面向居民的智能远程抄表系统的应用

面向居民的智能远程抄表系统的应用

发布时间：2021-01-15T03:27:14.192Z 来源：《中国电业》（发电）》2020年第23期作者：肖文婷[导读] 近年来，很多先进技术运用到各行业中，使其自身发展极为迅速，为我国经济建设的不断进步贡献力量。电力用户数量的增加使电力抄表压力持续提高，而电力生产方面对于计划调度以及经济调度的提升，也使负荷用电时段呈现出增加的趋势，导致电力供需之间矛盾的凸显。

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摘要：电力行业对于我国社会发展和市场稳定进步有十分重要的作用，而对抄表系统的优化设计，属于提高电力系统服务质量的关键技术，随着现代科技的发展，智能远程抄表系统已经成为电力行业的重要发展趋势。电力行业发展至今不具备可替代性，是我国基础建设中非常重要的基础能源。电力抄表是人们生活中常见的行为，需要抄表人员挨家挨户地登记，这种传统的工作方式浪费了大量的劳动力和成本，所以基于这样一种考虑，设计了一款智能电表，它能够实现远程抄表的功能，这将大大解放了电力公司员工的双手，提高工作效率。

关键词：面向居民；智能远程；抄表系统；应用

引言

近年来，很多先进技术运用到各行业中，使其自身发展极为迅速，为我国经济建设的不断进步贡献力量。电力用户数量的增加使电力抄表压力持续提高，而电力生产方面对于计划调度以及经济调度的提升，也使负荷用电时段呈现出增加的趋势，导致电力供需之间矛盾的凸显。为实现对这一问题的有效解决，实现削峰填谷，促进电力能源的合理化利用，应用远程自动抄表技术提高计量计费与控制质量具有非常重要的现实意义。1抄表系统概述1.1热量表

热量表是一种计量表，主要针对于使用热量进行计数，在供暖过程中，将以热量表的计数为依据进行收费，用户使用的热量流量为计数对象。由于所处环境及作用的特殊性，热量表由高精度传感器及微控制器为主要部件组成，具有较为复杂的结构。其中传感器包含温度传感器和流量传感器，温度传感器用来测量水流的温度及温度差，而流量传感器主要用来测量水流的流速及流量。

1.2集中器

集中器是对热量表计量数据进行采集、处理及传输的装置，可以实现信息的采集汇总、存储、以及传输的功能，其传输方式可采用有线信道传输或无线信道传输。通过集中器广泛收集每一个用户热量表真实信息，借助信道将其第一时间传递到主站接受有效处理，从而使数据进行保存，因此，集中器为传输信息的通道

1.3SCADA主站

SCADA主站为智能远程抄表系统的监控中心，能够实现对远方用户终端的监视、测量、控制及信息采集。在系统使用过程中，监控中心实时采集数据，并全面统计与保存全部数据。当用户缴费时，能够把相关数据从数据库中调出进行查询。此外，SCADA主站还有完善的数据库管理功能，能够处理远方用户的数据信息，准确计算、如实保存、全面监控、细致检查数据，以此来确保系统的正常运行。

2发送电路

BUS总线为两线制，M-BUS中的逻辑"1"为高电平，使用12V的电压来表示，其电压比逻辑"0"电平高，此种表示方式为M-BUS协议标准规定，所以，当总线上两根导线上出现了12v的压差，便可以逻辑"1"和逻辑"0"表示信号。发送电路实现的功能则是输入一个TTL的逻辑"0"或"1"电平时，基于输入信号输出端便会出现一个0v或12v的改变，进而将TTL电平顺利地转换为M-BUS电平。当终端设备、集中器介入用户向主站设备传递相关数据的情况下，电流通过发送电路的电阻R7时，便会出现一个压降的情况。通过相关测试，当热量表无法传递数据时，应配备2mA电流。若将100只或者更多个热量表加入终端时，这时R7上便会出现压降。同时根据M-BUS总线协议，用户或终端设备向主站设备传递数据时需借助负载电流信号变化。在这一情况下，主站设备继续产生常逻辑"1"信号，当设备发出逻辑"0"时，总线电流需提高10~20mA。通过以上的分析，当输出电压出现拉低情况，必然会导致集中器逻辑信息出现错误，进而诱发逻辑错误。为避免上述问题的产生，设计了发送电路，能够有效解决压降问题，同时保证输出信号的准确性。3集中器总体设计

根据设计需求，集中器主要包括了如下几个模块：1.GPRS通信模块；2.信息处理模块；3.M-BUS模块；4.供电部分。其中，GPRS模块工作时可将热量表中的信息通过网络传输到监控中心，进行数据的储存和管理。信息处理模块可以对采集到的信息进行处理，并对集中器的动作进行指挥。M-BUS可以实现电平的相互转换。供电部分为系统的正常运行提供电源。集中器在系统中实现了实时采集数据的功能，可以利用网络进行数据传输；同时，实现了根据流量计算电费的功能。针对同一用户，可广泛收集用户接受与发送的一系列数据，以此来计算出相对应的费用。为了精确计费，集中器的数据采集功能具有高速传输性能，能够将用户的数据流量信息快速传递到监控中心进行统计储存，同时快速向用户发送指令，保证系统的正常运行。

4软件设计

当数据中心主站同集中器相连接后，对于UART串口1，MCU对其进行动态监测，不间断地接受数据中心传递的各种命令，并借助UART串口2将其传递到M-BUS总线。接到命令后，用户端热量表便迅速把所收集的信息传递给集中器。然后，接受到数据后，集中器借助GPRS模块迅速把数据传输到中心站。在集中器将命令传递给热量表时，集中器传递一次命令后会暂停一会，如果不间断发送3次命令后，仍然没有得到热量表传输回来的数据信息，集中器便会停止传递信息，并将传递时代的信息及时反馈给数据中心站。（1）系统主程序设计，系统主要实现电能数据的抄写、存储、显示与远程传输，通过单片机模块与其他传感器的交互可以实现这些功能。（2）无线通信部分软件设计，采用wifi作为无线通信模块，由于wifi通信协议在手机、电脑等移动设备中广泛使用，所以用户可以随时连接系统，进而将电能数据发送给上位机。在设计的无线通信模块中，需要对系统的wifi通信模式进行配置。（3）显示部分软件设计显示模块采用了LCD1602，该模块由于已经集成了对应的字符库，所以可以通过软件的调用来实现对字符和数字的显示。根据统计，LCD1602一共包含了一百六十多组字符，这些字符存储在LCD上的寄存器中，需要通过指令的控制来进行调用。（4）存储部分软件设计，数据存储部分需要单片机配置IIC通信协议，IIC通信协议是一种高速总线通信方式，通过将时钟线和数据线分开通信，实现了比串口通信更加快速的通信方式。设计通过在单片机处理器上配置模拟IIC来实现与存储芯片的通信。

5 GPRS系统结构

GeneralPacketRadioService(缩写为GPRS)为通用分组无线服务技术，属于一类被GSM移动电话用户所应用的新型移动数据业务。针对GPRS与GSM进行对比，二者之间有诸多相同之处，包括频率段、频率宽度、无线调制标准、突发结构以及调频规则等。可以说GPRS是以GSM为基础，继而加入SGSN、GGSN以及PCU分组控制单元等关键部件。SGSN属于GPRS服务的支持节点，用于向MS供给服务，能够与VLR/MSC/EIR相互结合，以实现切换、漫游以及登记等相关移动式管理功能。SGSN还可以针对逻辑链路作建立、维护以及释放等管理，并实现无线资源的管理。此外，SGSN还能针对MS主叫或被叫供给数据转发、地址翻译与加密、压缩等相关管理功能。GGSN是GPRS网关的支持节点，从本质上说属于一个路由器(亦或是网关)，能够给GPRS以及公共数据网络供给X.25或X.75的互联协议。GGSN能够对不同GPRS相互间的联系形成支持，支持和交换网之间的互通，具备路由功能。除此之外，GGSN能够实现对IP协议以及X.121协议的支持，并且IP协议不但能够接入到ISDN网，还能接入到Internet网络。虽然GPRS和GSM之间有许多共同之处，但在资源利用方面，GPRS能够展现出更强的合理性与优越性，这主要是由于GPRS是通过分组数据的方式展开传输活动，并不像GSM需要固定占用无线通道。结语

总而言之，远程抄表系统加以设计具有非常良好的实用性，属于电力系统未来发展的重要趋势之一，值得广大电力工作者投入更多的时间和精力对其进行深入研究，以提高其整体应用效果，为广大国民提供稳定性和质量更高的电能供给服务，为国家经济建设注入源源不断的活力。

参考文献

[1]郑欢欢，钱宇坤.基于远程抄表系统的设计[J].工业计量，2019，29(04)：23-26.

[2]高勐.供电远程抄表系统中无线与有线通信技术的应用分析[J].广播与电视技术，2018，45(10)：81-83.

[3]蒋宇.无线通信技术在燃气表中的应用[C].中国土木工程学会燃气分会应用专业委员会，2012：188-192.