浅谈自动抄表技术在电能计量领域中的应用

贾 玲

（山西省计量监督检定测试所，山西太原 030002）

传统人工抄表，需要经过抄表人员亲自登门抄表、收工校对、人工收费等复杂程序，常常会导致大量的人力物力浪费、数据信息不同步、人为误差大等不良后果，不利于现代电力运营企业的管理。随着电力运营企业规模的不断扩大，用户对电能服务质量也提高到一个新的水平，传统的手工抄表，已经不能满足现代电力运营企业的发展要求。远程智能抄表系统可以有效克服传统人工抄表的弊端，能够实时动态的了解电能消耗数据，便于电力运营管理人员的管理，提高了电能综合管理的自动化技术。

1 电能远程自动抄表管理系统

目前，电力运营商普遍采用远程电能自动抄表系统，代替了传统的人工抄表，大大提高了抄表的速度、精度和管理效率，避免了不必要的人力物力浪费。远程电能抄表系统，由安装在用户终端的电子式电能表、电能数据采集模块、通信传输模块、数据综合管理模块等部分组成。通过视频系统，将电能数据进行自动读取，通过通信网络，将所获得的数据信息实时动态地传输到计算机综合管理系统，再通过计算机内部程序，进行电力用户的电能数据综合分析判断，从而实现了对用户电能消费的远程自动化管理，实现了电能数据读取、分析判断为一体的综合电能采集。

自动抄表系统，是个分层分布式系统，先通过对应的采集器将电力用户的电能数据进行采集收集，并通过RS-485通信网络将电能数据传输给数据集中器，便于数据的集中储存控制，并通过上行通道将电能数据传输给自动抄表管理系统进行电能数据的综合处理。智能抄表系统的总体逻辑分层结构如图1所示。

大型的电力运营商所采用自动抄表系统，通常为本地抄表方式和远程抄表方式相结合的综合智能抄表系统，其系统的总体拓扑结构图如图2所示。

图1 智能抄表系统逻辑分层结构

图2 综合智能抄表系统拓扑结构图

从图2可以看出，电力用户所采用的电表形式不一样时，所采用的数据读取装置也有所不同。对于老式电力用户而言，由于大多采用机电脉冲式电能表，此时进行电能自动采集系统改进时，就需要加装载波采集终端，利用光电转换技术，将电能信息转换为系统默认的电子信号脉冲；而对于新电力用户而言，由于大多采用电子式载波电表，因此不需要进行相应的电能信息转换。将所采集到的有线或无线电能数据，通过RS-485通信总线，将控制区内的所有电力用户电能信息收集到综合载波集中器中，并通过市话电话线传送到计算机综合管理终端，通过MODEM调制器，将电能数据转换为计算机系统语言，供给集中抄表系统计算机进行相应的数据统计、分析。

2 电能数据图像处理与数字识别

利用计算机对电能数据图像进行处理的手段，即为电能数据图像处理技术，对通过系统自动采集到的电能数据图像，需要经过图像信号处理和电能数字识别两大步骤。利用计算机可以将电能数据图像上的数据信息，进行相应的提取，供给远程自动抄表系统进行相应的自动控制管理。

2.1 图像采集器

图像采集器通常是安装于与载波终端模块中，形成独立的电力线载波电能数据图像采集单元，图像采集器由视频监控单元、COMS图像传感器单元、工作环境照明、微处理器单元、数据存储RAM单元及RS-485通信网络单元组成的综合图像自动采集传输系统，其具体的逻辑系统框图如图3所示。

图3 图像采集器系统结构

图3 中，利用10万级以上的高像素低端COMS图像传感器，对电力用户前端的电表数据进行采集。当系统开始工作时，单片机控制核心就开始动态扫描传输通道，是否有数据采集或数据传输命令，当单片机获得上一级电能数据采集命令时，就会自动打开COMS图像传感器和系统照明电路，对电能数据进行拍摄。单片机自动将拍摄到的图像进行处理，设置成JPEG图片格式，并保存到图像储存单元RAM中。若单片机获得数据传输命令时，就会通过RS-485数据通信网络，将所得的电能信息传输给自动抄表系统计算机主控单元，进行相应的数据提取和数字识别处理，最终获得电力用户电能详细的实时动态数据信息。

2.2 电能图象特征提取

要完成电能远程抄表功能，就需要将图像采集器自动拍摄的电能图形，进行相应的数字化处理。图形特征值提取，是图形数字识别的有效手段。通过对图像上的数据镜像字符分割、统一化处理等技术，将摄像头拍摄的电能数据图像所含的电能数据信息，从电能信息模拟化特征状态提取为控制核心计算机默认的二维代码，提高计算机的数据处理效率。自动抄表控制系统计算机，将获得的大小相同、性质相近的电能数据进行统一分析、管理，并制定相应的数据表格和图线，供给电力营销运营人员进行日常的判断，进行经济合理的电能分配，提高了电能的服务质量，有利于电能的综合自动化管理。

3 模拟实验分析

为了验证利用图像处理器构成的远程自动抄表综合管理系统的可靠性，对系统做了相应的试验，通过图像自动采集装置采集100组数据进行装置的验证。现将相应的实验结构列表如表1所示。

表1 实验数据对比表

经过相应的实验分析，在100组数据中，除了一组数据出现错误外，其余99组数据通过图像自动采集器采集传输，并通过数字识别，获得的电能数据都是正确的，而且整个数据的正确率高达99%，说明该系统可以满足电能远程自动抄表的精度要求。对于错误的数据，从计算机系统中将对应的数据图像调出分析，发现该组数据图像上的7588.30中的“3”字所含的帧有误，由此可以判断，错误的原因是图像采集器在图像拍摄过程中，受到外界物体的影响，在计算机图像识别时，错误地将“3”字识别为“8”字，从而导致电能数据采集的错误。因此，利用图像采集器形成了图像处理过程中，应该利用前后几次不同的采集图像进行比对，综合判断数据，防止由于外界原因导致数字识别出现误差。

4 结束语

本文主要介绍了远程电能自动抄表管理系统的逻辑结构及其组成，利用图像采集器对电力用户前端电能数据图像进行拍摄采集，并通过数据处理、存储、传输等单元将电能数据传输到智能远程抄表系统终端，利用计算机进行相应的图像数据数字识别等手段，形成对应的电力用户电能消耗数据表格和图线，从而完成电能远程抄表和智能管理工作，并将对于的数据提供给电力运营商进行相应的预判和分析，有效提高电能的服务质量。利用图像采集单元形成的智能远程抄表管理系统，可以有效减少电力抄表的人力物力，提高了电能数据处理效率，增强了运营商电能合理经济的计量管理水平，具有较大的工程实用价值。

[1]张 杰，张大彪.一种用于自动抄表系统的数据采集接口电路[J].仪表技术与传感器，2002，4（23）：92-96.

[2]肖湘宁．电能质量分析与控制[M].北京：中国电力出版社，2004．

[3]龙子庄.电力载波远程抄表系统的研究和设计[D].北京:中国科学院，2001.

[4]张朗博，柴群梅.基于lc卡电表的小区用电信息管理系统[J].仪器仪表标准化与计量，2004，10（2）：15-20.

[5]周长红，刘敬彪．智能抄表系统的设计和实现[J].现代电子技术，2004，5（12）：55-59.