CN1149161A

CN1149161A - 电表联网管理系统

Info

Publication number: CN1149161A
Application number: CN 95106713
Authority: CN
Inventors: 周国鼐
Original assignee: Chengxing Manufacturing And Trading Co ltd Shenzhen City
Current assignee: SHENZHEN CHENGXING AUTOMATION SYSTEM CO Ltd
Priority date: 1995-06-19
Filing date: 1995-06-19
Publication date: 1997-05-07
Anticipated expiration: 2015-06-19
Also published as: CN1093293C

Abstract

本发明涉及一种电表联网管理系统，(1)中心站计算机包含前台运行的电表用户管理程序和后台运行的通信程序组成一个双向、四级的电表通信、控制和全自动管理网络，通过(5)市话线传输控制器、(6)电力线传输控制器、(7)无线传输控制器，挂在220V低压电网上与(8)电表终端/(10)智能电表相联，(8)电表终端可直接带多至15个电表。本发明将双向计算机控制技术和四种通信技术应用于电表网络，实现对一个城市范围内的用电自动化管理。

Description

电表联网管理系统

本发明涉及电表联网管理系统，属于将四种通信手段(有线、无线、高压、低压载波)用于一个全自动网络的技术领域，确切的说是一个适合在一个城市范围内的双向、四级电表通信、控制和全自动管理网络技术。

近年来，随着电业的发展，用电和管电的矛盾日益突出，供电部门期待科学的管理系统取代落后的管理方式。为了解决繁重的抄表工作，涌现出一批集中抄表系统；为了解决欠收电费问题，出现了不少预收费电卡电表，为了解决分时段计费问题，又推出了复费率智能电表...凡此种种都不能从根本上解决用电和管电之间矛盾。

在此之前，有人提出了一种基于电力线信道，将电度表群连成统计网络的方法或用电力载波作传输媒介的三表自动数据采集的方法。如中国专利92110485.5(CN1071006A，电表、水表、气表自动数据采集系统)和中国专利9210061.X(CN1075225A，电度表自动统计网络)。以上两种方法都是单向的数据采集系统，仅能满足从电表(或三表)将统计数据传输到上位计算机，而上位计算机无法对下级表进行反馈控制。在发生偷电或用户不交电费的情况下，系统无法对目标电表进行有效的控制。因此，以上两种方法都无法实现全自动的用电管理。

以上两种方法都提到系统由一个上位计算机(中心站主机)和多个集中器(用户终端器)，跨接在电力线上，通过电力线载波实现数据采集。这种方法只能局限在一个低压变电器的范围之中，系统的应用范围也只局限于几幢大楼或一个小区。

本发明的目的之一，采用双向通信手段，既能采集数据，又能反馈控制，它除了可以向各电表自动抄表之外，还能通过原途径下达反馈控制命令，直接控制电表的报警指示灯和断电开关，实时地处理用电网络中的各类情况。

发明目的之二，将低压载波通信、高压载波通信、电话网数据通信及无线数据通信四种通信手段综合地运用于整个管理系统，使一个小范围的数据采集系统升级为一个城市范围内的用电管理系统。

本发明的任务是通过以下技术方案来实现的：电表联网自动管理系统，包括由中心站计算机、输控制器、电表终端和电表组成的四级网络，由1中心站计算机通过2电话线调制解调器，3高压电力调制解调器和4无线数传电台分别通过市话网与5市话线传输控制器、通过高压电力网与6电力线传输控制器、通过无线信道与7无线传输控制器相联接；而各类传输控制器又通过220V低压电网与8电表终端或10智能电表相联，电表终端可以直接带多至15个9经改造后的电表。智能电表是指具有通信和控制功能的电表，在电表安装比较分散的地方，用智能电表取代本系统中的电表终端和电表。1中心站计算机包含前台运行的电表用户管理程序和后台运行的通信程序组成一个双向、四级的电表通信、控制和全自动管理网络。

应该说明8电表终端是一单片机系统，模板上由CPU、EPROM、串行E²PROM、I/O控制、日历时钟芯片、运行监视器(WATCHDOG)，中断控制器所组成，8电表终端通过低压载波调制解调器挂在220V电力线上，每个电表终端都有一个12位的地址和4位电表地址，且与传输控制器相接，每个电表终端带多达15个9电表，8电表终端与传输控制器之间的数据交换由传输线联接，它接收电表的计数脉冲，分时段累计各电表的顶、峰、平、谷电度数，控制各个电表的报警指示灯和断电开关。5市话线传输控制器、6电力线传输控制器、7无线传输控制器是由两个CPU组成的单片机智能控制模块，其中CPU2通过232/TTL转换器监测上级中心站的命令；向CPU1出中断信号，CPU1接通信转换器，由光电转换器接载波MODEM通过220V电网与8电表终端联接，每个传输控制器可控制4095个8电表终端，对上下级的通信均采用分组交换，CRC校验以确保数据传输的正确性。

本发明产生的积极效果是：将千家万户的电表与电管部门的中心计算机联成网，实时完成分时段计费，自动抄表，用电状态监视，自动收费管理，对违章用户的警告及断电控制等功能，从根本上解决了目前用电管理的各种矛盾。将计算机控制技术和四种通信技术应用到电表网络，组成一个四级双向自动管理系统，真正解决了对一个大区域，一个城市范围内的用电自动化管理。尤其是普通电表略作改造以后便可以上网，使得总体成本大幅度地降低。

以下结合附图进步说明本明本发明的技术内容：

图1.是本发明结构原理示意图。

图2.是本发明电表终端示意图。

图3.是本发明传输控制器示意图。

图4.是本发明中心站计算机原理示意图。

图5.是本发明实施例示意图

见图1，由1中心站计算机、2电话调制解调器、3高压电力解调器、4无线数传电台构成第一级；5市话线传输控制器、6电力线传输控制器、7无线传输控制器同4无线数传电台构成第二级；挂在220伏低压电网上的8电表终端构成第三级；9电表或10智能电表构成第四级，这样一个四级网络。9电表是指在普通电表上加一个成本不到10元的光电脉冲发生装置。

见图2，8电表终端用于对用户电表计数脉冲进行处理、接收传输控制器发来的各种操作命令，并向传输控制器回送数据信息。本模板采用单片计算机为核心，配以各种功能芯片，构成一个具有脉冲采集计数、输出控制、数据通信功能的电能表参数采集控制系统。8电表终端是一单片机系统，模板上由CPU、EPROM、串行E2PROM、中断控制器、I/O控制、日历时钟芯片、运行监视器(WATCHDOG)，光电隔离、电力载波modem等组成。电表脉冲输入经整形电路整型后送到中断控制器，产生中断信号；由CPU根据中断源分别进行计数，计数时又根据日历时钟电路产生的当前时间和预先设置的分段时间表将各个电表的计数值存入不同时段计数区。模板通过串行口经光电隔离与电力载波modem相联，用以与传输控制器通信；CPU经I/O接口与电表的警告指示灯联接，又经光电隔离及驱动电路与各个电表的断电开关联接；模板设有掉电检测电路，当电网发生停电时系统可以将各个电表的数据保存到串行E²PROM中去；模板用运行监视器(WATCHDOG)电路防止因程序颠覆使系统瘫痪情况的发生。8电表终端通过低压载波调制解调器挂在220V电力线上，每个8电表终端都有一个12位的地址(简称块地址)和4位电表地址(简称表地址)。因此每个传输控制器最多可以带4095个终端，而每个电表终端可以带15个电表，其中地址0为通配地址。当块地址为0时，表示对整个传输控制器管辖范围内的所有电表终端都适用，当表地址为0时，表示对本电表终端所带的各个电表都有效。电表终端与传输控制器之间的数据交换采用数据块的形式发送，数据块组成如下：

数据块的内容如下：

块地址X1，占12位，表示范围0～4095

表地址X2，占4位，表示范围0～15

数据长度：表示数据块占多少个字节

命令字给出各种控制命令的编码，编码和命令的内容如下：

1.对电表终端进行初始化设置

2.校表命令，对各电表的电度数和状态进行初始设置

3.抄当前电度数

4.时段设置命令(对分时段计费的各个时段进行设置)

5.拉闸命令

6.合闸命令

7.警告命令

8.清除警告命令

9.查询电表状态

10.清除电表的故障标志

11.抄上月整点电度数

12～255。备用

见图3，传输控制器是整个电表联网管理系统的中转站，它是由两个CPU组成的单片机智能控制模块。其主要功能是通过低压电力线载波通信从电表终端采集数据，并控制每个电表终端的状态(例如给8电表终端发送各电表的报警、拉闸等命令)。同时，将采集来的数据，经各种途径(例：有线、无线及高压载波等方式)送给1中心站计算机，并受控于中心站的微机系统。

传输控制器采用双CPU，CPU2与通信转换器相联，通过232/TTL转换电路，监视上级通信线路(主要用于无线和高压载波)，当中心站发来的命令(包括控制器地址)时，由CPU2检测，若检测的地址为本控制器地址，则CPU2向CPU1发出中断信号，通信转换器将通信线转给CPU1，并由CPU1与中心站进行数据交换。CPU1还通过光电隔离与载波MODEM相联，在指定时间对下级通讯(例如采集数据及发送各电表状态及控制各电表模块)。

传输控制器内含时钟日历芯片，一方面用作启动定时任务如定时向电表终端传递状态及采集电表终端的当前数据，另一方面在复费率计费时用作与电表终端校时。

传输控制器内有watchdog及掉电保护等功能，用于提高整个控制器的稳定性。并有地址选择电路以确定本传输控制器的地址.

电源具有防雷、防电网瞬间波动及防高频之措施。CPU与载波调制解调器的通信采用光藕，以隔离电网的干扰。

以上所述传输控制器是指有线、无线和高压电力载波三种。这三种传输控制器用不同的通信方式和中心站计算机通信，每个

控制器都带有一个8位的地址，因此，一个中心站计算机可以分别控制3×255个传输控制器。这三种传输控制器对下均采用低压载波通信的方式与下级电表相联。由于低压载波通信目前尚不能跨低压变电器，因此在每个低压变电器的范围内装一个传输控制器，管理该范围内的所有电表。

数据通信方式也是采用数据块形式，对下级表的通信方式如电表终端实施方法所示，传输控制器对上级中心站计算机的数据格式在数据块中增加了传输控制器地址一个字节，数据块内容如下：

传控器地址T

块地址X1

表地址X2

块长度N

命令字

数据N-5字节

其中传控器地址1个字节，表示范围0～255

块地址X1、表地址X2、数据块长度N如上节所述

命令字给出的命令编码和内容如下：

1.校时命令：后面跟着实际的年、月、日、时、分、秒，用于上级中心站对各传输控制器校时。

2.校表命令：指示传输控制器对指定的下级表传送初始电度值和状态。

3.读表命令：从传输控制器读出指定电表的电度数和状态。

4.时段设置命令：指示传输控制器如何设置计费时段。

5.拉闸命令：向指定电表发出拉闸断电命令。

6.合闸命令：向指定电表发出合闸命令。

7.警告命令：向指定电表发出警告命令。

8.查询电表当前状态

9.配加新表：当注册一个新的电表用户时，用本命令向传

输控制器登录此项目。

10.删除旧表：当取消一个旧的电表用户时，用此命令向传

输控制器撤消此项目。

11.警告清除命令：撤消对指定电表的警告。

12.故障清除：清除指定电表的故障标志。

13.抄表命令：对指定电表进行抄表。

14.读上月整点数据

15至255：备用

传输控制器除了随时监测上级中心站的命令之外，对下级表执行两类命令。一类是常规命令，另一类是即时命令。常规命令由系统设计时置入传输控制器，设置一些定时任务，如每个月5日对下级表进行对时，每月1日向下级表抄表等等；即时命令，由上级中心站发来的命令生成即时命令也即实时地向下级表传递上级命令，并将相应的应答信号返回上级中心。

见图4，1中心站计算机，计算机由486或586计算机系统组成，通过三个串行口分别与4无线数传电台、2电话线调制解调器、3高压载波调制解调器相联，用以和三种类型的传输控制器通信，每种传输控制器都可以多至255个。因此，一个中心站可以控制的传控器共有765个。

中心站的软件分前台运行的管理程序和后台运行的通信程序。

1.管理程序

管理程序完成以下功能：

(1)系统管理：操作员管理

电价管理

密码修改

数据库备份

(2)客户管理：传输控制器管理

用户管理

电表管理

常规任务管理

(3)电费管理

(4)查询

(5)统计汇总

(6)退出

管理程序在各个管理模块中实时地生成各种命令记录，这些命令记录被存储在文件TIMETAB.DAT中，后台程序定时检测TIMETAB.DAT，发现有未完成的任务，则立即执行，执行的结果被记录在文件MAILBOX.DAT中，管理程序在发出命令之后应检测MAILBOX.DAT，以检测命令的执行情况。

2.通信程序

通信程序是一个内存驻留程序，在后台工作由定时中断触发，主要工作为：接收管理程序送来的命令，向传输控制器发送命令；接收传输控制器的数据，生成数据文件供管理程序刷新数据库。

通信程序与各类传输控制器的数据通信格式如上节所述。

见图5，是本发明最佳实施例图

系统的一种配置方案如下：

由城市用电管理部门设立一个中心站计算机。

每个配电变压器下设立一个传输控制器，传输控制器可以通过有线、无线和高压电力载波三种方式和中心站联络，每种传输控制器可以多达255个。

对于电表比较集中的地方用电表终端带多个电表，直接挂在低压电网上，在电表分散的地方直接用智能电表挂在电网上。

若按一个网上挂100个传输控制器，每个传输控制器带100个电表终端，每个电表终端平均带8个电表，则可以组成一个8万个电表的网络系统。

Claims

1.一种电表联网管理系统，包括由中心站计算机、传输控制器、电表终端和电表组成的四级网络(1)中心站计算机通过(2)电话线调制解调器、(3)高压电力调制解调器和(4)无线数传电台分别通过市话网与(5)市话线传输控制器、通过高压电力网与(6)电力线传输控制器、通过无线信道与(7)无线传输控制器相联接，其特征还在于，(5)市话线传输控制器、(6)电力线传输控制器、(7)无线传输控制器均通过220V低压电网与(8)电表终端/(10)智能电表相联，(8)电表终端直接带多至15个(9)电表；上述(1)中心站计算机包含前台运行的电表用户管理程序和后台运行的通信程序组成一个双向、四级的电表通信、控制和全自动管理网络。

2.根据权利要求1所述的一种电表联网管理系统，其特征是：上述的(8)电表终端是一单片机系统，模板上由CPU、EPROM、串行E²PROM、中断控制器、I/O控制、日历时钟、WATCHDOG所组成，(8)电表终端通过低压载波调制解调器挂在220V电力线上，每个电表终端都有一个12位的地址和4位电表地址，且与传输控制器相接，每个电表终端可带多达15个(9)电表，(8)电表终端与传输控制器之间的数据交换由传输线联接，它接收电表的计数脉冲，分时段累计各电表的顶、峰、平、谷电度数，控制各个电表的报警指示灯和断电开关。

3.根据权利要求1所述的一种电表联网管理系统，其特征是：以上所述的(5)市话线传输控制器、(6)电力线传输控制器、(7)无线传输控制器是由两个CPU组成的单片机智能控制模块，其中CPU2通过232/TTL转换器监测上级中心站的命令；向CPU1发出中断信号，CPU1接通信转换器，由光电转换器接载波MODEM通过220V电网与(8)电表终端联接，每个传输控制器可控制4095个(8)电表终端，对上下级的通信均采用分组交换，CRC校验以确保数据传输的正确性。

4.根据专利要求1所述的电表联网管理系统，其特征是：上述的(1)中心站计算机通过三个串行口分别与数传电台、有线调制解调器、高压载波调制解调器相联，用以和三种类型的传输控制器通信，每种传输控制器都可以多达255个，一个中心站可以管理的传输控制器可以多达765个。