃成本高。②RSA485總線。目前，一種比較流行的通信方式被采用。其數(shù)據(jù)傳輸速度快，可靠性高，通信質(zhì)量高。但是布線工作大，通信信道容易受到外界因素的破壞，信道的后續(xù)維護非常繁重。③低壓電力線載波傳輸。它是一種獨特的供電系統(tǒng)通信方式，充分發(fā)揮低壓電力線覆蓋范圍廣的優(yōu)點，不需要重新布線。通過多種調(diào)制和傳輸技術(shù)，實現(xiàn)了可靠、高速的數(shù)據(jù)傳輸。

2.2.2 無線通信技術(shù)

①紅外線。雙方都需要增加紅外收發(fā)模塊，成本低，可以實現(xiàn)紅外距離非接觸式抄表，但更適合方位角。它更適合于在儀表相對集中的區(qū)域中使用手持式數(shù)據(jù)。②GPRS、GSM通信。在管理中心和數(shù)據(jù)采集器中安裝無線通信模塊是必要的，不需要重新組織網(wǎng)絡(luò)。通信速度快，免維護。然而，系統(tǒng)的實時性和可靠性較差，可能會發(fā)生信息擁塞或丟失。它不適用于大量的系統(tǒng)“J”的應(yīng)用。因此，在自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的不同通信階段，可以根據(jù)實際情況考慮不同的通信方式，形成一個穩(wěn)定合理的自動數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)。

3 帶有多種通信方式的多路遠程集中數(shù)據(jù)采集器的構(gòu)成

多通道遠程集中數(shù)據(jù)采集器多通信多功能的硬件設(shè)計，采用多種通信方式的遠程多通道集中式數(shù)據(jù)采集器的工作原理是：利用調(diào)制溶膠實現(xiàn)計量表、集中式數(shù)據(jù)采集器和三上位機之間的本地和遠距離數(shù)據(jù)通信。衰落、無線網(wǎng)絡(luò)、功率載波模塊和RS232和RS485通信接口。根據(jù)三者之間良好的通信協(xié)議，計算機統(tǒng)一采集和控制測量值。并將采集到的數(shù)據(jù)上傳到計算機，對各種數(shù)據(jù)進行歸檔和匯總。該裝置基于高速ARM7微處理器系統(tǒng)，配備紅外接收模塊、功率載波模塊、RS485總線模塊、GPRS、GSM無線載波模塊、內(nèi)置調(diào)制解調(diào)器模塊等通信模塊。該裝置的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活，在設(shè)備外殼上裝有各種通信模塊。方便用戶將上下行通信信道的通信方式相結(jié)合。同時也支持了系統(tǒng)程序的在線升級，極大地方便了系統(tǒng)的在線調(diào)整，嘗試和維護。

4 遠程數(shù)據(jù)采集流程

4.1 遠程規(guī)劃數(shù)據(jù)采集

對于數(shù)據(jù)采集方案，操作員可以根據(jù)具體要求靈活、遠程地進行設(shè)置。首先，操作員設(shè)置常規(guī)的數(shù)據(jù)收集任務(wù)。例如，每月12點鐘，每間宿舍樓的水表在12點鐘抄襲。每個宿舍樓的煤氣表每月12點抄在每月12號的12點鐘。每個宿舍樓的電表每月都用LO復(fù)印。然后，宿舍樓中的控制終端根據(jù)設(shè)置的數(shù)據(jù)記錄任務(wù)，并在時間到達時執(zhí)行預(yù)設(shè)任務(wù)。最后，當(dāng)需要數(shù)據(jù)時，操作者將通過遙控終端連接到宿舍的終端，然后檢索數(shù)據(jù)的結(jié)果計劃數(shù)據(jù)收集功能，以便操作者能夠根據(jù)他的數(shù)據(jù)進行定期的數(shù)據(jù)保存和計劃修改。需要。根據(jù)計劃實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集任務(wù)，無沖突。

4.2 遠程實時數(shù)據(jù)采集

遠程實時數(shù)據(jù)采集指的是在遠程連接下從遠程計算機直接讀取每個宿舍中的一米或幾米表數(shù)據(jù)。遠程實時數(shù)據(jù)采集功能使得操作者可以隨時收集數(shù)據(jù)，修改任何宿舍的任何表的參數(shù)，而不直接連接到所有的表。

遠程實時數(shù)據(jù)采集是指在遠程連接中從遠程計算機中直接讀取儀表或儀表數(shù)據(jù)。遠程實時數(shù)據(jù)采集功能使得操作員可以隨時收集數(shù)據(jù)，修改任何宿舍的任何表參數(shù)，而不直接連接到所有的表。

5 結(jié)束語

智能遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)通信和計算機等先進手段，對智能電表遠程數(shù)據(jù)采集器進行遠程控制，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集存在著效率低、統(tǒng)計數(shù)據(jù)不準確等問題，而智能電表遠程數(shù)據(jù)采集器設(shè)計能夠有效避免這些問題。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，對用電的需求迅速增加，對科學(xué)、經(jīng)濟電力調(diào)度的需求不斷增加。為了合理安排每一段時間的供電，合理調(diào)整各時段的供電率，需要在電力生產(chǎn)和供電中使用更為先進的自動化技術(shù)，而遠程自動抄表技術(shù)是其中最重要的一項。為了滿足成本采集自動化管理的需要，對智能電表遠程數(shù)據(jù)采集器設(shè)計與應(yīng)用進行研究。詳細分析了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、硬件框圖和操作過程。

參考文獻

[1]汪宗達.智能電表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用研究[D].天津大學(xué)，2015.

[2]張 芹，何 行，何 歡，等.智能電表遠程數(shù)據(jù)采集器設(shè)計及在線損管理中的應(yīng)用[J].電子設(shè)計工程，2017（20）：72～74.

[3]王春輝.智能電表自動抄表系統(tǒng)應(yīng)用研究[D].華北電力大學(xué)，2015.

[4]張小龍.基于GPRS的智能電表遠程抄表系統(tǒng)設(shè)計[D].西華大學(xué)，2012.

[5]陳孝周.基于智能電表的遠程集抄數(shù)據(jù)安全加密和用電管理系統(tǒng)設(shè)計[D].華僑大學(xué)，2016.

收稿日期：2018-5-10