（广东电网有限责任公司珠海供电局 519000）
摘要：近年来，随着我国经济的迅猛发展、科学技术水平的不断提高以及对城镇居民用电一户一表改造的实现，使得用电居民及用电量剧增，从而给抄表工作带来繁重的工作量。然而，传统的手工抄表不仅费时，而且还需要投入大量的人力、资金，工作效率低下，同时其准确性与及时性都得不到切实的保障，因此，智能无线远程多表集抄技术应运而生。
关键词：智能无线远程；多表集抄；无线抄表
引言：传统的住户抄表、收费管理系统，多采用抄表员上门抄收或 IC 卡预付费方式。抄表员入户抄表存在耗工、数据实时性差、受人为因素影响以及存在安全隐患，比如2003年SARS期间，很多地区就连续近2个月没有抄表和收费。IC卡预付费方式尽管避免了入户抄表的问题，但存在稳定性不好、易被破坏、并且单向付费管理，缺少反馈通道，一旦终端设备出现故障（比如被破坏），系统不能及时知道，可能会造成比较大的经济损失。针对以上问题，相关部门在对某些小区建设抄表系统时，采用了智能无线远程抄表技术，并取得了较好的效果。
远程抄表系统的特点在于终端，计量点数量大，现场表计类型复杂，从管理的角度提出的需求是：对于尚未接入的电能表，系统应该能够做到只要用户提供电表通信规约和接13方式即可接入，因此远程抄表系统中的处理通信方式及规约的逻辑结构要有足够的通用性和灵活性，充分考虑系统扩展的要求，这样的特性使我们不得不从软件重用的角度出发来构建系统。
1、远程抄表系统结构
远程抄表系统主要功能需求如下：
（1）将电表上显示的数值正确识别出来，并将该数值正确传送回去。
（2）主站直接抄读现场用户电表读数，可进行批量或个别选择抄读，自动保存抄读的历史数据。
（3）对抄收到的电表数据进行统计、计费、双地址储存，并形成详细的用电档案。
（4）可进行现场或远程用电校对。
（5）快速进行用电户用电量查询。
（6）分时段抄表，实现分时计费，能解决按电网负载的峰谷时段采用的峰谷电价的方式。
它的物理组成主要包括计量，监测设备，通信设备和应用系统3个部分。
在我们的系统中计量，监测设备主要包括：计量设备，采集终端，计算机网络设备；采集终端专门负责从计量设备采集数据并具有一定的储存容量。主站定时从终端收集数据并进行分析应用。通信设备即计量设备与采集终端之间的485通道；终端与主站之间的通信通道，可以是光纤，电缆，也可以是 GPRS、CDMA等无线通道。物理模型如图1所示。
图 1 物理结构
根据上述物理结构，主站系统主要完成两大功能块：通信和应用。整个系统分成两大层，如图2。
（1）通信层：从低到高主要负责：1）通信通道的集成；2）多种规约的处理；3）通信参数处理，随抄补抄等通信方面的业务应用。
（2）应用层：主要负责数据应用和分析，从低到高主要负责：1）各类数据的汇总和计算；2）数据浏览显示；3）其它高级应用。按照软件重用的设计思想，把功能相似的特性放到一个模块当中，模块与模块之间提供调用接口。当某一个功能需要进行扩充时，只须遵循接口规范，修改这一特定模块的代码即可。比如系统已经划分了规约处理模块与通信模块，并定义了它们之间的接口，当用户要求增加一种新的规约时，只须封装该规约的特性，并向通信层提供接口所统一的数据结构即可，无须根据各种不同通信通道的特性一一增加代码。
通信层和规约层完成的功能不一样，但基本设计思想是一样的，即提高系统的可维护和可复用性。为了达到这个目的，采用面向接口编程的方式，把业务逻辑都封装在内部，对外只传递和接收统一的数据结构。它们的示意用例图如图3。
以下以处理多种规约为例说明如何在远程抄表系统中利用多种设计模式来实现系统易扩展的要求。
2、系统概述
整个无线抄表系统，主要由无线模块（各种水、电、气表）、采集器、集中器和付费管理系统四大部分组成，在一些比较大（或无线信号干扰比较大）的小区里面，会使用中继器来对无线信号进行接力，扩大通信范围。以一个小区为例，系统结构如图4所示。
图 4 远程集中抄表系统总体结构框图
注意，由于整个系统的数据传输采用无线通信方式，没有走线的限制，所以对于模块（或采集器）再到集中器的数据传输过程，可能会经过不同的传输途径。比如：
（a）模块<――>采集器<――>集中器；
（b）模块<――>采集器<――>中继器<――>集 中 器；
（c）模块<――>中继器<――>采集器<――>集 中 器；
（d）模块<――>中继器 1<――> 采集器<――>中继器 2<――>集中器；......。
如图4所示。
3、系统设计的实现
3.1 采集终端
采集终端指的是将电能表中的信息内容进行搜集和归纳整合，完成这一工作之后再将数据发送到集中器端，与此同时还受到集中器和手抄器的控制。随着信息技术的发展，智能无线远程多表抄技术也在不断进步，目前该系统可以对变电所、公变、专变以及低压这四种对象的数据进行采集，覆盖范围广，大多数的用户数据采集都可以采取这种方式，如居民、大中小型专变用户、三相以及单项的工商业者以及公用配变考核计量点等。就目前而言，数据采集终端是根据对象来确定的，但是无论选择哪一终端，都可以取得相同的效果：变电所一般采用ERTU远方电能计量终端；公变以及专变用户所使用的分别是配变管理和电现场服务与管理的终端；而对于低压用户而言，最常用的是无线采集器亦或是载波采集器。
3.2 集中器
在远程通讯过程中，集中器是必不可少的，是进行数据集中归纳整理的位置点，也是各个设备的连接纽带。在远程集抄系统中，集中器的主要功能是通信，它可以接收并服从上级命令，将数据传送给主站；与此同时，它还可以发送信息，将指令传递给电能表，实现相关参数的调控和保存，集中器在将数据进行集中之后就会向主站进行反馈，将相关的用电状态发送到控制终端或是上机位。在实际应用中，集中器是这样工作的：首先，从主站接收指令信息，并通过上行信道将这一信息转交给转换器。转换器，顾名思义就是根据自身的规则格式将信息数据进行转化的装置，在完成这一环节之后，信息数据将被返回到上行信道，进而回到基站中。集中器是一项自动化程度非常高的装置，可以人工设定工作时间和内容，减少作业流程，实现自动化抄表。
综上所述，集中器的作用表现在两个方面，通过上行通道实现与主站之间的信息传递，通过下行通道抄读电表信息，这个过程是可以实现自动化的，按照规定的时间进行工作，并将数据保存下来。简单的说，集中器的主要功能可以概括为以下几个方面：电表管理、设置时间、对广播时间进行校正、动态监控、数据的归纳整合。集中器的数据采集功能是非常强大的，它所实现的数据采集功能并非是一对一的，而是一对多的。一般来说，一台集中器可以同时对成千上百台的终端进行数据采集，其储存空间是独立的，所以它可以同时完成数据采集和命令接收的功能，对上下级进行同时响应，出色的完成通信任务，保证数据传输流畅。
3.3 数据传输通信通道
要想实现智能远程集抄系统的全部功能，就必须保证远程通信和本地通信网络的顺畅。系统运行的关键落脚点在于解决数据通讯方面存在的问题，因此通讯技术的进步对其的推动力是不容小觑的。本地通信与远程通信不同，指的是采集终端与电能表之间的通信，分为电力线载波和 RS485 两种，而前者又分宽带和窄带两种。不过需要注意的是，这两种载波类型是不能同时应用的。与之相对的，远程通信指的是终端与主站之间的信息传递，这种方式可以在两者之间建立联系、对信息进行接收和采集。主要分为光纤、移动、有线电视网、卫星、微博、公用电话等方式。
3.4 主站
主站可以在规定或任意的时间点对电表的数据进行抄收，在完成这一环节之后在与集中器进行数据交换。在目前的技术条件下，最常见的运行模式有以下三种：分布式、集中式以及分布式与集中式相融合的管理方式。应用范围最广的是第一种模式，依据市场需求，技术人员正在对低压远程集抄系统进行改进，目的是将其改造成为集中式运行及管理方式。按照我国国家电网的要求，用电单位需要按照规则用电，不得超出用电范围。如果不按照规章制度用电，极易发生用电事故，给国家财产带来损失的同时还极有可能造成安全威胁，为了避免这一问题，打造全国统一集中的数据采集平台，技术人员也在不断的钻研和进步。我国最大的用电群体为居民，在用电过程中，居民用户应当将数据采集系统与国网营销系统连接在一起，方便数据的传输与整合，这样才能真正实现数据与技术的共享。与此同时，应用营销系统还可以帮助用户实现票据打印、数据归纳、交纳电费等功能，为居民提供便利。主站主要有数据库、服务器、软件、处理器以及交换机和前置机这几个部分。
4、结语
综上所述，与有线抄表系统相比较，无线系统在应用中的优势更大，具有灵活方便、维修及时等特点，而且可以有效解决有线系统雷击问题，避免出现布线难、施工麻烦等问题。除此之外，大范围采用和推广无线抄表系统可以提高通信效率，降低能源损耗，实现远距离信息传输。这种方式对电力线无谐波所产生的污染和干扰也比较小。不难看出，采用智能无线远程多表集抄技术是非常有必要的，其具有覆盖范围广、能源消耗低、性价比高、技术先进等强大优势，发展空间也是极为宽广的。在条件允许的情况下，应当对这一技术进行大范围的推广，进一步提升居民用电质量，实现智能化管理，引领我国的电力技术走向一个新的发展平台。
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论文作者:唐小川
论文发表刊物:《电力设备》2018年第8期
论文发表时间:2018/6/25
标签：集中器论文; 终端论文; 通信论文; 系统论文; 数据论文; 规约论文; 主站论文; 《电力设备》2018年第8期论文;