CN202434042U

CN202434042U - 自动抄表系统

Info

Publication number: CN202434042U
Application number: CN2011204900082U
Authority: CN
Inventors: 李明; 王壮壮; 李芹; 袁凯; 申秋平; 陈建; 时波; 刘莹
Original assignee: 李明
Current assignee: Jinan Guoyan Electric Power Technology Co ltd; Shandong Guoyan Electric Power Co ltd
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2021-11-30

Abstract

本实用新型公开了一种自动抄表系统，它包括至少一个电能表，电能表通过RS-485与采集器连接，采集器通过RF模块与集中器通信，集中器通过GPRS/3G与主站进行通信。本系统底层的电能表和采集器采用RS-485总线作为通信信道，实现了专线专用；既保证了通信质量，成本又不是很高，其通信协议还可根据需要灵活制定。采集器与集中器采用RF技术建立通信信道，具有低成本、低功耗和对等通信三个重要优势；集中器与主站之间选择GPRS无线网络通信，具有无需另外布线，抗干扰性好，抄表范围广，系统传输容量大，数据传送速率高，建设成本及通信费用低等优点。

Description

自动抄表系统

技术领域

本实用新型涉及一种自动抄表系统。

背景技术

高级计量体系（AMI）是一种基于智能电表和先进传感器，能够提供实时双向通信的基础设施，是智能配电网的信息交互平台，也是电网智能化建设的第一步。AMI设备所占智能配电网投资比例最大，而其中自动抄表系统更是AMI的基础与重要组成部分。

自动抄表（Automatic Meter Reading-AMR）技术是指采用现代通信技术和计算机技术，对客户电能消费情况进行远方监控、实时采集和传输处理的一门新兴技术。国家电网公司明确指出要为开放居民生活用电市场做准备，确立了“一户一表、集中抄表、银行联网”的长远目标。如何把庞大且分散的用电量信息及其它数据及时有效且准确无误地收集、统计及分析，成为供电企业迫切需要解决的问题。如果仅凭抄表工人挨家挨户地抄表，不仅使得工作效率低下，而且由人工抄表所带来的漏抄、误抄、估抄，甚至抄表人员伙同用电户盗电等现象，都会给供电企业带来不可估量的损失。供电企业急需一种投资较少、安装及维护方便、通信可靠、计量准确的电能表远程自动抄表方案。

就国内外研究现状而言，自动抄表系统主要是从采集和传输两个方面为重点进行的。目前，电力系统自动抄表方式主要有：总线（RS-485、RS-232等）、无线（RF、红外、GPRS等）、电力线载波（普通、扩频）、零相超窄带（TURTLE）、超窄带极低频（UNB）及工频过零调制（PFC）跨变压器台区方式等。基于自动抄表系统的点多面广的特点，单纯采用有线传输方式，具有线路维护工作量大、通信冲突频繁、受干扰影响大、稳定性不高等缺点，而无线通信技术很好地解决了这些问题，但是因为自动抄表系统的复杂性和特殊性，单纯依靠某一种无线通信技术，仍然无法满足现场的实际要求。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种采用多种通信方式的自动抄表系统,它具有覆盖范围广、使用简单方便、节省人力、远程监控、远程维护等优点。底层电能表与采集器之间采用RS-485线连接；中层通信网络采用RF模块建立起采集器与集中器的通信；顶层通信网络，集中器通过GPRS模块利用公网与主站通信，甚至可以考虑将3G通信技术运用于集中器到控制中心的通信。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:

自动抄表系统，它包括至少一个电能表，电能表通过RS-485总线与采集器通信，采集器通过射频模块与集中器通信，集中器通过GPRS/3G与主站进行通信。

所述电能表为具有标准RS-485串行接口的智能电表。

所述采集器安装于电表箱内。

所述集中器能够与250个采集器连接，每个采集器能够与128个电能表连接。

所述主站采用工业控制用计算机。

工作原理：本系统底层的电能表数据通过RS-485总线传输到采集器，采集器通过RF技术进行通信，采用自动中继、自动路由等方法组网，实现特定区域的数据传递，最后经由集中器通过GPRS/3G上层数据传输网络与主站进行通信，实现电表的集中、分组、点抄、实时、定时（按用户顺序）、前某一天（最多30天）以及指定日电量的抄录服务。

本实用新型的有益效果：

1、电能表和采集器采用RS-485总线作为通信信道，实现了专线专用；且既保证了通信质量，成本又不是很高，其通信协议还可根据需要灵活制定。

2、采集器与集中器采用RF技术建立通信信道，具有低成本、低功耗和对等通信三个重要优势；

3、集中器与主站之间往往相隔很远，仅凭短距离无线通信技术无法实现远程数据的传输，系统选择GPRS无线网络通信。其优点是无需另外布线，抗干扰性好，抄表范围广，系统传输容量大，数据传送速率高，建设成本及通信费用低。

附图说明

图1为自动抄表系统原理图；

图2为本实用新型的优选实施例；

图3为采集器功能框图；

图4为集中器功能框图；

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

自动抄表系统虽然种类繁多，但其原理框架基本上如图1所示，由电能表、采集器、集中器及主站计算机数据处理系统四部分组成，这四部分之间通过通信信道进行数据的传输和采集。

电能表是系统最末端的设备，可记录存储用户耗费电能的信息，一般分为传统机械型和脉冲输出型两种。其中机械式电能表需要安装相应的传感器以满足信号的采集，而脉冲输出型电能表则可以直接输出脉冲信号到采集器。但是，采用脉冲电能表，尤其是机电式脉冲电能表是一种过渡性方案，不是长久之计。智能型电子电能表才是电能表数字化的高级阶段，是代表发展趋势的现代电能表。例如，三相多功能电子电能表，具有复费率功能的单相载波表等均属此列。本系统采用的电能表均为具有标准RS-485串行接口的智能电表。

采集器主要负责对电能表传输的数据进行采集处理，存储结果，并根据需要与上一级站点集中器进行通信。采集器内部有充电电池作为后备电源，在供电线路停电的情况下，由每个采集器的电池单独向采集器和电能表供电，不会影响采集器的正常抄收工作。同时，采集器还应具备其它方式（如红外）的通信功能，以便在采集器与外界联系中断时，可采用半自动的方式进行抄表。

集中器在整个系统中起着承上启下的作用，它能够接收并下达主站的命令，抄收储存各采集器的数据，并通过一定的传输介质将数据传至主站进行数据处理。集中器应具备几种接口，用来与不同的接口设备相连：应具有红外接口及管理软件以便现场调试检查与设置；本地网接口及相应的管理软件与规约处理；上级网络接口及管理软件与规约处理；相应的存储能力，可保存历史数据与事件纪录；时钟与日历功能，能适应复费率及定时抄表；还有显示功能、统计功能以及报警功能等。

主站系统由工作站和相应软件体系构成，包括数据采集系统、数据储存系统、数据分析系统和信息发布系统等，可接收和储存各用户的电力数据，进行统计、分析、汇总计费和报表打印等工作。其担当着整个系统的总控制及管理工作，系统设计应立足于平台化，可以支持各种标准化的设备和规约，具有良好的伸缩性及构建分布式系统的能力，容易与其它自动化系统实现接口和集成。

通信网络是自动抄表系统的数据传输信道，通信网络的设计是构建自动抄表系统的核心，占据了投资的大部分。按照通信介质的不同，通信信道可以分为有线方式和无线方式。有线方式主要包括电力线载波、总线、电话线和光纤通信等；无线方式主要包括GPRS、GSM、红外及RF等。除此之外还有许多新技术不断在自动抄表技术中出现，如3G技术、蓝牙技术、嵌入式系统、CDMA技术、无线局域网，以太网技术等。不同的通信方式有不同的优缺点，在实际工程中应该因地制宜的选择合适的通信方式来完成抄表任务。

通信方案的选择要综合考虑地理环境、用户用能行为、技术水平、管理体制和投资成本等因素。由于电力系统的现场情况十分复杂，自动抄表系统更有其分散性，单独依靠某一种通信方式往往无法达到理想效果，只有采用复合通信方案，综合不同通信方式的特点，取长补短，因地制宜，才能得到适合现场要求的通信模式。

处于自动抄表系统最底层的通信信道，由于电能表和采集器之间的距离较短，布线方便，且对数据传输速率的要求不是很高，宜采用有线抄表方式。出于对数据传输可靠性及成本的考虑，系统采用RS-485总线作为通信信道，以实现专线专用。既保证了通信质量，成本又不是很高，其通信协议还可根据需要灵活制定。

采集器与集中器，尤其是集中器与主站之间，如果采用有线方式作为通信信道，那么长距离的布线是不可避免的，布线的任务重、投资大，且存在着短路、断路等诸多隐患，错综复杂的线路还会使系统调试和维护的困难加大。另外，现代化的小区出于美观的考虑，对布线往往有严格的要求，这更增加了采用有线方式的难度。因此，系统选择无线网络作为采集器与集中器、集中器与主站之间的通信信道。通常，一个抄表系统中的采集器与集中器相隔不会太远，考虑到短距离无线通信的低成本、低功耗和对等通信三个重要优势，系统采用RF技术建立采集器与集中器之间的通信信道。

集中器与主站之间往往相隔很远，仅凭短距离无线通信技术无法实现远程数据的传输，系统选择GPRS无线网络通信。其优点是无需另外布线，抗干扰性好，抄表范围广，系统传输容量大，数据传送速率高，建设成本及通信费用低。随着3G通信技术的发展，数据传输速率及传输质量有了很大的提高，这使得可传输图形图像数据信息的自动抄表系统的实现成为可能。将3G通信技术运用于自动抄表系统的构建，不仅可取代GPRS在集中器到控制中心的通信方式，甚至有可能从用户终端到采集器的通信也直接采用它来完成。这样可以避免电能表数据信息在不同通信方式之间传播的信号方式的转换，无疑可减少相应的不确定因素导致的测量误差。此外，系统可对现场的电能表进行一定清晰度要求的图形图像采集，并传输至后方的主站，这样供电部门就能观测到抄表系统的实际运行情况，及时发现并解决问题，提高系统的安全可靠性。

本系统的优选实施例如图2所示，其采用了RS-485总线、RF及GPRS/3G等多种通信手段进行数据传输，具有覆盖范围广、使用简单方便、节省人力、远程监控、远程维护等优点。其中RS-485总线是本系统底层数据采集网络的通信方式，中层数据传输网络采用RF技术进行通信，采用自动中继、自动路由等方法组网，实现特定区域的数据传递，最后经由集中器通过GPRS/3G上层数据传输网络与主站进行通信。

系统的电能表均采用具有标准RS-485串行接口的智能电表。采集器一般安装于电表箱内，方便电能表数据的采集。本系统采集器最多可采集128（32×4）个电能表，采集器的主要功能如图3所示。集中器安装的位置应尽可能兼顾所有采集器，以采集器所围成几何图形的中心位置安装为宜，但为了给集中器取220V工作电源方便，亦可将集中器安装在小区配电室，集中器的天线应放置于GPRS/3G信号较好的位置。本系统集中器最多可容纳250个采集器32000个居民电能表，集中器的主要功能如图4所示。系统的主站采用工业控制用计算机，可提供集中、分组、点抄、实时、定时（按用户顺序）、前某一天（最多30天）以及指定日电量的抄录服务，抄回的数据存储在计算机中或者服务器上。计算机提供友好的Windows操作界面，用户抄表数据显示直观易懂，可将其倒入其它类型的数据库或表格，并可利用打印机将数据全部打印出来。此外，主站还具有对集中器的数据进行校验、参数进行设置、时间进行校正的功能。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims

1.自动抄表系统，其特征是，它包括至少一个电能表，电能表通过RS-485总线与采集器通信，采集器通过射频模块与集中器通信，集中器通过GPRS/3G与主站进行通信。

2.如权利要求1所述的自动抄表系统，其特征是，所述电能表为具有标准RS-485串行接口的智能电表。

3.如权利要求1所述的自动抄表系统，其特征是，所述采集器安装于电表箱内。

4.如权利要求1所述的自动抄表系统，其特征是，所述集中器能够与250个采集器连接，每个采集器能够与128个电能表连接。

5.如权利要求1所述的自动抄表系统，其特征是，所述主站采用工业控制用计算机。