CN1162796C - 远程无线自动控制抄表系统的数据监控单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种远程无线自动控制抄表系统的数据监控单元，包括有光信号传感器、无线接收电路、解码存储单元、中央处理单元和继电器驱动电路，还包括一内部供电单元，与电力线连接，用于对所述的数据监控单元的各构成部件进行供电。本发明的数据监控单元，用于一远程无线自动控制抄表系统时，除具备一般自动抄表系统上行传输测量数据的功能外，还可将中央计算机发出的控制命令经编码后，利用现有的POCSAG无线寻呼网资源直接下行传送给系统中的每一个数据监控测量单元，工作可靠，实施成本较低，特别适于在现有电网的改造环境中应用。

Description

远程无线自动控制抄表系统的数据监控单元

技术领域

本发明涉及一种电力自动抄表系统，更确切地说是涉及一种可自动完成抄表到户并可远程控制分时计费、关断等的电力自动抄表系统的数据监控单元。

技术背景

随着国民经济的迅速发展及各行各业对电力的大量需求，充份利用现有的电力资源并进行有效地供电综合管理，是目前国内各级电力管理部门面临的重要问题，其中，建设一个技术成熟、质量过关、功能较全，同时符合国情、成本相对较低的集中式自动抄表系统又是旧电网改造或新电网建设中的首项问题之一。

图1示出一种现有的自动控制集中抄表系统，是一种无需另外引线、基于现有电网和电表设施、以低压台变(低压变压器)用户为单位进行工作的系统。系统设置在低压电网侧，通过低压变压器与高压线隔离，并在低压电力线上进行电力线通信(PLC-Power Line Communication)，从而形成独立的通讯环境。系统的数据采集部分主要包括1至N(如N＝1000)个用户终端测量单元和管理这些用户终端测量单元的集中器。

每个用户终端测量单元是一单向单元，安装在每个用电户端，用于读取用电数据并通过电力线向集中器传送数据，主要由用户电度表(机电式或电子式)和中央控制单元(如RTU芯片)组成，中央控制单元检测电表盘(如通过测量光盘及光信号传感器)的转数并将其转换成用电量，再将用电量的累加值及其它数据沿电力线传送给集中器。

集中器是一个系统用电数据收集、处理、控制管理装置，可安装在系统中低压电网的任何位置，直接通过电力线连接，用于将1至N个用户终端测量单元的用电信息和有关系统、电网的信息通过电力线收集起来。

设置在供电管理部门管理控制中心的中央计算机通过调制解调器和公共电话网(有线电话或其它通讯手段)直接抄取各系统集中器中的信息，进行计费记帐，处理为电力管理部门所需的用户用电状况的统计分析报告，从而实现远程自动抄取现场电表数据的功能，省去工作人员亲自到用户现场抄表的麻烦。

系统也可设置手持式微型终端设备，在需要人工采集数据时使用，如系统出现故障或系统需要安装调度时使用，可通过光通讯方式转储数据，用于集中器与每个用户终端测量单元间，或集中器与中央计算机间的人工数据交换。

另一方面，针对国情及根据目前国内电力市场的需求，真正实现电力资源的充份利用及有效的用电管理，特别需要有分时(用电峰、谷期)计费及关断控制功能。如电力部门今年已在部分城市开始作电表分时计费的试验，因此，发展一种技术成熟的具有分时计费及关断功能的自动控制抄表系统必将会形成发展趋势。

上述自动控制集中抄表系统的主要特点是利用电力线作为信息传递媒介，可在原有电力供电系统的基础上建立，但由于其用户终端测量单元是单向方式工作的，只能发出计费信息，不能发出分时信息，中央计算机无法对用户终端测量单元实现直接控制功能。如果由中央计算机、集中器仍通过电力线传输下行控制信息，进行分时计费(即通过有线方式实现双向功能)，在国内电网极不平衡、电力载波极不稳定的电力环境下，虽可作多次传输确认，仍会有分时费率不准确的严重问题，给用电户或供电部门造成损失。若单独布设传输线又有成本太高、施工难度太高方面的问题。

发明内容

本发明的目的是设计一种远程无线自动控制抄表系统的数据监控单元，在利用已有电力线进行通讯的自动抄表系统的基础上，实现可由中央计算机灵活控制并操作系统内的每一个用户终端测量单元，真正可靠地实现分时计费和关断功能。

本发明所提供的一种远程无线自动控制抄表系统的数据监控单元，是用户终端测量单元，其包括有光信号传感器、无线接收电路、解码存储单元、中央处理单元和继电器驱动电路；所述的光信号传感器用于监测测量光盘的转数并送中央处理单元；所述的无线接收电路接收无线寻呼信号并送所述的解码存储单元；所述的解码存储单元监测用户终端测量单元的身份地址并对无线接收电路的输出信号进行解码；所述的中央处理单元检测光信号传感器输出的耗电数据并将耗电数据转存于解码存储单元及通过电力线传送至集中器，还分析寻呼信息、相应改变计费价目及控制开、关用户电表；所述的继电器驱动电路执行中央处理单元开、关命令对用户电表进行控制，继电器驱动电路的继电器接点串接在电力线中。

还包括一内部供电单元，与电力线连接，用于对所述的用户终端测量单元的各构成部件进行供电。

本发明是用于远程无线自动控制抄表系统，即由上行的单向电力线载波通讯信道(PLC)和下行的单向无线寻呼信道组成的远程自动抄表系统，本发明的数据监控单元以无线寻呼方式接收中央计算机的控制命令，包括关断、分时计费等，与现有其它自动抄表系统与抄表方式的主要区别在于：可多时段设置分时计费，以便于扩展业务；可有效地远程控制数据监控单元端的供电与断电；充份利用现有无线寻呼网的资源，实施时还可通过空中加密、纠错等手段充份保证传输安全可靠，可不破坏现有用电户的设施，安装方便灵活，便于推广；数据监控单元采用寻呼加解码的成熟技术来改造中央处理单元，以代替下行的有线通信(如电力线)，可在保证功能的同时大大降低成本；改变了采用单一的电力线有线传输形式，可利用多种手段解决信息的传输问题。

附图说明

图1是技术背景的自动控制集中抄表系统结构示意图。

图2是本发明一实施例中的远程无线自动控制抄表系统的结构示意图。

图3是图2系统中的远程数据监控单元结构框图。

具体实施方式

本发明的数据监控单元，是所述的用户终端测量单元，其以无线寻呼方式接收中央计算机的控制命令，包括关断、分时计费等，本发明是用于远程无线自动控制抄表系统，即由上行的单向电力线载波通讯信道(PLC)和下行的单向无线寻呼信道组成的远程自动抄表系统，与现有其它自动抄表系统与抄表方式的主要区别在于：可多时段设置分时计费，以便于扩展业务；可有效地远程控制数据监控单元端的供电与断电；充份利用现有无线寻呼网的资源，实施时还可通过空中加密、纠错等手段充份保证传输安全可靠，可不破坏现有用电户的设施，安装方便灵活，便于推广；数据监控单元采用寻呼加解码的成熟技术来改造中央处理单元，以代替下行的有线通信(如电力线)，可在保证功能的同时大大降低成本；改变了采用单一的电力线有线传输形式，可利用多种手段解决信息的传输问题。

下面结合实施例及附图进一步说明本发明的技术。

参见图2，图中以一个低压台变(低压变压器)用户单位为例示意出一远程无线自动控制抄表系统的结构。包括1至N个用户终端测量单元(如N＝1000)，该1至N个用户终端测量单元通过低压电力线(PLC)与集中器连接。多个这样的集中器通过通信媒体与中央计算机连接，通信媒体可为公共电话网的有线电话线、双向寻呼机、GSM短消息机及230MHz数据传输机等等现有通信设施，形成上行的单向PLC信道。中央计算机通过无线寻呼网与所有的用户终端测量单元连接，形成下行的单向无线信道。

每一个用户终端测量单元除具备原有的读取用电数据并通过电力线向集中器传送数据的功能外，还增加了接收处理无线寻呼控制命令并进行相应操作的功能(如将中央控制单元的RTU芯片改造成PDU芯片)；集中器仍是系统中1至N个用户终端测量单元的用电数据收集、处理、控制管理装置，可安装在系统中低压电网的任何位置，直接通过电力线连接，用于将1至N个用户终端测量单元的用电信息和有关系统、电网的信息通过电力线收集起来；主(中央)计算机可通过各种通信媒体直接抄取系统各集中器中的信息，进行计费记帐，处理为电力管理部门所需的用户用电状况的统计分析报告，实现远程自动抄取现场电表数据的功能，同时还通过已有的POCSAGE体制无线寻呼网向系统内所有的用户终端测量单元发布命令，包括关断用户与分时计费等。

系统的工作过程是：用电户耗电的测量数据可累计在用户终端测量单元的中央处理单元(PDU)芯片中(本实施例是由中央处理单元将累计数据保存在解码存储单元中)，再以电力载波通信方式(PLC)传送给集中器，集中器根据环境、网络等的适用条件选择一种通信媒体，将数据传送给中央计算机。中央计算机接收、处理数据后，经编码后发出包括用于关断、分时计费等的指令，并通过无线寻呼系统的无线传输方式发送给相应的用户终端测量单元。用户终端测量单元接收自己的无线寻呼信号并进行解码存储，将有关指令传给中央处理单元(PDU)芯片，经自动记录后，用户终端测量单元再将新的耗电数据发给集中器，开始下一周期的工作。用户终端测量单元向集中器传输的数据应包括当前读数、分时记录及设备的实时状态信息等。

用户终端测量单元接收并执行控制指令，对于开/关指令，是按预设的时间(如1-16分钟，可调)周期性地刷新“开/关装置”；每个用户终端测量单元的计费方案可能会根据情况变化，如选择不同的计费类型，因此，属于用户群的信息需通过无线寻呼信道单独定义，每个新用户或改变地址的用户需将自己的独立地址(身份识别)代码传给集中器中所用计费类型组的数据库，以独立控制地址信息格式(RIC1)进行登记，用户终端测量单元内的接收及编码部分将自己的计费类型组(群组)代码以群控控制地址信息格式(RIC2)存储在内部存储器中，并在计费指令信息中发送群控控制地址信息(RIC2)，使只有那些它所对应的同组用户终端测量单元才会作出响应。系统设置的用于手动采集数据的手持式微终端设备，可通过光通讯方式转储数据，用于集中器与每个用户终端测量单元间，或集中器与中央计算机间的人工数据交换。

每个用户终端测量单元的设备号、电表常数及初始读数，如有必要，可通过手持微终端利用光端口设置，独立控制地址信息及群控地址信息可通过远程控制命令经无线寻呼信道修改原值(即空中写码)。集中器则可通过手持微终端或有线或无线通道设置数据。

系统在具体实施时，为避免掉电造成数据丢失，用户终端测量单元应在掉电时自动存储所有数据，恢复开通时，再从存储器调出以自动恢复，并使用备用登记器记录电量，直到再次接到计费命令。为保证所有的用户终端测量单元能接收计费指令，同步改变计费时段，在下一个时段改变之前，将多次传输分时指令，包括计费类型代码，当前时段及下一时段号，以保证同步改变计费表。

参见图3，用户终端测量单元主要包括光信号传感器1、中央处理单元2(PDU芯片)、解码存储单元3(5003芯片)、无线寻呼信号接收电路4、内部电源单元5、继电器驱动电路7和继电器6，继电器6的触点分别连接电力线的入口及出口。

内部电源单元5为用户终端测量单元内各部件提供所需的工作电压；无线寻呼信号接收电路4接收由中央计算机发出的POCSAGE编码格式的寻呼信号；解码存储单元3监测自己的地址(身份识别)，对无线寻呼信号接收电路4收到的信息进行解码，并存储来自中央处理单元2的累计耗电数据；光信号传感器1通过光信号方式监测测量光盘，并将监测信息送中央处理单元2；中央处理单元2将测量光盘的转数转换成用电量，并控制将用电量的累加值及其它数据沿电力线传送给集中器，同时分析来自解码存储单元3的寻呼信息，检测是否有开启或关断指令、分时计费指令等。若有开启或关断指令，则控制继电器驱动电路7，若有分时计费的指令，则相应地改变程序中的计费价目；继电器驱动电路7将中央处理单元2的开、关指令传送到继电器的控制层；继电器6则用于实现对用户电表的即时关断或开启。

本发明的数据监控单元，用于一远程无线自动控制抄表系统时，除具备一般自动抄表系统上行传输测量数据的功能外，还可将中央计算机发出的控制命令经编码后，利用现有的POCSAG无线寻呼网资源直接下行传送给系统中的每一个数据监控测量单元，工作可靠，实施成本较低，特别适于在现有电网的改造环境中应用。

Claims (2)

1.一种远程无线自动控制抄表系统的数据监控单元，是用户终端测量单元，其特征在于：包括有光信号传感器、无线接收电路、解码存储单元、中央处理单元和继电器驱动电路；所述的光信号传感器用于监测测量光盘的转数并送中央处理单元；所述的无线接收电路接收无线寻呼信号并送所述的解码存储单元；所述的解码存储单元监测用户终端测量单元的身份地址并对无线接收电路的输出信号进行解码；所述的中央处理单元检测光信号传感器输出的耗电数据并将耗电数据转存于解码存储单元及通过电力线传送至集中器，还分析寻呼信息、相应改变计费价目及控制开、关用户电表；所述的继电器驱动电路执行中央处理单元开、关命令对用户电表进行控制，继电器驱动电路的继电器接点串接在电力线中。

2.根据权利要求1所述的一种远程无线自动控制抄表系统的数据监控单元，其特征在于：还包括一内部供电单元，与电力线连接，用于对所述的数据监控单元的各构成部件进行供电。

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