远程自动抄表系统的研究与开发

俞海烽

摘 要：抄表一直是电力企业重要工作之一，也是经济回收重要保障与凭证。但传统的人工手工抄表存在的误差大、实时性差、工作效率低下和计量计费不准确等问题，制约了供电系统管理工作的发展。针对上述问题，设计了一套远程智能电力抄表系统，并对系统的开发与原理进行了分析。该系统实现了多用户的电能信息的远程自动抄录，能够实现电能计量的高质量和高效率管理。

关键词：电力企业；抄表系统；供电控制；计算机化

中图分类号：TP274.2 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.08.138

近年来，随着我国经济的发展和电力系统的不断完善，传统的人工抄表方式越来越不能满足电力系统发展的要求。因此，实现多用户能耗仪表的自动抄表已是必然趋势。而智能远程抄表系统是利用现代计算机电子技术与通讯技术的结合，从而自动实时获取和处理用户表数据的一种方式。它能基本解决人工抄表和一般自动抄表系统中的问题，实现用户信息录入、用户购电、用户退电、用户供电控制、用电查询以及用户购电、退电、用电的报表打印等基本功能；具有用防窃电、电器识别、分时限点、复费率、透支额等特有功能。在实际生活中，应用远程智能电力抄表系统，不仅可以降低人为误差及运营成本，还可以提高工作效率，适应了当今社会的现代化发展。

1 远程抄表系统的开发目标

远程智能抄表是利用现代的计算机电子技术与通讯技术结合，按照用户用电记费、管理部门检查、管理、收费的工作流程设计完成的。为了使本系统在小区、公寓的智能化管理中发挥更大的作用，实现工作过程的计算机化，应提高工作效率和工作质量。通过无线信道实现数据传送的方式是最简单、方便的抄表模式，甚至在最近建设部某通讯规约的讨论稿中也初定了三表无线抄表使用的无线电频点，但无线数据传输存在着在建筑物对无线电信号的反射、吸收等的作用下，信号传输不稳定的问题。此外，表具安装位置、空间抗扰等也对其稳定工作有较大影响，同时，无线电表产品自身也存在功耗大等问题，因此，该模式概念上虽然很好，但真正大面积推广和应用还有一定的困难。

无论是各地的用电管理部门，还是智能电表的生产厂家，都迫切需要有一个规范化的标准，以使目前的电表行业早日步入规范化、标准化的发展道路。现提出以下的系统开发目标：系统应具有安全性、稳定性和快捷性，同时，注重先进性；对用户的用电信息实行智能管理，减轻管理部门的工作量，提高工作效率；对用户的购电、退电、用电信息实现报表打印；系统具有人性化设计，界面友好，方便用户操作；提供设备管理功能，比如开箱告警、停电告警、逆相告警、超温告警、过载告警等；对欠费用户进行拉闸控制；提供停电数据保护功能，在停电48～72 h内仍可抄表和监控；系统可提供丰富的接口，可与电业系统的MIS系统连接或进行二次开发。

2 系统原理分析

2.1 系统构架功能

多个电表通过RS485通信接口把电表数据传到采集终端器上，采集终端通过RS485或是电力载波将数据传送到采集集中器上，采集集中器通过RS485通信接口和通信IP modem连接，远程数据中心服务器可以使用GPRS、APN专线或普通ADSL等作为网络接入。当集中器通过GPRS网络连接到远程数据中心服务器主机，建立透明数据通道后，采集终端产生的数据只要送到串口，集中器就会把收到的数据原封不动地发送到数据中心服务器主机；同时，服务器主机下发的命令通过通道传输到集中器后，集中器通过串口送到采集终端，从而实现数据双向透明传输，如图1所示。

2.2 系统组成

2.2.1 电能表

单相有功无功多功能表，有功0.5级，无功2级，具有RS485和低壓电力载波通讯接口，并且采用最新单片微处理器及其外围芯片技术设计制造，采用美国AD公司的专用单相电能计量芯片对电流、电压信号采样，能计量双向有功电能，可实现对低压居民用户的电力线载波自动抄表。

2.2.2 采集器

采集器主采用先进微电子技术及SMT生产工艺制造，应用于低压电力线载波自动抄表系统，作为系统的终端设备之一，自带24个I/O口，可带24户电度表，停电数据保护，带后备电源，停电后仍可抄表，可实现24路用户电表的电量等数据采集，适合与带RS485接口的电能表进行配合实现远程自动抄表。

2.2.3 中心软件系统

抄表系统的核心部分是系统软件，它应遵循DL/T645部标通讯规约，并具有扩展性。对于传入数据方式的不同，还需有 不同的软件来快速地实现中心端的数据接收和现场设备的管理。

3 项目构架的开发

3.1 传输终端与采集终端连接

目前，无线传输模块同时支持RS232/485接口，可通过RS232/485与终端通讯。本系统采用的是485的接口方式。

3.2 数据网络接入方式

中心采用APN专线，所有点都采用内网固定IP，管理中心通过一条2MAPN专线接入移动公司GPRS网络，双方互联路由器之间采用私有固定IP地址进行广域连接，在GGSN与移动公司互联路由器之间采用GRE隧道。为管理中心分配专用的APN，普通用户不得申请该APN。用于GPRS专网的SIM卡才能进入专网APN，防止其他非法用户的进入。用户在内部建立RADIUS服务器，作为内部用户接入的远程认证服务器（或在APN路由器内，启用路由器本地认证功能）。只有通过认证的用户才允许接入，用以保证用户内部安全。用户在内部建立DHCP服务器（或在APN路由器内，启用DHCP功能），为通过认证的用户分配用户内部地址。移动终端与服务器平台之间采用端到端加密，避免信息在整个传输过程中可能的泄露。双方采用防火墙进行隔离，并在防火墙上进行IP地址和端口过滤。中心采用APN专线接入的方式，在实时性、安全性和稳定性表现优异，适合于安全性要求较高、数据点比较多、实时性要求较高的应用环境，是在资金允许的情况下之最佳的组网方式。

3.3 无线数据传输方式

传输设备采用F2103，其功能齐全、性能稳定、简单易用，是一款工业级别的无线传输终端，已经广泛地应用在各种各样的工业、金融场合。终端设备与传输设备连接好后，设置好各种通讯参数、工作模式后，在传输设备F2103中填入数据中心的地址和应用程序的端口号。这样当终端设备数据传给传输设备F2103，F2103就会把数据透明地传输到中心。

终端设备支持多种中心模式（主备中心、多中心），多种激活模式（电话、短信、数据），多种工作模式（TCP、UDP、telnet等），方便用户组网和满足各种系统需求。心跳包机制、注册包机制、数据帧可控、重连机制等多种机制，不仅可保证设备实时在线、稳定可靠，还可方便客户根据现场的情况来设置各种传输参数，从而达到最佳效果。

4 结束语

综上所述，目前各种远程智能电力抄表系统在人们生活中的应用越来越普及，作为现代化管理系统的重要组成部分，该系统发挥了相当重要的作用。远程智能电力抄表系统是一个完整的自动抄表和管理系统，具有自动化程度高、计量抄数据准确、不受用户计量表类型、负荷大小的限制、兼容性强等特点，拥有广阔的发展前景。在实践应用中，该系统既可以节省人力，又可减少相关事业部门与客户之间的纠纷，不仅提高了工作效率，也对供电企业提高用电营销管理水平、增加企业经济效益和获得较大的社会效益起到了重要的作用。

参考文献

[1]严诚幸.远程智能抄表系统的设计与实现[J].电子科技大学，2012（04）.

[2]王德义.智能远程抄表系统设计[J].电子世界，2013（13）.

〔编辑：张思楠〕