采用电力线载波自动抄表技术

[摘 要 ] 本文介绍了以电力线为载体实现水,煤气,电表的一体化自动抄表系统.

就集中式的低压电力线载波方式进行了探讨.

[关 键 词 ]电力载波 自动抄表 采集终端 集中器 计算机

一、问题的提出

水、电和燃气是生活中必不可少的,它们的发展一直备受人们的关注.在人们关注的同时,三表抄送系统产生了,IC卡智能水表、电表和煤气表,并且,随着科技的不断发展,三表抄送系统也越来越智能化.

考虑到电力线遍布各处,从发电厂到各个居民家庭无所不至,利用现有的电力网作为信道,不需要重新布线,可以节省大量的人力物力,电力载波抄表是最符合电力系统特点的自动抄表方案.但是电力线不同于光纤,同轴电缆,双绞线等专用的通信媒质,它的主要功能是电力传输,其设计时不可能兼顾高频通信的技术要求.作为通信媒质,信道环境恶劣,特别是低压电力线,负载多而复杂且时变,存在大量噪声,造成抄表成功率低,这一现象阻碍了载波抄表系统的大量应用.

虽然电力载波自动抄表系统在电表方面的研究已经有显著的成就,但在实现实现水,电,煤气表的一体化方面的研究还不是很多.众所周知居民区水表,煤气表一般安装在家中,这就给抄表造成一定的不便,所以本课题主要研究电力载波自动抄表系统实现水,电,煤气表的一体化方面进行研究.系统的应用可将大量的住宅耗能信息集中统一管理,而管理机构只需投入少量人员即可实现远程集中抄表,并完成数据的采集、累计、费用计算、费用收取,实现住宅耗能计量的高质量管理.

二、电力线载波自动抄表技术

电力线载波自动抄系统由基表(电表,水表,煤气表)、数据采集器、低压电力载波,数据集中器、上层数据传输系统、管理中心计算机(数据处理系统)组成抄表网络.采集终端、集中器、计算机之间的通信采用RS―485总线结构,采集终端用专用供电电源,通过本系统可实现对水、电、煤气表数据的读取、处理、储存及上传,电力线载波自动抄系统的框图如图1所示.

利用电力线载波自动抄表系统,对于在已建好或不易布线的居民区和对于比较分散的用户的采用分散式的,当集中器通过低压电力线载波与各采集终端通讯,每个电能表里面或端子盖旁边安装一个载波模块为分散式的,分散式的低压电力线载波自动抄表系统如图2所示.又如采集终端通过脉冲线接收各电能表的脉冲信号,集中器通过低压电力线载波与各电能表的载波模块通讯为集中式的.本论文着力集中式的低压电力线载波方式,集中式的低压电力线载波自动抄表系统如图3所示.

三、电力线载波自动抄系统的原理:

1. 数据处理系统:

内装远程抄表系统的上层操作软件,对系统所辖设备进行管理,通过辖下的集中器可以随时调用系统内任一表计的数据,并对数据进行处理,同时可以对系统内设备发出各种指令,本系统所用计算机为一般办公用计算机.

2. 上层数据传输系统:

上层数据传输系统有以下几种主要的方式:

(a)线网络,现场总线通过一个――现场总线转换装置与公用网相连,电脑通过Modem经公用网实现与现场总线的通讯,

(b)以太网,现场总线通过一个网络――现场总线转换装置与局域网相连,电脑通过局域网实现与现场总线的通讯,

(c)GPRS移动通讯网络,现场总线通过一个GPRS――现场总线转换装置与公用移动网相连,电脑通过Modem经移动网实现与现场总线的通讯.

3. 数据集中器:

整个系统的桥梁,用于终端管理、数据缓存,起下传计算机命令、上传终端数据给计算机的作用.

系统选用成星公司的TCU2122型集中器,接口为标准的RS485接口,数据存储器带有后备电源供电,当交流断电时,可保持其中的数据不丢失.通讯距离1200米,通讯速率:上行4800bps,下行:1200 bps ,工作方式:连续.工作环境:-10℃～50℃,相对湿度:20%～95%,电源要求:AC220V±30%,50Hz±5%,

4. 采集终端:

选用成星公司的RTU4112BD型采集终端,最多可采集12只远传基表发出的脉冲信号,并对基表的信号进行处理、转换和存贮,可接收来自集中器发来的各种操作命令,向集中器回送表计数据.通讯速率:1200 bps ,工作方式:连续.工作环境:-10℃～50℃,相对湿度:20%～95%,电源要求:为DC15V直流电源,成星公司的专用供电电源,

5. 基表(电表,水表,煤气表):

将基表的机械计度转换成电脉冲信号.信号类型:TTL脉冲信号,无源触点信号或光耦的C、E极.脉冲输出信号宽度:≥40ms 脉冲输出信号传输距离:≤100米.

四、自动抄表软件

远程抄表监控软件由五部分组成:通讯模块,抄表设置模块,计费模块,电脑抄表通讯以及数据库模块.

(1)通讯模块主要完成系统与底层硬件接口的实现,由动态链接库(DLL)的形式提供,(2)抄表模块为EXE文件,通过调用通讯模块的接口函数完成数据采集,设置,远程控制,数据的保存,查询,管理操作,同时完成系统运行数据库的建立维护工作,(3)计费模块主要完成客户收费管理工作,可以按照指定周期统计用户用水,电,气用量及金额,(4)计算用户的相关费用,提供与银行的数据接口,电脑抄表模块软件是安装在电脑中运行的软件,通过红外线完成进行数据通讯以及数据保存功能,(5)数据库模块提供数据的保存查询接口.

五、结语

自动抄表系统是随着近年来计算机技术、通讯技术在计量仪表领域的广泛应用而掀起的一场重大变革,一个完整的自动抄表系统最终实现的目的是要将计量仪表的数据通过通信网络传送到远方的计算机设备,通过数据处理为用户和计量仪表的管理方提供计费和管理怎么写作.普朗克数据系统公司推出的电力线载波自动抄表系统采用了两级网络结构,即由远方计算机主站与现场的集中器作为一级网络,其间采用线、专线或无线进行通信,而由集中器与现场大量的计量仪表构成二级网络,采用低压电力线载波作为通信方式,根据目前国内外的应用情况,电力线载波自动控制的水,电,煤气表的一体化方案抄表系统是可行的,具有较高的应用价值和现实意义.

电力线载波自动抄表系统通信中既保证所抄数据的安全、可靠传输,又确保中心处理子系统不会受到来自传输网络的意外攻击.网络中心处理子系统的安全性主要是指其包含的计算机网络安全性,而主要的安全隐患来自以下4个方面:、病毒、合法人员的失误和网络系统自身的脆弱性.保护及防范的措施是综合运用技术、身份验证技术、访问控制技术、防火墙技术、安全内核技术、网络反病毒技术、信息泄漏防治技术、网络安全漏洞扫描技术和入侵检测技术等防范,但对电力线载波自动抄表系统无如此安全隐患.该系统的应用可将大量的住宅耗能信息集中统一管理,而管理机构只需投入少量人员即可运用电力线载波实现远程集中抄表,并完成数据的采集、累计、费用计算、费用收取,实现住宅耗能计量的高质量管理,作品具有实际应用价值和现实意义及推广前景.