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2 0 0 7 年第5 期 上 海 电力 一 种无线路 由集中抄表系统 黄 宪 东 ( 上海 涌能 电力科技发展有 限公 司 ， 上海 2 0 0 0 0 2 ) 摘要 ： 无线路由集中抄表系统 是 近几 年发 展起 来 的一种 新 型集 中抄 表系 统 ， 将 R F无 线路 由通 信技 术 与 G P R S无线 网络通信技术相结合 ， 实现远程集 中抄 表。在介绍 电能表 抄表 三种形式 的基础 上 ， 阐述 了无线路 由集 中抄表 系统 的网络结 构 、 系统配置及 系统 特点 ， 可为住宅小 区提供 了一 种远 程集 中抄表方案 。 关键词 ： 电能表抄表 ； 无线路 由； 集 中抄表 系统 ； 通信 中图分 类号： T M7 6 9 文献标识码 ： B l 引言 目前 中 、 小 型 电力 用 户 已 实行 一 户一 表 或 者 一 户多表 ， 但 因数量多、 分布广 ， 靠传统的人工抄 收 方式 进行 管 理 已不 适 应 城 市 电 网 发 展 的需 要 。 随着城 市建 设 规模 的不 断 扩 大 ， 供 电企 业 在 这方 面的压力越来越大 ， 迫切希望有一种实时、 可靠 、 免维护、 可扩展的集 中抄表系统来替代人工抄表， 从而降低 电力企业的运 营成本 ， 提高 经营和管理 能力 。 2 电能表抄表 三种形式 2 1 I C卡预 付 费抄表 系统 在 I C卡预付费系统应用初期 ， 用电预付费领 域 的 企 业 近 3 0 0家 ， 用 户 数 百 万 ， 但 由 于各 种 原 因 ， 其抄 表系统 存 在 以下 问题 ： ( 1 )I C卡 控制 部 分 质 量不 过 关 ， 经 常 出现 误 报警 。 ( 2 )I C卡预 付费 方 式 只 适合 于散 户 ， 不便 于 管理 。 ( 3 )I C卡收 费 网点过 少 ， 用户 交费 不便 。 ( 4 )I C卡 质量不过关 ， 容易被解 密 ， 给企业 和国家带来损失。 ( 5 )I C卡 或表 出现问题 ， 售后 服务难 以解 决 。 ( 6 )I C卡 的抗 干扰 能 力 较 弱 ， 较 易 受 外 界攻 击 。 ( 7 )I C卡价格高、 寿命 短， 综合效益差 ， 使用 风险 大 。 ( 8 )I C卡 难 以适 应 电价 变 动 的要 求 ， 在 电价 调 整时 可能影 响 社会稳 定 。 ( 9 )I C卡难 以上 网抄 读 耗 能 数据 ， 不 能 实 现 城 市 电 网 自动抄 收银 行 收款 。 ( 1 0 )电力部 门对 I C卡 难 以实行 动 态数 据 管 理 。 2 2人 工便 携式 红外 抄表 便携 式抄 表 器 是集 中抄 表 系统 的 有 效 补 充 ， 利 用它 将每 个 电能表 的数 据经 红外 数据 接 口采集 到抄 表器， 然后传送到用电管理中心， 尽管节约了 抄 表 时间 ， 提高 了部 分工 作效 率 ， 但没有 从 根本 上 解 放 劳动 力 ， 对 用 户 的 用 电 监察 和用 电管 理 不 能 提 供 有效 的帮 助 。人工 便携式 红 外抄 表存 在 以下 问题 ： ( 1 )采 用 红 外 通 信 方 式 ， 用 户 电能 表 均 需 配 置红 外 数据 接 口。但 红 外抄 表距 离 和视 角 有 限 ， 有 时 因为设 备 表 面结 垢 或 户 外 光线 过 强 ， 抄 表数 据 会 出现 问题 。 ( 2 )抄 表 人 员 的 劳动 强 度 没有 改 善 ， 抄 表 效 率没 有真 正提 高 。 2 3电力载 波 自动抄 表 系统 电力载波 自动抄 表是 将 电能表 数据 通过 采集 终 端设 备将 数据 调制 后 ， 通 过 电力线 传送 ， 在 接 收 端 还原 成数 据信 号 ， 在 同一 台配 电变 压 器 供 电 范 围 内用 户统 一 编 址 ， 并 由采 集 器 巡 回读 写 。电 力 载波 自动 抄表 的 优 点 是利 用 电力 线 资 源 ， 但 存 在 以下 问题 ： 电力 载 波技术 在 我 国抄 表 系统 上 的应用 上 已 有 多年 ， 由于关键 技 术 问题 没 有彻 底解 决 ， 一直 未 被 广泛 使用 ， 主要 存 在 以下 问题 ： ( 1 )在数据传输 中， 常受无线电、 电磁 、 脉冲 等信号干扰 ， 从而导致传输数据错码 、 丢码等情况 发生 。 一 S4 1 维普资讯 上 海 电 力 2 0 0 7 年第 5 期 ( 2 )某 些 家 用 电 器 启 动 时 ， 瞬 间会 产 生 很 多 脉冲信号 ， 叠加 在电网上 ， 造 成数据传输发生错 误 。 ( 3 )电力 载 波 目前 还 不 能 跨 越 变 压 器 ， 在扩 大接 收终端 的能 力 方 面 ， 遇 到多 个 发送 端 信 息相 互 混跌 ， 不 容易 被提取 等 多项技 术 难题 。 由于我 国的配 电 网络 比较 复杂 ， 各 种 干 扰 信 号幅 度较 大 ， 载 波信 号常 被 淹没在 噪声 中 ， 只有 解 决 了电 网的纯 净度 ， 才能 有效 地排 除 干扰 ， 因此 电 力载 波 自动抄 表 系统 目前在 我 国应用 还不 普遍 。 3无线路 由集 中抄表 系统 无线 路 由集 中抄表 系统 是 近几 年发展 起 来 的 新 型集 中抄 表系 统 ， 它为 现 代 住 宅 小 区 提供 了一 种远 程 集 中抄 表方 案 ， 适 用 性 强 ， 配 置 灵活 ， 安 装 简单 ， 使 用安 全 ， 是一 种值 得推 广应 用 的集 中抄表 系统 。 无线路 由集 中抄表系统将 R F无线路 由通信 技 术 与 GP R S无 线 网络 通 信 技 术 相结 合 ， 从 而 实 现远程集中抄表。该系统可以提供各种读取电能 表数据 的方法 ， 通 过 G P R S无 线 网络 经 GP R S服 务器 、 WE B服务 器 以及 应 用 管 理 软 件 ， 将 读 取 到 的用 电数 据提 供 给 后 台 营销 计 算 机 ， 实现 应 用 和 管理 。 不 管是在 普 通 居 民住 宅 小 区 ， 还 是 智 能 化 住 宅小 区、 商业楼宇 ， 无线路由集中抄表系统都能方 便 地进 行组 建 和配置 系统 ， 其 可扩性 强 ， 后 台维 护 软 件功 能强 大 ， 操 作 简单 ， 方便 了供 电用 户 的维 护 和使用 。 3 1 系统 组成 无 线 路 由 集 中抄 表 系 统 由维 护 和 调 试 计 算 机 、 GP R S服务 器 、 无 线 路 由数 据 集 中器 、 无 线 路 由采集器 等部 分 组成 ， 抄 表 系统 结 构 图如 图 1 所 示 。 用 于维 护 和 调 试 的计 算 机 经 网 络 与 GP R S 服 务器 进行 连接 ， 并 通 过 它 下 达 集 中抄 表 的 各 项 指令 ， 由 G P R S服务器负责将无线路 由集 中器上 的用 户用 电信 息 收集 后 发送 至 营 销 系 统 计 算 机 ， 实现抄 表 数据 的统 一管 理 。 数据管理模 块 将收 集后 的用 电数 据写 入 本地 数据库 ， 通 过 WE B服务器 发送 至营销 系统计算机 ， 营销 系统计算 机 完成 数据 存 储 和应 用 。数据 管 理 模 块还可提供 各种历史数 据 ， 供营销 系统使用 。 一 542一 至 营 销 系 统 原方案中WE B H lt 务器与G P R S It 务器合并为一 台 图 1 抄 表 系 统 结 构 图 无线 路 由数 据 采 集 器 通 过 R S一4 8 5通 信 接 口与各电能表进行数据通信， 采集多个用户电能 表 的数 据 ， 处 理 后经 R F无 线 通 信 模块 发送 至无 线路 由数 据 集 中器 。 无 线路 由数 据集 中器 内置 RF无 线路 由模 块 和 GP RS通 信模 块 ， 通 过 R F无 线 路 由模 块 将 无 线 路 由数据 采 集器 的用 户 数 据 ， 经 内部 存 储 和 处 理后再经过 GP R S模块传送给 GP R S服务器 ， 实 现用 电数据 的集 中采集 。 3 2 GP R S服务 器功 能 G P R S服务 器 是 根据 系统 的特殊 结构 而 配置 的专 用服 务器 ， 主要 负 责 对 无 线 路 由 数据 集 中器 的操 作 、 维护 和管 理 ； 系统 维护 用计 算机 发 出的任 何 指令 ， 以及 WE B服务 器 发 出 的数 据 读 写请 求 ， 都 必须 由 GP R S服务 器 来 完成 ， 因此 GP R S服 务 器 在该 系统 中承担着 非 常重 要 的角色 。 3 3 无线 路 由数据 集 中器 硬件 系统 的核 一 12 , 是 MC U， 它运 行 监 控 程 序 ， 负责 监视 外部 接 口， 处 理所 有 的监测 事务 ， 协 调 系 统工 作 。无 线 路 由数 据 集 中 器 还 配 置 有 如 下 的 器 件 ： ( 1 )静 态存 储 器 。 ( 2 )看 门 狗 电 路 ， 保 证 意 外 事 件 使 MC U 出 现 异常 时能 及 时 返 回 到正 确 的运 行 程 序 中 ， 不 至 于死机 。 ( 3 )日历 时 钟 ， 用 以监 视 事 件 发 生 的 日期 和 时 间 。 ( 4 )2 4个 R S - 2 3 2通 信 接 口 ， 配 置 R F模 块 ， 将采 集 的数据 取 回后 存储 ， 并将 存储 的数据 发 送 至 G P RS服务 器 。 3 4无线 路 由数据 采集 器 维普资讯 2 0 0 7 年第5 期 上 海 电力 无 线路 由数 据采 集器 的 核 心是 R F无 线 模 块 加 4 8 5驱 动 模 块 ， 通 过 R F无 线模 块 与 无 线 路 由 数 据 集 中器 进 行 通 信 ， 经 4 8 5驱 动模 块 对 电能 表 进 行 数据采 集 ， 然 后 再 发 送 给无 线 路 由数 据 集 中 器 ， 实 现远 程抄 表 。 4系统主要特点 4 1 抄 表无 盲 区 抄 表系统 采 用 三级 无 线 路 由技 术 ， 由若 干 个 子 系统构 成 ， 每个 子 系统配 置 1台集 中器 和 1 0 2 4 台 采集 器 ， 每 台采 集 器 可 挂 若 干个 电能 表 。集 中 器 内装 有 中继路 由 中心 电 台 ， 采 集 器 内 装 有 自动 路 由分 站 电台 。 一 般 以 1 个 住 宅 小 区 ( 方 圆约 1 k m) 为一 个 子系统 ， 形成一个独立的抄表单位 。1个住宅小 区有几 十到 上百 个 门栋 ， 每个 门栋 均 配 置 1个 或 多个 电能 表箱 ， 系统 根据 电 能表 数 量 配 置 采 集 器 ( 一 台采集 器挂 接 1 6 3 2台电能 表 ) ， 并将 采集 到 的用 户 电量 数 据 传送 至集 中器 ， 而安 装 于相 邻 门 栋 的采集 器可 以 互 相作 为 中继 ， 从 而实 现 抄 表 无 盲 区 。 4 2微 功率 无线 数传 抄表 系统 采 用 小 于 5 0 Mw 的 电 台 ， 符 合 信 息产业部颁发 的发射功率小于 5 0 Mw； 占用带宽 小 于 或 等 于 1 6 k Hz ； 杂 散 发 射 功 率 小 于 或 等 于 2 5肛 w 的使 用 频 率 的 要 求 。 为此 ， 不 需 申请 频 率 ， 不需 缴纳 无线 电管 理 费 。 4 3蜂 窝式 组 网结构 抄 表 系统采 用蜂 窝式 组 网结 构 ， 如 图 2所示 。 利 用该 结构 进行 抄表 ， 可 使数 据通 路更 通畅 ， 更 有 效地保证抄收数据的成功率 。 中器抄 1 号采、 端， 如果因距l 抄不到，可通l 3 号采集终端： 数据抄回来。 图 2 蜂 窝式组 网结构 4 4集散 控制 抄 表系统 采 用 分 区抄 表 结 构 ， 有 效 地 分 散 了 因系统过于庞大、 不容易维护等问题 。 4 5 无线 GP RS网络通 信 抄 表 系统 采 用 无 线 分 组 网 络 技 术 G P R S ， 将 无 线 通信 与 因特 网紧密 结合 起来 ， 具 有永 远 在线 、 按 量 计费 、 快速 登 录 、 高 速 传输等 特 点 。 4 6高 兼容性 设 计 抄表 系统 可 以连接 各 种带 4 8 5总线 接 口的 电 能表 ， 例 如 民 用 多 功 能 电 表 、 工 业 用 多 功 能 电 表等 。 4 7积 木式 建 网 在 构建抄 表 系 统 时 因 为 电 能表 数 量 众 多 ， 工 程 分批 分 区进 行 。任 何 一 个 小 区 的 无线 抄 表 ， 可 作 为抄 表大 系统 中 的一 子 区 域 进 行 ， 整 个 系 统 可 由若干 个子 区域 组 成 ， 任 何 一 个 子 系统 出现 问 题 都 不会 影 响整个 系统 的运 行 ， 新 增 的抄 表 用 户 可 作 为一 个小 区扩 容 即可 。每个 子 区域 由集 中器 负 责 定 时 收 集 抄 表 数 据 ， 用 GP R S 传 输 通 道 向 GP RS服 务器 汇 总 数据 。为 考 虑 系统 的安 全 性 ， 可配置 多 台 GP R S服务 器 构 成 冗 余 系 统 ， 确 保 抄 表数据 的安全 。 4 8数据 传输 稳 定 抄 表 系统 采用 无线 RF与无 线 GP RS通 信技 术 ， 不 会 出现类