基于rf和gprs/3g的自動抄表系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自動抄表技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于RF和GPRS/3G的自動抄表系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自動抄表(Automatic Meter Reading-AMR)技術(shù)是指采用現(xiàn)代通信技術(shù)和計算機技術(shù)，對客戶電能消費情況進行遠方監(jiān)控、實時采集和傳輸處理的一門新興技術(shù)。國家電網(wǎng)公司明確指出要為開放居民生活用電市場做準備，確立了“一戶一表、集中抄表、銀行聯(lián)網(wǎng)”的長遠目標。如何把龐大且分散的用電量信息及其它數(shù)據(jù)及時有效且準確無誤地收集、統(tǒng)計及分析，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，而且由人工抄表所帶來的漏抄、誤抄、估抄，甚至抄表人員伙同用電戶盜電等現(xiàn)象，都會給供電企業(yè)帶來不可估量的損失。供電企業(yè)急需一種投資較少、安裝及維護方便、通信可靠、計量準確的電能表遠程自動抄表方案。
[0003]自動抄表系統(tǒng)主要是從采集和傳輸兩個方面為重點進行的。目前，電力系統(tǒng)自動抄表方式主要有:總線(RS-485、RS-232等)、無線(RF Jl^hGPRS等)、電力線載波(普通、擴頻)、零相超窄帶(TURTLE)、超窄帶極低頻(UNB)及工頻過零調(diào)制(PFC)跨變壓器臺區(qū)方式等?；谧詣映硐到y(tǒng)的點多面廣的特點，單純采用有線傳輸方式，具有線路維護工作量大、通信沖突頻繁、受干擾影響大、穩(wěn)定性不高等缺點，隨著無線通信數(shù)字網(wǎng)絡的發(fā)展，無線自動抄表已成為發(fā)展的必然趨勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提出了一種基于RF和GPRS/3G的自動抄表系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)綜合多種通信模式，采用復合通信方式，抄表范圍廣，永遠在線，系統(tǒng)傳輸容量大，數(shù)據(jù)傳送速率高，建設成本和通信費用較低。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種基于RF和GPRS/3G的自動抄表系統(tǒng)，包括:通信總線、RF模塊、GPRS或者3G無線通信模塊、電能表、采集器、集中器以及主站；
[0007]所述采集器和集中器分別與若干電能表通過通信總線連接，所述集中器與若干采集器之間分別通過RF模塊進行通信；所述集中器與主站之間通過GPRS或者3G無線通信模塊進行通信；所述RF模塊包括RF芯片以及與RF芯片連接的單片機。
[0008]所述通信總線為RS-485總線，采集器與智能電表之間采用RS-485總線進行通信。
[0009]所述電能表為機械式電能表、脈沖輸出型電能表或者智能型電子電能表。
[0010]所述采集器包括:采集器主控制器以及與所述采集器主控制器分別連接的數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊以及中繼轉(zhuǎn)發(fā)模塊和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)接口 ；
[0011]所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集電能表實時數(shù)據(jù)、整點數(shù)據(jù)、凍結(jié)數(shù)據(jù)以及報警數(shù)據(jù)；
[0012]所述數(shù)據(jù)通信模塊包括無線通信單元、RS-485總線通信單元以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)單元；所述無線通信單元與集中器通信，所述485總線通信單元與電能表連接。
[0013]所述每個采集器內(nèi)部均設有充電電池作為后備電源。
[0014]所述集中器包括:集中器主控制器以及與所述集中器主控制器分別連接的數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)通信模塊以及數(shù)據(jù)存儲模塊；
[0015]所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集電能表實時數(shù)據(jù)、整點數(shù)據(jù)、凍結(jié)數(shù)據(jù)以及報警數(shù)據(jù)；
[0016]所述數(shù)據(jù)通信模塊包括:GPRS通信單元、本地通信單元、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)接口、級聯(lián)接口以及UDI接口 ；所述GPRS通信單元與主站通信，本地通信單元與電能表通信。
[0017]所述集中器還具有紅外接口、本地網(wǎng)接口、上級網(wǎng)絡接口 ；同時具有顯示屏以及報警模塊。
[0018]一種基于RF和GPRS/3G的自動抄表系統(tǒng)的工作方法，包括:電能表記錄存儲用戶耗費電能的信息；采集器對電能表傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行采集處并存儲，并通過RF技術(shù)與集中器進行通信；集中器抄收并儲存各采集器的數(shù)據(jù)，并通過GPRS或者3G無線通信技術(shù)將數(shù)據(jù)傳至主站進行數(shù)據(jù)處理，主站接收和儲存各用戶的電力數(shù)據(jù)，進行統(tǒng)計、分析、匯總計費和報表打印；同時，集中器接收主站的命令并傳送至各采集器；所述采集器同時具備紅外通信功能，在采集器與外界聯(lián)系中斷時，采用半自動的方式進行抄表。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:
[0020]本發(fā)明采用RF技術(shù)傳輸電表度數(shù)，不論在戶外室內(nèi)均可正確、快速、及時地進行自動抄表。與有線抄表方式相比，具有組網(wǎng)十分靈活、方便、維護簡便等特點，且避免了有線抄表系統(tǒng)布線不方便、施工量大等問題。
[0021]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，由每個采集器的電池單獨向采集器和電能表供電，不會影響采集器的正常抄收工作。
[0022]本發(fā)明因地制宜，揚長避短，充分發(fā)揮了三種通信方式的優(yōu)勢。在底層通信網(wǎng)絡中，由于電能表和采集器之間的距離較短，布線方便，且對數(shù)據(jù)傳輸速率的要求不是很高，選擇RS485，既保證了通信質(zhì)量，又節(jié)約了成本，其通信協(xié)議還可根據(jù)需要靈活制定。中層通信網(wǎng)絡，利用RF技術(shù)實現(xiàn)采集器與集中器的通信，低成本、低功耗、可對等通信且組網(wǎng)迅速。最上層的集中器與主站之間的遠程通信網(wǎng)絡采用GPRS技術(shù)，抗干擾性好，抄表范圍廣，永遠在線，系統(tǒng)傳輸容量大，數(shù)據(jù)傳送速率高，而建設成本和通信費用還低。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明自動抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明采集器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明集中器結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實施方式】
:
[0026]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明做進一步說明:
[0027]一種基于RF和GPRS/3G的自動抄表系統(tǒng)，如圖1所示，包括:通信總線、RF模塊、GPRS或者3G無線通信模塊、電能表、采集器、集中器以及主站；
[0028]采集器和集中器分別與若干電能表通過通信總線連接，集中器與若干采集器之間分別通過RF模塊進行通信；集中器與主站之間通過GPRS或者3G無線通信模塊進行通信；RF模塊包括RF芯片以及與RF芯片連接的單片機。
[0029]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，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)運用于集中器到控制中心的通信。
[0030]RF技術(shù)是一種近距離、低復雜度、低功耗、低成本和較低傳輸速率的無線通信技術(shù)。本系統(tǒng)采用RF技術(shù)傳輸電表度數(shù)，不論在戶外室內(nèi)均可正確、快速、及時地進行自動抄表。
[0031]RF模塊采用單片機加RF芯片的形式，這樣單片機與RF芯片之間可靈活搭配，選用C8051F系列的單片機來控制RF芯片，使得無線通信的開發(fā)比較簡單，可以利用的資源多，擴展功能也很方便。
[0032]電能表是系統(tǒng)最末端的設備，可記錄存儲用戶耗費電能的信息，一般分為傳統(tǒng)機械型、脈沖輸出型以及智能型電子電能表。其中，機械式電能表需要安裝相應的傳感器以滿足信號的采集；脈沖輸出型電能表則可以直接輸出脈沖信號到采集器；智能型電子電能表才是電能表數(shù)字化的高級階段，是代表發(fā)展趨勢的現(xiàn)代電能表。例如，三相多功能電子電能表，具有復費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準RS-485串行接口的智能電表。
[0033]如圖2所示，采集器主要負責對電能表傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行采集處理，存儲結(jié)果，并根據(jù)需要與上一級站點集