專利名稱：自動(dòng)抄表系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種自動(dòng)抄表系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
高級(jí)計(jì)量體系(AMI)是ー種基于智能電表和先進(jìn)傳感器，能夠提供實(shí)時(shí)雙向通信的基礎(chǔ)設(shè)施，是智能配電網(wǎng)的信息 交互平臺(tái)，也是電網(wǎng)智能化建設(shè)的第一歩。AMI設(shè)備所占智能配電網(wǎng)投資比例最大，而其中自動(dòng)抄表系統(tǒng)更是AMI的基礎(chǔ)與重要組成部分。自動(dòng)抄表(Automatic Meter Reading-AMR)技術(shù)是指采用現(xiàn)代通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)客戶電能消費(fèi)情況進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控、實(shí)時(shí)采集和傳輸處理的ー門新興技木。國家電網(wǎng)公司明確指出要為開放居民生活用電市場(chǎng)做準(zhǔn)備，確立了“ー戶ー表、集中抄表、銀行聯(lián)網(wǎng)”的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)。如何把龐大且分散的用電量信息及其它數(shù)據(jù)及時(shí)有效且準(zhǔn)確無誤地收集、統(tǒng)計(jì)及分析，成為供電企業(yè)迫切需要解決的問題。如果僅憑抄表工人挨家挨戶地抄表，不僅使得工作效率低下，而且由人工抄表所帯來的漏抄、誤抄、估抄，甚至抄表人員伙同用電戶盜電等現(xiàn)象，都會(huì)給供電企業(yè)帶來不可估量的損失。供電企業(yè)急需ー種投資較少、安裝及維護(hù)方便、通信可靠、計(jì)量準(zhǔn)確的電能表遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表方案。就國內(nèi)外研究現(xiàn)狀而言，自動(dòng)抄表系統(tǒng)主要是從采集和傳輸兩個(gè)方面為重點(diǎn)進(jìn)行的。目前，電カ系統(tǒng)自動(dòng)抄表方式主要有總線(RS-485、RS-232等)、無線(RF、紅外、GPRS等)、電カ線載波(普通、擴(kuò)頻)、零相超窄帶(TURTLE)、超窄帶極低頻(UNB)及エ頻過零調(diào)制(PFC)跨變壓器臺(tái)區(qū)方式等?；谧詣?dòng)抄表系統(tǒng)的點(diǎn)多面廣的特點(diǎn)，單純采用有線傳輸方式，具有線路維護(hù)工作量大、通信沖突頻繁、受干擾影響大、穩(wěn)定性不高等缺點(diǎn)，而無線通信技術(shù)很好地解決了這些問題，但是因?yàn)樽詣?dòng)抄表系統(tǒng)的復(fù)雜性和特殊性，單純依靠某ー種無線通信技術(shù)，仍然無法滿足現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際要求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了解決上述問題，提供ー種采用多種通信方式的自動(dòng)抄表系統(tǒng)，它具有覆蓋范圍廣、使用簡(jiǎn)單方便、節(jié)省人力、遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。底層電能表與采集器之間采用RS-485線連接；中層通信網(wǎng)絡(luò)采用RF模塊建立起采集器與集中器的通信；頂層通信網(wǎng)絡(luò)，集中器通過GPRS模塊利用公網(wǎng)與主站通信，甚至可以考慮將3G通信技術(shù)運(yùn)用于集中器到控制中心的通信。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案自動(dòng)抄表系統(tǒng)，它包括至少ー個(gè)電能表，電能表通過RS-485總線與采集器通信，采集器通過射頻模塊與集中器通信，集中器通過GPRS/3G與主站進(jìn)行通信。所述電能表為具有標(biāo)準(zhǔn)RS-485串行接ロ的智能電表。所述采集器安裝于電表箱內(nèi)。所述集中器能夠與250個(gè)采集器連接，每個(gè)采集器能夠與128個(gè)電能表連接。所述主站采用エ業(yè)控制用計(jì)算機(jī)。[0012]工作原理本系統(tǒng)底層的電能表數(shù)據(jù)通過RS-485總線傳輸?shù)讲杉?，采集器通過RF技術(shù)進(jìn)行通信，采用自動(dòng)中繼、自動(dòng)路由等方法組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)特定區(qū)域的數(shù)據(jù)傳遞，最后經(jīng)由集中器通過GPRS/3G上層數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)與主站進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)電表的集中、分組、點(diǎn)抄、實(shí)時(shí)、定時(shí)(按用戶順序)、前某一天(最多30天)以及指定日電量的抄錄服務(wù)。本實(shí)用新型的有益效果I、電能表和采集器采用RS-485總線作為通信信道，實(shí)現(xiàn)了專線專用；且既保證了通信質(zhì)量，成本又不是很高，其通信協(xié)議還可根據(jù)需要靈活制定。2、采集器與集中器采用RF技術(shù)建立通信信道，具有低成本、低功耗和對(duì)等通信三個(gè)重要優(yōu)勢(shì)；3、集中器與主站之間往往相隔很遠(yuǎn)，僅憑短距離無線通信技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳輸，系統(tǒng)選擇GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通信。其優(yōu)點(diǎn)是無需另外布線，抗干擾性好，抄表范圍廣， 系統(tǒng)傳輸容量大，數(shù)據(jù)傳送速率高，建設(shè)成本及通信費(fèi)用低。

圖I為自動(dòng)抄表系統(tǒng)原理圖；圖2為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例；圖3為采集器功能框圖；圖4為集中器功能框具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步說明。自動(dòng)抄表系統(tǒng)雖然種類繁多，但其原理框架基本上如圖I所示，由電能表、采集器、集中器及主站計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)四部分組成，這四部分之間通過通信信道進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和米集。電能表是系統(tǒng)最末端的設(shè)備，可記錄存儲(chǔ)用戶耗費(fèi)電能的信息，一般分為傳統(tǒng)機(jī)械型和脈沖輸出型兩種。其中機(jī)械式電能表需要安裝相應(yīng)的傳感器以滿足信號(hào)的采集，而脈沖輸出型電能表則可以直接輸出脈沖信號(hào)到采集器。但是，采用脈沖電能表，尤其是機(jī)電式脈沖電能表是ー種過渡性方案，不是長(zhǎng)久之計(jì)。智能型電子電能表才是電能表數(shù)字化的高級(jí)階段，是代表發(fā)展趨勢(shì)的現(xiàn)代電能表。例如，三相多功能電子電能表，具有復(fù)費(fèi)率功能的單相載波表等均屬此列。本系統(tǒng)采用的電能表均為具有標(biāo)準(zhǔn)RS-485串行接ロ的智能電表。采集器主要負(fù)責(zé)對(duì)電能表傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行采集處理，存儲(chǔ)結(jié)果，并根據(jù)需要與上一級(jí)站點(diǎn)集中器進(jìn)行通信。采集器內(nèi)部有充電電池作為后備電源，在供電線路停電的情況下，由每個(gè)采集器的電池單獨(dú)向采集器和電能表供電，不會(huì)影響采集器的正常抄收工作。同時(shí)，采集器還應(yīng)具備其它方式(如紅外)的通信功能，以便在采集器與外界聯(lián)系中斷時(shí)，可采用半自動(dòng)的方式進(jìn)行抄表。集中器在整個(gè)系統(tǒng)中起著承上啟下的作用，它能夠接收并下達(dá)主站的命令，抄收儲(chǔ)存各采集器的數(shù)據(jù)，并通過一定的傳輸介質(zhì)將數(shù)據(jù)傳至主站進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。集中器應(yīng)具備幾種接ロ，用來與不同的接ロ設(shè)備相連應(yīng)具有紅外接ロ及管理軟件以便現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試檢查與設(shè)置；本地網(wǎng)接ロ及相應(yīng)的管理軟件與規(guī)約處理；上級(jí)網(wǎng)絡(luò)接ロ及管理軟件與規(guī)約處理；相應(yīng)的存儲(chǔ)能力，可保存歷史數(shù)據(jù)與事件紀(jì)錄；時(shí)鐘與日歷功能，能適應(yīng)復(fù)費(fèi)率及定時(shí)抄表；還有顯示功能、統(tǒng)計(jì)功能以及報(bào)警功能等。主站系統(tǒng)由工作站和相應(yīng)軟件體系構(gòu)成，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和信息發(fā)布系統(tǒng)等，可接收和儲(chǔ)存各用戶的電カ數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、匯總計(jì)費(fèi)和報(bào)表打印等工作。其擔(dān)當(dāng)著整個(gè)系統(tǒng)的總控制及管理工作，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)立足于平臺(tái)化，可以支持各種標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備和規(guī)約，具有良好的伸縮性及構(gòu)建分布式系統(tǒng)的能力，容易與其它自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)接口和集成。通信網(wǎng)絡(luò)是自動(dòng)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸信道，通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)是構(gòu)建自動(dòng)抄表系統(tǒng)的核心，占據(jù)了投資的大部分。按照通信介質(zhì)的不同，通信信道可以分為有線方式和無線方式。有線方式主要包括電カ線載波、總線、電話線和光纖通信等；無線方式主要包括GPRS、GSM、紅外及RF等。除此之外還有許多新技術(shù)不斷在自動(dòng)抄表技術(shù)中出現(xiàn)，如3G技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、CDMA技術(shù)、無線局域網(wǎng)，以太網(wǎng)技術(shù)等。不同的通信方式有不同的優(yōu)缺 點(diǎn)，在實(shí)際工程中應(yīng)該因地制宜的選擇合適的通信方式來完成抄表任務(wù)。通信方案的選擇要綜合考慮地理環(huán)境、用戶用能行為、技術(shù)水平、管理體制和投資成本等因素。由于電カ系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)情況十分復(fù)雜，自動(dòng)抄表系統(tǒng)更有其分散性，単獨(dú)依靠某ー種通信方式往往無法達(dá)到理想效果，只有采用復(fù)合通信方案，綜合不同通信方式的特點(diǎn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，因地制宜，才能得到適合現(xiàn)場(chǎng)要求的通信模式。處于自動(dòng)抄表系統(tǒng)最底層的通信信道，由于電能表和采集器之間的距離較短，布線方便，且對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率的要求不是很高，宜采用有線抄表方式。出于對(duì)數(shù)據(jù)傳輸可靠性及成本的考慮，系統(tǒng)采用RS-485總線作為通信信道，以實(shí)現(xiàn)專線專用。既保證了通信質(zhì)量，成本又不是很高，其通信協(xié)議還可根據(jù)需要靈活制定。采集器與集中器，尤其是集中器與主站之間，如果采用有線方式作為通信信道，那么長(zhǎng)距離的布線是不可避免的，布線的任務(wù)重、投資大，且存在著短路、斷路等諸多隱患，錯(cuò)綜復(fù)雜的線路還會(huì)使系統(tǒng)調(diào)試和維護(hù)的困難加大。另外，現(xiàn)代化的小區(qū)出于美觀的考慮，對(duì)布線往往有嚴(yán)格的要求，這更增加了采用有線方式的難度。因此，系統(tǒng)選擇無線網(wǎng)絡(luò)作為采集器與集中器、集中器與主站之間的通信信道。通常，一個(gè)抄表系統(tǒng)中的采集器與集中器相隔不會(huì)太遠(yuǎn)，考慮到短距離無線通信的低成本、低功耗和對(duì)等通信三個(gè)重要優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)采用RF技術(shù)建立采集器與集中器之間的通信信道。集中器與主站之間往往相隔很遠(yuǎn)，僅憑短距離無線通信技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳輸，系統(tǒng)選擇GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通信。其優(yōu)點(diǎn)是無需另外布線，抗干擾性好，抄表范圍廣，系統(tǒng)傳輸容量大，數(shù)據(jù)傳送速率高，建設(shè)成本及通信費(fèi)用低。隨著3G通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸速率及傳輸質(zhì)量有了很大的提高，這使得可傳輸圖形圖像數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)抄表系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成為可能。將3G通信技術(shù)運(yùn)用于自動(dòng)抄表系統(tǒng)的構(gòu)建，不僅可取代GPRS在集中器到控制中心的通信方式，甚至有可能從用戶終端到采集器的通信也直接采用它來完成。這樣可以避免電能表數(shù)據(jù)信息在不同通信方式之間傳播的信號(hào)方式的轉(zhuǎn)換，無疑可減少相應(yīng)的不確定因素導(dǎo)致的測(cè)量誤差。此外，系統(tǒng)可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的電能表進(jìn)行一定清晰度要求的圖形圖像采集，并傳輸至后方的主站，這樣供電部門就能觀測(cè)到抄表系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題，提高系統(tǒng)的安全可靠性。[0032]本系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例如圖2所示，其采用了 RS-485總線、RF及GPRS/3G等多種通信手段進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，具有覆蓋范圍廣、使用簡(jiǎn)單方便、節(jié)省人力、遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。其中RS-485總線是本系統(tǒng)底層數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)的通信方式，中層數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)采用RF技術(shù)進(jìn)行通信，采用自動(dòng)中繼、自動(dòng)路由等方法組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)特定區(qū)域的數(shù)據(jù)傳遞，最后經(jīng)由集中器通過GPRS/3G上層數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)與主站進(jìn)行通信。系統(tǒng)的電能表均采用具有標(biāo)準(zhǔn)RS-485串行接ロ的智能電表。采集器一般安裝于電表箱內(nèi)，方便電能表數(shù)據(jù)的采集。本系統(tǒng)采集器最多可采集128 (32X4)個(gè)電能表，采集器的主要功能如圖3所示。集中器安裝的位置應(yīng)盡可能兼顧所有采集器，以采集器所圍成幾何圖形的中心位置安裝為宜，但為了給集中器取220V工作電源方便，亦可將集中器安裝在小區(qū)配電室，集中器的天線應(yīng)放置于GPRS/3G信號(hào)較好的位置。本系統(tǒng)集中器最多可容
納250個(gè)采集器32000個(gè)居民電能表，集中器的主要功能如圖4所示。系統(tǒng)的主站采用エ業(yè)控制用計(jì)算機(jī)，可提供集中、分組、點(diǎn)抄、實(shí)時(shí)、定時(shí)(按用戶順序)、前某一天(最多30天)以及指定日電量的抄錄服務(wù)，抄回的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中或者服務(wù)器上。計(jì)算機(jī)提供友好的Windows操作界面，用戶抄表數(shù)據(jù)顯示直觀易懂，可將其倒入其它類型的數(shù)據(jù)庫或表格，并可利用打印機(jī)將數(shù)據(jù)全部打印出來。此外，主站還具有對(duì)集中器的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)、參數(shù)進(jìn)行設(shè)置、時(shí)間進(jìn)行校正的功能。上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求1.自動(dòng)抄表系統(tǒng)，其特征是，它包括至少ー個(gè)電能表，電能表通過RS-485總線與采集器通信，采集器通過射頻模塊與集中器通信，集中器通過GPRS/3G與主站進(jìn)行通信。
2.如權(quán)利要求I所述的自動(dòng)抄表系統(tǒng)，其特征是，所述電能表為具有標(biāo)準(zhǔn)RS-485串行接ロ的智能電表。
3.如權(quán)利要求I所述的自動(dòng)抄表系統(tǒng)，其特征是，所述采集器安裝于電表箱內(nèi)。
4.如權(quán)利要求I所述的自動(dòng)抄表系統(tǒng)，其特征是，所述集中器能夠與250個(gè)采集器連接，每個(gè)采集器能夠與128個(gè)電能表連接。
5.如權(quán)利要求I所述的自動(dòng)抄表系統(tǒng)，其特征是，所述主站采用エ業(yè)控制用計(jì)算機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種自動(dòng)抄表系統(tǒng)，它包括至少一個(gè)電能表，電能表通過RS-485與采集器連接，采集器通過RF模塊與集中器通信，集中器通過GPRS/3G與主站進(jìn)行通信。本系統(tǒng)底層的電能表和采集器采用RS-485總線作為通信信道，實(shí)現(xiàn)了專線專用；既保證了通信質(zhì)量，成本又不是很高，其通信協(xié)議還可根據(jù)需要靈活制定。采集器與集中器采用RF技術(shù)建立通信信道，具有低成本、低功耗和對(duì)等通信三個(gè)重要優(yōu)勢(shì)；集中器與主站之間選擇GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通信，具有無需另外布線，抗干擾性好，抄表范圍廣，系統(tǒng)傳輸容量大，數(shù)據(jù)傳送速率高，建設(shè)成本及通信費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G08C19/00GK202434042SQ201120490008
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者劉瑩, 時(shí)波, 李明, 李芹, 王壯壯, 申秋平, 袁凱, 陳建 申請(qǐng)人:李明