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        淺談自動(dòng)抄表技術(shù)在電能計(jì)量領(lǐng)域中的應(yīng)用

        2010-02-20 02:16:12
        裝備制造技術(shù) 2010年6期
        關(guān)鍵詞:采集器電能遠(yuǎn)程

        賈 玲

        (山西省計(jì)量監(jiān)督檢定測(cè)試所,山西太原 030002)

        傳統(tǒng)人工抄表,需要經(jīng)過抄表人員親自登門抄表、收工校對(duì)、人工收費(fèi)等復(fù)雜程序,常常會(huì)導(dǎo)致大量的人力物力浪費(fèi)、數(shù)據(jù)信息不同步、人為誤差大等不良后果,不利于現(xiàn)代電力運(yùn)營企業(yè)的管理。隨著電力運(yùn)營企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,用戶對(duì)電能服務(wù)質(zhì)量也提高到一個(gè)新的水平,傳統(tǒng)的手工抄表,已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代電力運(yùn)營企業(yè)的發(fā)展要求。遠(yuǎn)程智能抄表系統(tǒng)可以有效克服傳統(tǒng)人工抄表的弊端,能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)的了解電能消耗數(shù)據(jù),便于電力運(yùn)營管理人員的管理,提高了電能綜合管理的自動(dòng)化技術(shù)。

        1 電能遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表管理系統(tǒng)

        目前,電力運(yùn)營商普遍采用遠(yuǎn)程電能自動(dòng)抄表系統(tǒng),代替了傳統(tǒng)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費(fèi)。遠(yuǎn)程電能抄表系統(tǒng),由安裝在用戶終端的電子式電能表、電能數(shù)據(jù)采集模塊、通信傳輸模塊、數(shù)據(jù)綜合管理模塊等部分組成。通過視頻系統(tǒng),將電能數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)讀取,通過通信網(wǎng)絡(luò),將所獲得的數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地傳輸?shù)接?jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng),再通過計(jì)算機(jī)內(nèi)部程序,進(jìn)行電力用戶的電能數(shù)據(jù)綜合分析判斷,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)用戶電能消費(fèi)的遠(yuǎn)程自動(dòng)化管理,實(shí)現(xiàn)了電能數(shù)據(jù)讀取、分析判斷為一體的綜合電能采集。

        自動(dòng)抄表系統(tǒng),是個(gè)分層分布式系統(tǒng),先通過對(duì)應(yīng)的采集器將電力用戶的電能數(shù)據(jù)進(jìn)行采集收集,并通過RS-485通信網(wǎng)絡(luò)將電能數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)集中器,便于數(shù)據(jù)的集中儲(chǔ)存控制,并通過上行通道將電能數(shù)據(jù)傳輸給自動(dòng)抄表管理系統(tǒng)進(jìn)行電能數(shù)據(jù)的綜合處理。智能抄表系統(tǒng)的總體邏輯分層結(jié)構(gòu)如圖1所示。

        大型的電力運(yùn)營商所采用自動(dòng)抄表系統(tǒng),通常為本地抄表方式和遠(yuǎn)程抄表方式相結(jié)合的綜合智能抄表系統(tǒng),其系統(tǒng)的總體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

        圖1 智能抄表系統(tǒng)邏輯分層結(jié)構(gòu)

        圖2 綜合智能抄表系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

        從圖2可以看出,電力用戶所采用的電表形式不一樣時(shí),所采用的數(shù)據(jù)讀取裝置也有所不同。對(duì)于老式電力用戶而言,由于大多采用機(jī)電脈沖式電能表,此時(shí)進(jìn)行電能自動(dòng)采集系統(tǒng)改進(jìn)時(shí),就需要加裝載波采集終端,利用光電轉(zhuǎn)換技術(shù),將電能信息轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)默認(rèn)的電子信號(hào)脈沖;而對(duì)于新電力用戶而言,由于大多采用電子式載波電表,因此不需要進(jìn)行相應(yīng)的電能信息轉(zhuǎn)換。將所采集到的有線或無線電能數(shù)據(jù),通過RS-485通信總線,將控制區(qū)內(nèi)的所有電力用戶電能信息收集到綜合載波集中器中,并通過市話電話線傳送到計(jì)算機(jī)綜合管理終端,通過MODEM調(diào)制器,將電能數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)語言,供給集中抄表系統(tǒng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析。

        2 電能數(shù)據(jù)圖像處理與數(shù)字識(shí)別

        利用計(jì)算機(jī)對(duì)電能數(shù)據(jù)圖像進(jìn)行處理的手段,即為電能數(shù)據(jù)圖像處理技術(shù),對(duì)通過系統(tǒng)自動(dòng)采集到的電能數(shù)據(jù)圖像,需要經(jīng)過圖像信號(hào)處理和電能數(shù)字識(shí)別兩大步驟。利用計(jì)算機(jī)可以將電能數(shù)據(jù)圖像上的數(shù)據(jù)信息,進(jìn)行相應(yīng)的提取,供給遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的自動(dòng)控制管理。

        2.1 圖像采集器

        圖像采集器通常是安裝于與載波終端模塊中,形成獨(dú)立的電力線載波電能數(shù)據(jù)圖像采集單元,圖像采集器由視頻監(jiān)控單元、COMS圖像傳感器單元、工作環(huán)境照明、微處理器單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)RAM單元及RS-485通信網(wǎng)絡(luò)單元組成的綜合圖像自動(dòng)采集傳輸系統(tǒng),其具體的邏輯系統(tǒng)框圖如圖3所示。

        圖3 圖像采集器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        圖3 中,利用10萬級(jí)以上的高像素低端COMS圖像傳感器,對(duì)電力用戶前端的電表數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。當(dāng)系統(tǒng)開始工作時(shí),單片機(jī)控制核心就開始動(dòng)態(tài)掃描傳輸通道,是否有數(shù)據(jù)采集或數(shù)據(jù)傳輸命令,當(dāng)單片機(jī)獲得上一級(jí)電能數(shù)據(jù)采集命令時(shí),就會(huì)自動(dòng)打開COMS圖像傳感器和系統(tǒng)照明電路,對(duì)電能數(shù)據(jù)進(jìn)行拍攝。單片機(jī)自動(dòng)將拍攝到的圖像進(jìn)行處理,設(shè)置成JPEG圖片格式,并保存到圖像儲(chǔ)存單元RAM中。若單片機(jī)獲得數(shù)據(jù)傳輸命令時(shí),就會(huì)通過RS-485數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò),將所得的電能信息傳輸給自動(dòng)抄表系統(tǒng)計(jì)算機(jī)主控單元,進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)提取和數(shù)字識(shí)別處理,最終獲得電力用戶電能詳細(xì)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息。

        2.2 電能圖象特征提取

        要完成電能遠(yuǎn)程抄表功能,就需要將圖像采集器自動(dòng)拍攝的電能圖形,進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)字化處理。圖形特征值提取,是圖形數(shù)字識(shí)別的有效手段。通過對(duì)圖像上的數(shù)據(jù)鏡像字符分割、統(tǒng)一化處理等技術(shù),將攝像頭拍攝的電能數(shù)據(jù)圖像所含的電能數(shù)據(jù)信息,從電能信息模擬化特征狀態(tài)提取為控制核心計(jì)算機(jī)默認(rèn)的二維代碼,提高計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理效率。自動(dòng)抄表控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī),將獲得的大小相同、性質(zhì)相近的電能數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一分析、管理,并制定相應(yīng)的數(shù)據(jù)表格和圖線,供給電力營銷運(yùn)營人員進(jìn)行日常的判斷,進(jìn)行經(jīng)濟(jì)合理的電能分配,提高了電能的服務(wù)質(zhì)量,有利于電能的綜合自動(dòng)化管理。

        3 模擬實(shí)驗(yàn)分析

        為了驗(yàn)證利用圖像處理器構(gòu)成的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表綜合管理系統(tǒng)的可靠性,對(duì)系統(tǒng)做了相應(yīng)的試驗(yàn),通過圖像自動(dòng)采集裝置采集100組數(shù)據(jù)進(jìn)行裝置的驗(yàn)證?,F(xiàn)將相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)列表如表1所示。

        表1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比表

        經(jīng)過相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)分析,在100組數(shù)據(jù)中,除了一組數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤外,其余99組數(shù)據(jù)通過圖像自動(dòng)采集器采集傳輸,并通過數(shù)字識(shí)別,獲得的電能數(shù)據(jù)都是正確的,而且整個(gè)數(shù)據(jù)的正確率高達(dá)99%,說明該系統(tǒng)可以滿足電能遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表的精度要求。對(duì)于錯(cuò)誤的數(shù)據(jù),從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中將對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)圖像調(diào)出分析,發(fā)現(xiàn)該組數(shù)據(jù)圖像上的7588.30中的“3”字所含的幀有誤,由此可以判斷,錯(cuò)誤的原因是圖像采集器在圖像拍攝過程中,受到外界物體的影響,在計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別時(shí),錯(cuò)誤地將“3”字識(shí)別為“8”字,從而導(dǎo)致電能數(shù)據(jù)采集的錯(cuò)誤。因此,利用圖像采集器形成了圖像處理過程中,應(yīng)該利用前后幾次不同的采集圖像進(jìn)行比對(duì),綜合判斷數(shù)據(jù),防止由于外界原因?qū)е聰?shù)字識(shí)別出現(xiàn)誤差。

        4 結(jié)束語

        本文主要介紹了遠(yuǎn)程電能自動(dòng)抄表管理系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)及其組成,利用圖像采集器對(duì)電力用戶前端電能數(shù)據(jù)圖像進(jìn)行拍攝采集,并通過數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)、傳輸?shù)葐卧獙㈦娔軘?shù)據(jù)傳輸?shù)街悄苓h(yuǎn)程抄表系統(tǒng)終端,利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)數(shù)字識(shí)別等手段,形成對(duì)應(yīng)的電力用戶電能消耗數(shù)據(jù)表格和圖線,從而完成電能遠(yuǎn)程抄表和智能管理工作,并將對(duì)于的數(shù)據(jù)提供給電力運(yùn)營商進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)判和分析,有效提高電能的服務(wù)質(zhì)量。利用圖像采集單元形成的智能遠(yuǎn)程抄表管理系統(tǒng),可以有效減少電力抄表的人力物力,提高了電能數(shù)據(jù)處理效率,增強(qiáng)了運(yùn)營商電能合理經(jīng)濟(jì)的計(jì)量管理水平,具有較大的工程實(shí)用價(jià)值。

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