物联网智能抄表系统

河南理工大学

2014学年-2015学年春季学期

物联网组网技术及案例分析--物联网下的智能抄表系统

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1.物联网发展

近几年，“物联网”这一新名词进入了人们的视线，它是指物与物之间通过互联网主动进行数据交换的网络。物联网概念一经提出，立即受到各国政府，企业和学术界的重视，在需求和研发的相互推动下，迅速热遍全球。

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。其英文名称是：“Internet of things（IoT）”。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。

1.2 智能抄表系统市场需求

活点定义：利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。物联网是互联网的延伸，它包括互联网及互联网上所有的资源，兼容互联网所有的应用，但物联网中所有的元素（所有的设备、资源及通信等）都是个性化和私有化。

现代用电计量及收费的方法日新月异，传统的计量仪表及人工上门抄表收费的方法正逐步被淘汰。随着“一户一表抄表到户”工程的实施，计算机联网集中抄收，集中控制，集中收费的管理方法，正被越来越多的人接受。随着供电自动化以及城乡电网改造的不断深入，涉及到千家万户的电管理和抄表计费已成为电力和物业部门关心和重视的热点问题，尽管目前已有通过485网线，电力载波，红外，无线等通讯方式，对电进行管理和各种表计数据进行抄录，但在具体应用和项目实施过程中，都遇到数据抄录不稳定、数据实时性差、系统可靠性不高等问题。

基于CAN总线的抄控系统，采用符合国家645标准的电表，可实现电表抄收、预付费后付费可选、远程通断电表控制、电表状态远程监控、远程购电。数

据安全可靠，传输准确。使用户足不出户就能高效完成各项用电管理工作的梦想变成了现实。

2. 系统详细设计方案

2.1 采集功能

按照预先设定的主站采集间隔和采集周期，通过采集器自动地读取电能表的计量数据。

采集数据类型包括：

电能表码数据，包括总、尖、峰、平、谷等时段正、反向有功表码，正、反向无功表码。

实时量数据（三相电压、三相电流、总功率、总功率因数）

失压断相数据（开始时刻、结束时刻、累计时间、累计次数等）。

需量数据。包括总、尖、峰、平、谷时段正向有功需量、反向有功需量、正向无功需量、反向无功需量。

事项数据（故障事项等终端运行的各种可提供事项）。

采集任务管理：

支持数据主动上送

周期定时数据采集。

人工手动召唤数据。

自动数据补召：当主站与远方终端（电表采集器）通信中断，一旦通信恢复后，主站能够自动根据事件记录对采集中断期间的全部电能量数据进行自动补测。

2.2 数据传输

建立通信通道，接入智能设备，并按相应的通信协议进行传输。集中器与抄表主站系统之间通讯可根据现场的不同情况采用GPRS/GSM、TCP/IP网络等公共通讯手段进行数据传输。

2.3 数据管理

数据库：

Client/Server 结构体系，提供方便的网络访问。

安全的事务处理能力，当系统发生故障时，保证数据不丢失。

开放的，标准的SQL语言数据库访问接口。

数据库采用大型商用数据库管理系统。

系统提供完善的自动计算，计算输入、输出量、自动计算每日电量，每月电量，同时将统计数据结果保存到数据库。

统计分析：

系统提供完善的自动计算，计算输入、输出量、自动计算每日电量，每月电量，同时将统计数据结果保存到数据库。计算量分时段带时标存储。

支持用户自定义电量统计的小时、日、月方案，分时段带时标存储电量数据。

可分别定义每一计量点各功率类型电量是否参与运算。

自动计算服务可对数据进行合理性检查，并形成告警事项供业务处理界面浏览。检查规则主要包括：奇异数据，电量上/下限值，时段电量与总电量匹配，母线不平衡率，主变变损率，线路线损率。

电量统计：

系统自动完成换表日志及表码修改等引起的电量计算，实现数据一致性，计量点统计结果改变同时影响统计对象的运算。

系统的分钟、小时、日、月电量数据计算采用任务方式管理完成。

2.4 报表功能

根据用户需求制作各种数据报表。系统在商用电子表格的基础上，增加相应定义数据功能，支持用户需要的各类表报，采用全图形、全汉化的显示和打印功能，人机界面良好，采用多窗口技术和交互式操作手段，画面的调用方便快捷。能方便获取系统其他模块的统计、存储结果，进行简单的统计计算，自动产生用户想要得到的各式各样的报表，并把生成的报表自动打印和发布。

具有灵活的报表处理功能, 可进行表格内的各种数学运算, 运算公式（包括SQL语句）可在线设置和修改。

可在报表上对报表数据进行修改。由表格计算出的量，当分量改变时，计算后的量也相应改变，系统能自动重新计算相关统计数据。

提供电能量采集点的电量原始数据及统计结果报表。提供历史数据日、月、年或任意时间段报表。

2.5 图形分析

能实时显示所选电表当前一段时间内日用电量实时曲线。实现数据的曲线方式查看，实现趋势分析，同时实现不同对象数据比对和同一对象不同时段数据比对。

2.6 远程操作

系统可对远方终端执行相应的远程操作命令，包括远程参数设置，远程控制、远程数据抄收、远程终端复位、远程终端软件升级等。

2.7 历史数据存储与分析

按照预先设定的主站采集间隔和采集周期，通过采集器自动地读取电能智能表的计量数据和状态信息，并保存在计算机中，方便系统的处理与统计分析。2.8 系统管理

1、权限管理系统提供一套完整的系统权限管理办法，从数据库本身提供安全策略，从应用系统出发提供用户信息和操作权限管理；系统管理员通过权限管理为系统用户分配权限，保障系统安全有效运行；系统权限管理采用角色与权限绑定，通过为不同部门的操作员授予角色，实现系统参数维护、远程控制、数据浏览、报表查看等权限控制，实现不同的操作员关心不同的数据、完成不同的功能、在系统中担任不同的角色。

2、系统日志

系统自动记录各种运行日志，以备查询：数据采集日志（采集时间、采集内容、操作结果）

数据统计日志（统计时间、统计内容、操作结果）

数据修改日志（记录修改人员、操作机器、修改内容）

系统操作日志（记录操作人员、操作机器、操作内容、操作结果）

系统登录日志（登录人员、登录机器、退出登录时间）。

3、系统校时

可自定义系统校时周期手动校时

4、网络管理

节点异常及运行组态监视：节点登录退出、节点主机名、退出时间。