CN106530654B - 一种电力远程抄表系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力远程抄表系统，包括普通电表和智能电表；楼宇采集器和智能电表与集中器连接；集中器通过无线通讯方式与抄表中心服务器之间实现双向数据传输。本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体的说，本发明以现有的载波集抄系统为基础，配合使用电能表，在远程集中抄表主站的管理控制下，实现了远程抄表系统的预付费功能和停送电控制功能，彻底解决了长期困扰电力部门的电费回收难题，提高了管理水平和服务水平。

Description

一种电力远程抄表系统

技术领域

本发明涉及电力设备技术领域，具体涉及到一种电力远程抄表系统。

背景技术

电力抄表是现代电力系统中的一个重要环节，传统的电力抄表多是通过人工定时到现场抄取数据，不仅会耗费大量的人力资源，而且在数据的时实性、准确性上都存在着许多不足之处。

众所周知，传统上对于民用水表、电表、热量表和燃气表四表的计量收费和管理，大部分都是采取人员到户内手动抄数的方式：抄表人员入户读取用户用水数据，然后进行统计计费，再到用户家中收费。这种方法存在很多弊端：

1.抄表工作劳动强度大、效率低；

2.漏抄误抄不可避免；

3.从抄表到收费的周期长；

4.管理费用高；

5.易被犯罪分子冒充，存在安全隐患。

第二种抄表方式为IC卡式预付费方式：抄表人员无需到用户处，用户通过银行划拨费用或者到自来水管理部门购买磁卡、IC卡等，按购买额提供用量，完成收费工作。它具有限量用水，用水付费方便快捷的功能，并且不需要重新铺设线管，安装使用方便。但是国外很多发达国家不提倡这种付费方式，原因是他们认为不应该让居民因为一时未缴水费而失去使用最基本水资源的权利。

远程自动抄表系统是监管部门用来对工业和生活用水、用电、用热和用气进行监测、管理和控制，以及对用户消耗量情况进行统计、分析的重要手段。它是利用集中器将智能水表采集到的数据进行保存、处理，通过网络总线与计算机相连，可根据要求与计算机之间进行信息交换。其中，集中器采集水表数据的方式以及集中器与计算机相连的方式分为有线和无线两种传输方式，其中有线方式投入成本大，需要铺设大量的通信线路与建设大型的数据中心进行数据维护。目前支持远程自动抄表方式的水表主要包括GPRS无线抄表、电力线载波水表、摄像直读式远传水表、固定电话通讯式远传水表和GSM无线抄表等。

(1)GPRS无线抄表：水表具有数据计量和处理功能，数据通过无线方式(GPRS/CDMA)实现接收和发送。此类水表无需敷设线路，维护与安装方便，大多数使用国际标准业余无线频率和自制的专用通信协议。但由于单表加装无线收发装置，成本相应提高，并且经常需要更换电池，更因为占用收费的无线频点，还需交纳一定的租金和管理费；此外存在数据通信的安全问题，所以目前家用水表市场上应用很少。

(2)电力线载波水表：在国外电力线载波水表广泛应用的影响下，我国也不断在低压载波技术上力争取得进一步发展，很多机构着力研究出利用低压电力线作为通信载体的智能远传水表。但是关键的电力线载波专用芯片大都由国外的公司生产，加上我国电网的干扰比较大，所以这种水表能否可靠使用也仍在讨论，要使这种远传水表广泛应用还需要进一步研究。

(3)摄像直读式远传水表：在智能水表上安装针孔摄像头，实时拍摄水表使用水量的图像，由于水表的电流很小，所以布线方便、使用的时间长。可以通过手持机或者有线方式将用水数据的图片传输给远方的控制室。但是这种摄像直读式远传水表的成本较大，在实际应用中受发展条件制约。

(4)固定电话通讯式远传水表：由于现代家庭电话使用频繁，抄表呼入的成功率低，通讯效率无法保证。

(5)GSM无线抄表：无线通讯有很多方式，目前主要使用的是利用公共移动通讯网络。大用户有在使用的是带GSM无线网络终端的电能表、水表、气表，利用现有GSM无线网络的覆盖和加装了GSM调制解调器的服务器连网以达到远程自动抄表的目的，虽说降低了建设周期和成本，但由于带GSM无线网络终端的电能表、水表、气表由于昂贵的价格，致使很难在居民用户中大面积的推广使用。

远程智能抄表计量工作，关系着公用事业行业和能源供给企业的经营、管理效益，传统的人工抄表由抄表人员每月逐户查抄电表，消耗大量的人力和物力，而且采集数据的时间跨度大，采集数据的准确度低，无法满足“周期性、实时性、准确性”的要求，采用传统的人工抄表方式已不能适应现代社会发展。远程自动化抄表系统是现代化电力系统中不可缺少的重要组成部分，远程自动化抄表系统是指在电力网用户终端进行自动计量，并将计量数据周期性自动回传至控制中心，由控制中心对数据进行记录分析，以完成后续的优化调度、控制和计费等功能。目前，在现有的抄表系统和技术方法中主要包括有线抄表系统、掌上抄表系统和无线抄表系统，其中有线抄表系统增加了综合布线的费用和难度，降低了系统的应用灵活性，有线抄表系统已难以广泛的推广和应用；掌上抄表系统需抄表部门用掌上抄表器抄取数据，抄取数据不易管理且只能抄取少量数据，其自动化程度低，限制了应用范围；现有的无线抄表系统虽然采用无线收发设备传输数据，不需要专门架线，系统结构简单，可节省人力和物力，相对有线抄表系统和掌上抄表系统更有应用优势，但是其制备成本高，抄表范围小，因此，需要设计一种新的系统为供电企业带来技术改进，为广大用户的用电消费带来许多便利，具有很好的现实意义和经济效益，可以提高抄表效率，减少人工误差，节约运行成本，实现自动化抄表功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种电力远程抄表系统。

为达上述目的，本发明的一个实施例中提供了一种电力远程抄表系统，包括设置在电力用户所在地用于测量用户用电量的电表；电表包括普通电表和智能电表；普通电表通过RS485总线连接到楼宇采集器，楼宇采集器和智能电表通过电力线载波方式与集中器进行通信连接；集中器通过无线通讯方式与抄表中心服务器之间实现双向数据传输；无线通信网络为GSM网络、GPRS网络或CDMA网络；

集中器包括分别与处理器双向连接的扩展存储器模块、按键控制模块、LED显示模块、LCD显示模块、GPRS通讯模块、红外通讯模块、日历时钟模块以及无线通信模块；无线通信模块包括单片机、射频芯片、RF电路和天线；楼宇采集器安装在采集器箱体内部。

楼宇采集器安装在采集器箱体内部；采集器箱体内部含有多个安装箱，每个安装箱的四个顶角处设置有连接板，连接板上设置有固定螺栓与采集器箱体的侧板连接；侧板的内部设置有可转动的内螺纹销，内螺纹销的外壁两侧设置有对称的限位部，限位部下方设置有一个弧形段朝下的斜面板，斜面板的下方设置有联动板；两个限位部的下方分别设置有开关器以及折板，开关器和折板活动固定在侧板内部并通过联动杆活动连接；联动板的中部设置有与斜面板的斜面接触的突出部，并设置有与折板下方配合的缺槽；开关器上设置有活动螺栓，联动板上设置有吊装弹簧。

优选的，抄表中心服务器通过无线通信网络连接多组集中器，每组集中器连接有多个楼宇采集器和多个智能电表。

优选的，楼宇采集器包括分别与LPC2138处理器双向连接的扩展存储器模块、485抄表模块、红外通讯模块、日历时钟模块，以及由51单片机、CC1100射频芯片、RF电路和天线组成的无线组网模块。

优选的，扩展存储器模块包括闪存存储器和铁电存储器。

优选的，射频芯片的输出端连接在天线上。

综上所述，本发明具有以下优点：

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体的说，本发明以现有的载波集抄系统为基础，配合使用电能表，在远程集中抄表主站的管理控制下，实现了远程抄表系统的预付费功能和停送电控制功能，彻底解决了长期困扰电力部门的电费回收难题，提高了管理水平和服务水平。

将现代的电力传感测量技术与信息通信技术、计算机技术等结合在一起的远程电力抄表物联网系统，能够为电力管理部门提供及时、准确、直观的电量使用数据和统计状况，加强了电力管理部门对电量使用的监控和管理能力。CDMA技术的出现和物联网技术的应用深入，为远程的数据传输提供了新的有效途径。

同时，各抄表模块构成传感器节点进行无线组网，从而可实现数据集中上传，系统维护、故障检修和扩充都更容易。最后，终端电表数据存储在主战数据库服务器，配有专门系统软件，具有自动抄表，数据处理，信息分析统计等功能。

附图说明

图1为本发明实施例的示意图；

图2为本发明一个实施例楼宇采集器的模块连接框图；

图3为本发明一个实施例中集中器的模块连接框图；

图4为本发明一个实施例无线通信模块或者无线组网模块的模块连接框图；

图5为本发明一个实施例安装箱在集中器箱体的安装示意图；

图6为本发明一个实施例安装箱与侧板的组装图；

图7为本发明一个实施例在初始锁紧状态下的示意图；

图8为本发明一个实施例正在打开状态下的示意图；

图9为本发明一个实施例完全打开状态下的示意图。

其中，1、采集器箱体；2、安装箱；3、侧板；4、连接板；5、固定螺栓；6、内螺纹销；7、第一限位部；8、第二限位部；9、斜面板；10、联动板；11、开关器；12、折板；13、突出部；14、缺槽；15、活动螺栓；16、吊装弹簧。

具体实施方式

本发明提供了一种电力远程抄表系统，包括设置在电力用户所在地用于测量用户用电量的电表；电表包括普通电表和智能电表。

普通电表通过RS485总线连接到楼宇采集器，楼宇采集器和智能电表通过电力线载波方式与集中器进行通信连接。集中器通过无线通讯方式与抄表中心服务器之间实现双向数据传输；无线通信网络为GSM网络、GPRS网络或CDMA网络。优选抄表中心服务器通过无线通信网络连接多组集中器，每组集中器连接有多个楼宇采集器和多个智能电表。优选楼宇采集器包括分别与LPC2138处理器双向连接的扩展存储器模块、485抄表模块、红外通讯模块、日历时钟模块，以及由51单片机、CC1100射频芯片、RF电路和天线组成的无线组网模块，射频芯片的输出端连接在天线上。

集中器包括分别与集中器处理器双向连接的扩展存储器模块、按键控制模块、LED显示模块、LCD显示模块、GPRS通讯模块、红外通讯模块、日历时钟模块以及无线通信模块；无线通信模块包括单片机、射频芯片、RF电路和天线。扩展存储器模块包括闪存存储器和铁电存储器，射频芯片的输出端连接在天线上。

远程抄表系统在服务器完成设置，服务器基于例如ZigBee技术进行收发信号，通过ZigBee终端节点进行采集数据，然后经过数据采集终端协调器将采集的数据传给GPRS无线数据传输终端，最后通过GPRS网络传给服务器，实现远程无线抄表功能；其具体工艺过程可以参考如下方式：

(1)、先在服务器中建立数据库，分别将所要采集的电能表信息和用户信息关联起来存入数据库；

(2)、再接通GPRS无线数据传输终端单元的电源模块，完成无线数传模块和网络注册的初始化工作；

(3)、由服务器发送网络连接请求，GPRS无线数据传输终端自动进行PPP拨号后通过TCP/IP协议与位于互联网上的数据中心建立连接，同时为服务器和数据采集终端建立一条双向透明传输的无线通信链路；

(4)、然后由服务器发送抄表指令给GPRS无线数据传输终端的无线数传模块，无线数传模块将收到的信号转发给数据通信接口模块，数据通信接口模块通过RS232串口将信号发送至数据采集终端；

(5)数据采集终端收到GPRS无线数据传输终端的数据通信接口模块传来的抄表信号后，数据采集终端自动组织网络，同时将抄表信号进行分析处理，然后通过射频芯片将多个路由节点加入网络；

(6)、多个路由节点将各自收到的抄表信号通过射频芯片传送给终端节点，终端节点将接收到的抄表信号依次发送给智能电表或者楼宇采集器；

(7)、终端节点将采集到的电能表数据回传至相应的路由节点，路由节点再对收到的电能表数据进行路由选择，然后回传至数据采集终端，再由数据采集终端对收到的数据进行综合分析处理，回传至GPRS无线数据传输终端的数据通信接口模块，然后由串行存储模块对接收到的数据进行存储；

(8)、GPRS无线数据传输终端将串行存储模块存储的数据封装成包头+数据的IP包，然后通过数据通信接口模块传回至监控中心，实现ZigBee和GPRS技术相结合的远程无线抄表及控制。

楼宇采集器安装在采集器箱体1内部；采集器箱体1内部含有多个安装箱2，采集器箱体1可以设置开关门防盗，采集器箱体1被多个侧板3或者隔板形成多个空位，每个空位单独固定一个安装箱2。

每个安装箱2的四个顶角处设置有连接板4，连接板4上设置有固定螺栓5与采集器箱体1的侧板3连接。侧板3的内部中空设置有可转动的内螺纹销6，内螺纹销6的一端与侧板3通过转轴或者活动销方式可转动连接，其内部设置有内螺纹与穿过连接板4的固定螺栓5配合。

内螺纹销6的外壁两侧设置有对称的第一限位部7和第二限位部8，第一限位部7和第二限位部8的下方设置有一个弧形段朝下的斜面板9，斜面板9的下方设置有联动板10。第一限位部的下方设置有开关器11，第二限位部的下方设置有折板12，开关器11和折板12通过活动销活动固定在侧板3内部并通过联动板10活动连接。联动板10的中部设置有与斜面板9的斜面接触的突出部13，并设置有与折板12下方配合的缺槽14；开关器11上设置有活动螺栓15，联动板10上设置有吊装弹簧16，开关器11与联动板10之间通过活动销轴和吊装弹簧16配合可以安装联动板10，吊装弹簧16的上端固定在侧板3内壁。

第二限位部8、折板12和开关器11相互接触的部位可以带有适当的弧度，便于相互滑动、接触和限位。开关器11的活动螺栓15可以使开关器11绕其转动，也可以在拧紧后固定不动。在初始位置时，此时活动螺栓15是拧紧的，折板12的上端设置在第二限位部8的上方对其限位，开关器11设置在第一限位部7的下方也限制其转动，因此在这种状态下内螺纹销6被限制转动，此时再旋转固定螺栓5可以实现固定和拆卸。

当处于开放位置时，松开活动螺栓15但是不取出，为了便于控制开关器11，在侧板3上、连接板4下方开有一个空腔，开关器11的下端是直接在空腔内可以扳动的。扳动开关器11旋转使其上端远离第一限位部7，联动板10随之向左移动，由于联动板10与开关器11是通过销轴活动连接的，突出部13与斜面接触后，越斜面靠近开关器11的一侧突出部13与斜面的位置更接近，使得联动板10的右端略微下移，并通过缺槽14带动折板12转动，使其上端与第二限位部8分离，进而解除对第一限位部7和第二限位部8的限制后内螺纹销6可以转动，并同时拧紧开关器11的活动螺栓15。这种情况下拧动固定螺栓5后内螺纹销6也将随之转动，不能够将固定螺栓5拧出实现拆卸，因而避免了固定螺栓5拧出安装箱被盗的情况。

在自动抄表系统中，每个抄表模块设为一个传感器节点。当有新用户安装采集水、电、气等使用量的表计，即有一个新节点要加入无线网络时，该节点首先要广播新节点加入网络的消息，成功加入后就和其它节点一样一直处于接收状态。当数据采集终端要采集用户的数据时，就会发送一个数据采集命令分组通知其要采集数据的节点采集数据。在发送采集命令分组之前要先寻找到要采集数据的节点即目的节点的路由信息，然后根据路由信息发送分组。由于每个节点位置固定，节点之间也相对固定，当所有的节点成功加入网络后，则整个网络拓扑结构就处于一个相对稳定的状态。

采用带有电能计量芯片的抄表模块，在抑制谐波和防止过电流对系统冲击的前提下，可以对电压、频率、有功功率、有功等进行测量、计算和存储，在微处理器的控制下对数据进行处理后向上级系统发送。同时，各抄表模块构成传感器节点进行无线组网，从而可实现数据集中上传，系统维护、故障检修和扩充都更容易。最后，终端电表数据存储在主战数据库服务器，配有专门系统软件，具有自动抄表，数据处理，信息分析统计等功能。

以上所述仅为本发明的优选并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种电力远程抄表系统，其特征在于：包括

设置在电力用户所在地用于测量用户用电量的电表；所述电表包括普通电表和智能电表；普通电表通过RS485总线连接到楼宇采集器，所述楼宇采集器和智能电表通过电力线载波方式与集中器进行通信连接；所述集中器通过无线通讯方式与抄表中心服务器之间实现双向数据传输；无线通信网络为GSM网络、GPRS网络或CDMA网络；

所述集中器包括分别与集中器处理器双向连接的扩展存储器模块、按键控制模块、LED显示模块、LCD显示模块、GPRS通讯模块、红外通讯模块、日历时钟模块以及无线通信模块；所述无线通信模块包括单片机、射频芯片、RF电路和天线；

所述楼宇采集器安装在采集器箱体内部；所述采集器箱体内部含有多个安装箱，每个安装箱的四个顶角处设置有连接板，所述连接板上设置有固定螺栓与采集器箱体的侧板连接；所述侧板的内部设置有可转动的内螺纹销，内螺纹销的内部设置有内螺纹与穿过连接板的固定螺栓配合，内螺纹销的外壁两侧设置有对称的第一限位部和第二限位部，所述第一限位部与第二限位部下方设置有一个弧形段朝下的斜面板，所述斜面板的下方设置有联动板；第一限位部的下方设置有开关器，第二限位部的下方设置有折板，折板的上端设置在第二限位部的上方对其限位，所述开关器和折板活动固定在侧板内部并通过联动板活动连接；所述联动板的中部设置有与斜面板的斜面接触的突出部，并设置有与折板下方配合的缺槽；所述开关器上设置有活动螺栓，联动板上设置有吊装弹簧。

2.如权利要求1所述的电力远程抄表系统，其特征在于：所述抄表中心服务器通过无线通信网络连接多组集中器，每组集中器连接有多个楼宇采集器和多个智能电表。

3.如权利要求1所述的电力远程抄表系统，其特征在于：所述楼宇采集器包括分别与LPC2138处理器双向连接的扩展存储器模块、485抄表模块、红外通讯模块、日历时钟模块，以及由51单片机、CC1100射频芯片、RF电路和天线组成的无线组网模块。

4.如权利要求1所述的电力远程抄表系统，其特征在于：所述扩展存储器模块包括闪存存储器和铁电存储器。

5.如权利要求1所述的电力远程抄表系统，其特征在于：所述射频芯片的输出端连接在天线上。