遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)

        遠(yuǎn)程抄表：是指利用微電子和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、傳感等技術(shù)自動(dòng)讀取和處理表計(jì)數(shù)據(jù)，將城市居民的用水、電、氣信息加以綜合處理的系統(tǒng)。自動(dòng)抄表技術(shù)使各水、電、氣公司及物業(yè)管理部門從根本上解決了入戶抄表收費(fèi)給用戶和抄表人員帶來的麻煩，避免了許多不必要的糾紛。準(zhǔn)確而便捷的收費(fèi)系統(tǒng)，不但能提高管理部門的工作效率，也適應(yīng)現(xiàn)代用戶對(duì)用水、用電、用氣繳費(fèi)的需求。

        一、遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)概述

        現(xiàn)在最常見的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)是采用分線制集中抄表方式，即由采集器定時(shí)順序采集來自多路分線連接的水、電、氣表信號(hào)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)，各采集器之間采用總線制連接，最后連接至計(jì)算機(jī)。其典型特點(diǎn)是各戶表通過分戶線連接至采集器位置。系統(tǒng)一般分為四層次結(jié)構(gòu);現(xiàn)場(chǎng)采集器、服務(wù)器(區(qū)域管理器)、通信控制器、管理器中心，部分產(chǎn)品還會(huì)附帶一個(gè)掌抄器。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：

        1.現(xiàn)場(chǎng)采集儀器：完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)表具輸出數(shù)據(jù)的采集，一般一個(gè)采集器可以對(duì)多個(gè)基表進(jìn)行采集。但是目前支持一個(gè)采集器對(duì)幾種不同種類的基表同時(shí)進(jìn)行采集的產(chǎn)品不是很多。

        2.服務(wù)器(區(qū)域管理器)：以多機(jī)通信方式采集數(shù)據(jù)采集器中的表數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行處理、存儲(chǔ)，并通過通信總線與總控制室的系統(tǒng)管理中心的計(jì)算機(jī)相連。一個(gè)服務(wù)器可以連接幾十個(gè)數(shù)據(jù)采集器(視系統(tǒng)通信方式定)。

        3.通信控制器：連接服務(wù)器與管理中心的計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換。

        4.管理中心：管理中心由多媒體計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)管理軟件組成。安裝在物業(yè)管理中心處?？梢酝ㄟ^借口連接至營(yíng)銷系統(tǒng)?？梢越柚鷌nternet技術(shù)，將管理中心的計(jì)算機(jī)與電力、水、煤氣或其他代收費(fèi)部門的網(wǎng)絡(luò)相連接實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上抄收，上網(wǎng)用戶可以在線查詢自己的費(fèi)用情況，方便實(shí)用，并可擴(kuò)展到電子商務(wù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上付費(fèi)。

        二、電力遠(yuǎn)程抄表

        1、 當(dāng)前表端獲取數(shù)據(jù)方式

        人們知道，要將機(jī)械表轉(zhuǎn)換為數(shù)字表，都必需將機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的角度(角位移)轉(zhuǎn)換為可計(jì)數(shù)的信號(hào)。 最原始的轉(zhuǎn)換是利用機(jī)械觸點(diǎn)開關(guān)以形成脈沖。在上世紀(jì)八十年代，光電技術(shù)逐步普及，得到了廣泛應(yīng)用。在抄表系統(tǒng)初級(jí)階段，用得較多的是光電二極管和光敏三極管，包括可見光和紅外光，其應(yīng)用方式有穿透式和反射式。 光電直讀是近幾年出現(xiàn)的讀取表端數(shù)據(jù)的模式之一。其基本原理是將字輪按角度編碼，通過光電讀出該字輪所處位置的數(shù)字。光電直讀最大的優(yōu)點(diǎn)是不必長(zhǎng)期供電，只在讀取數(shù)據(jù)供電即可。但是，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易受水、油、氣等污染，從而造成讀表數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。 表端最重要的問題是解決信號(hào)增量必須和機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)保持一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，非常可靠。 正由于各個(gè)自動(dòng)抄表系統(tǒng)生產(chǎn)商各自解決表端方案不完全相同，在市場(chǎng)上反應(yīng)的效果也自然相異。

        2、信號(hào)傳輸產(chǎn)生的問題

        信號(hào)傳輸?shù)姆绞胶芏?，有線、無線。在每種方式中，它的拓?fù)錁?gòu)架，它的通信協(xié)議等都直接影響到它的通信質(zhì)量。就當(dāng)前技術(shù)發(fā)展水平，絕大多數(shù)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)采用了有線方式，或部分有線方式。有線方式初期建設(shè)投資大，工程難度大，但是通信質(zhì)量較好。但是由于近年高層建筑增多，高級(jí)住宅增多，布線工作面臨新的問題，除了工程難度以外，用戶滿意度就很難解決，特別是已住用戶，要在室內(nèi)打墻鑿孔，很難做到戶戶滿意。在住宅小區(qū)內(nèi)布線，也會(huì)影響小區(qū)的人文景觀，在一般情況下，小區(qū)物業(yè)管理和業(yè)主是不允許破土或空中架線的。

        無線傳輸通信近幾年發(fā)展較快，特別是 433MHZ 頻段開放以后，很多制造商都把這一技術(shù)優(yōu)勢(shì)引入自動(dòng)抄表系統(tǒng)中，有的企業(yè)甚至直接引進(jìn)西方發(fā)達(dá)國(guó)家已作成數(shù)據(jù)采集傳輸一體化的成品模塊，但涉及到信號(hào)鏈接、組網(wǎng)等很多問題，使用起來并不理想，推廣很難進(jìn)行下去。

        GPRS技術(shù)是當(dāng)前自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的熱點(diǎn)，它的優(yōu)勢(shì)是借用了中國(guó)移動(dòng)通信現(xiàn)成的通信平臺(tái)，不需要用戶自己維護(hù)和管理。但是，GPRS 通信設(shè)備生產(chǎn)商很多，有的系統(tǒng)雖然選擇了GPRS，卻沒有選擇到一個(gè)性能優(yōu)良的 GPRS，或?qū)?GPRS 參數(shù)設(shè)置沒有達(dá)到最佳狀態(tài)，使數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量不高，效率不高，直接影響到自動(dòng)抄表系統(tǒng)的工作效率。

        3、系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)一步優(yōu)化

        中心控制軟件和工作平臺(tái)是自動(dòng)抄表系統(tǒng)的核心部分，它決定了系統(tǒng)的平臺(tái)是否高效、可靠和應(yīng)用自如。 十多年來，自動(dòng)抄表系統(tǒng)經(jīng)過科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)推動(dòng)，工程技術(shù)人員的努力奮斗，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，全新的自動(dòng)抄表系統(tǒng)方案已經(jīng)成熟，并逐步在市場(chǎng)上得到推廣和應(yīng)用。

        三、GPRS電力遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表

        1、系統(tǒng)概述

        GPRS電表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)由電度表、帶GPRS通訊模塊的采集器和服務(wù)器組成。采集器實(shí)時(shí)采集用戶的用電數(shù)據(jù)，通過GPRS把數(shù)據(jù)匯集到服務(wù)器。具有采集數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)確，能快速生成用電統(tǒng)計(jì)分析,交費(fèi)單據(jù)等特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的人工抄表、電話線抄表相比，極大地提高了效率。系統(tǒng)除了準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)抄表外，還提供了設(shè)備管理功能，如告警：開箱告警、停電告警、逆相告警、超溫告警、過載告警等;控制：對(duì)欠費(fèi)用戶進(jìn)行拉閘等。并提供停電數(shù)據(jù)保護(hù)功能，在停電48—72小時(shí)內(nèi)仍可抄表和監(jiān)控。系統(tǒng)可以結(jié)合移動(dòng)公司的短信平臺(tái)，在告警時(shí)，可根據(jù)具體內(nèi)容發(fā)短信給相關(guān)的管理人員。

        2、系統(tǒng)組成

        系統(tǒng)可以由帶系統(tǒng)軟件的主站、帶GPRS模塊的采集器、電度表組成。手持終端是本系統(tǒng)的補(bǔ)充，在系統(tǒng)出現(xiàn)意外時(shí)進(jìn)行人工抄表。

        主站：運(yùn)行集中抄表系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)(服務(wù)器或PC機(jī))稱為主站，主站通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與采集器相連。主站要配置一個(gè)固定的IP地址和互聯(lián)網(wǎng)出口。

        帶GPRS模塊的采集器：收集電表數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)中心，它連接主站和電度表。

        電度表：計(jì)量并顯示用戶的用電情況，將用電信息傳輸?shù)紾PRS采集器。

        這三個(gè)主要的組成部份是相互關(guān)聯(lián)的主從關(guān)系。

        3、抄表模式

        3.1居民用戶抄表系統(tǒng)

        1、電表：級(jí)單相靜止式(電子式)電度表，具有光耦脈沖輸出功能。

        2、帶GPRS功能的采集器(內(nèi)置Saro-3130P的GPRS-DTU)：

        (1)24個(gè)I/O口，可帶24戶電度表

        (2)停電數(shù)據(jù)保護(hù)

        (3)帶后備電源，停電后仍可抄表

        3、抄表內(nèi)容：電量、其它

        4、抄表形式：(1)自動(dòng)抄表(2)定時(shí)上報(bào)(3)實(shí)時(shí)查詢

        5、告警內(nèi)容：(1)開箱告警(2)停電告警

        可增加遠(yuǎn)程控制拉閘功能，電能表要增加內(nèi)置繼電器。

        3.2大集團(tuán)用戶抄表系統(tǒng)

        1、電表：A)三相有功無功多功能表，有功0.5級(jí)、無功2級(jí)，具有RS-485通訊接口，電力部DL/T645通訊規(guī)約。或者使用：B)三相有功復(fù)費(fèi)率表，有功1級(jí)，具有RS-485通訊接口，電力部DL/T645通訊規(guī)約。實(shí)現(xiàn)電能量(有功、無功)的計(jì)量和功率因數(shù)、電壓、電流、頻率等參數(shù)的測(cè)量。

        2、帶GPRS功能的采集器：

        (1)帶一個(gè)與電能表通訊的RS-485接口，一個(gè)與主站系統(tǒng)通信的GPRS接口，三個(gè)用于報(bào)警監(jiān)測(cè)的開關(guān)量輸入口和三個(gè)用于遠(yuǎn)程控制的模擬量輸出口。

        (2)支持部標(biāo)通信規(guī)約

        (3)停電數(shù)據(jù)保護(hù)

        (4)控制輸出(用于遠(yuǎn)程控制拉閘或其他功能)

        (5)帶后備電源，停電后仍可抄表

        3、系統(tǒng)功能

        (1)設(shè)置電能表的參數(shù)，讀取各種計(jì)量和管理數(shù)據(jù);

        (2)抄表數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、查詢、備份、報(bào)表、圖表生成;

        (3)廠站管理;

        (4)自動(dòng)抄表、定時(shí)上報(bào)、實(shí)時(shí)查詢等;

        (5)掉電數(shù)據(jù)保存;

        (6)瞬時(shí)量數(shù)據(jù)的綜合處理;

        (7)系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份、存檔和向外輸出數(shù)據(jù);

        (8)歷史數(shù)據(jù)事件記錄功能;

        (9)實(shí)時(shí)報(bào)警;

        (10)根據(jù)線路上的表計(jì)關(guān)系計(jì)算線路損耗;

        (11)可提供多路模擬量、開關(guān)量輸入，實(shí)現(xiàn)開箱告警、停電告警、逆相告警、超溫告警、過壓告警、過流告警、過載告警、傾斜或移動(dòng)報(bào)警等其他功能;

        (12)遠(yuǎn)程控制斷電功能;

        (13)采集的參數(shù)，如：

        ◆當(dāng)前、上月、正向有功、反向有功、無功四象限的總及尖、峰、平、谷四費(fèi)率電量;

        ◆正向、反向、有功、無功的最大需量及最大需量發(fā)生時(shí)間;

        ◆有功功率、無功功率、三相電壓、三相電流、功率因數(shù);

        ◆感想失壓累計(jì)次數(shù)、失壓累計(jì)時(shí)間、集抄器停電起止時(shí)間等;

        ◆單位時(shí)間負(fù)荷曲線、三相電流曲線、三相電壓曲線、有功功率曲線、無功功率曲線、功率因數(shù)曲線。

        3.3變電站抄表系統(tǒng)

        1、電表：三相有功無功多功能表。

        2、帶GPRS功能的采集器：

        (1)帶一個(gè)485口，三個(gè)開關(guān)量和三個(gè)模擬量;

        (2)支持部標(biāo)通信規(guī)約;

        (3)停電數(shù)據(jù)保護(hù);

        (4)控制輸出;

        (5)帶后備電源，停電后仍可抄表。

        3、抄表內(nèi)容：

        (1)電壓、電流;

        (2)有功正、反向分時(shí)電量;無功四象限分時(shí)電量;

        (3)有功正、反向分時(shí)最大需量及發(fā)生時(shí)間;

        (4)無功正、反向分時(shí)最大需量及發(fā)生時(shí)間;

        (5)斷相時(shí)間、次數(shù)及斷相期間用電量;

        (6)負(fù)荷曲線。

        4、抄表形式：

        (1)自動(dòng)抄表;

        (2)定時(shí)上報(bào);

        (3)實(shí)時(shí)查詢。

        5、告警內(nèi)容：

        (1)開箱告警;

        (2)停電告警;

        (3)逆相告警;

        (4)超溫告警;

        (5)過壓告警;

        (6)過流告警;

        (7)過載告警;

        (8)傾斜或移動(dòng)報(bào)警等其他功能。

        四、系統(tǒng)的功能與特點(diǎn)

        (一)安全可靠：安全性由三方面構(gòu)成：第一，ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)是大型的、多用戶的數(shù)據(jù)庫(kù)，它的安全性高，允許多用戶同時(shí)使用同一數(shù)據(jù)庫(kù)而不會(huì)破壞完整性，用它來做抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)引擎可以保證數(shù)據(jù)的安全;第二，系統(tǒng)對(duì)用戶實(shí)現(xiàn)分級(jí)授權(quán)管理功能，通過檢查使用者的名字和授權(quán)密碼，賦予使用者相應(yīng)的操作權(quán)，借鑒銀行系統(tǒng)的密碼管理模式限制無關(guān)人員改變數(shù)據(jù)庫(kù)和硬件設(shè)置。第三，防火墻功能及完善的數(shù)據(jù)備份功能，防備系統(tǒng)受到人為的惡意攻擊，數(shù)據(jù)備份功能確保在硬件系統(tǒng)故障時(shí)，也能隨時(shí)在新的硬件設(shè)備上數(shù)據(jù)無丟失地啟動(dòng)抄表系統(tǒng)。

        (二)完善的系統(tǒng)日志：系統(tǒng)日志記錄了進(jìn)入系統(tǒng)，離開系統(tǒng)，收費(fèi)，設(shè)置硬件，改變運(yùn)行參數(shù)操作等及操作者，操作時(shí)間，凡是改變數(shù)據(jù)庫(kù)的操作都被記錄下來。

        (三)抄表速度快：抄表快、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，抄表時(shí)PC機(jī)只讀采集器的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸采用1200波特率，傳輸速度快，并對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)塊都有效驗(yàn)碼，保證了傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

        (四)廣播對(duì)時(shí)功能：該功能使得系統(tǒng)中的所有電能表的時(shí)間基準(zhǔn)與PC機(jī)保持一致，對(duì)時(shí)成功后，由電池供電的電能表內(nèi)部時(shí)鐘，不再需要PC機(jī)的干預(yù)。因此，只要保證在對(duì)時(shí)時(shí)刻，PC機(jī)的時(shí)間是正確的，以后在運(yùn)行的過程中，改變PC機(jī)的時(shí)鐘并不會(huì)影響電能表的時(shí)間。

        (五)自動(dòng)抄表功能：按照設(shè)置的抄表開始時(shí)間和抄表間隔，到預(yù)定的抄表時(shí)刻，系統(tǒng)便會(huì)依次撥號(hào)去抄采集器或電表內(nèi)的數(shù)據(jù)。對(duì)于抄不上數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)補(bǔ)抄或人工發(fā)命令補(bǔ)抄。

        (六)電量?jī)鼋Y(jié)功能：可以方便地定義總表，安裝和刪除總表，給總表分配分表。通過安裝適當(dāng)?shù)目偙?，結(jié)合抄凍結(jié)數(shù)據(jù)功能，就可得某一特定的時(shí)刻的總表讀數(shù)，各分表的讀數(shù)(由此得到讀數(shù)和)，就可以計(jì)算出某部分電路的電能損耗，為確定電費(fèi)提供依據(jù)。

        (七)電費(fèi)管理功能：收電費(fèi)前，統(tǒng)一抄錄一次電費(fèi)數(shù)據(jù)。當(dāng)確保數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)反映最近的電表讀數(shù)后，利用程序中的功能自動(dòng)計(jì)算出當(dāng)月用電量和電費(fèi)。交納電費(fèi)時(shí)，只需輸入用戶號(hào)，當(dāng)月用電量和電費(fèi)由程序填寫。每筆電費(fèi)都有詳細(xì)記錄，便于對(duì)帳。

        (八)設(shè)備管理功能，如告警：開箱告警、停電告警、逆相告警、超溫告警、過載告警、傾斜或移動(dòng)報(bào)警等;控制：對(duì)欠費(fèi)用戶進(jìn)行拉閘等。并提供停電數(shù)據(jù)保護(hù)功能，在停電48——72小時(shí)內(nèi)仍可抄表和監(jiān)控。本系統(tǒng)結(jié)合移動(dòng)公司的短信平臺(tái)，在告警時(shí)，可根據(jù)具體內(nèi)容發(fā)短信給相關(guān)的管理人員。

        五、總結(jié)

        對(duì)于電力部門來說，遠(yuǎn)程抄表一直是一件非常頭疼的事情，需要投入大量的人力、物力和財(cái)力。因?yàn)閿?shù)量眾多，地理位置分散，給工作人員帶來極大的不便。如今電力公司可利用GPRS移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)對(duì)各重要電力節(jié)點(diǎn)、大用戶電表進(jìn)行監(jiān)控,自動(dòng)讀取相關(guān)數(shù)據(jù)并加以分析，還可進(jìn)一步進(jìn)行遠(yuǎn)程控制或設(shè)備維護(hù)，可減少人力資源、縮短修護(hù)時(shí)間并節(jié)省專線建設(shè)成本。