[摘要] 本文介紹了以電力線為載體實(shí)現(xiàn)水，煤氣，電表的一體化自動(dòng)抄表系統(tǒng)。

就集中式的低壓電力線載波方式進(jìn)行了探討。

[關(guān)鍵詞]電力載波 自動(dòng)抄表 采集終端 集中器 計(jì)算機(jī)

一、問(wèn)題的提出

水、電和燃?xì)馐巧钪斜夭豢缮俚?，它們的發(fā)展一直備受人們的關(guān)注。在人們關(guān)注的同時(shí)，三表抄送系統(tǒng)產(chǎn)生了，IC卡智能水表、電表和煤氣表，并且，隨著科技的不斷發(fā)展，三表抄送系統(tǒng)也越來(lái)越智能化。

考慮到電力線遍布各處，從發(fā)電廠到各個(gè)居民家庭無(wú)所不至，利用現(xiàn)有的電力網(wǎng)作為信道，不需要重新布線，可以節(jié)省大量的人力物力，電力載波抄表是最符合電力系統(tǒng)特點(diǎn)的自動(dòng)抄表方案。但是電力線不同于光纖，同軸電纜，雙絞線等專用的通信媒質(zhì)，它的主要功能是電力傳輸，其設(shè)計(jì)時(shí)不可能兼顧高頻通信的技術(shù)要求。作為通信媒質(zhì)，信道環(huán)境惡劣，特別是低壓電力線，負(fù)載多而復(fù)雜且時(shí)變，存在大量噪聲，造成抄表成功率低，這一現(xiàn)象阻礙了載波抄表系統(tǒng)的大量應(yīng)用。

雖然電力載波自動(dòng)抄表系統(tǒng)在電表方面的研究已經(jīng)有顯著的成就，但在實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)水，電，煤氣表的一體化方面的研究還不是很多。眾所周知居民區(qū)水表，煤氣表一般安裝在家中，這就給抄表造成一定的不便，所以本課題主要研究電力載波自動(dòng)抄表系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水，電，煤氣表的一體化方面進(jìn)行研究。系統(tǒng)的應(yīng)用可將大量的住宅耗能信息集中統(tǒng)一管理，而管理機(jī)構(gòu)只需投入少量人員即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中抄表，并完成數(shù)據(jù)的采集、累計(jì)、費(fèi)用計(jì)算、費(fèi)用收取，實(shí)現(xiàn)住宅耗能計(jì)量的高質(zhì)量管理。

二、電力線載波自動(dòng)抄表技術(shù)

電力線載波自動(dòng)抄系統(tǒng)由基表(電表，水表，煤氣表)、數(shù)據(jù)采集器、低壓電力載波，數(shù)據(jù)集中器、上層數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、管理中心計(jì)算機(jī)(數(shù)據(jù)處理系統(tǒng))組成抄表網(wǎng)絡(luò)。采集終端、集中器、計(jì)算機(jī)之間的通信采用RS—485總線結(jié)構(gòu)，采集終端用專用供電電源，通過(guò)本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)水、電、煤氣表數(shù)據(jù)的讀取、處理、儲(chǔ)存及上傳，電力線載波自動(dòng)抄系統(tǒng)的框圖如圖1所示。

利用電力線載波自動(dòng)抄表系統(tǒng)，對(duì)于在已建好或不易布線的居民區(qū)和對(duì)于比較分散的用戶的采用分散式的，當(dāng)集中器通過(guò)低壓電力線載波與各采集終端通訊，每個(gè)電能表里面或端子蓋旁邊安裝一個(gè)載波模塊為分散式的，分散式的低壓電力線載波自動(dòng)抄表系統(tǒng)如圖2所示。又如采集終端通過(guò)脈沖線接收各電能表的脈沖信號(hào)，集中器通過(guò)低壓電力線載波與各電能表的載波模塊通訊為集中式的。本論文著力集中式的低壓電力線載波方式，集中式的低壓電力線載波自動(dòng)抄表系統(tǒng)如圖3所示。

三、電力線載波自動(dòng)抄系統(tǒng)的原理:

1. 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng):

內(nèi)裝遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的上層操作軟件，對(duì)系統(tǒng)所轄設(shè)備進(jìn)行管理，通過(guò)轄下的集中器可以隨時(shí)調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)任一表計(jì)的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理;同時(shí)可以對(duì)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備發(fā)出各種指令，本系統(tǒng)所用計(jì)算機(jī)為一般辦公用計(jì)算機(jī)。

2. 上層數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng):

上層數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)有以下幾種主要的方式:

(a)電話線網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場(chǎng)總線通過(guò)一個(gè)電話——現(xiàn)場(chǎng)總線轉(zhuǎn)換裝置與公用電話網(wǎng)相連，電腦通過(guò)Modem經(jīng)公用電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)總線的通訊;

(b)以太網(wǎng)，現(xiàn)場(chǎng)總線通過(guò)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)——現(xiàn)場(chǎng)總線轉(zhuǎn)換裝置與局域網(wǎng)相連，電腦通過(guò)局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)總線的通訊;

(c)GPRS移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場(chǎng)總線通過(guò)一個(gè)GPRS——現(xiàn)場(chǎng)總線轉(zhuǎn)換裝置與公用移動(dòng)電話網(wǎng)相連，電腦通過(guò)Modem經(jīng)移動(dòng)電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)總線的通訊。

3. 數(shù)據(jù)集中器:

整個(gè)系統(tǒng)的橋梁，用于終端管理、數(shù)據(jù)緩存;起下傳計(jì)算機(jī)命令、上傳終端數(shù)據(jù)給計(jì)算機(jī)的作用。

系統(tǒng)選用成星公司的TCU2122型集中器，接口為標(biāo)準(zhǔn)的RS485接口，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器帶有后備電源供電，當(dāng)交流斷電時(shí)，可保持其中的數(shù)據(jù)不丟失。通訊距離1200米，通訊速率:上行4800bps，下行:1200 bps ;工作方式:連續(xù)。工作環(huán)境:-10℃～50℃，相對(duì)濕度:20%～95%;電源要求:AC220V±30%，50Hz±5%;

4. 采集終端:

選用成星公司的RTU4112BD型采集終端，最多可采集12只遠(yuǎn)傳基表發(fā)出的脈沖信號(hào)，并對(duì)基表的信號(hào)進(jìn)行處理、轉(zhuǎn)換和存貯，可接收來(lái)自集中器發(fā)來(lái)的各種操作命令，向集中器回送表計(jì)數(shù)據(jù)。通訊速率:1200 bps ;工作方式:連續(xù)。工作環(huán)境:-10℃～50℃，相對(duì)濕度:20%～95%;電源要求:為DC15V直流電源，成星公司的專用供電電源;

5. 基表(電表，水表，煤氣表):

將基表的機(jī)械計(jì)度轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)。信號(hào)類型:TTL脈沖信號(hào)，無(wú)源觸點(diǎn)信號(hào)或光耦的C、E極。脈沖輸出信號(hào)寬度:≥40ms 脈沖輸出信號(hào)傳輸距離:≤100米。

四、自動(dòng)抄表軟件

遠(yuǎn)程抄表監(jiān)控軟件由五部分組成:通訊模塊，抄表設(shè)置模塊，計(jì)費(fèi)模塊，電腦抄表通訊以及數(shù)據(jù)庫(kù)模塊。

(1)通訊模塊主要完成系統(tǒng)與底層硬件接口的實(shí)現(xiàn)，由動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)(DLL)的形式提供;(2)抄表模塊為EXE文件，通過(guò)調(diào)用通訊模塊的接口函數(shù)完成數(shù)據(jù)采集，設(shè)置，遠(yuǎn)程控制，數(shù)據(jù)的保存，查詢，管理操作，同時(shí)完成系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的建立維護(hù)工作;(3)計(jì)費(fèi)模塊主要完成客戶收費(fèi)管理工作，可以按照指定周期統(tǒng)計(jì)用戶用水，電，氣用量及金額;(4)計(jì)算用戶的相關(guān)費(fèi)用，提供與銀行的數(shù)據(jù)接口，電腦抄表模塊軟件是安裝在電腦中運(yùn)行的軟件，通過(guò)紅外線完成進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊以及數(shù)據(jù)保存功能;(5)數(shù)據(jù)庫(kù)模塊提供數(shù)據(jù)的保存查詢接口。

五、結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)抄表系統(tǒng)是隨著近年來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)在計(jì)量?jī)x表領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用而掀起的一場(chǎng)重大變革，一個(gè)完整的自動(dòng)抄表系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)的目的是要將計(jì)量?jī)x表的數(shù)據(jù)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳送到遠(yuǎn)方的計(jì)算機(jī)設(shè)備，通過(guò)數(shù)據(jù)處理為用戶和計(jì)量?jī)x表的管理方提供計(jì)費(fèi)和管理服務(wù)。普朗克數(shù)據(jù)系統(tǒng)公司推出的電力線載波自動(dòng)抄表系統(tǒng)采用了兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即由遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)主站與現(xiàn)場(chǎng)的集中器作為一級(jí)網(wǎng)絡(luò)，其間采用電話線、專線或無(wú)線進(jìn)行通信，而由集中器與現(xiàn)場(chǎng)大量的計(jì)量?jī)x表構(gòu)成二級(jí)網(wǎng)絡(luò)，采用低壓電力線載波作為通信方式，根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用情況，電力線載波自動(dòng)控制的水，電，煤氣表的一體化方案抄表系統(tǒng)是可行的，具有較高的應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

電力線載波自動(dòng)抄表系統(tǒng)通信中既保證所抄數(shù)據(jù)的安全、可靠傳輸，又確保中心處理子系統(tǒng)不會(huì)受到來(lái)自傳輸網(wǎng)絡(luò)的意外攻擊。網(wǎng)絡(luò)中心處理子系統(tǒng)的安全性主要是指其包含的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全性，而主要的安全隱患來(lái)自以下4個(gè)方面:黑客、病毒、合法人員的失誤和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自身的脆弱性。保護(hù)及防范的措施是綜合運(yùn)用密碼技術(shù)、身份驗(yàn)證技術(shù)、訪問(wèn)控制技術(shù)、防火墻技術(shù)、安全內(nèi)核技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)反病毒技術(shù)、信息泄漏防治技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全漏洞掃描技術(shù)和入侵檢測(cè)技術(shù)等防范，但對(duì)電力線載波自動(dòng)抄表系統(tǒng)無(wú)如此安全隱患。該系統(tǒng)的應(yīng)用可將大量的住宅耗能信息集中統(tǒng)一管理，而管理機(jī)構(gòu)只需投入少量人員即可運(yùn)用電力線載波實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中抄表，并完成數(shù)據(jù)的采集、累計(jì)、費(fèi)用計(jì)算、費(fèi)用收取，實(shí)現(xiàn)住宅耗能計(jì)量的高質(zhì)量管理，作品具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義及推廣前景。

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