应用于抄表系统的多信道载波路由器设计与实现

【 文章编号 】１０ — １１ ０００ — １６ ０ ０８ １５ （ １）１ ０ １— ２ ２
力行业正在投入大量资金对城 网和农 网的电表和线路进行改
造 ， 明确 规 定 尽 快 实现 “ 户 一 表 、集 中抄 表 、银 行 联 网 ” 一 的 目标 。远程 自动 抄 表 系 统 可 以准 确 、 自动 、 集 中 、 定 时地
【 关键词】无线；Ｇ ＲＳ Ｐ ；电力载波 ；集中器；单片机 【 中图分类号 】Ｔ ３ ３ Ｐ ９ 【 文献标识码】Ａ
传 统 的 人 工 抄 表存 在 着 不准 确 、不 及 时 、收 费难 、 不 可 控 制 的缺 点 。随 着 电 力 数 字 化和 社 区数 字 化 的发 展 ，现 在 电
数据信息的可靠性、安全性、工程造价与施工周期 、系统维
护 费 用 以及 可扩 展 性 等 因 素 ， 上层 为 Ｇ Ｒ通 信 信 道 、 下层 为 ＰＳ 低 压 电力 线 载 波方 式 的双 层 结 构是 未 来 自动 抄表 系 统 的 发展 方向。
可配置成不同时间范围的看 门狗定时器 （ 通过ＳＲ Ｆ 的位设置） 。 存储器采用Ｉ 总线接 口的存储器２Ｌ ３ ，具有读写速度快 ， ｃ ４Ｃ２ 体 积 小 ， 口简 单 ， 用寿 命 长 的特 点 。 钟 电路 采 用 Ｄ １８ ７ 接 使 时 Ｓ ２ ８
２１ ０ ０年第 １ 期
（ 第 １ ５期 ） 总 ２ 大 众 科 技 ＤＡ ＺＨＯＮＧ ＫＥ Ｊ
Ｎｏ． 。 ０ ０ １ ２ １
（ ｍｕ ｔ ｅｙＮ ．２ ） Ｃｕ ｌ ｉ ｌ ｏ１ ５ ａｖ
无线远程 电力抄表 系统 的设计 与实现
禹 玺 ’ 宋 守云 ２
５ ００） ｆ． 乡市高级技 工学校 ，河南 新 乡 ４ ３０ ；２河南机 电高等专科 学校 ，河南 新 乡 ４ ３ ０ １ 新 ５ ００ ，

能计量管理办法 ，都是采用人工抄表。每 月由电力管理部门派专人到电能表安装的 各个用户 ，上 门进行数据读取和抄录 ，然 后对数据进行统计和收费。②Ｉ ｃ 卡抄表 ，
程抄表系统的重要组成部分 ，是系统通信 节点公用一条数据通道，各个节点可以相 的纽带 ，起着关键作用 。４ 客户 电子脉冲 互连通 ，当某一个节点发生故障时 ，不会 表，该部分主要负责提供标准宽度的脉冲 对整个网络产生影响。 信号。远程抄表系统的工作流程主要是由 三 、基 于 Ｇ Ｐ Ｒ Ｓ 的远 程 抄表 系统 和 通
：
Ｑ ｉ 王２
Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｎｅ Ｗ Ｔｅ ｃ ｌ ｍｏ ｌ ｏ 西ｅ ｓ ａ ｎｄ统通 信方式 的设 计
谌 瑁
（国网四川省电力公 司 自贡供 电公 司，四川 自贡 ６ ４ ３ ０ ０ ０） 摘 要：本文介绍 了电能表远程抄表 系统和抄表方式 ，以及抄表 系统的通信方式和基于Ｇ Ｐ ＫＳ 的远程抄表 系统和通信方案
方式获取电力客户的用户信息 ，电量负荷 等数据信息，然后对信息进行处理 ，根据 需求进行数据统计和电费计算 ，同时连接 银行结算系统 ，实现用户通过银行 自助缴 方式根据各地域经济发展水平的不同大致 费。②采集终端作为低端设备 ，主要负责
、
分 为人 工抄 表 、掌上 抄表 、Ｉ Ｃ 卡抄 表 和无 对用 户 的电表 数据 进行 采集 和存 储 ，当集 线抄表等多种方式。①人工抄表，在经济 中器 需要 这些 数据 时就 会将 相关 数据 发给 发展相对落后 的地区，都是采用传统的电 集中器。③集中器 ，集 中器是 电能表远
Ｉ Ｃ 卡 电表 是现 在 比较 普及 的 电表 ，是 以Ｉ ｃ 安装 在客 户端 的 电能表 根据 相关 脉 冲信号 信方 案设计 卡作 为介 质传 输 电能 数据 ，通 过 在 电表 中 来对 用 电情况 进行 记 录 ，然 后采 集器 和数 该系统主要 由系统 主站 、集中器和 加装 负荷 控制 模 块来 实现 电量 统计 和结 算 据集 中器对电能数据进行采集和处理 ，再 采集终端三部分构成 ，从而做到对数据的 的智能型电表 。Ｉ ｃ 卡电表可以自动查询数 通过相关通信通道传输到系统主站。具体 采集 、通信、接收和处理 ，该系统的下层 据 ，不需 要人 工 抄表 和收 费 ，降低 了 电力 的工 作流 程如 图 １ 所 示 。 由图 １ 可 以看 出 ， 由采 集器 对 采集 终端 的数 据进行 采 集和 处 Ｐ Ｒ Ｓ 技 术 ，由主 站 进 相关部门的管理成本 ，提高了经济效益。 数 据传 输 由客 户 电表 到 电力 管理 部 门的系 理 ，上 层 通 信 采用 Ｇ ③电力载波 自动抄表系统 ，该系统是利用 统主站的整个过程都运用到通信技术 ，所 行数 据的 收集和 统计 。 电力线路作为通信媒介，由专门的采集端 以 ，要选 择高 质量 、抗 干扰 能力 强 的通信 １ 底层通信方式。该系统的底层通信 对 电能表 数据 进行 采 集编 码 ，然后 通过 电 技术 才能 有效 完成 电力 管理 部 门的 电能 的 方 式 采用 Ｒ Ｓ 一 ４ ８ ５ 专 线 方式 实 现 采 集 终 端 线传送，在接收端将数据信号还原。这种 远程 系统管 理 。 与集 中器 的通 信 ，这种 方 式可 以增加 节 点 方式 充分 利用 了现有 的 电力 网络 ，操作 简 二 、电能表远 程抄表 系统 通信方 式 数 ，增强 了系统 的抗 干扰 能力 ，提 高 了性 单，成本也比较低 ，覆盖范围大，与电网 １ 通 常 情况 下 ，大 多数 远程抄 表 系统 能也保证了信号的稳定。 的覆盖率相同，可以遍布全国各地。④掌 采用分布式结构。这种结构由上下两层构 ２上层通信方式。由集 中器将打包好 上抄表系统，该系统采用蓝牙技术对电表 成。上层系统主站与集中器之间的通信网 的数据发送给 系统 主站 的通 信方 式采用 数据 进行 读取 ，并 能 够进行 送 电 和断 电的 采 用 的是 星形结 构 ，下层 的采集 器与 集 中 Ｇ Ｐ Ｒ Ｓ 无线传输的方式 。主要是通过集中 控制 ，它 由掌上抄表器 、广电采集器和管 器之间的通信通道采用的是总线型结构。 器安装相关的Ｇ Ｐ Ｒ Ｓ 模块 ，使无线数据通 理计算机三部分组成。但这种抄表系统成 这种结构模式的形成是与我国的电网发展 信模块来实现和系统主站之间的传输 。这 本 比较 高 ，不 利 于 推 广 。⑤ 远 程抄 表 系 实际 国情相 关 的 。由于 我 国的 电网覆 盖面 种方 式具 有很 长 久 的持续 性 ，数据 的存 储 统 ，该系 统是 利用 电 子和传 感 技术 ，通 过 积大 ，组 网的结 构 比较 复杂 ，电网线 路遇 速度 和下载 速度 也 比较快 。 对 传 统 的水 、电 、气表 进行 改进 ，作 为 远 到的各 种 干扰 比较 多而且 抗 阻变 化大 ，这 结语 随着 电力 现代化 的向前 发展 ，电 能远 传表 ，把传感器传出的数据转换成数字信 就对电力线路的通信传输提出了更高的要 号发 送到采集器 ，最后通过 网络上传统 求 。 同时也 是对 电能 表远 程抄 表 系统 的安 程抄 表系 统不 仅要 满 足用 户使 用 的方便 和 计 ，完 成 自动抄 收 。 全 便捷 与可靠 性方 面 的更高要 求 。 快捷 ，实 现 远程 自动 读取 电表 数据 和 通过 ２远程抄表系统的定义 。远程抄表也 ２上 层 通信 方案 和底 层 通信 方式 。 由 银行 自助 缴 费 ，还要 能够 根据 电力 基础 数 叫 自动抄表，原理是通过对计算机网络、 于在 电能表 远程 抄表 系统 中 ，上 层通 信大 据对 区域 用 电情 况进 行整 体分 析 ，进一 步 微 电子和传感技术的读取 和处理数 据能 多采用 的是 星形 结构 ，这 种 结构 由一个 中 推动 电力管 理 的现代 化 。 力 ，把居民的水、电、气信息进行综合处 心 和分 别与 中心 相连 的节 点组 成 ，上层 通 参考 文献 理 的 系 统 。这 种 系 统 的开 发 运 用 ，使 得 信 在远 程抄 表 系统 中是 以供 电管 理部 门 的 ［ １ 】 胡云 ． 几种 电能表 远 程抄 表 系统 的分析 水 、电 、气企 业解 决 了上 门抄 表收 费 的麻 系统 主站 为 中心 、以分散 在 各个 变 电区域 与 比较 Ⅱ 】 ． 低 压 电器 ，２ ０ １ １（ Ｏ ９ ）．

Ａ ｂｓｒ ｃ ： Ｔｈ ｓｐａ ｅ ｎ ｒ ｄｕ ｅ ｈｅ ｃ ｔａ ｔ ｉ ｐ ｒｉ ｔｏ ｃ ｓ ｔ ｏｍ ｐ ｉｉ ｎ ｏｓｔｏｎ ａ ｄ ｗｏｒ ｉ ｇ ｐ ｎ ｉ ｌ ｆｏｎ ｎ ｆ ａ ｈｇｈ— ｅ ｉｉ ｌｅ ｔｖ ｅ ｅ －ｅ ｄｉ ｋ ｎ ｒ ｃ ｐｅ ｏ ｅ ｋ ｄ ｏ ｉ ｐｒ ｃ ｓｏｎ ｃｏ ｌｃｉ ｅ ｍ ｔ ｒｒ ａ ｎｇ ｉ ｉ
关键词 ：电力载波； 单 片机； ＦＫ 调制解调 器 Ｓ；
Ｄｅ ｉ ｎ ａｎ ｒ ａ ｉ ａ ｉ ｆｔ ｏ ｌｃ ｉ ｅ ｅ — ｅ ｄｉ ｙ ｔ ｍ ｔ ｗｅ ｎｅ ａ ｒ ｅ ｓｇ ｄ ｅ ｌｚ ｔｏｎ ｏ ｈｅｃ ｌｅ ｔｖｅｍ ｔ ｒ ｒ ａ ｎｇ ｓ ｓ ｅ ｗｉｈ ｐｏ ｒｌ ｓｃ ｒ ｉ ｒ ｉ
ＹＡＯ ｎ— ｈ ， Ｃｕ ｚ ｉ ＺＨＡ ＮＧ — ａ Ｇｕｉｘｉｎｇ
（ ｅ ｇ ｈ ｕＲａｌ ｙＶ ｃ ｔ ｎ ｌ ｅ ｈ ｉａ ｌ ｇ ， ｅ ｇ ｈ ｕ４ ０ ５ ， ｉａ Ｚｈ ｎ ｚ ｏ ｉ ｗａ ｏ ａｉ ａ＆Ｔ ｃ ｎｃ ｌ ｏ Ｃｏｌ ｅ Ｚｈ ｎ ｚ ｏ ５ ０ ２Ｃｈｎ ） ｅ
ｇｅｔ ｉ ｅ Ｒ ｒｌ ｃｅｋ ｕ ｄ ｅｐ ｌ ｄ—ｉ ｅｉｇｐｏ ｅｓ ｎｗｈｃ ｃｅｓ ｔｅｓｓ ｍ’ｐｅｉｏ ｎ ｎｉａ ｎ ｒａｌ ｗ ｔ ｔ Ｃｃ ｃ ｃｏ ｔ ｕｓ ｓ ｅｄｔ ｒ ｒｃ ｓｉ ， ｉｈｉ ｒａｅ ｔ Ｓ ｒｃｓ ｎａｄａｔｊｍｍｉｇ ｙ ｈｈ Ｃ ｉ ｅｈ ｎ ｈ ａ ｔ ｅｉ ｈ ｎ ｏ ｎ ｙｅ ｈ ｉ －
摘要 ：介绍 了一种 高精度 的电力载波智 能抄表 系统的组成和工作原理 ，并介绍 了软件和硬件的 实现方法。通过使用 高性 能电 力载波芯片确保数据在 电力线上准确可靠地传送，Ｃ Ｃ循环校验和脉冲边沿抖动 处理使得数据误码率大幅度降低 ，增加 了系 Ｒ 统的精度 和抗 干扰 性；通 过中断处理进一 步提 高பைடு நூலகம்系统对命令响应的 实时性以及数据 采集的高精度要 求。

电力远程抄表系统中集中器硬件的设计与实现摘要：由于我国经济的迅捷发展，居民用电的越发普及，电力运行系统的逐渐完善，使得原始的人工抄表的模式已经无法满足现有电力系统的发展需要，因此，电力远程抄表系统成为现在电力运行系统中急需完善的一部分，而集中器更是远程抄表系统的重中之重。

本文对如何将集中器的网络技术，通信技术以及自控技术融为一体，从而实现自动完成对远程收集、记载、实时监测、统计数据、分析数据以及供电控制等管理来调控各个用户的用电情况进行论述。

通过对电力远程抄表系统中集中器硬件设计与实现等方面进行深入研究与分析，最终完成较为成熟的方案，使我国的电力运行系统进一步完善。

关键词：远程抄表系统；集中器；嵌入式系统在21世纪以前，电力部门对电力管理的方式主要是以居民用电后人工抄表缴费方式为主。

传统的人工抄表方法工作量庞大，数据的准确度也难以得到保障。

就此问题，国家供电部门全面开展信息采集项目的研究，使得电力远程抄表系统这一方向备受关注，促使自动抄表系统的仪器与设备的需求量剧增。

本文提出了关于作为远程抄表系统运行核心的集中器的设计方案与思路，这将为以后研究与设计制造更加经济适用的远程抄表系统提供支持有力的理论依据。

1 集中器的硬件设计与实现的意义与传统的人工上门抄表数据信息，然后将收集的数据和信息记录在案，再将费用按固定费率计算，最后信息由上级主管部门存档相比，集中器的硬件的开发与研究，无论是对于个人还是对于国家来说，其优点都是不言而喻的：首先和传统的人工抄表模式相比，劳动强度得到了极大程度的降低；其次是抄表的效率也有明显的提高，便捷准确；之后对各种数据的能够更加安全有效的存储，也方便对历史数据进行迅速查找和汇总统计；然后是通过计算机系统对用电数据自动的进行统计与分析，方便各管理部门能够及时掌握居民用电状况以及运行的变化情况的信息，从而有利于及时排查故障以及网络通道的更新换代；接着方便对全国家、全地区范围内的电力管理实施标准化、规范化、合理化；之后有利于对同一地区、同一行业实行用电收费标准的动态管理和错峰定价以及梯度定价，改善了各种收费方案的合理性和科学性；最后不仅仅满足了国家现代化、信息化建设的需要，而且信息技术、电脑技术的广泛应用是对于提升行业和部门的管理水平、决策能力来说是不可或缺的。