賈 玲

（山西省計(jì)量監(jiān)督檢定測試所，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、人工收費(fèi)等復(fù)雜程序，常常會導(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化技術(shù)。

1 電能遠(yuǎn)程自動抄表管理系統(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)了對用戶電能消費(fèi)的遠(yuǎn)程自動化管理，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。

自動抄表系統(tǒng)，是個(gè)分層分布式系統(tǒng)，先通過對應(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)的集中儲存控制，并通過上行通道將電能數(shù)據(jù)傳輸給自動抄表管理系統(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)的電子信號脈沖；而對于新電力用戶而言，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)字識別

利用計(jì)算機(jī)對電能數(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)，對通過系統(tǒng)自動采集到的電能數(shù)據(jù)圖像，需要經(jīng)過圖像信號處理和電能數(shù)字識別兩大步驟。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)程自動抄表系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的自動控制管理。

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RAM單元及RS-485通信網(wǎng)絡(luò)單元組成的綜合圖像自動采集傳輸系統(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10萬級以上的高像素低端COMS圖像傳感器，對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)獲得上一級電能數(shù)據(jù)采集命令時(shí)，就會自動打開COMS圖像傳感器和系統(tǒng)照明電路，對電能數(shù)據(jù)進(jìn)行拍攝。單片機(jī)自動將拍攝到的圖像進(jìn)行處理，設(shè)置成JPEG圖片格式，并保存到圖像儲存單元RAM中。若單片機(jī)獲得數(shù)據(jù)傳輸命令時(shí)，就會通過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)字識別處理，最終獲得電力用戶電能詳細(xì)的實(shí)時(shí)動態(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)字識別的有效手段。通過對圖像上的數(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)程自動抄表綜合管理系統(tǒng)的可靠性，對系統(tǒng)做了相應(yīng)的試驗(yàn)，通過圖像自動采集裝置采集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)通過圖像自動采集器采集傳輸，并通過數(shù)字識別，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)程自動抄表的精度要求。對于錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中將對應(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)圖像識別時(shí)，錯(cuò)誤地將“3”字識別為“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，綜合判斷數(shù)據(jù)，防止由于外界原因?qū)е聰?shù)字識別出現(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、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)字識別等手段，形成對應(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。

[1]張 杰，張大彪.一種用于自動抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集接口電路[J].儀表技術(shù)與傳感器，2002，4（23）：92-96.

[2]肖湘寧．電能質(zhì)量分析與控制[M].北京：中國電力出版社，2004．

[3]龍子莊.電力載波遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)[D].北京:中國科學(xué)院，2001.

[4]張朗博，柴群梅.基于lc卡電表的小區(qū)用電信息管理系統(tǒng)[J].儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量，2004，10（2）：15-20.

[5]周長紅，劉敬彪．智能抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2004，5（12）：55-59.