CN1607556A

CN1607556A - 远程电量数据自动采集控制系统

Info

Publication number: CN1607556A
Application number: CN 200310100388
Authority: CN
Inventors: 张光汉; 吴玉沈
Original assignee: BEIJING TSINGDA TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING TSINGDA TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2003-10-14
Filing date: 2003-10-14
Publication date: 2005-04-20

Abstract

一种远程电量数据自动采集控制系统，包括现场终端电量采集系统和主站系统，所述的现场终端电量采集系统与主站系统之间采用GSM网的短信息进行数据交换。现场终端电量采集系统包括用户多功能电子电能表、现场终端电量采集器、第一收发天线。主站系统为客户/服务器网络结构，包括主站数据集中转换器、主站计算机，第二收发天线。该系统是利用中国电信移动通讯中的GSM蜂窝数字无线通讯系统的短信息功能，实现对现场的数据量、开关量等其它信息量的采集和数据传递，只要是中国电信GSM网能覆盖的地方，都能应用。该产品功能强，性价比优，安装简单，操作可靠，运行费用低廉，维护量少，不受距离的限制。

Description

远程电量数据自动采集控制系统

技术领域

本发明涉及一种远程电量数据采集控制系统，尤其是指一种远程电量数据自动采集控制系统。

背景技术

随着我国经济改革的不断深入和市场经济的迅猛发展，电力系统在体制结构、思想观念、运营管理、技术进步等方面都发生了巨大的变化。人们更加认识到科学技术是第一生产力、科技进步能带来更大的经济效益。在人民生活水平不断提高、各行各业经济不断发展的今天，用电需求量也不断增大，更加需要加强对配电网和用电网的监测与管理，提高电力部门的经济效益。所以，在电量数据采集、控制及其装置等方面的研究，其中公开文献如下：

对比文件1：在申请号为01138328.3的专利申请中公开了一种低成本无人值班综合自动化系统，包括中央控制模块、电量采集模块、人机界面模块及远程监控接口，中央控制模块采用西门子CPU S7 226、电量采集模块采用TOP9500、人机界面模块采用TP170A和/或PC机，中央控制模块、通信模块、电量采集模块、人机界面模块及远程监控接口之间通过RS485总线连接。本发明采用的中央控制模块和电量采集模块等不仅性能可靠而且价廉，所获得的无人值班综合自动化系统的成本控制在5万元人民币之内，用较少的费用便可提供灵活、可靠的控制功能，实现全程自动化控制、电量数据采集、人机交互、远程控制与报警和数据查询以及完善可靠的保护功能。本发明具有简明的分布式结构，高性价比，安全可靠等优点。

对比文件2：在专利号为95209425.8的中国专利中公开了一种电度表电量数据采集及集中控制装置，它由K个终端、传输总线、集中控制器、传输介质、管理计算机组成，K个终端、传输总线、中央控制装置设置在一个封闭的壳体中，本实用新型由于实现了对用户电量采集、处理、存贮、显示和电表工作状态的集中控制结构，所以它具有自动化程度高、防盗、防破坏性强，准确率高，减轻了劳动强度，提高了工作效率，成本低，可扩展性强的优点，而且增加了用户和电力管理部门之间的透明度。

对比文件3：在专利号为01214379.0的中国专利中公开了一种多用户分时计度电量数据采集器，具有分时计量和远程抄表及关断的功能，多用户公用一组时间基准及处理显示通讯等相关电路。多用户电表脉冲经过光电隔离送入本装置，电表脉冲输入单元与用户一一对应，电表脉冲处理单元、时钟单元、存储单元、红外通讯及开关单元、串行总线单元、载波通讯单元、液晶显示器、中央处理单元、关断控制单元、数据交换单元、电源单元都是多用户共用一套；每个用户的电表通过脉冲信号线、断线检测线、电源线、地线、关断控制线连接到多用户分时计度电量数据采集器的输入及控制端口。显著降低每一用户成本，适合小区、公寓楼安装，不用换表，符合国家“一户一表”和“抄表到户”的要求。

对比文件1中公开的主要是一个无人值班的综合自动化系统，其人机界面模块与远程监控接口之间通过RS 485总线连接，而485通讯最远距离一般不超过1200米，所以不能用在远程通信上；对比文件2中公开的主要是一个集中控制装置，是将现场各用户集中到一个集中器内，实现集中采集、处理和显示等，范围有限，也不能实现远距离的通信；对比文件3中公开的是一分时计量的数据采集器，其通信的方式是电力载波方式，也不能用在远程通信上。

现有的利用GSM短信作数据传输的远方终端采集装置的内部，一般是用FLASH器件，或用内带锂电池的RAM器件来保存现场采集的大量数据，将被采集的现场数据，经过该装置内的系统处理后，存储至该装置的存储芯片内，在需要的时候再将被处理后的有关数据通过GSM短信传送至远方主站。由于上述器件本身固有的特性而使得该装置有如下缺陷：

1.硬件成本高。因为现场远方终端数据采集装置将现场数据统统收集、运算、处理和累计到该装置内，所以该装置较复杂，硬件成本较高。

2.安全和可靠性受限制。当现场远方终端采集装置发生故障时，可能会导致之前存储在该装置内的所有数据的丢失。

如：一般FLASH器件写入时间较长(大约在5-10ms)，且写入次数有限(随写入次数的递增而缩短其使用寿命，一般使用寿命约10万次)，如按每5分钟采集保存一次数据来计算，该器件运行一年左右就达到了使用寿命，该器件如果损坏，就会丢失所有的数据，从而造成整个装置的瘫痪；使用内带锂电池的RAM器件，一是该器件成本较高，一个4K MB容量的RAM器件，市场售价在1800元左右，二是易受干扰，特别是在通、断电时，其保存在这里面的数据有可能被冲掉丢失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用GSM短信作为暂存和周转，将现场采集的数据传输给主站计算机，对数据进行处理和存储，硬件成本低、故障率低的远程电量数据自动采集控制系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种远程电量数据自动采集控制系统，其特征在于：包括现场终端电量采集系统A和主站系统B，所述的现场终端电量采集系统A与主站系统B之间采用GSM网站的短信息C进行数据交换。

所述的现场终端电量采集系统A包括用户多功能电子电能表11、现场终端电量采集器12、第一收发天线14，所述的用户多功能电子电能表11的输出端通过RS-485总线a1与现场终端电量采集器12的输入端相连，现场终端电量采集器12的输出端与第一收发天线14相连。所述的现场终端电量采集器12包括电源121、GSM模块122、微处理器123、时钟存储器124、RS485接口芯片125，所述的电源121为各模块的工作提供电能，所述的GSM模块122内插有SIM卡，GSM模块122的一端与第一收发天线14相连，RS485接口芯片125的另一端设有连接接点a、b，微处理器123接收各模块发送来的信号，经过处理后，又将信号反馈给各模块。

所述的主站系统B为客户/服务器网络结构，包括主站数据集中转换器21、主站计算机22、第二收发天线14’，主站数据集中转换器21的输入端与第二收发天线14’相连，所述的主站数据集中转换器21的输出端通过RS-232连线b1与主站计算机22的输入端相连。所述的主站计算机22的电源输入端接UPS电源221，其外围设备包括打印机222。所述的主站数据集中转换器21包括电源211、GSM模块212、TTL/RS232转换芯片213，所述的电源211为GSM模块212、TTL/RS232转接芯片213提供工作电源，所述的GSM模块212输入端与第二收发天线14’相连，所述的GSM模块212内插有SIM卡，其输出端与TTL/RS232转换芯片213相连，TTL/RS232转接芯片213的另一端与主站计算机22的串行口之间实现串行通讯。

使用本发明的有益效果在于：该系统是利用中国电信移动通讯中的GSM蜂窝数字无线通讯系统的短信息功能，实现对现场的数据量、开关量等其它信息量的采集和数据传递。

该系统可以减少硬件、降低硬件成本、性价比优，安装简单，操作可靠高，运行费用低廉，维护量少，不受距离的限制，将现场数据交由主站计算机进行运算处理和保存，更加方便、快捷。

附图说明

图1为本发明的场终端电量采集系统与主站系统之间信号传递示意图；

图2为本发明的现场终端电量采集系统的框图；

图3为本发明的现场终端电量采集器的框图；

图4为本发明的主站系统的框图；

图5为本发明的主站数据集中转换器的框图。

具体实施方式

下面通过具体实施例加以附图，对本发明进行详细说明。

如图1所示，本系统主要由场终端电量采集系统与主站系统两部分组成，现场电量采集系统将采集到的电量信号转换成GSM短信息方式，通过中国电信的移动通信GSM网络传送到主站系统接收，主站系统将接收到的信号转接入主站计算机中，进行解码、整理、分析、运算等，最后将用户的实际用电情况真实的在电脑屏幕上显示或打印出来。

现场终端电量采集系统中的具有RS485接口功能的多功能电子电能表情况：

如图2所示，所述的现场终端电量采集系统A包括用户多功能电子电能表11、现场终端电量采集器12、第一收发天线，所述的用户多功能电子电能表11的输出端通过RS-485总线a1与现场终端电量采集器12的输入端相连。其中，多功能电子电能表11可以采用现有的多功能电子电能表，如华立DTSD545、威胜DTSD341等。

如图3所示，所述的现场终端电量采集器12包括电源121、GSM模块122、微处理器123、时钟存储器124、RS485接口芯片125，所述的GSM模块122内插有SIM卡，所述的电源121为各模块的工作提供电能，GSM模块122的一端与第一收发天线相连，RS485接口芯片125的另一端设有连接接点a、b，微处理器123接收各模块发送来的信号，经过处理后，又将信号反馈给各模块。其中，GSM模块122可以采用型号为中星ZXGM18的模块，微处理器123的核心可以采用型号是MSP430F149的芯片。

此间说明的是：在现场终端电量采集器的电源接入可接100伏也可接220伏，其中，在现场系统接线时，首先注意电源线与信号线分开接，其次注意识别电压，现场可能提供100伏或220伏电源，根据需要正确接入电源。其中，RS-485总线按同名端接入被测的多功能电子电能表与现场终端电量采集器之间，对多个被测表，其RS-485总线应采取并联的方式，注意极性不能接反，这是本领域技术人员能作到的基本常识，所以不再详细描述。

现场终端电量采集系统的调试：当电源和信号线接好并确认无误后，即可通电。这时现场终端电量采集器的电源指示灯应亮。当确认正确后，将购买的中国移动或中国联通的ISM卡安放到GSM模块内，合上盖。之后，可在现场用笔记本电脑或通过主站计算机向该采集器发送指令。该采集器接收到指令后，其信号指示灯会闪烁，表示接收到信号。根据收到的指令，该采集器再将从被测多功能电子电能表采集的相应数据发送出去。如果现场用笔记本电脑或通过主站计算机能准确的接收到该信息，说明调试成功。

其中，现场终端电量采集系统具有如下功能：通过RS485总线，采集多功能数字电度表的数据；通过GSM网将数据上传至主站或掌上PC机，并接受主站或掌上PC机的下传命令，方便现场查询；可每月定时、每日整时或每日零时自动进行电能表数据抄表，并有统一校时功能；可实现分时计量功能；可实现随机数据采集，并能监测电能表运行情况。对于通讯错误的表能够报报警及重新抄录；通过GSM网络的短信息功能，实现定时抄表、自动抄表、负荷监控。与掌上PC机或笔记本电脑通信可现场设定修改参数；可由主站远方定义费率、时段、表号等参数；停电后现场数据能够保存十年，并能在送电后重新抄录。

如图4所示，所述的主站系统B为客户/服务器网络结构，包括主站数据集中转换器21、主站计算机22、第二收发天线14’，主站数据集中转换器21的输入端与第二收发天线14’相连，所述的主站数据集中转换器21的输出端通过RS-232连线b1与主站计算机22中的RS-232接口相连。在所述的主站计算机22的电源输入端还可以接UPS电源221，其外围设备可以接打印机222。

如图5所示，所述的主站数据集中转换器21包括电源211、GSM模块212、TTL/RS232转换芯片213，所述的电源211为GSM模块212、TTL/RS232转接芯片213提供工作电源，所述的GSM模块212输入端与第二收发天线14’相连，所述的GSM模块212内插有SIM卡，GSM模块212将信号传递给TTL/RS232转接芯片213，其中，GSM模块212也可以采用型号为中星ZXGM18的模块，TTL/RS232转换芯片213采用现有的型号为MAX232的芯片。

主站数据集中转换器21内的GSM模块212接收到现场终端采集器12发出的信号后，通过RS 232信号线将数据传给主站计算机22，然后，由主站计算机22对数据进行处理。

其间应予说明的是：主站数据集中转换器21的电源采用220伏接入，注意将电源线与信号线分开接入，不要混淆。RS 232信号线一端接主站数据集中转换器21，另一端接主站计算机22的RS 232接口。

主站系统的调试：当电源和信号线接好并确认无误后，即可通电，这时主站数据转换集中器电源指示灯应亮。当确认正常后，将购买的中国移动或联通的SIM卡安放到GSM模块内，合上盖。之后，打开主站计算机，调出相应的软件程序，在操作面板上输入相关的数据，然后，再用已于主站计算机建立数据联系的手机向主站计算机发出一条短信息，如果主站计算机的操作面板上接收到该手机发出的短信息，即表示接收成功。此过程完成后，再从主站计算机操作面上向该手机发出一条指令，如果该手机也能接收到此信号，说明调试成功。

其中，主站系统主要功能：

电量查询统计功能；提供原始电能表抄见值查询和电量日报、月报查询；提供单表、多表、每日整点电量、任意天数的电量统计，每日、每月明细量和任意月的统计量；所有查询结果即可浏览，也可报表打印；提供日电量考核和月电量考核，对于考核结果可进行数据报表打印；历史数据存储；其原始电量数据等可保存一年以上；可定时或随时将数据转到其它大容量存储介质上；人机界面友好，可以根据用户要求方便生成各种统计和分析报表，同时具有定时、随机和异常时的自动打印功能；可以定时或随机向采集系统采集、查询电量；可与银行、EMS/MIS/SCADA等系统联网，具有电话查询功能等其它功能，包括系统维护、安全设置、设备档案管理、通信设置和数据备份等功能。

本系统只要是中国电信GSM网能覆盖的地方，都能应用。其中，在信号较强的地方可以采用内置式的第一收发天线14、第二收发天线14’；在信号较弱的地方，可以采用外置式的第一收发天线14、第二收发天线14’，以利于现场终端电量采集系统与主站系统之间的数据通信发送接收。

Claims

1.一种远程电量数据自动采集控制系统，其特征在于：包括现场终端电量采集系统(A)和主站系统(B)，所述的现场终端电量采集系统(A)与主站系统(B)之间采用GSM网的短信息(C)进行数据交换。

2.根据权利要求1所述的远程电量数据自动采集控制系统，其特征在于：所述的现场终端电量采集系统(A)包括用户多功能电子电能表(11)、现场终端电量采集器(12)、第一收发天线(14)，所述的用户多功能电子电能表(11)的输出端通过RS-485总线(a1)与现场终端电量采集器(12)的输入端相连，现场终端电量采集器(12)的输出端与第一收发天线(14)相连。

3.根据权利要求2所述的远程电量数据自动采集控制系统，其特征在于：所述的现场终端电量采集器(12)包括电源(121)、GSM模块(122)、微处理器(123)、时钟存储器(124)、RS485接口芯片(125)，所述的电源(121)为各模块的工作提供电能，所述的GSM模块(122)内插有SIM卡，GSM模块(122)的一端与第一收发天线相连，RS485接口芯片(125)的另一端设有连接接点(a、b)，微处理器(123)接收各模块发送来的信号，经过处理后，又将信号反馈给各模块。

4.根据权利要求1所述的远程电量数据自动采集控制系统，其特征在于：所述的主站系统(B)为客户/服务器网络结构，包括主站数据集中转换器(21)、主站计算机(22)、第二收发天线(14’)，主站数据集中转换器(21)的输入端与第二收发天线(14’)相连，所述的主站数据集中转换器(21)的输出端通过RS-232连线(b1)与主站计算机(22)中的RS-232接口相连。

5.根据权利要求4所述的远程电量数据自动采集控制系统，其特征在于：所述的主站计算机(22)的电源输入端接UPS电源(221)，其外围设备包括打印机(222)。

6.根据权利要求4或5所述的远程电量数据自动采集控制系统，其特征在于：所述的主站数据集中转换器(21)包括电源(211)、GSM模块(212)、TTL/RS232转换芯片(213)，所述的电源(211)为GSM模块(212)、TTL/RS232转接芯片(213)提供工作电源，所述的GSM模块(212)输入端与第二收发天线(14’)相连，所述的GSM模块(212)内插有SIM卡，其输出端与TTL/RS232转换芯片(213)相连，TTL/RS232转接芯片(213)的另一端与主站计算机(22)的串行口之间实现串行通讯。