摘要
随着我国社会经济的发展，居民用电量剧增。传统的人工抄表收取电费的方式，已不能满足现代化管理的要求，实现多用户能耗仪表的自动抄表已经成为可能，特别是建设部提出来的小康型住宅小区的规划要求，并逐步实行能耗仪表出户的统一管理，实现微机自动检测、计量和收费。本文针对目前居民小区的电能计量中实际存在的各种问题，设计了一种实用的远程自动抄表系统。该系统具有成本低廉、计量准确、工作稳定可靠和系统安装维护方便等特点。
本文对整个抄表系统进行了较为全面的设计，着重对系统底层的能耗数据的采集和集中、数据通信网络和通信方式等做了较为详细的设计。在硬件上对CPU 数据存储及其监控电路、数据传输、通信标准、时钟电路、串口扩展、电能采集和显示电路都做了详细的论述。并且广泛应用的 RS-485 电气接口的串行通讯技术作为通讯方式。在软件上对数据进行采集、通信、显示子程序、校验子程序等做了详细的说明。同时，本文还对系统中的干扰问题进行了深入细致的分析，并在硬件和软件上担出了有效的抗干扰技术。
该远程抄表系统实现了多用户的电能信息的远程自动抄录，能够实现住宅能耗计量的高质量和高效率管理。
关键词：远程抄表；数据通信；AT89C51；RS-485
I
1 学院本科毕业设计（论文）Abstract
Abstract
With social and economic development electric power is used increasingly, Traditional charge of electric fare by manual labor can’t satisfy the demand for modern man management. Automatic meter reading system (AMRS) has a possibility to be put into reality. Especially for the well-to-do uptown, the Construct Department of China has demanded to realize automatic meter reading, measuring and charging with computer. This article aims at the existing problems. Thus, I designed an automatic meter reading system of calorie. The strong point of this system is: lows cost, precise measuring, stable working, and easy to install and maintain.
The article gives an all-round design of this system. It expatiates on detail designs of data capturing and collecting, data communication network and mode. In this thesis, about the hardware, a particular explanation of the choice of CPU、inspect circuit、data memory etc were given. And it uses asynchronous serial communication technology based on RS-485 electric interface as communication means. The software ,we give the program of impulse collection、communication、display and so on. At the same time, the noise questions existing in the analyzed and the effective anti-noise methods on hardware and o software are presented.
This Long-distance meter reading system realizes the multi-user power information remote automatic transcribing, can realize residential energy consumption of high quality and high efficiency metrology management.
Keyword: Remote meter reading; Data-communication; AT89C51; RS-485
II
1 学院本科毕业设计（论文）目录
目录
摘要...................................................................................................................................................... I Abstract........................................................................................................................................ II 第 1 章绪论 . (1)
1.1 课题的提出和意义 (2)
1.2 国内外发展现状 (2)
1.3 课题可行性论证结论 (2)
1.4 本文所要完成的主要工作 (3)
1.5 本章小结 (3)
第 2 章抄表系统总体结构设计 (4)
2.1 系统组成 (4)
2.2 通信标准的选择 (4)
2.3 系统总体方案确定 (5)
2.4 本章小结 (6)
第 3 章抄表系统硬件设计 (7)
3.1 抄表系统的整体结构 (7)
3.2 抄表系统的各硬件模块的设计 (7)
3.2.1CPU 的选型 (7)
3.2.2 外围存储及其监控电路模块 (10)
3.2.3 数据传输模块 (13)
3.2.4 时钟模块 (15)
3.2.5 串口扩展 (17)
3.2.6 电能的采集和计数模块 (19)
3.2.7 显示电路 (20)
3.3 本章小结 (21)
第 4 章抄表系统软件设计 (22)
4.1 软件设计的基本原则 (22)
4.2 系统软件设计 (23)
III
1 学院本科毕业设计（论文）目录
4.2.1 上位微机发送命令到达的路径 (23)
4.2.2 远程抄表主程序的设计 (24)
4.2.3 各子程序的设计 (25)
4.3 软件初始化 (31)
4.3.1 电路初始化 (31)
4.3.2 串行通信设计 (32)
4.3.3 时钟软件程序操作 (34)
4.4 通信协议 (35)
4.4.1 字节格式 (36)
4.4.2 帧格式 (38)
4.4.3 传输 (39)
4.5 本章小结 (39)
第 5 章系统的抗干扰设计 (40)
5.1 硬件抗干扰设计 (40)
5.1.1 稳压电源的考虑 (40)
5.1.2 串行 EEPROM 的选择 (41)
5.1.2 采用光电隔离技术 (41)
5.2 软件抗干扰设计 (41)
5.2.1 单片机程序出错时能自动纳入正轨 (41)
5.2.2 采取措施保证数据写入的可靠性 (41)
5.2.3 定时设置 I/O 口状态 (42)
5.2.4 延时抖动技术 (42)
5.2.5 采用“看门狗”电路 (42)
5.3 本章小结 (43)
结束语 (44)
参考文献 (45)
致谢 (46)
IV
1 学院本科毕业设计（论文）绪论
第 1 章绪论
本文的研究课题是电表自动抄表系统，本章主要说明课题设计的背景和实际意义，介绍了在抄表领域国内外的技术发展历史、现状和未来趋势，提出所要进行的设计内容和任务，同时对全文的章节架构进行阐述。
1.1 课题的提出和意义
随着人民生活水平的提高和住宅商品化的发展，居民住宅的质量和档次越来越高，住房对住宅环境、物业管理水平的要求也日益提高。这样使得传统的抄表收费方式存在的弊病越来越突出，抄表收费难也成为各部门管理上的问题，其原因主要有以下几点：
1.入户抄表难度加大。由于居民生活水平的提高、家庭财产价值及用户逐渐开始重视私隐权等方面的原因，用户不希望被别人打扰。同时入户抄表只能在早晚居民休息的时间里进行，抄表人员实际可利用的时间变短。因而使得电费、水费、暖气费、煤气费的漏抄、欠收、漏收严重，实际收费往往远低于统计值，费用流失严重。
2.各管理部门负担较重。抄表率低、周期长、资金回收速度慢，严重影响了这些部门的经济效益。
3.管理费用开支过高。随着城市的发展，用户会越来越多，相伴着手动抄表的管理人员和操作人员也要相应的增多，这势必会严重制约着相关企事业单位的发展。
4.抄表工作和劳动强度加大。抄表操作人员的工作条件差、效率低、劳动强度大，而现行的抄表收费大多是人工抄表、人工收费、手工结算，这难以适应企业管理信息化的形式要求。
正是由于上述种种原因，建设部提出了建设小康型住宅小区的规划要求，明确提出了要对新建和必扩建的住宅小区进行统一规划，逐步实行水、电、气三表出户的统一管理，实现微机自动检测、计量和收费。随着居民住宅小区的物业管理水平的不断提高，目前在不少住宅小区，各能耗的计量问题也已经由以前的各部门管理逐步改为由生活小区物业管理部门统一管理。现代物业管理要求不断向规范化、自动化和科学化的进程迈进，多表联网远传系统将越来越受到用户和市场的认可，市场全景十分广阔。因此，多用户电表联网远程抄表系统的研究生就显得十分迫切。
1.2 国内外发展状况
近年来，智能抄表技术在国内外应运而生，国内外许多国家正在大力发展开
发电能智能抄表系统的研制工作。在国外，如美国等发达国家已把智能抄表系统
广泛应用于配电管理之中了。以色列尤尼克（Unique）技术公司开发了collector
集中抄表系统，利用现有的电网和电表，以电力线作为信息传递媒介，建立数据
采集通信系统，通过线载波技术将信息远距离传送。而由英国自动化仪表公司本
部策划，组织杭州沃制电力有限公司研制的 IC 系列电表，可按用户需要靖上通迅接口，利用 RS—485 接口，零电压脉冲继电器输出或 4~20MA 线性进行远程监
测。德 D—Tech 公司则此专门开发了 SMI 专用模块，用于电子式电能表的数据采
集，以 400 脉冲/度或 800 脉冲/度向外输出数据
[1] 。
在国内，虽然我国对智能抄表技术的研究起步较晚，但是发展速度很快。目前，国内生产智能抄表的厂家超过 150 家。通过电力工业部电力设备及仪表检测
中心检测的厂家接近 100 家，受理的专利超过 165 项。据不完全统计，安装的智
能抄表用户超过 250 万户抄表技术多样公：总线、载波、红外、工频、超窄带（UNB）。
抄表方式多样化：单表、多表。系统功能逐步完善，除抄表外，还具有线损统计、
用电考核、远程控制、自动收费并与银行联网等。
1.3 课题可行性论证结论
本课题针对目前居民小区能耗计量实际现状，以及能耗计量的数据远传和网
等问题而设计的电表联网远程抄表系统。该系统主要运用廉价的单片机作为CPU
分站。对小区用户的电量等能耗信息进行采集。系统采用分布式结构，与上位微
机一起构成典型的分布工测控系统。
系统充分考虑到现场总线通信标准对传输距离和波特率的限制，兼顾了系统
的带载能力，同时也为提高远传系统的可靠性，在各种远传基表与上位微机之间，
系统采用了两级采集器的结构形式。其中，二级采集器由于采集远传基表的能耗
信息而被称之为采集器。一级采集器因主要负责集中数据采集器中的数据、并上
传至上位微机中而被称之为数据集中器。上位微机与集中器、采集器之间可通过
现场总线进行数据传输，采集器通过屏蔽双绞线采集电表发出的能耗信息，并进
行换算和存储，采集器对电量的采集可直接通过 DF 型多用户电能表上的接口接
受用户的电量信息。如此，构成了两级分布工测控系统。
系统便于管理，管理人员可以通过上位微机的操作界面实现对用户电表能耗
的远程抄取，还可以对参数进行设定和修改，也可以通过专用的红外抄表器进行
现场操作、弥补自动抄表不便时的不足，此外系统还具有以下特点：
?硬件简单、经济实用，且功能强大；
3
?可移植性较强，稍做改造即可变成多用户多表联网远传系统；
?系统成本相对其他应用系统不高，能够被市场和用户接受，市场前景广大；
?系统的安装和维护方便、工作稳定性较好；
?系统选用符合国家计量标准的远传基表，系统计量的准确性和可靠性符合
或略高于国家相关技术规范和标准化；
?系统的环境适应能力较强、通用性较好，便于实现技术的推广和应用等。
1.4 本文所完成的主要工作
针对目前电表联网远程抄表系统发展的现状和存在的问题，结合本课题的设
计任务和技术要求
[2] ，本文主要解决以下几个方面的问题：
1.完成远程抄表系统的硬件设计，达到如下功能或性能：
（1）能耗抄取：数据采集器正确采集电量信息，存储在采集器中；自动定时地
对 DF 电表进行抄表，将抄得的数据存储在集中器中；能通过红外抄表器抄取集
中器中的能耗数据；集中器自动定时地对采集器进行抄表，将抄表的数据存储在集中器中；上位机可以远程获取用户的各类能耗信息。
（2）参数设置：上位机可对集中器、采集器的参数进行设定，可对用户的电量
进行设置，并可以根据电表信息对采集器进行设定。
2.完成各部件和上位微机的软件设计：
（1）对采集器和集中器中各硬件进行程设计，包括系统主流程及各子程序的编写；各个硬件的驱动及初始化。
（2）上位机的软件设计：采用客户机/服务器的客户服务形式对上位机进行软
件编程。
1.5 本章总结
本章提出了本文的设计课题，介绍了与课题相关的技术发展现状，明确了总
线制抄表系统的设计思想，并且提出了设计所要解决的主要问题和相应的初步设想。
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第 2 章抄表系统总体结构设计
2.1 系统组成
自动抄表系统是一个完整的通讯检测控制体系，最上层是计算机管理层。这
层由各种工作站、库服务器等计算机设备组成，其中配备管理软件，实现如读取
数据、统计用电情况等功能。
每个台区里要有一个中间的转发层，这里称之为“集中器”。集中器每个台
区至少配备一台，负责向上与管理层和向下与采集层的通信联结，主要起通讯和
暂存数据的作用。向下的通讯使用总线技术；向上的通讯除了使用总线技术外，还有一些如红外、无线等辅助性的通信手段。
最底层是电表层，由各种电度表组成，主要完成能耗计量。
实际的系统中，处于对成本的考虑和实际使用情况，系统结构还有一些其他
的变化。
目前的城市民居楼宇中，有很多为了便于人工抄表和安装维修，电度表采取
了集中安装的方法，把一个单元的十几户的用户表安装于同一个大表箱中。所以
针对这种情况，产生了若不种衍生方案，这些方案都是只在最下层作了扩展。[3][4][5]
2.2 通信标准的选择
本系统的一个重要的问题就是通信问题。要根据系统的通信距离来选择合适
的通信标准。如果通信距离要求太高的话，可以采用电话线公网或者无线GPS
等方式来进行通信。
在通信方式中，大多数采用串行通信方式。这里先对常见的串行总线标准作
一个比较。常用的总线标准有 RS-232、RS-422和 RS-485 等等
[6] ，RS-232 是异步
串行通信中应用最广泛的一种标准总线，其单向数据传输最大速率为了 20Kbps ，
最大传送距离为 15m，显然这种总线标准是无法满足本系统的技术要求的，且其
数据传输速率较慢，易产生干扰。RS-422 传输距离较远，最短为 12m，数据传输
最大速率为10Mbps；当速率为 1Mbps 时，传输距离可达 120m；当速率为 100Kbps 时，传输距离可达1200m；RS-422抗干扰能力强，传输速率快，且为全双工的。
我们知道，RS-232 和 RS-422 有一个显著特点，即 RS-232 接口与 RS-422 接
口通常吸用于点对点通信系统中，若系统中需要相互通信的节点数超过两个时，
他们都无法直接满足要求。
因此， EIA 制定了新的接口标准 RS-485，它能支持一点对多点的通信， RS-485
电气标准与RS-422 完全一样，只是RS-485 工作于半双工方式。
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RS-485标准总线是一种平衡传输方式的串行口接口标准，它允许在电路中
有多个发送器，且允许一个发送器驱动多个负载设备，负载设备可以是被动发送器、接收器或收发器的组合单元。RS-485 的共线电路结构是一对平衡传输的两
端都配置终端电阻，其发送器、接收器、组合收发器可以挂在平衡传输线上任何
位置，在数据传输中实现多个驱动器与接收器通用同一传输线的多点应用。
RS-485 通信接口的信号传输是用两根线之间的电压差来表示逻辑“1”或“0”
的，因为发送端仅需两根传送线，而接收端也只需要两根传送线，这样，RS-485
接收端与发送端公需两根线就能完成信号传输。RS-485 标准总线的特点是：抗
干扰能力强、传输速率高、传输距离远，在采用双绞线，不用 Modem 的情况下，在 100Kbps 的传输速率时可传送1200m，若速率为 960Kbps 时，可以传送 1500m ，甚至更远。
由于RS-485具有上述优点，能够支持一点对多点的通信，便于组网通信距
离也能满足本系统的设计要求；且电表联网远程抄表系统对实时性要求不高，能
耗的抄取也是不经常发生的，一般情况下仅需要每月抄一次。所以本系统选择了
半双工的 RS-485的通信标准。
2.3 系统总体方案确定
在我们确定了通信标准之后，就可以对整个系统进行设计了。既要充分考虑
RS-485 通信标准中对传输距离和波特率的限制，又要兼顾到系统的带载能力，
来确保系统运行的可靠性，在基表与上层管理微机之间，采用了采集器、集中器
两级结构形式，系统的总体分布结构如下图 2.1所示。
图 2.1 系统总体结构图
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上位微机与集中器之间可通过 RS-485 总线进行数据传输，采集器通过屏蔽双
绞线采集用户各种远传能耗基表的信息，并进行换算和存储；采集器对电量的采
集可以直接通过 DF 型电能表上的 RS-485接口接受用户的电量信息，也可以通过
采集器上的红外接口，利用专用红外抄表器对采集器进行各种能耗信息的读取等
整个系统采用如此结构主要有以下几方面考虑：
首先，成熟的技术保证了系统的顺利实现。一方面，随着目前远传基表市场
的日趋成熟和科学技术的不断完善进步，国内市场已出现许多能够生产符合国家计量标准的远传基表专业厂家。另一方面，传输网络目前一般采用 RS-485 或LonWorks 技术来构建传输网络平台，其技术本身也是完全成熟的，只要能正确的组网、进行相应的软件开发并制定出完善的通信协议就能确保系统网络传输的稳定可靠。
其次，系统采用了 RS-485 通信标准。由于 RS-485 接口可以在一个通道上进
行半双工通信，所以，只需两根经便可实现双向通信，极大的方便了构成一点对多点或多点之间的相互通信。因此可以用组建RS-485 网的方式将系统中的采集器、集中器和上位微机等构成有机统一的两级分布式网络系统。一方面，这便于系统的综合布线和扩充，也便于迅速发现和排除故障，同时，两级分布式网络系统也更有利于用户能耗数据的可靠存储，大大提高系统的带载能力；另一方面，两级分布式测控系统还便于系统的灵活运用和组合，更能满足小区建设规模大中小的变化要求。且两级分布式测控系统扩大了系统的应用能力同时也增加了管理者的管理能力，对系统推广和应用而言更趋于合理
[7] 。
此外，上位微机的应用可以更有效地对用户各种能耗数据进行存储、处理和
分析，可以实现历史数据的查询、数据通讯、账单票据打印、报表生成以及便于系统维护等等功能；还可以方便地对数据采集器、集中器进行参数设置、运行状况监控等，保证系统正常运行。
2.4 本章小结
本章阐述了电表远传抄表系统的功能目标和设计原则，提出远传抄表系统的
总体结构图，并分别阐述了远传基表、采集器、集中器在系统中的位置、功能以及设计构想。在分析各种通信方式后明确了使用 RS-485 通信协议进行数据传输的设计方向。
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第 3 章抄表系统的模块功能设计
3.1 抄表系统的整体结构
在了解国内外现有的产品特点的基础上，为了使抄表器的功能更加完善，设
计的抄表器具有计数、数据存储和数据处理、电量及其状态的显示、与控制中心通讯等基本功能。整体结构如图3.1 所示。
C P U
串口扩展模块
数据传输模块
监控模块
时钟模块
电能采集模块
L E D 显示模块
图 3.1 抄表系统的整体结构框图
系统的整体工作流程如下：
1.脉冲采集计数模块根据脉冲计算出电表的数据，存储于内部的RAM 中。
2.AT89C51根据时钟模块的时间设定，定时向脉冲计数模块发送数据传输命
令，收集其电表中的数据，并根据设定好的程序，存储于外部的 RAM 中，等待上位机的查询，并把没有反应过来的终端的号码记录下来，上传给上位机。
3.上位机操作中，有定时抄送和随时抄送两种模式；定时抄送，即上位机根
据系统设定的时间，查询各脉冲采集计数模块中的数据；随时抄送，指在某种特殊情况下，需要单独的对某一用户进行复查等。在两种模式下，对没有反应的终端做备份，并警告等。
3.2 抄表系统的各功能模块设计
这是整个抄表部分的核心部分，由图 3.1 可知，主要由 CPU（MCU）、时钟模
块、电能采集和计数模块、显示模块、串口扩展模块、数据传输模块、监控模块
等组成。每一个部分的正确选择与设计、及电路的连接对该系统的硬件电路而言
是十分重要的。
3.2.1 CPU 的选型
1.CPU 是整个系统的核心部件，它直接影响系统的性能。本系统中选用的是
AT89C51单片机
[8] ，现对其功能引脚，电路特征作一个详细的介绍。
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◆与 MCS-51系列的单片机相容；
◆片内集成 4Kr FLASH 存储器，可反复编程/擦除 1000 次；
◆全静态设计，时钟频率范围为 0～24MHz；
◆32 条可编程的 I/O 口线；
◆128×8 字节的内部的 RAM；
◆芯片有 2 个十六位计数器（计时器）；
◆共有5个中断源，2 个中断优先级；
◆可编程串口通道；
◆具有4种工作模式的全双工串行口；
◆低功耗的待机工作模式和掉电工作模式；
◆片内振荡器和时钟电路；
AT89C51 是一种性价比高，功能先进的 8 位微处理器，在许多的嵌入式系统
中得到了广泛的应用，尤其是内部 4K 字节的 EPROM 为使用者提供了很大的方便，当应用程序较小时，不用为 CPU 添加外扩的 ROM。空闲工作模式和掉电保护模式可以保证CPU工作在低功耗的状态下，内部的RAM 的数据不会丢失。
1.AT89C51 芯片主要引脚介绍
[9][10]
图 3.2 AT89C51 外形引脚
（ 1）VCC：AT89C51 电源正极输入，接＋５V 电压；
（2）GND：电源接地端；
（3）XTAL1：接外部晶振的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大镜输入
1 学院本科毕业设计（论文）抄表系统总体结构设计
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端，这个放大器构成了片内振荡器。它采用外部振荡时，该引脚应接地；
（4）XTALI2：接外部晶振的一个引脚。在片内接至振荡器的反向放大器输出端
和内部时钟发生器输入端。当采用外部振荡器时，则此引脚接外部振荡信号的输入；
（5）RST：AT89C51 的复位信号输入引脚，高电位工作，当要对芯片复位时，只
要将此引脚电位提升到高电位，并持续两个机器周期以上的时间，AT89C51 便能
完成系统复位的各项工作，使得内部特殊功能寄存器的内部均被设为已知状态；（6）ALE/PROG:ALE 是英文“ADDRESS LATCH ENABLE”的缩写，表示地址锁存允
许信号。当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地址字节。在 FLASH 编程器件，此引脚用于输入编程脉冲。在低电平时，ALE 端以不变
的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/16.因此它可用作对外部
输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将
跳过一个 ALE 脉冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0.此时，ALE 只
有在执行 MOVX、MOVC 指令时才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。
（7）EA/Vpp.：该引脚为低电平时，则读取外部的程序代码（存于外部 EPROM ）
来执行程序，在 8051 中，EA 引脚必须接低电平，因为其内部无程序存储空间。
如果是使用AT89C51 的其他内部有程序空间的单片机时，此引脚接成高电平使程
序运行时访问内部程序存储器，当程序指针 PC 值超过片内程序存储地址时，将
自动转向内部程序存储器继续运行。此外，在程序代码烧录至89C51 内部EPROM 、
89C51 内部 FLASH 时，可以利用此引脚来输入提供编程电压（AT89C51 为 12V）；（8）PSEN：此为“Program Store Enable”的缩写。访问外部程序存储器选通
信号，低电平有效。在访问外部程序存储器读取指令码时，每个机器周期产生二
次 PSEN 信号，在执行片内程序存储器指令时，不产生 PSEN 信号，在访问外部数
据时，亦不产生 PSEN 信号；
（9）P0、P1、P2、P3 口
P0 口（P0.0～P0.7）是一个 8 位漏极开路双向I/O 端口，当访问外部数据时，
它是地址总线（低 8 位）和数据总线复用。外部不扩展而单片机应用时，则作为
一般的双向I/O 口用。P0 口每一个引脚可以带 8 个TTL 门电流；
P1 口（P1.0～P1.7）是具有内部提升电路的双向 I/O 端口（准双向并行 I/O 口），其输出可以带4 个TTL 门电流。仅供用户作为输入输出用的端口；
P2 口（P2.0～P2.7）是具有内部提升电路的双向 I/O 端口（准双向并行 I/O 口），当访问外部程序控制器时，它是高 8 位地址。外部不扩展而单片机应用时，则作
为一般的双向 I/O 口用。每一个引脚可以推动8个 TTL门电流；
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P3 口（P3.0～P3.7）是具有内部提升电路的双向 I/O 端口（准双向并行 I/O 口），它还提供特殊功能，包括串行通信、外部终端控制、计时计数控制及外部随机存
储器内容的读取或定入控制等功能，其特殊功能引脚分配如下：
P3.0 RXD串行通信输入
P3.1 TXD串行通信输出
P3.2 INTO 外部中断 0 输入，低电平有效；
P3.3 INTO 外部中断 1 输入，低电平有效；
P3.4 T0 计数器 0 外部事件计数输入端；
P3.5 T1 计数器 1 外部事件计数输入端；
P3.6 WR 外部随机存储器的写选通，低电平有效；
P3.7 RD 外部随机存储器的读选通，低电平有效；
3.2.2 外围存储及其监控电路模块
X5045 是一种性能较高的可编程看门狗芯片，属于片外看门狗芯片，不但有
看门狗电路，而且还有存储器，掉电后数据不丢失，可以直接进行复位。它集中
了三种功能：看门狗定时器、电压监控、和 EPROM 组合在单个封装内。X5045 具
有简单的三线总线工作的串行外设接口（SPI）和软件协议
[11] 。
其电路结构图如图 3.3 所示，八引脚封装。
图 3.3 X5045 芯片引脚
该芯片内控串行 EEPROM 是具有 Xicor 公司的块锁保护 CMOS 串行 EEPROM，
它被组成 8 位结构，它由一个四线结构的 SPI 总线方式进行操作，其擦写周期至
少有 100 万次，并且写好的数据能保存100 年。
1.特性
◆可选时间的看门狗定时器；
◆Vcc 的降压检测和复位检测；
◆五种标准的开始复位电压；
◆使用特定的编程顺序即可对低压电压检测和复位开始电压进行编程；
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◆复位电压可以低至 Vcc=1V；
◆省电特性：在看门狗打开时，电流小于50uA；在看门狗关闭时，电流小于10uA ；
在读操作时候，电流小于 2mA；
◆具有数据的块保护功能，可以保护 1/4,1/2 全部的 EEPROM，当然也可以设置
不保护状态；用指令允许写操作写保护引脚；时钟可达 3.3ms；
◆短的编程时间，16 字节的页写模式，写时器件内部自动完成，典型的器件写
周期 5ms.
“喂”狗信号检测
数据保护逻辑
状态寄存器
看门狗定时
器复位
看门狗及其
定时器
复位时基
上电复位和
降压复位生成
上电复位
逻辑控制
命令解码
控制逻辑
数据寄存器
3 K bits
2 K bits
1 K bits
V trip
R ESET
V C C
S I
S O
S C K
C S / WDI
W P
图 3.4 X5045 内部电路结构图
2.功能及其引脚描述
本器件将四种功能融为一体，上电复位控制，看门狗定时器，降压管理以及
具有模块功能的串行 EEPROM，有助于简化系统的设计，减少印制板的占用面积，提高可靠性。
（1）CS/WDI：芯片选择输入，当 CS 是高电平时，芯片未选中，并将 SO 置为高
阻态，器件处于标准的功耗模式，除非一个向非易失单元写的周期开始，在CS
是高电平时，将 CS 拉低使器件处于选择状态，器件将处于工作功耗状态，在上
电后任何操作之前，CS 必须有一个高变低的过程。看门狗输入，在看门狗定时
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器超时并产生复位之前，一个加载 WDI 引脚上的由高到低的电平的变换将复位看
门狗定时器。
（2）SO：串行输出，SO 是一个推／拉串行数据输出引脚，在读数据时，数据在SCK 脉冲的下降沿由这个引脚送出。
（3）WP：写保护，当 WP 引脚是低电平时，向 X5045 中的写操作被禁止，但是其它的功能正常，当引脚是高电平时，所有操作正常，包括写操作，如果在 CS 是
低的时候，WP 变为低电平，则会中断向 X5045 中写的操作，但是，如果此时内
部易失性周期已经初始化了，WP变为低电平不起作用。
（4）SI：串行输入，SI 是串行数据输入端，指令码、地址、数据都通过这个引
脚进行输入，在 SCK 脉冲的上升沿时进行数据的输入，并且高位 WSB 在前。
（5）SCK：串行时钟，串行时钟的上升沿时通过 SI 引脚进行数据的输入，下降
沿通过 SO引脚进行数据输出。
（6）RESET：复位输出，RESET 是一个开漏型输出引脚，只要 Vcc 下降到最小允
许 Vcc 值，这个引脚就会输出高电平，一直到 Vcc 上升超过最小允许值之后
200ms，同时它也受到看门狗定时器控制，只要看门狗处于激活状态，并且 WDI
引脚上电平保持为高或者为低超过了定时时间，就会产生复位信号，CS 引脚上
的一个下降沿将会复位看门狗定时器，由于这是一个开漏型的输出引脚，所以在
使用时候必须接上拉电阻。
3.X5045的电路连接如图 3.5 中的看门狗对系统提供保护功能，当系统发生故障
而超过设置时间时，电路中的看门狗将通过 RESET 信号向 CPU 作出反应。它提供
了三个时间值供选择，它的具有的电压监控功能还可以保护系统免受低电压的影响，当电源电压降到允许范围内时，系统将自动复位，X5045 存储器与 CPU 可能
通过串行通信方式接口，共有 5K 字位，来存储抄表数据。
图 3.5 X5045 的电路连接
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如何保证 WDT正常运行也是一个关键问题，要针对 WDT 失效的原因，采取多种措施，防止失效，从而进步提高系统的可靠性：
（1）尽量减少干扰源的存在，并且降低不可去除干扰的影响，如电源电压的
波动、尖峰、浪涌等，他们都是强度比较大的干扰源，要加强过滤与去除；
（2）对本机任务进行分流，合理的配置 CPU 的操作任务，能在上位机运行的
功能，一般应放在上位机运行，因为上位机的运行环境良好，便于控制，从而减
少本机出错的概率；
（3）对地址指针、过程控制程序中判断转换的条件状态等关键数据进行实时
备份，当由于数据被改而使WDT 失效时，可以从过备份RAM 中恢复这些关键数据，
从而也使得系统恢复。对没有用到的 EPROM 和RAM 区，一律写在 FFH 或者 OOH ，当 CPU 由于干扰“跑飞”到这些不用区域中时，不会产生误操作。
采取以上措施，可以较好的提高WDT 的稳定性，有利于系统的正常运行。
3.2.3 数据传输模块
通常情况下，集中器都是安装在小区某楼总出口处，对于城乡用户来说，集
中器一般都会选择较为集中的地方，这个相对来说就是比较复杂
[13] ，因为这样它
的传输距离更大，往往达到千米以上，为此，我们选择了 RS-485 的数据通信标
准。标准通信接口电路的主要性能参数见表 3.1
表 3.1 标准通信接口电路的主要性能参数
RS-232 RS-423A RS-422A RS-485
操作方式单端单端差分差分
最大线缆距离 15m 600m 1200m 1200m
最大数
据速率
（bps)
12m —— 300K 10M 10M
120m —— 10k 1M 1M
1200
m
—— 3K 100K 100K
可连接台数
1 台驱动器
1 台接收器
1 台驱动器
10 台驱动器
1 台驱动器
10台接收器
1 台驱动器
32 台接收器
1.RS-485 标准接口
RS-485为半双工，在某一时刻，一个发送另一个接收，用于多站互连时，
可以节省信号线，便于数据的传输。RS-485 是一种多发送器的电路标准，它扩
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展了 RS-422 的性能，允许双导线上 1 个发送器驱动 32 个负载设备，同时 RS-485
允许公用电话线网络通信电路结构在平衡连接两端有终端电阻，在平衡电缆上挂
发送器、接收器或者收发器。所以这里，我们考虑采用 RS-485 串行标准来完成
采集模块到上位机的数据传输问题。RS-485 是一种电气标准，与 TTL 标准完全
不同，单片机与 RS-485 之间必须进行转换，可以采用分立元件或集成电路专用
芯片完成，本设计采用 MAX485 芯片。
2.MAX485 芯片
MAX485芯片是 MAXIM 公司生产的差分平衡性收发器芯片，集成片包含一个
驱动器和一个收发器，适用于RS-485通信标准。结构引脚见图3.6
①性能及特点：
◆单+5V电源供电；
◆低功耗，工作电流 120～50uA，静态电流只有300uA；
◆驱动器有过载保护功能；
◆通信传输线上可挂 32 个收发器；
◆共模输入电压范围-7V～+12V；
◆8 引脚封装，适用于半双工通信；
图 3.6 MAX485 引脚
②引脚描述：
RO：接收器输出端，若 A 端高于B端 200mv 以上，R0为高，否则 R0 为低。
RE：接收器输出使能端，若 DE 为高，驱动输出 A 和 B 有效，器件作线驱动器用（发送）；若 DE 为低，它们呈高阻态，这时 RE 为低，器件作线接收器使用（接收）。
DI：驱动器输入，DI 为低将迫使输出为低，若DI为高将迫使输出为高。
B：反相接收器输入与反相驱动器输出。
A：同相接收器输入与同相驱动器输出。
GND：接地
Vcc：电源正极
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3.2.4 时钟模块
时间信息对于自动抄表系统而言是不可或缺的。但将其放于何处则是一个值
得争议的问题，其中的两个障碍是无法回避的：一个是成本，一个是维护。所以
在电表安装时钟和在集中器上安装时钟，我们选择了后者。
将时钟放在集中器上既可以满足系统对时间信息的基本要求，也不会给系统
增加过多的负担，当需要进行底度冻结时，集中器会发出广播命令，连发数次
后，
再依次向各电表发送命令，这样，所有电表收到命令的时间最长也可以控制在几分钟之内，可以满足电力部门的要求，当平时运行抄送命令时，集中器会每抄送一块电表就加上当时的时间信息。将时钟放于集中器上还有利于上位机对时钟进行精确定时。
1.芯片选择
本系统电路中的时钟芯片选用的是DALLAS 公司的 DS1302。
DS1302是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带 RAM 的实时时钟
芯片，它可以对年、月、周、日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿功能，时钟还可以通过 AM/PM 来决定采用什么时制。DS1302 与单片机之间能简单的采用同步串行的方式进行通信，仅仅需要三个口线：RST、I/O、SCLK 串行时钟。
2.DS1302 芯片功能介绍
◆实时时钟具有计算2100 年之前的年、月、周、日、时、分、秒的能力，同时
还有闰年的调整能力；
◆31×8位暂存数据储存 RAM；
◆串行 I/O 方式使得管脚数量最少；
◆宽范围工作电压：2.0V～5.5V；
◆工作电流：2.0V时，小于 300uA；
◆读写时钟或RAM 数据时，有两种传输方式：单字节传送或者多字节传送；
◆8 脚 DIP 封装或可先 8 脚 SOIC封装；
◆简单的 3 线接口，与 TTL 兼容（Vcc=5V）；
◆可选择的工作温度范围较广：-40～+85 摄氏度；
3.DS1302 引脚及其电路连接
DS1302 引脚及其电路连接图分别见图3.8 及图 3.9
◆X1、X2 接标准的 32.768KHZ 的晶振引脚；
◆GND：接地端；
◆SCLK：串行时钟，RST 复位引脚，I/O 数据输入输出引脚；
◆Vcc1、Vcc2：电源供电管引脚；
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图3.7 DS1302 引脚图
图 3.8 DS1302 电路连接图
3.2.5 串口的扩展
在采集模块和网络接入设备之间有一个中间设备，让它具有承上启下的功
能，一是接受采集模块的数据，另外把从采集模块中的数据接收后发送上传到网
络接入设备，从而让网络接入设备自动完成数据的上网发送。采集模块的数据接
收和发送都是通过串口来实现的，而 AT89C51 只有一个串口，为了不至于使接收
和发送冲突，必须进行数据的走向选择，也叫做串口扩展。SP2338 串口扩展芯
片能将普通的51 系列单片机的一个串口扩展为三个独立的全双工串口，并且三
个串口的波特率达到了 9600bps.SP2338 采用通用的 1 个起始位、8 个数据位、 1
个停止位。同时，该芯片在与单片机相连时接口也非常简单。SP2338 共有四个
串口，一个母串口，三个子串口，他们都是全双工的串行通信口，允许同时接收
和发送数据。母串口与需要扩展的51 单片机的串口相连，子串口与其他串口设
备相连，这样就实现只有一个串口的单片机可与三个串口设备相连。SP2338 有
两根发送地址线，两根接收地址线，用以选择发送串口和接收串口。其电路图连
接如图 3.9 所示：
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图 3.9 串口扩展图
分别控制了两个输入输出引脚，形成了两个完整的回路，一个完整数据向
MAX485 和网络接入设备的数据传送，另外一个连接MAX485 网络和 MCU 内核，完成采集模块数据的上传和 PC 机命令的下传。
1.当单片机要向串行设备发送数据时，其工作过程是：
(1)先向 SP2338 的串口地址线 ADRI0、ADRI1 送地址信号（ADRI0、ADRI1=00 子
串口 0，ADRI0、ADRI1=01 子串口 1，ADRI0、ADRI1=10 子串口 2）；再向与自己相连的线串口的通信线上送数据；
（2）SP2338 的母串口收到单片机串口送来的数据后就根据 ADRI0 和 ADRI1 的状态，把数据送往相应的子串口；
（3）该子串口再把数据送往相连的串口设备。
2 当串口设备向单片机发送数据时，其工作过程是：
（1）SP2338 的某个子串口从串口设备接收到数据时，送给母串口；
（2）SP2338 的母串口把该数据再送给单片机串口，同时在 ADRO0 和 ADRO1 线上送出子串口的地址；
（3）单片机根据 SP2338 接收地址线 ADRO0、ADRO1 上的信号判定由哪个设备发出的；
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3.2.6 电能的采集和计数模块
1.功率计量部分实现对电流和电压信号的采样，产生功率脉冲功能。其核心
是AD7755芯片，该芯片是专门用于功率测试和电能测量的专用集成电路，是目前电子式电度表的核心芯片之一。功率计量部分包括AD7755、分流器、分压电流、基本电压源、保护电路图、光耦合器输出电路。
L PF
5
6
1 1
2 1 5 1 6
7
8
9
2 1 1 2
1 2 1 4 1 3 2 0 2 2 2 4 2 3 1 0 1 7 18
电源监控电路
V IP
V IN
V2P
V2N
A D C
A D C Φ
H PF
数字 - 频率转换器
相位校正
2.5V 基准网
P G A
X1，X2，X8，X 1 6
110101
110101
信号处理电路
R E F I N / OU T C LKIN S C F S0 S1 R EVP C F F1 F2
RESET
D GN D
D V D D
A C / D C
A D 7755
A V D D
A V D D
G0 G1
图 3.10 AD7755 的内部框图
摘要 语智能抄表系统是利用当代微机技术、数字通讯技术与计量技术的完美结合，集能耗计量、数据采集、数据处理于一体，将城市居民能耗信息与综合处理相结合的系统。该系统使公用事业部门及物业管理部门从根本上减轻人工上门抄表的繁杂劳动。准确而便捷的收费系统，既可节省人力，又可减少相关事业部门与客户之间的纠纷，不但能提高管理部门的工作效率，也适应了现代用户对缴费的新需求。 本文充分利用了居民住宅现有的电表资源和通讯资源，借助RS-485通讯的便利，建立了集底层电表层、中层数据集中层以及上层上位机的人机界面管理一体的智能远程抄表系统。该系统选用了单片机作为中央处理单元，具有硬件简单、功能强大、可移植性强、安装及维护方便、环境适应能力强、成本较低等特点。但是，由于条件和测试手段的限制，本系统还需要在实用环境进行检验，针对使用过程中出现的硬件和软件问题来进行系统升级，最终实现硬件和软件的固化，形成比较成熟的抄表系统产品。 虽然论文作了大量的研究设计工作，但整个远程抄表系统的设计是一个相当大的系统工程，由于时间和条件限制，论文只作了其中一部分研究工作，仍存在一些问题需要今后去研究解决。随着技术工作者的不断努力，不久就会有更趋完善的方案的出现。 本文提供了一种基于GPRS网络的电表远程自动抄表系统设计原理和实现方案，简要介绍了GPRS技术的基本知识，描述了GPRS无线传输应用于电表远程抄表的实现方法。通过实际应用，获得了理想的效果。 关键词：GPRS；DTU；Internet；电表
目录 摘要..................................................................................................................................... I 引言 (3) 第一章系统组成 (4) 1.1数据中心主站 (4) 第二章产品功能 (6) 第三章抄表方法 (8) 3.1 居民用户抄表系统 (8) 3.2 大集团用户抄表系统 (8) 第四章系统功能 (10) 第五章技术指标 (11) 第六章变电站抄表系统 (12) 第七章组网实施 (13) 第八章系统安全 (15) 8.1 IP 过滤技术 (15) 8.2 身分授权和密码认证体系 (15) 8. 3 数据安全加密通道 (15) 第九章抄表系统管理软件设计 (15) 9．1系统要求及功能结构 (15) 9.2 Client／Server结构 (16) 9.3 SOL Server数据库 (17) 9.4用VisuaI C++开发SOL Server (17) 9.5数据库系统的设计原则 (18) 9.6Autometer数据库的设计 (18) 第十章通讯的实现 (22) 结束语 (23) 参考文献 (24)
供电局自动抄表系统 一．概述 当前,我国的窃电现象非常普遍和严重,尤其是用电大户同样也存在各种形式的窃电行为,给电力系统和国家带来了巨大的经济损失,窃电已经成为了一个严重的社会问题。如何反窃电和防止窃电是当前电力系统急待解决的一个课题。正是因为这种形势，武汉佳德测控技术有限公司和武汉供电局从2000年8月开始紧密合作，成功推出了一种防窃电杆上计量配套装置——T20无线抄表系统。该装置现已在武汉供电局推广应用，取得了良好效果。 本装置主要用于高供高量用户或计量环境复杂的高供低量用户转为高供高量用户，这两类用户也是反窃电的重点。其基本思路是将电能表封在计量箱内并将计量箱及组合式互感器安装悬挂在电杆上，箱内的数据采集、显示、通信装置读取电表数据，通过大尺寸数码管显示出来和通过无线抄表终端读取数据。这样既防止了窃电行为，又便于抄读电表数据，不失为一套可行的防窃电计量解决方案。 整套防窃电计量装置由组合式互感器、计量箱（含多功能电能表）及T20无线抄表系统组成，其中T20无线抄表系统由安装在计量箱内的数据采集、显示、通信装置以及短距离无线通信手持电脑（或无线远程抄表主站系统）组成。 带无线通信天线的计量箱见下图： 二．杆上户外计量装置防窃电原理 杆上户外计量装置防窃电的基本思路简单说是采用原始办法加科 技手段。 所谓原始办法，一是将户内计量装置移至户外，避开了用户室内 的复杂环境；二是将地面计量改为杆上高压计量，提高了窃电的难度和 危险性。这种做法，防窃电的确行之有效，但由此带给供电部门在安装、 维护、使用上的不方便，特别是给经常进行的营业抄表带来不便。防窃电与使用维护不方便这对矛盾，相辅相成同时出现，这就需要采用管理和技术手段加以克服。 所谓科技手段，配套户外计量装置的T20无线抄表系统原为了弥补抄读电表计量和运行状态数据的不方便而提出的解决方案，继而发展成为防窃电功能更高一筹的具有远方监测抄表功能的防窃电及自动抄表的有效手段，为将来实现防窃电的更高形式“动态线损考核及自动平衡告警”管理配备先进手段。 三、T20无线抄表系统的应用方式 构成方式一:户外计量装置(组合式互感器、计量箱) 加无线手持抄 表终端。 该应用方式特点是解决了抄表不便的问题，同时也提升了一些管理应用功能，如抄表人员可方便读取电表运行及报警状态信息（如电表掉相运行信息等），抄表人员可从微
远程抄表系统 远程抄表：是指利用微电子和计算机网络、传感等技术自动读取和处理表计数据，将城市居民的用水、电、气信息加以综合处理的系统。自动抄表技术使各水、电、气公司及物业管理部门从根本上解决了入户抄表收费给用户和抄表人员带来的麻烦，避免了许多不必要的纠纷。准确而便捷的收费系统，不但能提高管理部门的工作效率，也适应现代用户对用水、用电、用气缴费的需求。 一.远程自动抄表系统概述 现在最常见的远程自动抄表系统是采用分线制集中抄表方式，即由采集器定时顺序采集来自多路分线连接的水、电、气表信号并进行数据处理、存储，各采集器之间采用总线制连接，最后连接至计算机。其典型特点是各户表通过分户线连接至采集器位置。系统一般分为四层次结构；现场采集器、服务器（区域管理器）、通信控制器、管理器中心，部分产品还会附带一个掌抄器。系统结构如下图所示： 1．现场采集仪器：完成对现场表具输出数据的采集，一般一个采集器可以对多个基表进行采集。但是目前支持一个采集器对几种不同种类的基表同时进行采集的产品不是很多。
2．服务器（区域管理器）：以多机通信方式采集数据采集器中的表数据，然后进行处理、存储，并通过通信总线与总控制室的系统管理中心的计算机相连。一个服务器可以连接几十个数据采集器（视系统通信方式定）。 3．通信控制器：连接服务器与管理中心的计算机对信号进行协议转换。 4．管理中心：管理中心由多媒体计算机和系统管理软件组成。安装在物业管理中心处。可以通过借口连接至营销系统。可以借助internet技术，将管理中心的计算机与电力、水、煤气或其他代收费部门的网络相连接实现网上抄收，上网用户可以在线查询自己的费用情况，方便实用，并可扩展到电子商务，实现网上付费。 二．电力远程抄表 1、当前表端获取数据方式 人们知道，要将机械表转换为数字表，都必需将机械转动的角度（角位移）转换为可计 数的信号。最原始的转换是利用机械触点开关以形成脉冲。在上世纪八十年代，光电技术逐步普及，得到了广泛应用。在抄表系统初级阶段，用得较多的是光电二极管和光敏三极管，包括可见光和红外光，其应用方式有穿透式和反射式。光电直读是近几年出现的读取表端数据的模式之一。其基本原理是将字轮按角度编码，通过光电读出该字轮所处位置的数字。光电直读最大的优点是不必长期供电，只在读取数据供电即可。但是，其结构复杂，易受水、油、气等污染，从而造成读表数据不准确。表端最重要的问题是解决信号增量必须和机械转动保持一一对应关系，非常可靠。正由于各个自动抄表系统生产商各自解决表端方案不完全相同，在市场上反应的效果也自然相异。 2、信号传输产生的问题 信号传输的方式很多，有线、无线。在每种方式中，它的拓扑构架，它的通信协议等都直接影响到它的通信质量。 就当前技术发展水平，绝大多数远程抄表系统采用了有线方式，或部分有线方式。有线方式初期建设投资大，工程难度大，但是通信质量较好。但是由于近年高层建筑增多，高级住宅增多，布线工作面临新的问题，除了工程难度以外，用户满意度就很难解决，特别是已住用户，要在室内打墙凿孔，很难做到户户满意。在住宅小区内布线，也会影响小区的人文景观，在一般情况下，小区物业管理和业主是不允许破土或空中架线的。 无线传输通信近几年发展较快，特别是433MHZ 频段开放以后，很多制造商都把这一技术优势引入自动抄表系统中，有的企业甚至直接引进西方发达国家已作成数据采集传输一体化的成品模块，但涉及到信号链接、组网等很多问题，使用起来并不理想，推广很难进行下去。 GPRS技术是当前自动抄表系统中的热点，它的优势是借用了中国移动通信现成的通信平台，不需要用户自己维护和管理。但是，GPRS 通信设备生产商很多，有的系统虽然选择了GPRS，却没有选择到一个性能优良的GPRS，或对GPRS 参数设置没有达到最佳状态，使数据传输质量不高，效率不高，直接影响到自动抄表系统的工作效率。
宁波三星自动抄表系统技术方案说明 宁波三星科技有限公司
三星自动抄表系统 一、前言 随着计算机技术的飞速发展，通信技术的不断提高，计算机在电力行业各个领域得到了广泛的应用，并越来越普及。在我国，几乎每个地区的电力部门都已实现了用电收费管理自动化。但是用户用电数据的抄录及数据的计算机录入，却依然只能依靠大量的手工操作来完成。传统的手工抄表方式暴露出日益严重的质量和效率问题，抄表环节已成为电力营销的严重瓶颈，解决这一问题的根本途径是采用先进的抄表技术和抄表手段，即实现远程自动抄表。因此，我公司开发了一套基于低压用户的电力线载波自动抄表系统。不仅从根本上解决了人工抄表，额外电损等问题，还可以实现准确的线损分析，最大用电负荷统计、用电异动分析、可疑用户远程监控等功能。 三星自动抄表系统是面向低压用户，以先进的电力线载波通信(PLC)技术为基础，以系统工程思想为指导，采用了软件自动中继、模式识别和模糊处理等技术，以软件扩频技术为核心而研制成功的，通讯能力达到国际先进水平的新一代自动抄表系统。 系统具有记数准确、抄表成功率高、通讯可靠性高、综合成本低、系统构建灵活方便、施工量小、运行费用低、适应能力强等特点。 二、参考标准 DL/T 698-1999 低压电力用户集中抄表系统技术条件 GB/T 2423.1-1989 电工电子产品基本环境试验规程试验A低温试验方法 GB/T 2423.2-1989 电工电子产品基本环境试验规程试验B高温试验方法 GB/T 2423.4-1993 电工电子产品基本环境试验规程试验Db交变湿热试验方法 GB 2829-1987 周期检查计数抽样程序及抽样表（适用于生产过程稳定性的检查）GB/T 15464-1995 仪器仪表包装通用技术条件 GB/T 17215-1998 1和2级静止式交流有功电能表 GB/T 17626.2-1998 电磁兼容试验和测量技术 第2单元静电放电的抗扰性试验 GB/T 17626.3-1998 电磁兼容试验和测量技术 第3单元辐射电磁场的抗扰性试验 GB/T 17626.4-1998 电磁兼容试验和测量技术 第4单元电快速瞬变脉冲群的抗扰性试验 GB/T 17626.5-1999 电磁兼容试验和测量技术 第5单元浪涌的抗扰性试验 IEC 61000-3-5：1997 电磁兼容性（EMC）—第3部分：限制 第8单元低压电力设备上传输信号的电平、频带和电磁骚扰电平
AMR-GPRS 大口径水表无线抄表系统设计方案（光电直读式） 淄博xx电器有限公司
第一章AMR直读式抄表系统介绍 一、概述 AMR型智能抄表网络系统是总线制智能抄表系统产品，它由表单元、链路单元、GPRS 集中器、装载有AMR智能抄表系统管理软件的主控机三部分组成。其中表单元包括光电直读水表。链路单元包括：AMR-JZ-GPRS 型集中器。该系统可在最大程度上简化用户的操作，实现真正意义上的足不出户、智能在线抄表并监测水表的运行状态。 二、系统构成 2．1、系统架构 AMR-GPRS直读式集中抄表管理系统由三级网络组成，从下至上分别是读数转换层（表单元）、数据集中层和管理层（主控机）。 读数转换层 读数转换层的作用是把各种计量表上计数器的显示值转换成与其对应的读数，并传送给上层设备（集中器）。该层的主要设备是各种光电直读式远传计量表。 数据集中层 数据集中层的作用是定时读取和储存下属各表计的数据及传递实时操作命令。该层的主要设备是集中器。 管理层 管理层的作用是对整个系统所采集的数据进行处理、储存，并提供查询、打印等功能。该层的主要设备是电脑、打印机等。 AMR-GPRS智能抄表网络系统的通讯链路基于RS485总线架构，由主干、中继、扩展三级网络构成，系统组网图如下所示。
主控机：在主控机上安装JSAMR型智能抄表系统管理软件，由该系统软件发出抄表指令，GPRS集中器做出相应的响应，完成抄表任务。该系统因采用不同型号的GPRS集中器，而要求主控机的硬件配置亦不同，以下列出主控机的基本配置。 主要参数：Windows2000以上服务器版操作系统，40G硬盘，2GRAM，1个RS232端口（GPRS集中器时用）。 2．2、通信方式 AMR-GPRS直读式集抄系统在组成结构上类似于集散式控制系统，其数据通信由上中下二个层次组成(见图2)。上层通信是指集中器与主站电脑之间的通信，下层通信是集中器与其下属直读表之间的通信。这二层通信在物理结构上相互独立，对通信方式、传输介质、传输速率的要求各不相同，下面分别予以介绍。
智能远程抄表系统 解决方案 西安沃泰科技有限公司 2017年8月 目录 1.概述........................................................ 1.1.项目背景............................................... 1.2.设计依据............................................... 法律法规.......................................... 标准规范.......................................... 1.3.建设内容............................................... 1.4.需求分析............................................... 数据采集需求...................................... 数据远传需求...................................... 数据的存储分析需求................................ 1.5.效果评价............................................... 2.方案设计.................................................... 2.1.系统结构...............................................
电表自动抄表系统设计 1．自动抄表系统研究的目的和意义 自动抄表系统研究的目的和意义十分广泛，对用电管理部门而言，主要体现在如下几个方面： （1）有利于减轻传统人工抄表工作的劳动强度； （2）有利于提高抄表工作的效率； （3）有利于用电数据的有效存储和历史数据的快速查询； （4）能够实现用电数据的自动统计分析，用电管理部门能够及时掌握电网供电状况以及负载的变化情况，有利于提高配电管理和电网改造决策的科学性； （5）有利于实现用电管理的规范化和标准化； （6）能够实现用电标准的动态制定，有利于提高用电收费管理的科学性与合理性；（7）顺应历史发展的需要，应用电子与计算机技术实现自动抄表，有利于提高用电管理部门的管理与决策水平； （8）有利于国家对用电管理部门的统一集成。 采用计算机自动抄录用户电表数据、自动计费报表时用电管理发展的必然趋势。针对普通用户开发一个经济适用、可靠的自动抄表系统，可以增强用电管理部门用电经营管理的效率，提高配电管理与决策的科学性，减少人力资源的浪费。另外利用抄表系统自动传输和记录电表数据，吐过遇到用电收费纠纷，还可以实时查验和查询历史用电数据。这样是我国公用事业的收费工作方式得到有效改善。 抄表系统的研制成功，必将带来一定的经济效益和社会效益。 2.国内外发展现状 国内发展： 随着微电子技术、计算机技术及现代通讯技术的发展，研究电表自动抄表系统便提到日程上来了。而且，由于计算机技术和通讯技术的飞速发展，带动了工厂自动化、办公自动化和家庭自动化的发展，而电表自动抄表系统正是趋于大力法杖中的智能建筑、楼宇自动化的重要组成部分，是家庭自动化的必然，因而日益受到关注。国内外在这方面都正在大力发展开发研制工作。 国外发展： 国外如以色列尤尼克（Unique）技术公司开发的集中抄表系统，利用现有的电网和电表，一电力线作为信息传递媒介，建立数据采集通讯系统，通过电力线载波技术将信息远距离传送。而由英国自动化仪表公司本部策划、组织，杭州沃特电器有限公司研制的IC 系列电表，可按用户需要装上通讯接口，利用RS485标准接口、零电压脉冲继电器输出或4-20mA线性输出进行远程监测。德国D-Tech公司则为此专门开发了SMI专用模块，用于
远程抄表系统 设 计 方 案
目录 5 二、 (6) 三、 (9) 四、产品实物图 (10) 五、DCGLW2-TQ201R型无线采集器 (10) 六、远程抄表管理中心软件说明 (10)
一、系统概况 随着供电自动化以及城乡电网改造的不断深入，涉及到千家万户和用电大户的电能量管理和抄表计费已成为电力部门关心和重视的热点问题，尽管目前已有通过各种有线，红外，无线等通讯方式，对电能量进行管理和各种表计数据进行抄录，但在具体应用和项目实施过程中，都遇到数据抄录不稳定，施工困难，费用高昂等问题。 我公司长期从事电力自动化，GPRS远程数据通讯等产品的研制和开发，针对目前电力部门电能量管理和表计数据抄录，远程编程、校时存在的问题，提出了GPRS远程电能量管理和表计数据抄录系列方案，采用先进的计算机网络技术和无线数据通讯技术，完成各种数据和控制信号的双向传输。本系列方案在同龙电、三星、恒通、威胜、浩宁达、华立、ABB、斯伦贝谢的产品配套使用，以及电力自动化项目改造过程中，获得用户广泛好评。 我公司采用了业内最先进的GPRS技术、及主研制的三级自动中继路由电台、与国内多家电表厂家合作推出了基于GPRS远程抄表系统，有着性能可靠、运行费用低廉、功能齐全的优点。已经在国内多家电业局开通运行，反映良好。
二、GPRS远程抄表系统方案 GPRS远程抄表系统是针对电表的抄表工作而设计的一个大规模的远程抄表通讯网络系统。它溶合了业内最先进的GPRS技术，结合了本公司多年来GPRS远程抄表的经验，以及多年来的GPRS数据传输经验，是一套造价及运行费用低廉、组网方便、可扩展性强的大型GPRS远程抄表系统。该系统由中心数据后台计算机、中心后台软件、中心数据库服器、GPRS 服务器、DCGL321-ZPG8201型电能采集终端、带RS485接口的电能表、以及手抄器。 该GPRS远程抄表系统适用于对一个城市区域或城市小区的电表进行全自动远程抄表管理。该系统具有组合灵活，扩充方便的特点，从而满足了用户的需求，真正地实现了智能网络抄表的科学管理。 该GPRS远程抄表系统是我公司根据当前电量使用和管理现状而开发的自动化管理系统，该系统突破了传统管理模式：人工抄表，手工输入计算机，再进行核算和收费的模式。而是利用无线网络进行底层数据传输（读表和控制）,这一技术的应用使工程的实施和维护变得非常简便、容易，同时构建系统的成本又可相对降低。管理中心的计算机可根据抄收到的原始数据，按需求产生相应的图表和统计报表，作为管理和计划调度的研究依据，另外也可与银行实行联网收费，从而从根本上解决了电费收缴工作自动化程度低，中间环节多，缴费不及时等问题。 1、采用新兴的GPRS作为各个区域之间的数据传输通道，使数据传输更 快。 GPRS采用先进的无线分组技术,将无线通信与因特网紧密结合，带您跨入无线互联网的崭新时代。GPRS的引入，无需更换手机号码，不会影响原有手机、原有业务的使用；她作为一种先进的、全新的无线网络承载手段，全面提升无线数据通信服务。 GPRS在GSM基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输网络，与原有的GSM相比，具有时尚前卫，令人耳目一新的优势： ?永远在线：只要激活GPRS应用后，将永远保持在线，不存在掉线问题；类似于一种无线专线网络。 ?按量计费：虽然可以保持永远在线，但不必担心费用问题；因为只有产生通信流量时才计费。她是一种面向使用的计费，计费方式更加科学合理。目前传输1000个字只需要3分钱。 ?快速登录：全新的分组服务，无需以往长时间的拨号建立连接过程。
浅谈AMR自动抄表技术 叶倩王文龙上海铁路局杭州供电段 摘要 如今，科技飞速发展，能源消耗与日俱增，与之相应的计量设备广泛应用。面对大量的零星分布的计量设备，如何在快速有效的收集功耗数据和设备状态，诊断故障，日益成为困扰广大计量技术人员的一大难题。自动抄表（AMR）技术，便是在这种环境下应运而生。 关键字： AMR ，自动抄表，手持，移动， 1.概述 自动抄表，或AMR，是指自动收集水表或能能计量装置（燃气，电）功耗，诊断和状态数据和传输到中央数据库计费，故障排除和分析数据的技术。这项技术主要一个优点是节省计量人员前往每个物理位置读水电表的费用；另一个优点是可以根据实时的消费，而不是仅仅基于过去数据预测消费。这及时的信息与分析，可以帮助相关级技术人员更好地控制使用和生产的电能，天然气的使用，或用水量。 AMR技术，包括掌上电脑，移动电话和网络电话平台（有线和无线），射频（RF），或电力线传输的技术。
较早的美国住宅电表位置，与1相数字智能电表改造。仪表进行通信，以收集点，使用900兆赫的网状网络拓扑结构。 2.技术 2.1触摸技术 触摸的AMR，读表器集成一个掌上电脑探头或数据收集设备。当按下一个按钮，探头发送询问信号触摸模块收集抄表。在路由数据库中的设备软件相匹配的序列号，并保存以供日后下载计费或数据收集计算机的抄表。由于抄表员去现场仪表的，这有时也被称为“现场”AMR的。接触式读写器的另一种形式使用一个标准化的红外端口来传输数据。厂商之间的协议是标准化的ANSI C12.18或IEC 61107 。
2.2无线电频率网络 无线电频率的AMR可以采取多种形式。较常见的是手持设备，移动和固定网络 2.2.1手持 在AMR的手持设备，抄表器携带一个掌上电脑内置或连接的接收器/收发器（无线电频率或触摸）收集一个AMR的电表水表读数。这有时被称为“走路”的抄表，因为抄表员走路经过安装水电表的地方，因为他们通过他们的抄表路线的地点。掌上电脑也可用于手动输入读数，但没有使用AMR技术作为备用，这将不支持详尽的数据，可以准确地阅读电子抄表。 2.2.2移动 移动或“驱动器”阅读设备安装在车辆抄表。车辆行驶的同时，抄表器读取设备自动收集仪表读数。通常包括手机阅读阅读设备仪表所提供的导航和地图功能的GPS和绘图软件。移动抄表，不需要按照任何特定的路线顺序读取的水电，但仅仅是只读取车辆附近的水电表，直到读取完所有的水电表数据。组件通常由一台笔记本电脑或专用计算机，软件，射频接收器/收发，车辆外部天线。 2.3固定网络 固定网络AMR是一个网络是永久安装捕捉到水表读数的方法。这种方法可以由一系列的天线，塔，数据收集器，中继器，或其他永久安装的基础设施，以收集来自AMR能够读取的计量设备读数传输，发送的一个远端的中央计算机，而无需计量人员到现场去收集
远程自动抄表系统、远程智能抄表系统 使用说明书
目录 1 实时监测 (4) 1.1 实时列表 (4) 1.2 地图展示 (10) 1.3 报警处理 (16) 2 设备维护 (21) 2.1 报修处理 (21) 2.1.1 全局页面 (21) 2.1.2 故障申报页面 (23) 2.1.3维修登记页面 (26) 2.2 电池管理 (27) 2.2.1 全局页面 (27) 2.2.2 更换电池登记页面 (30) 2.2.3 更换历史页面 (32) 2.3 通信卡管理 (32) 2.3.1 全局页面 (32) 2.3.2 缴费登记页面 (35) 2.3.3 缴费历史页面 (37) 3 统计分析 (38) 3.1 用水统计 (38) 3.1.1 月报统计 (38) 3.1.2 年报统计 (40) 3.1.3 跨年统计 (43) 3.2 智能配表 (45) 3.3 漏水分析 (49) 3.4 单点分析 (54) 3.4.1 日用水量 (54) 3.4.2 月用水量 (55) 3.4.3 年用水量 (56) 3.4.4 跨年用水量 (57) 3.4.5 智能配表 (58) 3.4.6 漏水分析 (61) 3.4.7 表盘读数 (67) 3.4.8 用户档案 (69) 4 历史查询 (70) 4.1 抄表历史查询 (70) 4.2 报警历史查询 (72) 4.2.1 全局页面 (72) 4.2.2 报警分析页面 (76) 4.2.3 报警详情页面 (77) 5 档案管理 (78) 5.1 户号表务管理 (78) 5.1.1 全局页面 (78) 5.1.2 开户页面 (79)
一种远程自动抄表系统设计方案 陈永利，韩慧莲 (华北工学院电子工程系，山西太原 030051) 摘要：本文介绍了一种远程自动抄表系统的总体设计方案，采用电力线载波和电话通信方式相结合的通信方式，兼有二者优点，与其他抄表系统相比，不仅功能齐全，成本低、系统组织灵活，对所控区域大小选择性强，而且此方案兼容性强为不同产品提供了开放式平台。 关键词：自动抄表；低压载波；远程控制；网络 中图分类号：TM933 文献标识码：A 文章编号：1811-8755(2004)0339 Abstract this paper introduced a method by which can remotely acquire electricity-meter data,this method used electrical-line carrier communication and public telephone communication. Comparied with other read electricity-meter system, this method is characteristic of full functions,low-cost,efficient structure,and provide a open platform for various electricity-meter. Keywords automate read meter, low voltage carrier, remotely control, network 电能自动抄表系统是一种采用通讯和计算机网络技术，将安装在用户处的电能表所记录的用电量等数据通过遥测传输汇总到营业部门，代替人工抄表及后续相关工作的自动化系统。采用此方式不仅能节约大量人力资源，更重要的是可提高抄表准确性，供电管理部门能得到及时准确的数据信息，如电能需量、分时电量和负荷曲线等，同时电力用户不再需要与抄表者预约时间。 1.远程自动抄表计费系统的发展 随着电能计量表由传统的机械式、电子式脉冲电能表向多功能电子式电能表的发展，远程抄表计费系统也经历了一个从集中式系统向分布式、网络化、开放式系统转变的发展过程。电量数据采集也同样从集中式脉冲处理系统发展为分布式直接传输系统。 采用集中脉冲方式的系统，电能采集和传输是以电能脉冲计数为基础的，在厂站需增加中间转换器用来存储和传输根据脉冲计数值而得到的电能信息。数据采集中心不能直接与电能表通信，不能实现现代电能管理系统所必须的对电能表参数的下载功能。 脉冲电能表在80年代占主导地位，但90年代后分布式直接传输的智能电表越来越普遍，且近年来的新型固态智能化多功能表的发展，使得先进的分布式直接数字传输系统成为可能并占据主导地位。 2.远程自动抄表计费系统的构成 远程自动抄表系统主要包括4个部分：具有抄表功能的电能表、区域集中中心、抄表交换机和中央主控机房。区域集中中心是将多台电能表连接成本地网络，并将它们的用电量数据集中汇总，其本身具有通信功能且含有专用软件。当多台区域集中中心需再联网时所采用的设备就称为抄表交换机，它可与公共数据网接口。有时区域集中中心和抄表交换机可合二为一。中央主控机房是利用公用数据网，将所得电表数据抄回并进行处理的计算机系统。 2.1电能表 具有自动抄表功能且能用于远程自动抄表系统的电能表有脉冲电能表和智能电能表两类。 2.1.1脉冲电能表能够输出与转盘数成正比的脉冲串。根据其输出方式的不同又可分为电压型脉冲电
浅谈电能计量自动抄表技术 发表时间：2018-10-17T10:14:59.823Z 来源：《电力设备》2018年第19期作者：连伟良 [导读] 摘要：传统的人工抄表模式存在着很多缺陷，如存在抄表效率低、成本高、准确性差等问题。 （广东电网有限责任公司东莞供电局广东东莞） 摘要：传统的人工抄表模式存在着很多缺陷，如存在抄表效率低、成本高、准确性差等问题。随着技术的不断发展，计量自动抄表系统在电力部门得到广泛的应用。本文目前对计量自动抄表技术进行了概述，对计量自动抄表系统主要组成中的各个单元如主站系统、采集器、集中器、电能表进行解释。研究电能计量自动抄表技术的现状，探讨计量自动抄表系统在现实应用中出现的问题。 关键词：自动抄表；集中器；采集器；电能表；通信方式 引言 随着我国电力工业的迅猛发展，特别是广东沿海的经济发展更为超前，电网改造的深入以及“一户一表”制的推广和实施，使的户表数量大增，电力部门管理的计量设备越来越多，管辖范围越来越大，直接导致人工抄表工作量的急剧增加。利用现代化的技术手段进行及时准确的抄表，成为电力市场营销发展的必然趋势。自动抄表是信息时代发展的趋势，提高了现代抄表数据管理的科学性和先进性。自动抄表系统不仅节约了大量的人力和时间，计量准确性高，而且全面实现计量自动采集、分析与计费功能的自动化系统是电网企业在市场竞争的有力手段。 1.电能计量自动抄表系统的构成和特点 电能计量自动抄表系统主要由三个子系统构成，分别为前端采集、通信方式和中心处理子系统。 1.1.前端采集子系统 前端采集子系统主要由电能表、采集器和集中器组成。 1.1.1.电能表 电能表是电力部门与用户完成电量结算的计量依据，目前分为感应式电能表和电子式电能表，其中大部分城镇用户为了配合自动化抄表，已经开始使用脉冲式感应电能表。电子式电能表原理、生产工艺复杂、价格贵但是功能齐全，是自动化抄表的最理想选择。 1.1. 2.采集器 根据数据的采集方式可以将电能计量自动抄表系统中采集子系统分为本地抄表和远程抄表两种。 本地抄表采集子系统是通过红外转换装置将电量信息变为红外信号，抄表工作人员只需要利用专门的抄表装备就能准确的读取电量数据，并记录下来。 远程采集抄表系统则是利用光电转换器的机电脉冲式电表，加装在电子式电能表前端，将电量信息转换为脉冲信号进行采集，利用电能表表盘转数转换成脉冲信号计算电量。计算公式为： N=D+r/K 式中N为采集器计算得出的电能表当前指示数；D为安装采集器时电能表实际指示数；r为采集器累计脉冲数；k为电能表每KW*h输出脉冲数。 1.1.3.集中器 集中器是数据集中处理器。一个集中器管理连接的所有的采集器和通过RS-485数据传输的电能表。集中器的主要功能是定时访问采集器和电能表的数据并存储，及根据指令上传存储数据至中心处理子系统。 1.2.通信子系统 通信子系统是联系中心处理子系统和前端采集子系统的中间系统，是将前端采集的电量信息传输到处理中心的信道。根据传输环境的不同，信道介质构成也不同，最常见的有光纤传输、无线传输、和电力线电力线载波传输等三种。 1.3中心处理子系统 中心处理子系统是分析和处理数据的环节，处于电能计量自动化系统的终端，负责接收来自计量自动化终端和低压集中器的电能数据，并对电力负荷进行实时的监视和控制。 2.计量自动化抄表的功能 计量自动化抄表应具备基本功能和扩展功能，这两种都是利用软件和硬件实现的。对于不同的抄表系统其功能不尽相同。 2.1.基本功能 2.1.1抄表通信功能 利用采集器和集中器对电能表数据的采集、存储，通过不同的方法把这些数据自动传输给中心处理子系统，这是自动化抄表的基本功能。它对数据的准确性和数据传输的可靠性有严格要求，采集和传输的数据除了电能指示数，还包括功率、最大需量、功率因数、电流、电压及电能表的工作状态等。 2.1.2设置功能 系统在运行前，需要对系统进行参数设置保证系统正常工作。 2.1.3终端数据维持功能 在断电或者其他特殊情况下，集中器和采集器对数据都能进行有效的保护，做到数据不丢失，从而保证数据的连续性和准确性。 2.2扩展功能 扩展功能主要有统计分析功能、接口功能、本地功能、事件记录功能等。 3.通信方式 目前采用的通信方式主要有无线通信、电力线载波、光纤通信。 3.1无线方式 无线方式是指集中器的上行信道采用无线通信或者集中器与移动抄表设备和集抄设备采用无线通信。一种方式适用于移动3G网络的无线通讯系统；另一种是手持无线抄表器进行近距离无线抄表。
浅谈远程自动抄表计量技术 摘要】本文简单介绍了电能计量自动抄表技术的背景，并阐述了电能计量自动 抄表系统的结构和特点。从采集器、集中器和电能表，以及通信信道等方面阐述 了电能计量自动抄表技术的当前状态，指出电能计量自动抄表技术在电力线载波 通信、无线扩频通信、复合通信和自动抄表的安全性等方面的研究热点和发展方向。 【关键词】自动抄表；计量；技术 1.电能计量自动抄表技术沿革 传统抄表方式存在着各种问题，包括效率低、成本高、误差大等方面。实际 工作不能规范化，数据采集不及时、耗费人工多等问题。近年来出现了将电能计 量数据自动采集、传输和处理的电能计量自动抄表系统。 2.电能计量自动抄表系统的构成和特点 典型的电能计量自动抄表系统主要由前端采集子系统、通信子系统和中心处 理子系统等三部分组成。 2.1通信子系统 通信子系统是把数据传送到控制中心的信道。为了适应不同的环境条件以及 成本要求，通信子系统的构成有多种方案。按照通信介质的不同，通信子系统主 要有光纤传输、无线传输、电话线传输和低压电力线载波传输等四种。光纤通信 具有频带宽、传输速率高、传输距离远以及抗干扰性强等特点，适合上层通信网 的要求。但因其安装结构受限制且成本高，故很少在自动抄表系统中使用。 2.2中心处理子系统 中心处理子系统主要由中心处理工作站以及相应的软件构成，是整个电能计 量自动抄表系统的最上层，所有用户的用电信息通过信道汇集到这里，管理人员 利用软件对数据进行汇总和分析，作出相应的决策。如果硬件允许，还可直接向 下级集中器或电能表发出指令，从而对用户的用电行为实施控制，如停、送电远 程操作。 由于抄表要处理的数据量大，因此要求中心工作站的硬件必须有一定的运算 和存储能力。软件上要求操作系统稳定可靠，抄表软件必须具有处理大量数据的 能力。典型的抄表软件具有如下功能：远程设定抄表集中器和采集器内的参数； 抄收整个系统中所有电能表的数据；使中央控制站可远程地对用户电能表进行断 电和送电控制；运行数据库可生成用电量日报、月报，进行电费结算；使系统可 进行查询管理，对异常用户给予告警提示。 2.3前端采集子系统 按照采集数据的方式不同，电能计量自动抄表系统可分为本地自动抄表系统 和远程自动抄表系统两种。 本地自动抄表系统的电能表一般加装红外转换装置，把电量转换为红外信号，抄表时操作人员到现场使用便携式抄表微型计算机，非接触性地读取数据。远程 采集系统由电子式电能表或加装了光电转换器的机电脉冲式电能表构成系统的最 前端，它们把用户的用电量以电脉冲的形式传递给上一级数据采集装置。 3.电能计量自动抄表技术的研究热点和发展趋势 近两年在自动抄表技术领域形成了以下一些研究热点和发展趋势。
摘要 随着我国社会经济的发展，居民用电量剧增。传统的人工抄表收取电费的方式，已不能满足现代化管理的要求，实现多用户能耗仪表的自动抄表已经成为可能，特别是建设部提出来的小康型住宅小区的规划要求，并逐步实行能耗仪表出户的统一管理，实现微机自动检测、计量和收费。本文针对目前居民小区的电能计量中实际存在的各种问题，设计了一种实用的远程自动抄表系统。该系统具有成本低廉、计量准确、工作稳定可靠和系统安装维护方便等特点。 本文对整个抄表系统进行了较为全面的设计，着重对系统底层的能耗数据的采集和集中、数据通信网络和通信方式等做了较为详细的设计。在硬件上对CPU 数据存储及其监控电路、数据传输、通信标准、时钟电路、串口扩展、电能采集和显示电路都做了详细的论述。并且广泛应用的 RS-485 电气接口的串行通讯技术作为通讯方式。在软件上对数据进行采集、通信、显示子程序、校验子程序等做了详细的说明。同时，本文还对系统中的干扰问题进行了深入细致的分析，并在硬件和软件上担出了有效的抗干扰技术。 该远程抄表系统实现了多用户的电能信息的远程自动抄录，能够实现住宅能耗计量的高质量和高效率管理。 关键词：远程抄表；数据通信；AT89C51；RS-485
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1 学院本科毕业设计（论文）Abstract Abstract With social and economic development electric power is used increasingly, Traditional charge of electric fare by manual labor can’t satisfy the demand for modern man management. Automatic meter reading system (AMRS) has a possibility to be put into reality. Especially for the well-to-do uptown, the Construct Department of China has demanded to realize automatic meter reading, measuring and charging with computer. This article aims at the existing problems. Thus, I designed an automatic meter reading system of calorie. The strong point of this system is: lows cost, precise measuring, stable working, and easy to install and maintain. The article gives an all-round design of this system. It expatiates on detail designs of data capturing and collecting, data communication network and mode. In this thesis, about the hardware, a particular explanation of the choice of CPU、inspect circuit、data memory etc were given. And it uses asynchronous serial communication technology based on RS-485 electric interface as communication means. The software ,we give the program of impulse collection、communication、display and so on. At the same time, the noise questions existing in the analyzed and the effective anti-noise methods on hardware and o software are presented. This Long-distance meter reading system realizes the multi-user power information remote automatic transcribing, can realize residential energy consumption of high quality and high efficiency metrology management. Keyword: Remote meter reading; Data-communication; AT89C51; RS-485 II
电力线载波自动抄表系统设计与研究 王振朝，郭伟东，王伊瑾 (河北大学电信学院,河北保定071002） 摘要：本文设计实现了一种基于电力线载波通信技术的自动抄表系统。首先介绍该系统的整体结构及技术特点。然后通过对系统中载波信息电表的软、硬件设计方案介绍说明电力线载波通信功能的实现。最后对系统通信性能进行测试，对提高载波通信可靠性的技术措施进行了探讨。 关键词：电力线载波通信；自动抄表；载波信息电表 中图分类号：TP18文献标识码：A ·计算技术与自动化· The Design and Resear ch on Power Line Communicat ion Aut omat ic Reading Met er Syst em WANG Zhen-chao，GUO Wei-dong，WANG Yi-jin (College of Electronic and Information Engineering,Hebei University,Hebei Baoding071002) Key words:power line Carrier communication;AMR;Carrier information meter 近年来，随着我国住宅产业和电力事业的高速发展，供电部 门仅依靠传统的人工抄表，在实时性和准确性等方面都存在着 严重的不足。建立一种新型的自动抄表系统已成为电力企业的 重要课题。自动抄表系统简称AMRS(Automatic Meter Read－ ing System)，是一种采用传感、通讯、计算机网络技术完成抄读 和处理用户消耗能源的智能化管理系统[1]。它集计量、数据采 集、处理、通讯、管理于一体，并对城市居民户用耗能信息加以综 合处理的系统。近年来，这一技术在国内外应运而生，而且发展 非常迅速。 1自动抄表系统现状 近年来，自动抄表系统在国内外发展迅速，并已步入实用阶 段。系统中最关键的研究在于通信方式的选择，它占据了投资的 相当大的部分。选择一种合适的通信方式，可以在很大程度上提高系统的可靠性和实用性，从而使系统得到广泛的推广。目前国内外研究中常见的自动抄表系统数据传输方式主要可以分为两种： （1）独立总线通信方式。包括RS485总线等通信方式。此方式需另外铺设专用的通信信道，耗资较大，还给住户带来不便，难以在实际中推广[2]。 （2）无线通信方式。包括无线电通信和红外通信等方式。此方案技术成熟，通信成功率高，传输频带宽，通信容量较大，安装调试方便。但其设备及安装成本较高，且易产生信道相互干扰。所以这种通信方式的使用场合有一定的限制，在自动抄表系统中多作为上层通信方案而不用于底层通信通道[3]。 （3）低压电力线载波通信方式。低压电力载波通信（Low-Power Line Carrier Communication，L-PLC）是利用现有的低压配电线路（220V或380V交流供电线路）作为通信介质，实现数据、话音、图像等综合业务传输的通信技术。PLC技术充分利用现有的电力线资源实现数据的传输，建设速度快，投资少，连接方便，覆盖范围大。基于低压电力线载波通信技术的自动抄表系统，无需线路投资，自动化程度高，易于与用电管理系统连接，其独特的优势给实际推广带来了极大的方便，应用日益广泛。是目前主要的发展方向[4]。 2电力线载波自动抄表系统结构 低压电力线载波自动抄表系统是集电表数据采集、载波传输、数据存储、数据通信、数据处理及通断电控制等功能于一体的自动化系统。系统具有三层结构，即抄表管理中心、载波集中器、载波信息电表和多路采集终端。系统结构如图1所示： 图1载波自动抄表系统结构图 2.1抄表管理中心 抄表管理中心由抄表管理计算机和上位机抄表管理系统软 件组成，是抄表管理人员与本系统直接交流的部分。管理中心负 责将数据集中器传输上来的用户电量信息汇总、整理后加以处 理，提供给收费系统、用电管理系统使用。并通过上位机管理系 统对辖区各载波集中器和载波电表进行管理，定期抄取集中器 的数据。最后，还可以通过与银行建立合作关系，把管理中心的 数据库和银行联网，由银行从用户在该行的存款账户上扣取电 费，实现收费方式的全自动化。 2.2载波集中器 载波集中器是载波通信的中央设备，安装在低压配电变压 器的低压侧，是整个系统的中心层。它向上通过公用电话线或 GSM数据通道与抄表管理中心通讯，接收抄表管理中心的指令， 自动完成电表数据抄录。向下通过低压电力线载波通信方式汇 集该配变下所有载波信息电表和采集终端的数据，定时或不定 时抄录载波信息电表和采集终端采集到的用户电量数据，并根 据设置将数据保存。此外还需根据抄表管理中心的指令向载波 表或采集终端发送用户供、断电分合指令，完成对用户的远程 供、断电控制工作。 2.3载波信息电表 本方案中设计的是单相电子式载波信息电表。其位于用户 端，直接采集用户电量数据，通过电力线载波通信方式向上传输 给数据集中器。载波表集计量、显示、通讯功能于一体，具有外围 元器件少、结构简单、可靠性高、载波通信能力强等优点。更适合 用户比较分散台区的自动抄表，既规范又有一定的价格优势。 2.4 多路采集终端 ４３