（电力系统及其自动化专业论文）基于rf和gprs的居民自动抄表系统的研究.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 丕! i 叁 日期： z ! ! 里：笙 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：堑! 邀导师签名： 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 第一章概述1 1 1 课题研究背景与意义1 1 2 自动抄表技术的发展及现状1 1 2 1 国外自动抄表技术的发展l 1 2 2 国内自动抄表技术的发展2 1 2 3 自动抄表技术的的现状3 1 3 论文的主要内容一4 第二章居民自动抄表系统的总体设计5 2 1 自动抄表系统的基本框架5 2 2 通信方案的选择。6 2 3r s 4 8 5 通信技术概述8 2 4r f 芯片的选择9 2 4 1r f 技术概述9 2 4 2r f 芯片的比较和选择1 0 2 5g p r s 通信技术1 2 2 5 1g p r s 网络结构1 2 2 5 2g p r s 通信协议。l3 2 5 3g p r s 模块。1 6 2 6 采集器和集中器的主控制器介绍1 6 2 7 居民自动抄表系统的设计构成1 8 2 8 本章小结2 0 第三章系统的硬件设计2 1 3 1 总体设计2 l 3 2r s 4 8 5 接口电路设计2 2 3 3r f 模块的硬件设计2 2 3 3 1s i 4 4 3 2 芯片简介2 3 3 3 2c 8 0 51 f 9 3 0 单片机简介2 4 3 3 3s i 4 4 3 2 与c 8 0 51 f 9 3 0 的硬件连接设计2 5 3 3 4r f 模块的天线设计2 6 3 4g p r s 模块的硬件设计2 7 3 4 1s i m 3 0 0 c 模块简介2 7 3 4 2s i m 3 0 0 c 的电源电路设计2 9 3 4 3s i m 3 0 0 c 的s i m 卡接口设计2 9 3 4 4 网络状态l e d 指示灯的电路设计3 0 3 4 5 蜂鸣器的电路设计3 l 3 4 6 其他硬件设计31 3 5 本章小节3 2 第四章系统的软件设计3 3 4 1 采集器与电能表通信程序设计3 3 4 1 1 电能表的通信协议3 3 4 1 2 采集器采集电能表数据的程序设计3 7 4 2r f 模块的程序设计3 8 4 2 1r f 模块的初始化3 9 4 2 2r f 芯片的状态说明4 0 4 2 3r f 模块的主程序设计4 1 4 2 4r f 模块的收发子程序设计4 2 4 3g p r s 模块的软件设计4 4 4 3 1a t 指令概述4 4 4 3 2g p r s 通信的a t 指令控制流程4 5 4 4 本章小节4 7 第五章总结与展望4 9 5 1 总结4 9 5 2 展望5 0 附录5l 参考文献一5 7 致谢6 1 学位论文评阅及答辩情况表6 3 c o n t e n t s a b s t r a c t ( i nc h i n e s e ) i a b s t r a c t ( i ne n g l i s h ) i l l c h a p t e r o n eo u t l i n e 1 1 1b a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c eo f t h ei s s u e 1 1 2d e v e l o p m e n ta n ds t a t u so f a u t o m a t i cm e t e rr e a d i n gt e c h n o l o g y 1 1 2 1o v e r s e a sd e v e l o p m e n to f a u t o m a t i cm e t e rr e a d i n gt e c h n o l o g y 1 1 2 2d o m e s t i cd e v e l o p m e n to f a u t o m a t i cm e t e rr e a d i n gt e c h n o l o g y 2 1 2 3s t a t u so f a u t o m a t i cm e t e rr e a d i n gt e c h n o l o g y 3 1 3m a i nw o r ko f t h i st h e s i s 4 c h a p t e rt w o o v e r a l ld e s i g no fr e s i d e n t i a la u t o m a t i cm e t e rr e a d i n gs y s t e m 5 2 1n eb a s i cf r a m e w o r ko f a u t o m a t i cm e t e rr e a d i n gs y s t e m 5 2 2c h o i c eo fc o m m u n i c a t i o ns c h e m e 6 2 3r s 一4 8 5c o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yo v e r v i e w 8 2 4c h o i c eo f r f c h i p s 9 2 4 1l 强t e c h n o l o g yo v e r v i e w 。9 2 4 2c o m p a r i s o na n dc h o i c eo f r fc h i p s 1 0 2 5g p r sc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y 1 2 2 ! ；1g p r sn e t w o r ka r c h i t e c t u r e 1 2 2 5 2g p r sc o m m u n i c a t i o np r o t o c o l 。l3 2 ! ；3g p r sm o d u l e 1 6 2 6t h eh o s tc o n t r o l l e rd e s c r i p t i o no f c o l l e c t o ra n dc o n c e n t r a t o r 1 6 2 7s t r u c t u r eo ft h er e s i d e n t i a la u t o m a t i cm e t e rr e a d i n gs y s t e md e s i g n e d 18 2 8s u m m a r yo f t h i sc h a p t e r 2 0 c h a p t e rt h r e e h a r d w a r ed e s i g no ft h es y s t e m 2 1 ：；1o v e r a l ld e s i g n 2 1 ：；2d e s i g no f t h er s - 4 8 5i n t e r f a c ec i r c u i t 2 2 ： 3h a r d w a r ed e s i g no f t h er fm o d u l e 2 2 3 3 1c h i ps i 4 4 3 2i n t r o d u c t i o n 2 3 3 3 2m c uc 8 0 5l f 9 3 0i n t r o d u c t i o n 2 4 3 3 3h a r d w a r ec o n n e c t i o nd e s i g nb e t w e e ns i 4 4 3 2a n dc 8 0 5 1 f 9 3 0 2 5 3 3 4a n t e n n ad e s i g no f r fm o d u l e 2 6 3 4h a r d w a r ed e s i g no f t h eg p r sm o d u l e 2 7 3 4 1m o d u l es i m 3 0 0 ci n t r o d u c t i o n 2 7 3 4 2d e s i g no fs i m 3 0 0 c sp o w e rc i r c u i t 2 9 3 4 3d e s i g no fs i m 3 0 0 c ss i mc a r di n t e r f a c ec i r c u i t 2 9 3 4 4n e t w o r ks t a t u sl e di n d i c a t o rc i r c u i td e s i g n 3 0 ：；4 5b u z z e rc i r c u i td e s i g n 31 ：；4 6d e s i g no f o t h e rh a r d w a r e 31 3 5s u m m a r yo f t h i sc h a p t e r 3 2 c h a p t e rf o u r s o f t w a r ed e s i g no ft h es y s t e m 3 3 4 1p r o g r a md e s i g no f t h ed a t at r a n s m i s s i o nb e t w e e nc o l l e c t o r sa n dm e t e r s 3 3 4 1 1m e t e rc o m m u n i c a t i o np r o t o c o l 3 3 4 1 2p r o g r a md e s i g no ft h em e t e rd a t ac o l l e c t i o n 3 7 4 2p r o g r a md e s i g no f t h er fm o d u l e 3 8 4 2 1i n i t i a l i z a t i o nc o n f i g u r a t i o no ft h er fm o d u l e 3 9 4 2 2s t a t ed e s c r i p t i o no f t h er fc h i p 4 0 4 2 3m a i np r o g r a md e s i g no f t h er fm o d u l e 4 1 4 2 4t r a n s c e i v i n gs u b p r o g r a md e s i g no f t h er fm o d u l e 4 2 4 3s o f t w a r ed e s i g no f t h eg p r sm o d u l e 4 4 4 3 1a tc o m m a n d s0 v e r v i e w 4 4 4 3 2a tc o m m a n d sc o n t r o lf l o wo f t h eg p r sc o m m u n i c a t i o n 4 5 4 4s u m m a r yo f t h i sc h a p t e r 4 7 c h a p t e rf i v es u m m a r ya n do u t l o o k 4 9 1 ；1s u m m a r y 4 9 1 ；2o u t l o o k 5 0 a p p e n d i x 5l r e f e r e f l c e s 5 7 a c k n o w l e d g m e n t 6 1 r e v i e wa n d r e p l y d i s s e r t a t i o nt a b l e 6 3 山东大学硕士学位论文 摘要 随着我国国民经济的快速发展，电网改造及电力商业化运营的进一步推进， 传统的人工抄表方式已严重滞后于时代的发展。国家电力公司明确指出要为开 放居民生活用电市场做准备，并且确立了“一户一表、集中抄表、银行联网 的长远目标。本文正是基于这个目标的实现来开展研究和设计的。 集中抄表通常又称自动抄表( a m r ) ，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- - f - j 新兴技术。 本文在研究了居民自动抄表的复杂性和特殊性，分析了现有的一些抄表通信技 术后发现，单纯依靠某一种通信技术，无法满足现场的实际要求，应取长补短， 因地制宜，综合多种通信模式，采用复合通信方案才能达到理想效果。最终， 经过比较论证分析，设计了一个基于r s 4 8 5 、r f ( 射频) 和g p r s 三种通信方 式的居民自动抄表系统：底层电能表与采集器之间采用r s 4 8 5 线连接；中层通 信网络采用r f 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g p r s 模块利用公网与主站通信。 文章中从硬件和软件两个方面对系统进行了设计，并介绍了各层通信网络所 采用的通信协议。本文的硬件设计采用模块化设计，重点设计了r f 模块和g p r s 模块，另外对采集器与电能表的接口电路以及采集器和集中器的整体硬件连接也 做了设计和说明。本文的软件设计主要针对各层之间数据通信的实现，编写了采 集器采集电能表数据、采集器与集中器通过r f 模块相互通信的程序以及g p r s 通 信的a t 命令控制流程。通过设计，使整个居民自动抄表系统的通信网络联为一 体，使系统的抄表功能得到很好的实现。 目前，本文所研究的居民自动抄表系统已经在山东聊城、临沂、滨州等地市 试运行。实践证明，基于r s 4 8 5 、r f 和g p r s 的居民自动抄表系统运行稳定可靠， 功能全面强大，操作简单易行，价格低廉功耗低。电网公司可以通过该系统方便 的在主站进行电能表数据的查询处理以及相关指令的下达，对加强用电管理和提 高电网供电质量起到了积极的作用，大大提高了供电部门的工作效率。 【关键词】：居民自动抄表：r s 4 8 5 ；r f ；g p r s 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fc h i n a sn a t i o n a le c o n o m y , t h ea d v a n c e m e n to f g r i d s sa l t e r a t i o na n dp o w e ri n d u s t r y sc o m m e r c i a l i z a t i o n ，t h et r a d i t i o n a lm a n u a l m e t e rr e a d i n gh a ss e r i o u s l yl a g g e db e h i n dt h et i m e s s t a t ep o w e rc o r p o r a t i o n p r o p o s e dd e f i n i t e l yt h a tt h er e s i d e n t i a le l e c t r i c i t ym a r k e ts h o u l db eo p e nr i g h tn o w , a n dh a de s t a b l i s h e dal o n g t e r mg o a lt h a t “o n em e t e rp e rh o u s e h o l d ，c e n t r a l i z e d m e t e rr e a d i n g ，c o n n e c t i n gw i t ht h en e t w o r ko fb a n k s ”t h i st h e s i sc a r r i e so u ts o m e r e s e a r c ha n dd e s i g nj u s tf o rt h er e a l i z a t i o no ft h eg o a l c e n t r a l i z e dm e t e rr e a d i n gi su s u a l l yk n o w na sa u t o m a t i cm e t e rr e a d i n g ( a m r ) ， w h i c hi san e wt e c h n o l o g yt h a tc a nc a r r yo u tr e m o t em o n i t o r i n g ，r e a l t i m ec o l l e c t i o n t r a n s m i s s i o n ，a n dp r o c e s s i n gf o rc u s t o m e rp o w e rc o n s u m p t i o n ，m a k i n gu s eo fm o d e m c o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g ya n dc o m p u t e rt e c h n o l o g y a f t e rs t u d i n gt h ec o m p l e x i t y a n dt h ep a r t i c u l a r i t yo fr e s i d e n t i a la u t o m a t i cm e t e rr e a d i n gs y s t e m s ，a n a l y z i n gs o m e e x i s t i n gm e t e rr e a d i n gc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , t h i st h e s i sh a df o u n dt h a ti tw a s i m p o s s i b l et om e e tt h ea c t u a ls i t u a t i o no ft h es c e n er e l y i n go nac o m m u n i c a t i o n t e c h n o l o g ys o l e l y , s ot h et h e s i sh a sd e s i g n e dac o m p o s i t ec o m m u n i c a t i o np r o g r a mt o a c h i e v et h ed e s i r e d e f f e c t ，a c c o r d i n gt o t h el o c a l c o n d i t i o n s f i n a l l y , t h r o u g h c o m p a r i s o na n da n a l y s i s ，ar e s i d e n t i a la u t o m a t i cm e t e rr e a d i n gs y s t e mh a sb e e n d e s i g n e d ，w h i c hb a s e do nr s 一4 8 5 ，r f ( r a d i of r e q u e n c y ) a n dg p r s i nt h eu n d e r l y i n g c o m m u n i c a t i o nn e t w o r ko ft h es y s t e m ，r s - 4 8 5i su s e di nt h ec h a n n e lb e t w e e nm e t e r s a n dc o l l e c t o r s ；i nt h em i d d l ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r ko ft h es y s t e m ，r fi su s e df o rt h e c o m m u n i c a t i o nb e t w e e nc o l l e c t o r sa n dc o n c e n t r a t o r s ；i nt h et o pc o m m u n i c a t i o n n e t w o r ko ft h es y s t e m ，c o n c e n t r a t o r sc o m m u n i c a t ew i t hm a s t e rs t a t i o nb yg p r s m o d u l e st h r o u g ht h ep u b l i cn e t w o r k t h et h e s i sh a sd e s i g n e db o t hh a r d w a r ea n ds o f t w a r eo ft h es y s t e m ，a n dh a s i n t r o d u c e dc o m m u n i c a t i o np r o t o c o lw h i c hu s e d i td e s i g n sh a r d w a r eu s i n gt h ei d e ao f m o d u l e sd e s i g n ，f o c u s i n go nt h e d e s i g no fr fm o d u l ea n dg p r sm o d u l e f u r t h e r m o r e ，i td e s i g n st h ei n t e r f a c ec i r c u i tb e t w e e nm e t e r sa n dc o l l e c t o r s ，a n dt h e o v e r a l ld e s i g no fc o l l e c t o r sa n dc o n c e n t r a t o r s t h i sp a p e r ss o f t w a r ed e s i g ni sm a i n l y i i i 山东大学硕士学位论文 f o rd a t ac o m m u n i c a t i o nb e t w e e na l ll a y e r so ft h en e t w o r k ，i n c l u d i n gt h ef l o wt h a t c o l l e c t o r sc o l l e c tm e t e rd a t e ，t h ep r o c e d u r et h a tc o l l e c t o r s a n dc o n c e n t r a t o r s c o m m u n i c a t ew i t he a c ho t h e rt h r o u g ht h er fm o d u l e s ，a n da tc o m m a n dc o n t r o lo f g p r sc o m m u n i c a t i o n b yd e s i g n ，t h ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r k s o ft h er e s i d e n t i a l a u t o m a t i cm e t e rr e a d i n gs y s t e ma r ec o n n e c t e da saw h o l e ，t h ef u n c t i o n so ft h es y s t e m a r ew e l li m p l e m e n t e d c u r r e n t l y , t h er e s i d e n t i a la u t o m a t i cm e t e rr e a d i n gs y s t e md e s i g n e di nt h i sp e p e r h a sb e e np u ti n t ou s ei nl i a o c h e n g ，l i n y i ，b i n z h o ua n ds oo na sap i l o t p r a c t i c e s h o w st h a tt h es y s t e mi ss t a b l e ，r e l i a b l e ，f u l l f e a t u r e d ，p o w e r f u l ，e a s yo p e r a t i o n ，l o w c o s ta n dl o wp o w e rc o n s u m p t i o n ，w h i c hb a s e do nr s - 4 8 5 ，r f , a n dg p r s t h e s y s t e mc a nb eu s e db yg r i dc o r p o r a t i o nt oa c q u i r em e t e r sd a t aa n ds e n da p p r o p r i a t e c o m m a n d s ，s ot h ec o r p o r a t i o nc a nd ot h e s ew o r ke a s i l yb yt h em a s t e rs t a t i o no ft h e s y s t e m i t w i l lp l a yap o s i t i v er o l ei ns t r e n g t h e n i n gp o w e rm a n a g e m e n ta n di m p r o v i n gt h e q u a l i t yo fp o w e rs u p p l y i n gs e r v i c e ，s oi tw i l lg r e a t l ye n h a n c e dt h ew o r ke f f i c i e n c yo ft h e g r i dc o r p o r a t i o n 【k e yw o r d s 】：r e s i d e n t i a la u t o m a t i cm e t e rr e a d i n g ；r s 4 8 5 ；r f ：g p r s 山东大学硕士学位论文 第一章概述 1 1 课题研究背景与意义 随着国民经济的高速发展，电力市场化进程的不断深入，以及用户对电能可 靠性和质量要求的不断提升，国家电网公司适时提出了建设以特高压电网为骨干 网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术， 构建以信息化、自动化、互动化为特征的统一坚强智能化电网【l 】。智能电网的发 展将推动能源革命的深度发展，必将成为电工仪器仪表的未来，而自动抄表系统 是智能电网的基础与重要组成部分。国家电力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，这大大 增加了抄表工作量，居民自动抄表系统的建立变得十分迫切【2 1 。 自动抄表( a u t o m a t i cm e t e rr e a d i n g a m r ) 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- i - j 新 兴技术【3 】。随着国家电力系统两网改造工作的逐渐推进，“一户一表，管电到户 政策的贯彻，用电网络急剧膨胀，使得供电企业网络管理任务日益加剧。如何把 庞大且分散的用户用电量信息及其它数据及时有效而且准确无误地收集、统计及 分析，成为供电企业一个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 业急需要一种投资较少、安装及维护方便、通讯可靠、计量准确的电能表远程自 动抄表方案。 1 2 自动抄表技术的发展及现状 测量电能用的电能表自诞生至今已有1 0 0 多年，而自动抄取电表数的自动 抄表技术的研究则始于上世纪7 0 年代，用于实践则更晚，是一项很有发展前景 的技术。 1 2 1 国外自动抄表技术的发展 国外对自动抄表技术的研究始于2 0 世纪7 0 年代，8 0 年代初开始用于实践。 1 9 8 2 年，法国e d f 用e u r l 0 1 系统对6 0 0 个大用户进行数据采集，同年，瑞 士l a n d i s g y r 的s c t m 规约用于瑞典的自动抄表。1 9 8 5 年，日本九州电力公 山东大学硕士学位论文 司试用配电载波于远方读表和负荷控制【4 5 】。1 9 8 6 年，美国成立了自动抄表研究 协会a m r a ( a u t o m a t i o nm e t e rr e a d i n ga s s o c i a t i o n ) ，每一年半左右开一次国际 性年会，每次年会都有专题报道，旨在进一步发展和推广a m r 技术。但由于 投资大，8 0 年代的a m r 技术仅用于大用户、联网结算或部分住宅区的试点， 发展缓慢。 一直至1 1 2 0 世纪9 0 年代，a m r 才进入了快速发展期。据不完全统计，1 9 9 4 年， 美国装有3 1 4 0 6 3 个带a m r 部件的电能表，加拿大的q u e b e c 水电局也安装了6 4 0 0 0 个a m r t 6 1 。1 9 9 8 年，美国匹兹堡市的d u q u e s n e 电灯公司实现了在其供电的8 0 0 k m 2 区域内的5 6 万个电能表的自动抄表。其中8 万个采用移动无线电方式，4 4 万个为 固定无线电方式，其余大用户单元均用电话线方式抄收数据。对西雅图和奥林匹 亚供电的p s e 公司约有1 5 0 万个电能表，1 9 9 9 年已完成其中8 万个单元自动抄表装 置的安装。根据a m r a l 9 9 9 年的s c o t t 报告表明，自动抄表系统在北美电力公司中 4 5 已安装，1 6 在试点，2 3 已列入计划1 7 j 。 随着欧洲自动抄表技术协会e u r o a m r a ( e u r o p ea u t o m a t i o nm e t e rr e a d i n g a s s o c i a t i o n ) 和英国自动抄表技术协会u k a m r a ( u k a u t o m a t i o nm e t e rr e a d i n g a s s o c i a t i o n ) 的相继成立，a m r 技术在欧盟各国发展迅速。比利时在1 9 9 7 年利用 s i e m e n s 的s e m m s 系统实现了对3 0 0 1 个用户的自动抄表，英国则在1 9 9 8 年实现了 对大约9 万用户的每半小时用电电量的自动抄取。此外，拉美和日本在这一时期 自动抄表技术也有一定的发展。 1 2 2 国内自动抄表技术的发展 国内自动抄表领域的实践几乎与国外同时起步，大约在8 0 年代末9 0 年代初， 但其在基础技术、产品化、产品标准的形成方面却落后于国外。辽宁省于8 0 年代 从国外引进使用投币式预付费电度表，用户通过购买特制的硬币用电。但是不久， 因为有人用冰把硬币冻成冰币后投入币箱即可免费用电且不留任何偷电证据，该 系统的引进宣告失败。1 9 8 9 年，全国第一套跨省网的电量计费系统在华北电网投 入运行【8 1 。北京供电局的也在9 0 年代试点实现了电话抄表系统。从8 0 年代未期到 9 0 年代全国各供电企业基本建立了无线电电力负荷控制系统，其主要建设目的是 控制负荷，但也逐渐用于大用户的电能表抄表。 随着以色列居民自动抄表系统于1 9 9 4 年引进国内，全国各地供电公司大多开 2 山东大学硕士学位论文 展了将低压载波技术用于电力抄表的试点，但由于效果不好，g | j 2 0 0 1 年其应用已 处于停滞状态。与此同时，随着电力市场化的推进，瑞士l a n d i sg y r 公司的t m r 系统c 5 0 0 和c 2 0 0 0 先后于1 9 9 4 年和1 9 9 5 年在华北电网投入运行。而华东电网也在 1 9 9 9 年开始t m r 系统a m v 9 0 ( 美n o t s 的产品) 的建设。n 2 0 0 1 年，几乎所有网、 省调都已建成电能量计量计费系统，但由于中国电力市场建设速度较慢，这些系 统并没有发挥应有的效果【9 】。 1 2 3 自动抄表技术的的现状 根据国际电工委员会发布的i e c6 2 0 5 6 抄表，费率和负荷控制的数据交换 标准系列编制计划并结合国内市场的需求，2 0 0 0 年，经全国电工仪器仪表标准化 技术委员会秘书处召集生产商、用户以及计量检测等2 0 个成员单位组成自动抄 表系统国家标准起草工作组，通过标准的制定有效地规范了市场，引导了自动 抄表技术的发展。2 0 0 4 年，现场用电管理终端作为负控和抄表需求的融合产品产 生，并陆续在浙江电网和广东电网大量推广使用。据报道，广东电网公司大客户 负荷管理系统已覆盖省内2 1 个地市供电公司，至u 2 0 0 7 年一月广东已有负荷管理终 端1 2 万户1 1 0 】。 2 0 0 5 年，随着国家电网公司4 0 6 号文件关于加强电力营销现代化的建设意 见的颁布，国内的a m r 市场迎来了飞速发展时期。至u 2 0 0 7 年，各省电力公司 已基本实现了发电侧、供电侧及终端g u 3 1 5 k v a 及以上大用户的电能自动抄表， 全国估计有几十万个a m r 采集终端投入应用。此时，国家电网公司又大力开展 智能电网的建设，而其中一项重要内容就是居民自动抄表系统的推广，从而使居 民自动抄表系统的建设提上了日程。目前，美国i t r o n 公司的无线a m r 系统和 意大利e n e l 公司的低压电力载波a m r 系统在居民自动抄表系统领域处于世界 领先水平，国内企业与之相比还有一定差距。 根据电能表的发展趋势，实现自动化主要有两种方式：一是通过电能表本 身来解决，即是采用i c 卡或电卡式等形式的电能表，用户在售电机上买电后将 卡插入自己的表中即可用电，预先将使用的电量记录在售电机内，实现先买电 后使用：另一种就是利用自动抄表系统来解决。由于购买电量时需要到银行或 管理部门，费时费力，目前，世界上大多数国家都以后者的发展为主。 就自动抄表系统在国内外的研究现状而言，主要是从采集和传输两个方面 山东大学硕士学位论文 为重点进行的。目前，电力系统自动抄表方式主要有：总线( r s 4 8 5 、r s 2 3 2 等) 、无线( r f 、红外、g p r s 等) 、电力线载波( 普通、扩频) 、零相超窄带( t u r t l e ) 、 超窄带极低频( u n b ) 及工频过零调锖q ( p f c ) 跨变压器台区方式等。基于居民自动 抄表系统具有点多面广的特点，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，而无线通信技术则很 好地解决了这些问题，是研究热点领域。随着无线通信数字网络的发展，无线 自动抄表已成为发展的必然趋势，其应用领域极为广阔。 1 3 论文的主要内容 鉴于传统自动抄表系统通信方式单调，难以适应居民小区环境的复杂性， 无法达到快速可靠稳定经济的抄表目标。本文针对居民自动抄表系统每一层之 间数据通信的不同特点，采用复合通信手段，设计了一个可提供集中、分组、 点