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摘要：主要研究电表箱远程智能化监控系统，分析了电表箱远程智能化监控系统结构，并给出了一种电表箱远程智能化监控系统硬件设计方案。
关键词：电表箱；远程智能化；监控系统
近些年国家总用电量快速增加，用户规模不断扩大，用户电能表电表箱数量快速增加，用电管理工作难度加大，传统的用电管理技术与方法难以满足新时期用电管理工作的需求，需要找寻新的技术措施。电表箱远程智能化监控系统基于智能化技术、网络通信技术和自动化技术，能够实现电表箱的远程智能化监控，在用电管理中有着广阔的应用空间。
一、电表箱远程智能化监控
（一）电表箱
电表箱安装在用户端，用户和电表箱接触比较方便，违章用电、窃电存在便利，配置和电表箱对应的锁、钥匙投入较大，不便管理，也造成了严重的浪费，并且电表箱无法变更安装地点，因此电表箱的管理工作只能从防窃电、防破坏以及运行状态监测等方面入手。
表1 电表箱远程智能化监控系统功能描述
图1 电表箱智能化监控系统结构
如图1，电表箱智能化监控系统有电表箱监控前端、GPRS模块、PC监控中心三层结构，其中电表箱作为控制终端，监控前端控制电表箱锁的开闭。PC监控中心上位机实现管理功能，包括遥控、遥测、通讯、数据监测、系统维护等。电表箱中的监控前端属于监控系统下位机，主要功能是转变电表箱实时开闭状态为电信号，通过电力载波或者专用通讯网络将信号传输给上位机，同时接收上位机的指令性信号。所有电表箱下位机中有一台不仅仅连接上位机，还连接GPRS模块，负责下位机和上位机之间的通讯功能，作为监控前端，也称下位总机，借助低压线电力载波技术、工业以太网和互联网等通讯技术进行数据通讯。
二、系统实现
（一）前端
系统监控前端主要负责电表箱开启状态实时信号的传递和上位机指令性信息的接收与执行，从而对电表箱开闭状态进行远程管理。为了节省投资，选择低压电力线缆载波通讯技术，节省网络通信投入，前端硬件设备主要有CPU、载波芯片、外围电路、信号收发处理电路、传感器、执行器等。CPU、载波芯片负责数据交换，控制电力线载波芯片数据收发，并根据从上位机接收到，经载波芯片解调处理的数据，向电表箱开关控制电磁锁发出动作指令，电表箱门沿上门磁输入开关状态信号，实现箱门开闭。CPU使用RS-232串口和GPRS模块进行数据传递，和上位机进行信号双向传递。
（二）硬件设计
1、载波片
使用北京福星晓程公司提供的PL2102电力通讯网络设计专用半双工异步调制解调器，工作电源5v，由外部接口和电力线耦合供电。该解调器基于数字信号处理技术、直接数字频率合成技术和直接序列扩频技术，采用大规模数字模拟混合制造工艺，有着优异的抗干扰、抗衰落性能。LT480EU陶瓷滤波器工作频率480kHz，带宽15kHz，R11、R12为两个5.1k上拉电阻，接在IIC通信线路上。
2、CPU
MCS-51系列单片机做CPU，负责电力线载波芯片数据收发、交换处理，初始化载波片内部寄存器，接收门磁信号，下位总机CPU还负责连接GPRS模块。电表箱开关使用门磁传感器和电磁电控锁，电表箱门内安装磁性门磁，监控前端连接另一块弹簧管门磁，两块门磁之间距离不足1.5cm，弹簧管断开，门磁两端关闭，超过1.5cm，门磁两端重新接通。带弹簧管接CPU P1.0接口，另一端接地，经5.1k上拉电阻升压至5v，门磁之间距离小于1.5cm，表示电表箱门关闭，P1.0=5v，距离超过1.5cm，电表箱门打开，P1.0=0v，对CPU P1.0接口电压进行检测，就能够准确判断电表箱的实时开闭状态。
电表箱电控锁接12v瞬间电压，电表箱门将转为打开状态，未接电源情况下需要手动复位，重新恢复至关闭状态，改变电控锁状态需要提供高于12V大电流，可以使用VHH 12v模块为电控锁提供工作电压，接继电器控制。电控锁一端接地，另一端接继电器，继电器有第八脚接地和接地两种工作状态，不能直接使用CPU，需额外接三极管，高电平状态下，三极管C-E导通，继电器八脚接地，低电平，三极管C-E截止，高阻态，第八脚12v，第八脚、第七脚间接二极管，形成继电器内圈单方向放电回路。
（三）信号收发电路
载波芯片调制后信号功率小，直接耦合干扰比较严重，无法远距离传输，需要进行放大处理，同样接收端不进行信号滤波、限压，也无法解调还原信号。CPU将信号传递给PL2102载波片，调制中心频率至15kHz，经功率放大、整形，发送至低压电力线。接收信号电路中，耦合信号接收滤波、电压箱位电路处理后，送入载波芯片解调信号，再发送给执行机构，传感器监测到电表箱门状态变化后回传信息。
结语：
电力线路通信系统快速发展完善，通信方式更加先进，电表箱远程管理模式逐渐向着智能化、网络化和自动化的方向发展，研究电表箱远程智能监控系统，对提高电表箱远程智能监控水平有着重要意义。
参考文献：
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论文作者:刘斐,谭兰芝,李翠
论文发表刊物:《电力设备》2016年第22期
论文发表时间:2017/1/13
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