CN105427569A - 一种智能抄表系统及其抄表方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能抄表系统及其抄表方法，包括n块智能电表、集中器、接收器、主机和远程网络监控中心；智能电表：用于采集电表的电压、电流、功率、用电量、剩余电量数据，并对数据进行协议打包处理和存储；集中器：用于接收协议打包处理好的数据，然后对协议打包处理好的数据进行封装处理和存储；接收器：用于接收集中器中存储的封装处理好的数据；主机：用于接收封装处理好的数据，并进行显示和存储，对封装处理好的数据进行配置，对配置好的数据进行网络远程发布；远程网络监控中心：用于通过光纤传输，远程查看主机网络远程发布的数据，这种智能抄表系统及其抄表方法，传输数据及时、准确，系统安全稳定，成本低。

Description

一种智能抄表系统及其抄表方法

技术领域

本发明涉及抄表技术领域，尤其涉及一种智能抄表系统及其抄表方法。

背景技术

目前，我们国家的用电量的计费管理，主要还是采用人工的抄表方式。供电局的工作人员定期赶到居民小区或工厂，对每一户和每个工厂进行依次抄表，然后统计并计算出费用。然后居民到指定管理部门缴纳电费。这种方式浪费了大量的人力、物力和时间。对管理部门而言，不能实时掌握用户用电量的情况，对用户的耗能情况难以进行严谨的统计和调查工作，不利于现代社会的发展要求和科学的统一调度。随着社会的不断发展，这种矛盾日益凸显、加剧。

智能抄表系统(SmartMeterReading，简称SMR)是一种不需要人员到达现场就可以完成抄表的新型的抄表方式。它采用了通信技术、计算机技术和远程监控技术等技术。能够自动读取电表数据，实时传送数据和自动存储数据等功能的智能系统。它利用了全程自动化的解决方案，实现了人力的完全解放。并成功避免了以往人工抄表方式的弊端且系统灵活多变，适应能力较强，对应用场合的环境要求较低。

目前，国外的发达国家和地区应用的远程抄表技术，主要用以下三种方式：集中抄表；电力载波传输以及FTTB+LAN传输。但这三种方案都有其自身的缺陷，如集中抄表系统只能解决了不用进入用户家庭抄表的问题；电力载波传输中容易受到干扰，数据传输的保真度较低；FTTB+LAN传输由于投资金额较大，其应用范围很难达到智能抄表系统的要求。

目前，国内智能抄表系统应用有三种方式，分别是IC卡片的智能抄表方式、电力载波的智能抄表方式和GSM短信方式的智能抄表方式。IC卡片的智能抄表方式经常出现误报警。

电力载波的智能抄表方式在电力网的传输有效数据中，容易遭受无线电、电磁干扰、脉冲等信号的干扰，导致传输的数据失效或者出错。

GSM短信方式的智能抄表方式缺点也很明显，首先每条短信数据容量有限制。再者本系统实时性和可靠性能比较差，有可能发生信息延迟和丢失现象，且时有发生，所以不适合应用在数据量大的系统中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能抄表系统及其抄表方法，传输数据及时、准确，系统安全稳定，成本低。

本发明为解决上述技术问题，提供了一种智能抄表系统，包括n块智能电表、集中器、接收器、主机和远程网络监控中心；智能电表：用于采集电表的电压、电流、功率、用电量、剩余电量数据，并对数据进行协议打包处理和存储，然后把协议打包处理好的数据通过RS-485总线发送给集中器；集中器；用于接收协议打包处理好的数据，然后对协议打包处理好的数据进行封装处理和存储，通过NRF24L01无线通信模块把封装处理好的数据发送给接收器；接收器：用于接收集中器发送的封装处理好的数据，然后通过RS-232串口通信方式将封装处理好的数据发送给主机；主机：用于接收封装处理好的数据，并进行显示和存储，对封装处理好的数据进行配置，对配置好的数据进行网络远程发布；远程网络监控中心：用于通过光纤传输，远程查看主机网络远程发布的数据。

上述智能电表内设有51微处理器、存储器和RS-485接口芯片，51微处理器用于采集电表的电压、电流、功率、用电量、剩余电量数据，并对数据进行协议打包处理，存储器用于存储协议打包处理好的数据，RS-485接口芯片用于接收或发送RS-485总线的通信数据，RS-485总线通信采用半双工的工作模式。

上述RS-485接口芯片采用的是SP485EE芯片。

上述智能电表数量n为1～255。

上述集中器包括：S3C2440微处理器、按键、液晶显示屏和存储模块，按键、液晶显示屏和存储模块分别与S3C2440微处理器连接，S3C2440微处理器用于对协议打包处理好的数据进行封装处理，存储模块用于对协议打包处理好的数据进行存储，液晶显示屏用于显示封装处理好的数据并进行人机交互，按键采用外部中断的方式接入S3C2440微处理器，用于中断S3C2440微处理器读取协议打包处理好的数据和发送封装处理好的数据，液晶显示屏采用的是TQ043TSCM液晶显示屏。

上述RS-485总线与S3C2440微处理器之间通过6N137高速光耦合器进行电气隔离。

上述接收器采用的是三星的S3C2440微处理器。

一种智能抄表系统的抄表方法，包括以下步骤：

首先，通过智能电表采集电表的电压、电流和功率、用电量及剩余电量数据，并对电压、电流和功率、用电量及剩余电量数据进行协议打包处理，然后将协议打包处理好的数据发送给集中器；

其次，通过集中器采集智能电表协议打包处理好的数据，并对数据进行封装处理和存储，并将封装处理好的数据发送给接收器；

再次，通过接收器接收封装处理好的数据，然后将封装处理好的数据传送给主机；

然后，通过主机显示和存储封装处理好的数据，并对封装处理好的数据进行配置，将配置好的数据进行远程网络发布；

最后，通过远程网络监控中心查看主机远程网络发布的数据。

RS-232。

与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：

1、智能电表通过RS-485总线与集中器进行数据交换。实时监听集中器的命令，RS-485总线通信可以很好的防止噪声干扰，准确做到传送数据及时、准确。

2、选择SP485EE为RS-485通信芯片，有较强的故障保护功能，价格较低，而且能获得较好的通信速度和增加通信距离，采用6N137高速光耦合器实现RS-485总线与S3C2440的电气隔离，起到了较好的保护作用，实现了系统的稳定性和安全性，并降低了系统的维护成本。

3、集中器设置按键，主要是为了处理紧急情况下的抄表任务和调试情况下的调试抄表，可以实现紧急抄表和定时抄表双重抄表功能。

4、S3C2440微处理器具有优秀的集成功能和强大的处理能力，而且S3C2440微处理器具有一套完整的通用型系统外部设备减少了系统的硬件成本。

附图说明

图1为智能抄表系统框图。

图中：1-智能电表，2-集中器，3-接收器，4-主机，5-远程网络监控中心。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示，一种智能抄表系统，包括n块智能电表1、集中器2、接收器3、主机4和远程网络监控中心5；智能电表1：用于采集电表的电压、电流、功率、用电量、剩余电量数据，并对数据进行协议打包处理和存储，然后把协议打包处理好的数据通过RS-485总线发送给集中器2；集中器2：用于接收协议打包处理好的数据，然后对协议打包处理好的数据进行封装处理和存储，通过NRF24L01无线通信模块把封装处理好的数据发送给接收器3；接收器3：用于接收集中器2发送的封装处理好的数据，然后通过RS-232串口通信方式将封装处理好的数据发送给主机4；主机4：用于接收封装处理好的数据，并进行显示和存储，对封装处理好的数据进行配置，对配置好的数据进行网络远程发布；远程网络监控中心5：用于通过光纤传输，远程查看主机4网络远程发布的数据。

上述智能电表1内设有51微处理器、存储器和RS-485接口芯片，51微处理器用于采集电表的电压、电流、功率、用电量、剩余电量数据，并对数据进行协议打包处理，存储器用于存储协议打包处理好的数据，RS-485接口芯片用于接收或发送RS-485总线的通信数据，RS-485总线通信采用半双工的工作模式。

上述RS-485接口芯片采用的是SP485EE芯片。

上述智能电表1数量n为1～255。

上述集中器2包括：S3C2440微处理器、按键、液晶显示屏和存储模块，按键、液晶显示屏和存储模块分别与S3C2440微处理器连接，S3C2440微处理器用于对协议打包处理好的数据进行封装处理，存储模块用于对协议打包处理好的数据进行存储，液晶显示屏用于显示封装处理好的数据并进行人机交互，按键采用外部中断的方式接入S3C2440微处理器，用于中断S3C2440微处理器读取协议打包处理好的数据和发送封装处理好的数据，液晶显示屏采用的是TQ043TSCM液晶显示屏。

上述RS-485总线与S3C2440微处理器之间通过6N137高速光耦合器进行电气隔离。

上述接收器3采用的是三星的S3C2440微处理器。

一种智能抄表系统的抄表方法，包括以下步骤：

首先，通过智能电表1采集电表的电压、电流和功率、用电量及剩余电量数据，并对电压、电流和功率、用电量及剩余电量数据进行协议打包处理，然后将协议打包处理好的数据发送给集中器2；

其次，通过集中器2采集智能电表1协议打包处理好的数据，并对数据进行封装处理和存储，并封装处理好的数据发送给接收器3；

再次，通过接收器3接收封装处理好的数据，然后将封装处理好的数据传送给主机4；

然后，通过主机4显示和存储封装处理好的数据，并对封装处理好的数据进行配置，将配置好的数据进行远程网络发布；

最后，通过远程网络监控中心5查看主机4远程网络发布的数据。

智能电表1通过RS-485总线与集中器进行数据交换，实时监听集中器的命令，RS-485总线通信可以很好的防止噪声干扰，准确做到传送数据及时、准确。

RS-485总线通信采用主从结构通信，理论上，每个主机可以挂靠255块从机，从而很好的满足抄表系统的要求，即一台集中器可以最多连接255台智能电表，在通信采用9600波特率的情况下，最远距离可以达到1200米，完全可以满足通信距离的需要。

本智能抄表系统，以S3C2440芯片作为集中器2的核心处理器来构建硬件平台，以RS-485通信和NRF24L01无线通信的双通信方式采集信息，采用NI公司的LabVIEW编写上位机界面，将得到的抄表数据存储到主机4中，通过远程网络监控中心5可以进行远程实时查询等功能。

主机4能够使在场的监视人员，准备了解各个用户的用电情况，也可以只作为远程数据传输的纽带，为远程网络监控中心5实时传送准确的数据，也可为用户提供其使用电能情况。

集中器2设置按键，主要是为了处理紧急情况下的抄表任务和调试情况下的调试抄表，按键采用外部中断的方式接入微处理器。按键采用轻触开关，只给微处理器一个低电平信号，然后启动外部中断，进入相应的处理，可以实现紧急抄表和定时抄表双重抄表功能。

集中器2的主要功能是定时方式下或者紧急中断方式下收集智能电表1的数据并传送给接收器3，集中器2向下通过RS-485的总线与智能电表1通信，向上借助NRF24L01与接收器3进行通信，集中器2设计了紧急情况时的按键。

在系统中采用中断读取和发送数据，系统中采用两种中断方式，分别是定时器0和按键中断。第一种，定时器0产生精确的时间间隔，以产生中断，系统设计定时30分钟后自动读取智能电表1数据，把数据处理并封装后，传送给接收3；第二种是通过按键，进入外部中断处理，然后读取所需智能电表1的数据。

在本系统中的液晶显示器，负责显示系统时间和显示智能电表的数据，起到人机交互的作用，它可以显示每秒刷新系统实时时钟并显示，并且可以记录最近一次的读取智能表数据的时间，并且可以显示最近一次读取到的各个智能表的数据。

远程网络监控中心5可以实时监控智能电表1数据，并做出合理的供电布局。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包在本发明范围内。

Claims (8)

1.一种智能抄表系统，其特征在于，包括n块智能电表、集中器、接收器、主机和远程网络监控中心；

智能电表：用于采集电表的电压、电流、功率、用电量、剩余电量数据，并对数据进行协议打包处理和存储，然后把协议打包处理好的数据通过RS-485总线发送给集中器；

集中器：用于接收协议打包处理好的数据，然后对协议打包处理好的数据进行封装处理和存储，通过NRF24L01无线通信模块把封装处理好的数据发送给接收器；

接收器：用于接收集中器发送的封装处理好的数据，然后通过RS-232串口通信方式将封装处理好的数据发送给主机；

主机：用于接收封装处理好的数据，并进行显示和存储，对封装处理好的数据进行配置，对配置好的数据进行网络远程发布；

远程网络监控中心：用于通过光纤传输，远程查看主机网络远程发布的数据。

2.根据权利要求1所述的智能抄表系统，其特征在于，所述智能电表内设有51微处理器、存储器和RS-485接口芯片，51微处理器用于采集电表的电压、电流、功率、用电量、剩余电量数据，并对数据进行协议打包处理，存储器用于存储协议打包处理好的数据，RS-485接口芯片用于接收或发送RS-485总线的通信数据，RS-485总线通信采用半双工的工作模式。

3.根据权利要求2所述的智能抄表系统，其特征在于，所述RS-485接口芯片采用的是SP485EE芯片。

4.根据权利要求1所述的智能抄表系统，其特征在于，所述智能电表数量n为1～255。

5.根据权利要求2所述的智能抄表系统，其特征在于，所述集中器包括：S3C2440微处理器、按键、液晶显示屏和存储模块，按键、液晶显示屏和存储模块分别与S3C2440微处理器连接，S3C2440微处理器用于对协议打包处理好的数据进行封装处理，存储模块用于对协议打包处理好的数据进行存储，液晶显示屏用于显示封装处理好的数据并进行人机交互，按键采用外部中断的方式接入S3C2440微处理器，用于中断S3C2440微处理器读取协议打包处理好的数据和发送封装处理好的数据，液晶显示屏采用的是TQ043TSCM液晶显示屏。

6.根据权利要求5所述的智能抄表系统，其特征在于，所述RS-485总线与S3C2440微处理器之间通过6N137高速光耦合器进行电气隔离。

7.根据权利要求1所述的智能抄表系统，其特征在于，所述接收器采用的是三星的S3C2440微处理器。

8.根据权利要求1～7任一权利要求所述的智能抄表系统的抄表方法，包括以下步骤：

首先，通过智能电表采集电表的电压、电流和功率、用电量及剩余电量数据，并对电压、电流和功率、用电量及剩余电量数据进行协议打包处理，然后将协议打包处理好的数据发送给集中器；

其次，通过集中器采集智能电表协议打包处理好的数据，并对数据进行封装处理和存储，并将封装处理好的数据发送给接收器；

再次，通过接收器接收封装处理好的数据，然后将封装处理好的数据传送给主机；

然后，通过主机显示和存储封装处理好的数据，并对封装处理好的数据进行配置，将配置好的数据进行远程网络发布；

最后，通过远程网络监控中心查看主机远程网络发布的数据。