智能分时自动抄表系统的设计

智能分时自动抄表系统的设计
Design o f Intelligent Time -allocation Meter Reading System
陈学珍 Chen Xuezhen 南光群 Nan Guangqun
作者简介!陈学珍,女,工学硕士,讲师,现从事电气自动化专业的教学与研究。

工作单位:黄石高等专科学校自动化系。

通讯地址:435003湖北省黄石市。

南光群,黄石高等专科学校自动化系(黄石435003)。

摘要!本文介绍了智能分时自动抄表系统的构成和工作过程,系统分时抄表功能及软件设计。

关键词!智能 分时 抄表系统 收稿时间!2003-08-04
1.系统构成和工作过程该自动抄表系统的结构如图1
所示,主要有采集终端、集中器、通信模块与计算机系统等。

计算机系统称为上位机。

采集终端、集中器和通信模块称为下位机。

采集的数据不是电度量,要将脉冲量乘以电度表的常量和脉冲常数才可得到电度量。

集中器定时读取、电度量计算和存储。

各集中器通过通信模块将信息发送到计算机。

计算机接收集中器传送过来的电表电量数据,并对各个用户群体进行存储、分类、
统计及计价。

图1
2.系统分时抄表功能
每天零时自动记录各电表的即
时值,每日00:00集中器自动向各
采集模块/终端发布数据冻结的广播命令,再逐个进行抄录,各电表00:00即时值和时间信息一并存入集中器,等待主站调用。

抄表频度可调整(即:抄表间隔可调整),抄表间隔可以通过主站向集中器设定,一旦设定,集中器便会严格执行。

为了降低不必要的能耗,通常是将抄表间隔设定为1小时或以上。

指定电表的半小时数据,为了负载侧数据的需要,可以通过主站向集中器选定一块或多块电表,由集中器对选定的电表每半小时自动抄收一次,并存入集中器。

实时抄录指定用户,通过主站向集中器请求实时抄录部分或者全部电表,并立即将抄得的数据传给主站,这一功能可以用来分析可疑用户或者现场校对数据。

保存给定年中每月末的数据,每月末00:00各电表的即时值存入集中器中,供主站随时调用。

集中器可保存10年内每月末各电表的即时值数据。

支持四种费率的计量,采集模块/终端按峰、肩、平、谷四种费率和总值(等同于电表的窗口值)进行数据的记录和存储,不同费率的时间分配(时段表)由集中器(事实上是通过主站向集中器设定的)下达、校对和调整。

支持12个时段,24小时内每一个费率可以出现3次,即:每种费率的持续时间
可以不连续。

远方设置和调整时段,时段的设置和调整是在主站确定的,并经集中器发向采集模块/终
端。

时段表在主站、集中器、采集模块/终端三级都有可靠地存储。

系统统一自动校时,系统时钟统一以主站为基准,校时由主站-集中器-采集模块/终端逐级进行,在系统中,任何形式的信息交换都携带有时间信息,比如集中器向采集模块/终端交换信息的最大时间间隔是30分钟,因此系统时钟保证可靠而且一致,必要时,也可以在主站端配置GPS 系统,以确保系统时钟可靠。

自动计算两次抄录间的用电量,主站可以自动计算两次抄表之间的用电量。

特别注意:用电量数据是很重要和严肃的,因为它将作为收费的依据,因此要求系统使用者严格按规定使用。

系统约定,对月电量的计算每月只能进行一次,重复计算容易破坏数据库中的历史数据,且不能自动恢复,只能人工恢复。

为了安全,系统将拒绝一个月内2次以上的电费计算。

自动记录各时段的最大负荷和发生时间,在采集模块/终端上,有自动记录各时段的最大负荷和发生时间的功能,此项数据存储于集中器中,系统目前最大可存储一年的需要文件(可扩充)。

3.系统软件设计
3.1主程序(主站)流程图(见图2)利用低压电力载波的通信方案,使系统的安装调试变得极为简单,这里采用了电力线SSC 技术。

电力线SSC 技术是一种基于扫频原理且适用于载波侦听多路访问(CS MA)的扩频通信方法。

其扫频范围
∀计测技术
计量与测试技术#2004#∃ 2
为100kH z ~400kHz,扫频方式从200kH z~400kHz,然后再从100kHz ~400kH z,起始和结束的频率都是200kH z。

图2
3.2采集模块/终端流程图自动抄表系统中采集模块采用
AT89C51单片机,实现多路脉冲信号的采集。

不通信时,若采集时间到,就采集电量数据,并存入数据存储器
AT24C16
中。

主机从
AT 89C51中读取数据,数据经处理后存入主机板中,通过通信模块发
往计算机系统。

图3 采集模块/终端流程图
3.3集中器流程图
集中器定时进行数据读取、电度量计算和存储。

各集中器通过电力线载波将住处发送到智能小区管理中心计算机。

4.结束语
由于计算机管理系统数据存储容量大、检索、查询方便,可以节省大量的人工,减少差错,提高工作效率,分时抄表系统能为用户节约电费开支,深受广大用户的喜受,因此
具有广大的发展前景。

图4 集中器流程图
参考文献
[1]何立民.M CS -51系列单片机应用系统设计.北京:北京航空航天大学出版社,1990
[2]余锡存.单片机原理及接口技术.西安:西安电子科技大学出版社,2000
∀
实践经验
仪表防作弊的新思路
自从微电脑技术引入仪表中以来,产生了仪表设计思想的革命,各种%智能化&的功能如补偿、记录、计算、通信、管理,不断出现在各类仪表中,使得仪表的使用变得越来越简单方便安全准确,但是对有一类仪表即用作结算工具的计量仪表而言,它们还需要一种功能,那就是防作弊功能。

因为在现实生活中使用者利用各种手段对计量仪表作手脚以牟取不当利益的情况是客观存在的,而结算管理部门一直对计量仪表的防作弊功能有迫切需求。

市场上已有一些具有防作弊功能的仪表,考察这些仪表采用了多种技术手段,其原理有防拆卸,防虚假信号,防异常接线,防倒转等与仪表电器或机械性能有关的技术,其特征为采用附加的传感器和功能器件,特殊的接线方法等,在实现防作弊功能的同时也带来仪表故障点增加,成本增加和使用复杂性增加的不足。

本文提出一种新颖的%参数分析法&仪表防作弊的新思路,它有别于现有各
种技术,其原理是借鉴股票技术分析方法。

众所周知,在股票分析中,仅利用量和价这两个参数,但却产生了多种技术分析方法,分析家据此推测庄家的意图公司的业绩国家的政策。

这其中包含了深刻的博弈学理论,将其引伸到仪表防作弊方面,就是∋参数分析法&。

具体说就是抓住仪表作弊现象的实质(量,作弊者的目标就是通过各种手段减小计量值,管理者却要通过仪表计量数据分析和仪表使用状态的分析,达到判断量的减少是否属于异常,进而实现识别作弊的目标。

这里仅通过应用计量数据和运行状态这些仪表工作基本的参数,借助仪表内微电脑用纯软件的方法实现识别作弊,因为它避开了各种电子、机械方法,没有附加新部件,因而具有它独特的优点。

实现本方法的大致作法可描述为:按照一定的周期T 采集仪表计量数据P 及运转情况Q ,可对P 出不同周期的%K
线图&,以及对Q 做出不同周期的%分布图&,以后的P 或Q 异常变化都将能在图形分析中有所反映,再结合作弊情况的一些行为学特征S,就可能实现作弊现象的识别。

具体的研究要根据具体的仪表选择相应的%参数&组。

在这里我们实际上涉及了时域分析、频域分析、行为学分析、概率统计、博弈理论等多方面的科学。

在此要提及在计量标准器考核中采用的一种方法M A P 法(计量质量保证方案),它的思路与本方案有异曲同工之处,只是M AP 关心的是仪表量的稳定性,采用的是概率统计工具,本方案关心的是仪表量的异常性,采用了较多分析工具。

由MA P 方法的成功可以说本方案的实现在理论上是可行的,只是涉及人的系统比仅涉及自然界的系统具有更多的不确定性,所以本方案的实用性还有待进一步的研究和实践。

()重庆市计量技术研究所电子综合室陈晓蓓重庆市400020)
∀计测技术
! 计量与测试技术#2004#∃ 2。