委托交易 - 会员收费标准 - 广告收费标准 - 汇款方式 - 联系我们 - 免责申明 - 行业黑名单 - 型号导航 设为首页 | 加入收藏夹 | 中文版 | 英文版
 
 
打造国内最大的IC交易平台
技术资料 行业资讯 PDF资料 IC价格 IC替换 缩略语 IC供应 IC采购
当前位置： 首页 > 技术资料 > 网文精粹 > 远程自动抄表系统及其优化设计
远程自动抄表系统及其优化设计
类别：网文精粹  
 
摘要

　　文章介绍了远程自动抄表系统的体系结构、系统设计中必须考虑的几个主要问题，优化设计了具有投资少、可靠性高、使用范围广泛等特点的远程抄表系统。

　 关键词

　　电表　远程自动抄表系统　通信方式　远程终端单元　优化设计

经过多年的发展，电力已经成为国家最重要能源之一，并逐步满足了工业用电和居民用电的需求，解决了电力能源的供需矛盾。同时，电子技术、计算机技术和网络技术的

发展，给供电部门和用电部门、居委会或物业管理部门在供用电管理的规范化、自动化和收费网络化方面提供了可能。在电度表改造或研制方面，出现了磁卡式电表、电卡式电表、ＩＣ卡电表、全电子电表、带有通信接口的电度表等多种类型的表计。在抄表方式上，使用远程自动抄表系统，解决了传统手工抄表方法存在的速度慢、可靠性差、自动化程度低等问题。经过几年的实际应用，收到了较好的效果，已成为我国用电管理的主流。

１ 远程自动抄表系统的体系结构

远程自动抄表系统就是采集远程工业电表和民用电表的电表示数，并将采集到的数据传输到用电管理部门，实现抄表自动化。在整个过程中无需人工参与，方便了用户又提高了效率。

整个系统的体系结构如图所示，主要由系统管理中心、

数据转接器、远程终端单元（ＲＴＵ）、带有通信接口的智能电表等部分组成。由图可以看出，整个系统的体系结构是一个典型的集散控制系统，它具有树型网络结构。该系统可划分为三级：一级是系统管理中心（含中心端的数据转接器）；二级是远程终端单元（含远端的数据转接器）；三级是带有通信接口的智能电表。一级和二级之间的数据传输可利用各种类型的通信网络，既可利用现有的布线系统，如：市话网、有线电视网或电力网等，也可利用各种网络资源，如小区综合布线系统（ＰＤＳ）或光纤同轴混合网（ＨＦＣ）；二级和三级之间传输可通过电话线方式、电力线载波方式、双绞线方式和无线方式等形式获取电表示数或电表的脉冲信号量。

各部分功能说明如下：系统管理中心主要管理整个系统的运行，收集远程电度表的数据并建立相应的数据库，同时也可通过广域网与电力公司、自来水公司、煤气公司以及银行计算中心联网，实现表计的数据交换和费用的收取；数据转接器将数据信号转换成传输媒介所需要的信号形式，实现系统管理中心与ＲＴＵ之间的远距离数据通信；远程终端单元（ＲＴＵ）在该系统中起到承上启下的作用，其任务是设置各电度表的主要参数、收集各路电度表的数据，并实现与数据转接器的数据交换。

２ 系统设计中考虑的几个主要问题

２．１　电表的选择

随着电子技术、单片机技术在电表中的应用，出现了智能化电表，大体上可分为两种类型：带有微处理器的机电式和全电子式。机电式借用原感应式电度表的机芯，通过光电传感器读取转盘转数来测量用户的用电量，如磁卡式电表、电卡式电表、ＩＣ卡电表等；而全电子式电度表则采用电压电流隔离方式，进行Ａ／Ｄ转换， 将采样值相乘并累计计算用户的用电量。机电式智能电表成本较低，主要用于单相电度表，适合于居民用户使用全电子式电表主要用于三相电计费，针对企业应用。为了实现远程自动抄表，应选择配有通信接口的智能电表，通常有ＲＳ－４８５、ＲＳ－２３２、ＣＡＮ总线收发器或红外等几种接口形式。

２．２　通信方式

远程自动抄表系统的核心是利用计算机网络与通信技术，通过双绞线、电话线、电力线、无线电或红外线等通信方式，自动统计各个用户的用电量，并送传到远程监控中心，实现抄表自动化。

２．２．１ 电话线方式

在这种方式中，市话网或电话专线作为信息传输的媒介，主要用于集中抄表以后的数据远程传输。其基本思想是：发送端用ＭＯＤＥＭ将基带信号（即数据）调制成频带信号，通过电话线路传输后，再由接收端ＭＯＤＥＭ将频带信号解调还原成基带信号。显然ＭＯＤＥＭ的性价比直接影响整个系统的成本和数据传输的可靠性。对ＭＯＤＥＭ的选型和设计，应根据不同的传输信道和通信速率采用不同的设计方法。目前大多采用现有的外置ＭＯＤＥＭ或采用ＭＯＤＥＭ芯片方案，ＭＯＤＥＭ芯片方案中包括专用ＭＯＤＥＭ芯片方案（如ＴＤＫ的ＳＳＩ７３Ｋｘｘｘ系列、Ｍｏｔｏｒｏｌａ的ＭＣ１４５７４５、ＡＭＤ的ＡＭ７９００／７９１０、Ｚｉｌｏｇ的Ｚ０２２０１／０２９２２／０２２０５等）和一些价格低廉的ＤＴＭＦ芯片方案（如Ｍｏｔｏｒｏｌａ的ＭＴ８８００／８８８０等）。

２．２．２ 电力线载波方式

电力线载波（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃａｒｒｉｅｒ，ＰＬＣ）方式自动抄表系统是较早使用的通信方式，不需要专门铺设通信线路，而是利用同一变压器下的低压电力线（２２０Ｖ或３８０Ｖ交流供电线路）作为传输介质，实现抄表集中器与所挂接的电表进行点对点的数据传输。在电力线上进行数据传输时，需要用电力线调制解调器集成电路将抄表集中器和各电表的数据进行调制与解调。根据电力线调制解调器的调制方式和实现方法，可将电力线载波方式分为以下几种：

ＡＳＫ（幅频键控）电力载波方式。该方式最早被试用，通常采用１００％调制，使传送的载波发送“１”或“０”的信号。具备极容易实现的优点，但是，ＡＳＫ性能不可靠，对负载扰动和噪声极为敏感，也过分依赖电力网络的配置，极难保证传送信号成功：

ＦＳＫ（频移键控）电力载波方式。早期由分立元件组成的ＦＳＫ电力载波方式，通常通信速率在１００ｂｐｓ～１２００ｂｐｓ之间，可靠性较差，且故障率较高，目前已基本上被淘汰；随着半导体集成技术的发展，出现了ＦＳＫ电力线载波调制解调器集成芯片方案，包括ＳＧＳ－Ｔｈｏｍｓｏｎ的ＳＴ７５３６／ＳＴ７５３７（１２００ｂｐｓ）、Ｎａｔｉｏｎａｌ的ＬＭ１８９３／ＬＭ２８９３（３００ｂｐｓ～４８００ｂｐｓ），它们的故障率大大地降低了。但在国内应用中，因我国电网情况比较复杂，属于一种强噪声环境，使得通讯误码率较高，而未得到迅速发展；

ＳＳＣ（扩展频谱电力载波）方式的集成电路方案。为了克服电力线上的强噪声干扰（特别是突发性的干扰），采用扩展频谱通信方式是最理想的。目前已有扩展频谱电力载波芯片，主要是Ｉｎｔｅｌｌｏｎ公司的ＳＳＣＰ２００／ＳＳＣＰ３００和ＳＳＣＰ芯片组方案，这种通信方案抗干扰性较强，通讯速率较高（可达９６００ｂｐｓ），目前，正处于推广应用阶段；

双向工频自动通信系统（Ｔｗｏ Ｗａｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ，ＴＷＡＣＳ）。它是由美国和加拿大的科学家提出来的新型通信技术，８０年代中期由美国ＤＣＳＩ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ，Ｉｎｃ．）公司进行产品研制，９０年代初期开始进入实用阶段，在我国尚没有关于这种技术应用的报道。

２．２．３ 双绞线方式

该方式是采用双绞线作为传输介质，实现远程终端单元（ＲＴＵ）与所挂接的电表进行数据传输。采用此通信方案的均为位总线方式，包括：

ＲＳ４８５／ＲＳ４２２。这是目前使用最为广泛的一种通信方式，其价格低廉，通信速率和通信距离都能很好地满足自动抄表的要求，但其接口较易损坏，通信可靠性一般；

ＰｒｏｆｉＢｕｓ或ＢｉｔＢｕｓ。其物理层与ＲＳ４８５／ＲＳ４２２相同，加入了数据链路层，以信息包的方式传递数据，其内部软件模块完成数据打包／解包、ＣＲＣ校验等任务，使可靠性大大地提高；

ＣＡＮ总线。最早应用于汽车，现在已经广泛地应用于各行各业。ＣＡＮ总线较好地解决了总线冲突和仲裁，避免了接口芯片意外损坏。由硬件完成数据打包／解包、ＣＲＣ校验等任务，其通信距离、速率和可靠性都优于基于ＲＳ４８５／ＲＳ４２２物理层的通信方式，有较高的性能价格比。

２．２．４　无线通信方式

无线通信方式包括无线电和红外两种方式。其中，红外方式只适用于近距离（一般小于１０ｍ）的抄表；而无线电通信一般采用超短波方式，这些方式目前使用较少，且无太大优势。

２．２．５ 基于ＬｏｎＷｏｒｋｓ技术的抄表方式

ＬｏｎＷｏｒｋｓ技术的核心是Ｎｅｕｒｏｎ芯片，如：ＴＯＳＨＩＢＡ公司的Ｎｅｕｒｏｎ ３１５０和Ｎｅｕｒｏｎ３１２０两大系列，这两种芯片包含的通信协议ＬｏｎＴａｌｋ是集成了ＯＳＩ全部的７层协议。由于Ｎｅｕｒｏｎ芯片的ＬｏｎＴａｌｋ协议处理与通信媒介无关，因而可支持多种类型的传输媒介，包括电力载波、双绞线、无线电波、红外线、同轴电缆以及光缆等。当ＬｏｎＷｏｒｋｓ技术用于远程自动化抄表系统时，可在远程终端单元中附加一个信号采集模块，此模块为１１路Ｉ／Ｏ量采集模块，用于收集电表的脉冲信号。由于在通讯速率、距离和可靠性上都有较强的优势，目前国内已在此行业推广应用，有较好的发展前景但价格稍贵。

２．３　数据转接器

不同的传输媒介，数据转接器的类型也不一样，如：电话线，数据转接器即为有线ＭＯＤＥＭ；电力线，数据转接器即为电力线ＭＯＤＥＭ；视频线，数据转接器即为ＣＡＢＬＥ　ＭＯＤＥＭ；对于小区综合布线系统（ＰＤＳ），数据转接器又为网卡的形式。

２．４ 远程终端单元（ＲＴＵ）

在具有树型网络结构的远程自动抄表系统中，远程终端单元（ＲＴＵ）相当于一个智能管理机。其主要功能：一是收集所属各电度表的数据（如电表示数、电表状态）并进行处理，然后按照中心台的要求，将数据由数据转接器经通信介质传输至中心台二是能够根据中心台的命令，存储所属电度表的地址，并对所属电度表的重要参数（如电表常数、电表底数）进行设置；三是具有组网功能，并能够与多个电表之间点对点或点对多点的信号联络和数据传输。

３ 远程抄表系统的优化设计

在设计远程自动抄表系统时，应考虑数据传输的可靠性、工程实施的可行性、系统兼容性及可扩展性，同时还应使该系统具有投资少、见效快、应用范围广泛等特点。

３．１ 对于现有的布线系统

对已建设好的小区，在构建抄表系统时，应尽量减少线路的改造，充分利用现有的各种布线系统。在这种情况下，数据传输的通信媒介可采用混合方式，其设计方案为：系统管理中心与远程终端单元（ＲＴＵ）之间的通信媒介可用电力线，通信方式采用ＳＳＣ（扩展频谱电力载波）方式。远程终端单元（ＲＴＵ）与电表之间可采用双绞线方式，通信接口为ＲＳ４８５方式。

３．２　对于新型小区综合布线系统（ＰＤＳ）或光纤同轴混

合网（ＨＦＣ）

对于新型小区，应充分利用各种各样的网络资源，实现基于网络的抄表模式。其设计方案为：系统管理中心与远程终端单元（ＲＴＵ）之间的通信媒介选用小区综合布线系统，远程终端单元（ＲＴＵ）与电表之间可采用双绞线方式。如：基于ＬｏｎＷｏｒｋｓ技术的抄表系统，其数据转接器、远程终端单元所附加的信号采集模块均用Ｎｅｕｒｏｎ芯片来实现。

４ 结束语

由于各种通信方式在自动抄表系统中的成功应用，特别是电力载波方式（无需另设通信电缆，尤其适合于现有居民电表的改造），使自动抄表系统得到了迅速发展。若自动抄表系统接入银行计算机网络，则可以直接通过银行完成收费，大大地提高了经济效益和社会效益。＆
 
 
客服热线
0755-26000950 0755-26007355
相关技术资料