基于电力线载波的远程自动智能抄表系统

１ 言 ．引
调 制 解 稠 器 集 成 电路 ． 有 接 具
收和发送数据的全部功能 ． 在 采集 器 中它把信 息 发送 到 电 力 线 上 Ｓ＂ ３ Ｉ ５ ７除 了具 有 数 ７ 据 接 收 和发 送 功 能 外 ． 具 有 还 载 波 侦 听 功 能 ． 目 的也 是 为 其 提 供有 效 的 电 网运 行 参 数 该 系统 的实 现 是 迈 向配 电 自动 化 的 了保 证 数 据 准 确 可 靠 地 传 送 第一步． 具有 广 阔 的 应用 前景 Ｓ７３ Ｔ ５ ７采 用 频 移 键 控 （Ｓ ＦＫ） ２ 系统 的 结构 和 功 能 ． 方 式 ， 用 的栽 波 频 率 为 １２ 使 ３． 该 系 统 的 结 构 如 罔 ４ ｋＩ，数 据 传 送 速 率 为 １０ ｂｔ 。 时 钟 电 路 采 用 Ｄ １８ ７芯 ５Ｉ ｚ ２ ０ ｉｓ ／ Ｓ２８ １ 示 ，由五部分组成 ： 所 片 ， 有万 年 历 时钟 。 有 电 池 可保 证 掉 电 时钟 不停 。看 门狗 电 具 吉 电 能表 、 集 器 、 中 器 、 采 集 路 采 用 ＭＡ Ｓ ３ 防止 单 片 机 死 机 Ｘ １． 通 信模 块 和 主 站计 算 机 ３ ． 中器 ２集 电 能表 大体 上 呵分 集 中器 可在 ～ 个 变 压 器 下设 置一 个 ．主要 负责 数 据 的传 送 为 两种 类 型 ： 电式 和全 机 与接 收 ． 图 ３所示 中器 也 以 Ａ ８Ｃ ２为 核 心 ． 过 ５ ７ ３ 如 集 Ｔ９５ 通 Ｔ ５７ 电 子式 机 电式 电 能表 可 接收采 集器发送到 电力线上的数据 ． 加存储 到 Ｒ 累 ＡＭ． 系统 本 的 ＲＡ 芯 片选 用 Ｄ ｌ 公 司 的 Ｄ １ ２ Ｙ． Ｍ ａａ ８ Ｓ ２ ５ 该 片 是 一 种 容量 为 通 过 安 装 在 电 能 表 内 部 图 １系统结构圈 的 光 电转 换模 块把 电能 表 圆 盘转 动 时 的信 号 转 换 成 脉 冲 电 信 号 ８ ｘ Ｋ ８的 ｇ Ａ 具 有 掉 电保 护 功 能 ． 防 止 意 外 而 导 致 的 数 据 Ｒ Ｍ． 能 输 出 电子 式 电 能表 可 直接 输 出 电信 号 电能 表输 出的 电信 号 丢 失 主 站 计算 机 之 问 通 过 ＭＯ Ｅ 进 行 通 信 ． 全 Ｄ Ｍ 向主 站 传 送抄 送 入采 集 器 进 行 电能 的计 算 、 Ｊ和 存储 。 累ｊ ｕ 表 信 息 ． 接 收 控 制 命令 并 采 集 器 用 于 同 时采 集 多 个 用 户 电能 表 的 电量 信 息 ． 过 电 ４ 系 统 的 软件 设 计 通 ． 系统 的 软 件 没计 包 括 采 集 器 部 分 、集 中 器 部 分 和 主 站 计算 力 载波 通 信 将 数 据传 送 给 集 中 器 、 集 中器 。 能够 按 照设 定 的 抄 表时 间 。 天 自动 采集 各 蚪户 电 机 部 分 面 主要 给 出主 站 计 算 机部 分软 件 设 计 部 分 软 件 设 每 Ｉ 下 这 能 表 的 累 计电 量 ． 回送 主 站计 算 机 ． 时 响 应 主 站计 算 机 的 各 种 计 又 包 括 通 信 软 件 设 计 和 主 站 管 理 软 件 设 计 ． 采 用 Ｖ 及 均 Ｂ设 计 ， Ｖ Ｂ为 可 视 化编 程 软 件 ． 有 丰 富 的控 件 供 选 ｊ ， 能 强 大 ． 有 具 ｛功 ｊ 具 通 信 命令 。 通 信模 块 通 信 模 块 用 束实 现 主 站 计 算 机 集 中器 之 问 的 很 好 的 数 据 库 管理 功 能 。 通 信 。通 信 模 块 可 以是 公 用 电话 网 、 Ｓ 网 、Ｐ Ｓ 扩 频 通 信 系 ４１ 信 软件 ＣＭ ＧＲ 、 ．通 统 和 专线 等 各 种 方 式 ． 文 选 用公 用 电 话 网 本 通 信 软件 包 括 拨 号 、 机 、 挂 ［ ｝ 主站 计 算 机 主 要 是 接 收集 中器 传 送 过 来 的 用 户用 电量 数 查 询 和 电 表 参 数 设 置 。 ，Ｉ Ｄ Ｍ Ｔ命 令 集 拨 号 ． 过 通 据 ， 生 成 收 费表 。可 设 置 电 表 的各 种 初 始 化 数 据 参 数 ， 过 主 ＭＯ Ｅ Ａ 并 通 站计算 机 ， 理人 员 可 以随 时 获取 所 需 要 的各 种 数 据 和 信 息 ， 管 它 使 串 Ｅ 的 Ｄ Ｔ引 脚 变 为 低 电 ｌ Ｒ 是 系统 的人 机 界 面 平 挂 机 查 询 软 件 完 成 查 询 电 ３ 系统的 硬 件 设 计 ． 表 内各 种 计量 信 息 的 主要 任 该系统的硬件主要包括采集 器和集 中器两部分 务 ． 要 流 程 图如 图 ４所 示 主 参 数设 置 主 要 用 于 电表 内 ３１采 集 器 ． 采 集 器 的 主 要功 能是 采 集 用 户 电能 表 的 电量 信 息 ．同 时 与 集中器进行通信 。如图 ２所示。 主要器件是 Ａ ８ Ｃ ２ 是一种 其 Ｔ ９５ ， 带 ８ ｙｅ ｋｂｔ ｓ的可反复擦写 Ｆａｈ只读存储 器的低电压 、高性 能 ／ ｓ Ｃ Ｏ 单 片 机 ， 有 体 积 小 ， 本低 ， 靠性 高的 特 点 。 采 用 Ｍ Ｓ８位 具 成 可

样 ． 系统具有较强 的抗窄带 、 整个 宽带、 扫频式 、 快响应式 、
业对供电 质量要求也越来越高。应 用人工抄表的 传统电能管理
模式已经不能满足电力发展的要求 。 为了保证电力系统准确、 安全地运营， 需要实现以城乡集中自动抄表为基础的计量精确、 功能强大的电能计量系统。 在电力线上实现通信有许多技术难点 ， 如节点多 、 隔离
脉冲式 、 多径等各种干扰。经功能、 性能 比较选择 Ｅ １Ｔ作 Ｓ６ 为核心器件 ． 整个系统 以扩频载波通信的方式承载信息， 抗 干扰能力强． 出信号谐波成分少 。 输 可较精确地实现电表的
自动抄收。
多、 干扰大、 阻抗具有较强的时变性等ｌ 因此， ４ １ ， 一直是业界
研究的焦点【 ５ １ 。关于 自动抄表系统的研究 ， 国外起步较早 ， 但
１ 引 盲
随着我国经济的飞速发展． 电力资源需求不断增加， 各行各
实验研究， 但真正推广应用的甚少。 本文研究了在调制方式上采用扩频技术 ，其 中：１ 主 （）
站与集中 器之间的信道， 采用开路扩频调制传输。 针对这段
传输国内的研 究有采 用光纤 的［， ９但费用高 、 １ 利用率低 ； 有 利用ＧＲ Ｐ Ｓ的【 。 ｌ 但一旦间断则不易于再 次联接 。（ ） 中 ０ １ ２集 器与抄表终端之间的信道 ，采用低压电力线扩频技术。这
３１ 系统组成 ．
Ｅ Ｒ Ｍ（Ｉ２ＬＯ） ｍ是对网络地址和测量数据存 Ｚ Ｏ ＭＣ４Ｃ２ Ｐ ￣ 储管理。
（） ３ 信号收发单元 该单元应用 Ｅ １ Ｓ６ Ｔ对信号进行扩频调制解调 ， 并由外围的 耦合电路、 收发电路、 低功耗窄带模拟前端 Ａ Ｅ３１ Ｆ３６ 实现扩频
调制信号的收发及 Ｆ Ｍ解调。

基于电力线宽带网的自动抄表系统的开发
黄瀛
【期刊名称】《电力与电工》
【年(卷),期】2005(025)004
【摘要】介绍了一种基于宽带网络的新型自动抄表系统,利用本系统可实现对居民用户提供电力线宽带服务的同时,为供电部门提供电力抄表服务.
【总页数】3页(P27-28,37)
【作者】黄瀛
【作者单位】福建省电力试验研究院,福建,福州,350007
【正文语种】中文
【中图分类】TM769
【相关文献】
1.基于电力线载波通信的远程自动抄表系统设计和实现 [J], 万照坤
2.基于低压电力线载波的远程自动抄表系统 [J], 彭昱
3.基于电力线载波通信及LabVIEW技术的远程自动抄表系统研究 [J], 郭俊梅;冯丽辉;王宁宁
4.电力线载波通信自动抄表系统开发成功 [J],
5.松下开发出利用电力线进行高清晰度视频传送的家庭宽带网络技术 [J],
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ａ ｃ ｒ ｔｌ ｏ ｌｔ ｄ ｔ ｅ ｓ ｅ ｃ ｉ ａ ｎ ｌｓｓ ｂ ｓ ｇ Ｍａｌ ｂ’ ｏ ｅ ｆ ｌ ｕ ｒ ａ ａｃ ｌ ｔ ｎ ａ ｄ ｓｇ ａ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇ ｃ ｕ ａ ｅｙ ｃ ｍｐ ｅｅ ｈ ｐ ｅ ｈ ｓｇ ｌ ａ ａ ｙ ｉ ｙ ｕ ｉ ｔ ｎ ｎ ａ Ｓｐ ｗ ｒ ｍｅ ｉ ｌ ｃ ｕ ａ ｉ ｎ ｉｎ ｌｐ ｏ ｅ ｓｎ ｕ ｎ ｃ ｌ ｏ ｆ ｎ ｔ ｎ ａ ｄ ｐ ｓ ｅ ｓ ｓａｌ ｔ ｆ ｄ ａ ｔｇ ｓ ｕ ｈ ａ ｅ ｅ ｓ ｐ ｒ ｔ ｎ ｃ ｅ ｐｐ ｉ ｅ ａ ｄ ｓ ｏ ｇ ｕ ｉ ｅ ｓ ｉ ． ｕ ｃ ｉ ， ｎ ｏ ｓ ｓ ｅ ｖ ｎ ａ ｅ ｃ ｓ ｈ ａ ｙｏ ｅ ａｉ ， ｈ ａ ｒ ， ｎ ｔ ｎ ｎ ｖ ｒ ａ ｔ ｏ ｏｏ ａ ｓ ｔ ｏ ｃ ｒ ｌ ｙ
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基 于低 压 电力 电力线载 波远程抄表 系统 ， 并详细介绍 了该抄表 系统的 总体 设计 、 硬件
设计和软件设计等。
关键词 ： 电力线载波； 远程抄表 系统 ； 低压 电网； 载波通信 ； 扩频通信
中图分类号 ： Ｍ ６ Ｔ ７２ 文献标识码 ： Ａ
１ 设 计背 景
１１ 研 究 背 景 ．
收稿 日期 ：０ ２ ０ — ７ ２ １— ３ ２

基于XN5106的集中抄表通讯系统集中抄表系统越来越多的被用于对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控，实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等功能。

在电力集中抄表系统中，电力线载波因其有线通讯，但无需另外铺设线路，安装方便等优点，成为了电力通讯中“最后一公里”的优选解决方案。

本文论述的就是基于讯能科技的XN5106电力载波芯片在集抄系统中的应用。

标签：集中抄表系统；载波通讯；XN5106；1.系统构成电力用户信息采集系统由主站、前置机、集中器、采集器、电能表等部分构成。

前置机与集中器之间采用GPRS通讯，集中器与采集器之间采用电力线载波通讯，而采集器与电能表之间则是RS485通讯。

整个系统框图如下：2. 各系统单元功能2.1 主站具有选择集中器并与集中器进行信息交换功能的设备。

在本抄表系统中，主站包括前置机、应用服务器和数据库服务器三个部分，而前置机则是直接和集中器进行通讯的部分，负责通过各种通讯介质和集中器进行通讯，可以单独运行，在与主站其它部分脱离联系以后（通讯部分还正常），仍然可以维持系统的运行。

2.2 集中器集中器是电力抄表系统中的关键设备，由数据处理单元、数据存储单元、时钟单元、抄表通讯单元、数据传送通讯单元组成。

能够通过下行通道自动抄收本集中器要管理的表计列表，对指定表计进行点抄操作，并具有自动上报功能，可以与上位机软件通讯，传送指定类型的数据或执行特定的操作。

集中器通信单元分为上行、下行、本地三种，上行为集中器与主站的通信信道，下行为集中器与表计或采集器的通信信道，本地为设置和读取集中器参数的通信信道。

上行采用GPRS通讯，GPRS模块采用MC55模块，该模块广泛使用，其性能稳定，安全可靠，适用于欧洲和亚洲的频段（900，1800和1900 MHz）。

下行采用PLC（电力线载波），PLC模块的主芯片采用杭州讯能科技有限公司开发的XN5106，该智能型电力载波控制芯片，采用32位处理器内核，其中固化了载波通讯的协议栈和系统自动路由算法模块。

基于电力载波的自动抄表系统设计忻龙彪，刘春蕾（河北建筑工程学院，河北张家口０７５０２４）摘要：介绍高可靠性的自动抄表系统的工作原理及软硬件实现。

选择良好性能的电力载波芯片以确保数据在电力线上准确可靠地传输；ＣＲＣ循环校验和脉冲边沿抖动处理又使得数据误码率大幅度减小。

关键词：电力载波ＣＲＣ循环校验自动抄表系统０引言目前，我国城乡居民抄读电表、水表和煤气表的方式基本上都是人工的。

这种落后的方式，消耗大量的人力、物力、财力，而且查收数据时间跨度大，准确度低。

建设部出台文件要求以自动抄表系统逐步取代传统的人工抄表。

自动抄表系统目前主要采用有线通信技术和电力载波通信技术两种方式进行通信。

有线通信技术以稳定性具有一定的优势，但有线通信敷设线路工程量大，且易被人为损坏；同时住宅楼建成后，再在墙壁表面敷设导线不美观、不整齐，居民不接受。

我们采用高性能电力载波芯片设计了自动抄表系统。

系统采用多种技术解决了电力线传输数据信号时受到的干扰问题，使整个系统达到相当高的可靠性。

它利用现有的每家每户的交流电力线作为通信线路，省去了敷设线路的麻烦，优势明显。

但电力线是用来输送电能的，所以用电力线传输数据也有一些问题：(1)配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，所以电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传输。

(2)不同的信号耦合方式对电力载波信号损失不同。

(3)电力线存在着自身固有的脉冲干扰。

这些问题使电力线成为一种不太理想的通信媒介。

但借助一个功能强大的电力载波芯片，使电力线载波通信成为可能。

１系统总体构成自动抄表系统总体由以下几部分构成：智能脉冲表、数据采集器模块、集中器模块、上位机和电力载波模块等。

系统的构成框图如图1所示。

机集中器采集器表1表3表4表2图１自动抄表系统构成框图２系统工作原理２．１数据采集器模块智能脉冲表（水表、电表及煤气表）产生脉冲信号，并把它转化为电信号送到采集器中，采集器负责对脉冲进行计数，同时与集中器进行通信。

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
（） ａ 电话 线 网络 ，现 场 总线 通 过 一个 电话— — 现 场 总 线转 换 装
置 与公 用 电话 网 相连 ，电脑 通 过 Ｍｏ ｅ ｄ ｍ经 公 用 电话 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 （）Ｐ Ｓ ｃ Ｇ Ｒ 移动 通讯 网络 ，现 场 总线 通 过一 个 ＧＰ Ｓ — 现 场总 Ｒ— 线 转 换 装 置 与 公 用移 动 电话 网相 连 ，电脑 通 过Ｍｏ ｅ ｄ ｍ经移 动 电
，
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。
图２ 分 散 式 的低压 电 力线 载波 自动 抄表 系 统
系 统 选 用 成 星 公 司 的Ｔ ＣＵ２ ２ 集 １ 型 ２ 中器 ，接 Ｅ为 标 准 的 ｌ Ｒ ４ ５ 口 ，数 据 存 Ｓ ８接 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
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

总线 接 口的 铁 电存 储气 Ｆ ５ ４ Ｍ２ ００作 为 非 易 失 性存 储 器 ，具 有 读 写 速 体 接 使 该 系 统 的 结 构 如 图 １所 示 ， 五 部 分 组 成 ： 由 电能 表 、 集 器 、 中 度 快 ， 积 小 ， 口简 单 ， 用 寿命 长 的特 点 。与 集 中器 之 间 采 用 现 有 采 集 的 电 力线 进 行 通 讯 ，不 用 额 外 布线 。选 用 ｓ ７ ３ ｒ５ ７作 为 电力 载 波 器 件 器 、 信 模 块 和 主站 计 算 机 。 通 ｌ］ ３ Ｓ７ ３ Ｔ ５７是 Ｃ Ｓ异 步半 双 工 电 力 线 调制 解 调器 集 成 电路 ，具 有 接 ＭＯ
ｉ ｓ ｄ ａ ｏ ｓ ｕ ｅ ｓ ｃ ｍｍｕｎ ｃ ｔｏ ｈａ ｎ １ ｈ ｏ ｉ ａ ｉｎ ｃ ｎ ｅ ．ｔ ｅ ｃ ｍｍｕ ｉ ａｉ ｎ ｃ ｂ ｅ ｎ ｅ ｏ ｅ ｌ ｉ ｎ ｔ ｉ ｙ ｔ ｍ，ｓ ｔｃ ｎ ｒ ｄ ｅ ｎ ｅ ｔ ｎ ａ ｇ ｌ ．Ｔ ｅ ｓｒｘｔ ｒ ｎ ｎ ｃ ｔ ａ ｌ ｅ ｄ ｎ ｔｂ ａｄ ｉ ｈ ｓ ｓ ｓｅ ｏ ｏ ｉ ａ ｅ ｕ ｅ ｉ ｖ ｓ ｍｅ ｔ ｌ ｒ ｅｙ ｈ ｔ￣ ｕ ｅ ａ ｄ ｅ ｆ ｎ ｔ ｎ ｏ ｈ ｙ ｔ ｍ ｓ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ． ｎ ｈ ｅ ｉｎ ｏ ａ ｄ ｒ ｓ ｆｗａ ｅ ｎ ｏ ｃ ｅ ｔ ｉ ｇ ａ ｅ ｓ ｐ ｌｅ ． ｅ ｓ ｓｅ ｈ ｖ ｏ ｃ ｓ 、 ｉ ｈ ｕ ｃ ｉ ｆ ｅ ｓ ｓｅ ｉ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｆ ｈ ｒ ｗａ ｅ、 ｏ ｔ ｒ ａ ｄ Ｓ ｍｅ ｓ ｈ ｍａ ｉ ｄ ａ ｒ ｍｓ ａ ｕ ｐ ｉ ｄ Ｔｈ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｌ ｗ ａ ｔ ｈ ｇ ｏ ｔ ｃ ｒ
【 ｂ ｔ ｃ ］ ｉ ｍ ｔ ｍ ｔ ａ ｉ ｓ ｍ ｂ ｓｄ ｎｌ － ｏ ａｅ ｏ ｅ ｌ ｅ ａ ｉ ｅｉ ｅ ｉ ｐｐｒ Ｔ ｅ ｏ — ｏ ａｅ ｏ ｅ ｌ ｅ Ａ ｓ ａｔ ｋｎ ｏ ｒ ｏ ｅ ｒｅ ｄ ｇ ｙｔ ａ ｗ ｖｅ ｈ ｗ ｖｌ ｇ ｗ ｒ ｉ ｒ Ａ ｄ ｆｅ ｅ ｅ ｒ ｎ ｓ ｅ ｅｏ ｏ ｔ ｐ ｎ ｃ ｒ ｒｓ ｇ ｎｈ ． ｌ ｔ ｐ ｎ

简称变 台 ） 的集 中器中 载波式三种方式 。总线式和无线通讯式作为常规方法 ， 前者需 不 同的信道把 安装在各个 变压器 台区（ 要 为提供数据传输通道而另行布线 ， 工量大 、 施 综合成本 高 、 维 如建立每块表 的用 户档案 、 电费计算 、 数据 查询 护费用 高 ； 者存在 台区覆盖面积受 限制 、 后 相邻 台区交差干扰 数据进行处理 ， 线损 计算 、 曲线绘制 、 异常 电 等 问题 ， 难以大规模 应用。而电力线载波式 抄表采用 电力线作 等 。本 系统增加 了电量统 计分析 、 为通讯介质 ， 具有 充分利用现有 资源 、 易施工 、 合成本低 、 综 不 量统计 、 远程监控 以及报表打印等管理功能 。’
要， 只有采用 自动抄表 ， 实现抄表 数据实时 采集 ， 自动传输 ， 才 能使用 电管理真 正迈上 自动化 、 规范化和科学化 的轨道 。
目前 ， 自动抄 表系统主要 分总线式 、 线通讯式和 电力线 无
主站系统是 上层系统 ， 也是 整个 系统 的控制层 ， 完成对所
有用 户电能表数 据抄收 、 存储及 管理 等功 能 ， 安装在用 电管理 处负责抄表的部门。主站通过电话线路 、 负控信道 、 中压载波等 的表底数据 自动或 手动地抄到计算机 中， 并且对所有抄 收到的
摘 要 ：介绍 了低压 电力线载波 自动抄表 系统 ， 它提 高 了抄表 的灵 活性和可靠性。 在抄表 主站上 ， 针对 １前国内ｓ ￣类 系 ｉ ｉ ， ｉ －
统 只局 限 于 解 决抄 表 问题 、 系统 的 管 理 力度 不 够 的 缺 点 ， 加 了管 理 分 析 功 能 ， 强 了对 低 压 用 户 的 管理 能 力 。 增 增
异常 ， 则集 中器 自动选择能够 正常 通讯的其他载波电能表进行

二、多功能电力载波自动抄表管理系统主要功能和工作原理 2007-2-71、主要功能①检测电压、电流运行情况。

②自动抄表准确率达100%，速度快，每一万户抄表时间只需10分钟完成。

③抗干扰，50万组数据无差错。

④防漏电、窃电报警系统，准确测试到单元户。

⑤远程控制停电、送电功能。

⑥管理系统可区分居民用电、商业用电、农业用电、工业用电等及计费、收费功能。

2、工作原理①数据传送：充分利用220V自身电力线路作为数据载体传输通道，利用业余无线(ISM)电频道的频率进行远程数据传输到计算机终端，无需另架传送线路。

②工作原理：对各用户电表分别安装监控器，由监控器将用电户的运行情况和各项数据分别传输到采集器，再由采集器传输到计算机终端，计算机将各电表的所有数据进行记载，并通过网络管理系统将各电表的数据传输到收费部门进行收费。

3、适时监控扫描、控制管理系统对各电表进行适时扫描、监控，每分钟扫描一次，如有漏电、窃电现象出现，自动监控系统自动报警，并显示出漏窃电的具体位置，为管理部门提供及时准确的排除问题的第一手资料。

如用户电表出现故障该系统同样报警提示。

4、远程控制该管理系统设有远程自动控制报警系统，如不按时缴费或超过逾期缴费期时，远程控制系统会自动断电，电费补缴后十分钟内计算机自动送电低压电力线远程自动抄表及管理系统第一章概述有计量表具开始至今，水、电、气、热行业管理部门对客户所使用的有关量值均为人工抄收，更有甚者采用客户自报方式；实践证明。

无论是管理部门员工还是委托、雇佣他人抄表，只要是人工方式都存在不按时、不到位、估抄、错抄、漏抄等现象，对于关系户、人情户、权利户存在长期不抄或少抄现象。

自抄自报的就更不好考证了。

对于客户窃电及计量表计运行状态无法实时监控、及时查处，从而造成，重损失。

在开票收费环节上还可能产生私吞部分款项或某些客户长期欠费等现象。

进入上世纪八十年代末，人们开始使用键盘式手抄机。

但由于机、表没有接口，人工抄表的一切弊病仍然存在。

随着科技 的发展 ， 息 术 的进 步 ， 程 自动集 中抄表 系统在 电力 信 技 远 营销 电能计 量 中的得 到 了广 泛应用 ， 良好 的效果 ， 了提 高 了电力 收到 为 营销 管理 水平 ， 计量 人员 在 工作 实践 中多 积 累经验 ， 问题 ， 电力 发现 把 现代先 进信 息技术 运用 到远程 自动抄 表系 统中 ，使 系统不 断的提 高及 完善 ， 高抄 表可靠 率和 正确率 ， 好 的为 电力企 业 的快速发 展打 好基 提 更
３具＿ 决措仿 僻解 值
能 电表 的数 据指示 采用液 晶显示 ， 免 了感 应式 电能表计度 器卡字 和 避 磁 干扰问题； 能电表通过通 讯接 口与抄 表系统 采集器进行 数据交 互 ， 智 并 可进行数 据校验 ， 全可保 证抄表 数据 的准 确性 ， 大规模 的系统 完 适合 安装使 用 。 ３ ． 中抄表系统 组网 ２集 集 中抄表 系统 的组 网有 两种适 合不 同情 况 的方 案 ，主要包 括总线 组 网 、 线载波组 网。 电力 ３． ．１总线组 网方 案 ： 统 的组 网方 案 ， 通讯 速率高 、 ２ 是传 具有 实时性 好 、 讯可靠 的优点 ， 抄系统 最常用 的组 网方 案 。但 总线组 网具有 通 是集 施工难 度大 ， 线容易受 雷击损 坏 的问题 ， 且在部 分 区域 可能会 无法 总 并 布线 ， 而 限制 了总线组 网 的应用 。对实 现远程停 送 电控 制 ， 从 负荷 曲线 记 录、 损统计 等功能 的集抄 系统 ， 线 比较好 的总线组 网方案 是采用 总线 加无线 通讯混 合方式 组网 ， 在能够 布线 的地方布 线 ， 不能布 线的地 方采 用无线 通讯进 行桥接 ， 而既解 决 了布 线问题 ，也解决 了实时通讯 问 从 题， 满足系统控制、 大数据量传送的要求。总线组网方案， 更加适用于那 些 新建 的电表相对集 中的应用场合 。 ３． ．２电力 线载波组 网方案 ：包括 集中式载波抄 表系统和载 波电表 ２ 抄 表系统 两种 ， 有施工容 易（ 具 无需布线） 、 成本低 的优点 。但 电力 线 施工 载波组 网具有 通讯 速率低 、 时不 理想 、 中继 调试难 度大 的特 点 ， 实 载波 暂 时还无 法满 足集抄 系统远程控 制所需 的实时通 讯要求 。因此载波 组 网方案适 合于 只需 实现抄 表系统 基本抄 表功能 的场合和 电表分散安 装 的场合使用 。 ３ ． 中抄表 系统远程通讯 ３集 它包括 电话 线 、Ｐ Ｓ Ｄ Ａ组 网和宽带 网远 程通讯等 三种 。 Ｇ Ｒ／ Ｍ Ｃ 电话 线远 程 通讯 是使 用 当前 电信 公 司的公 用 电话 网进 行远 程 通 讯 ， 一套成 本低 、 行可靠 的远程通讯 网络 。其 特Ｊ 每次使 用前需 是 运 是 要进 行拨 号连接 ， 时 间较 长 ， 连接 连接后 可 以进 行大数据 量 的通 讯 。适 合 于次数少 、 数据 量大的周期性 通讯 。 使用 电话 网络进行 远程通讯络 繁 忙 阶巨ｉ讯存在 一定 的问题 。 殳 恿 Ｇ Ｒ ／Ｄ Ａ组 网通 讯 ， ＰＳ Ｍ Ｃ 利用 目前 较为 流行 的通讯模式 ， 无需 具备 布线安装 ， 组网灵活 ， 并可实现实时数据传输的效果 ， 但其受移动通讯 基站限制 ， 可能存在信号覆盖、 同一区域同时在线数量 限制 ， 通讯稳定 性相对 有线模式 来得低 。 宽 带通讯 网络 可 以满 足大批量数 据远程 通讯 的要求 ，也 能够满足 实时通讯的要求 ， 使用成本低， 可管理能力好， 是集抄系统建设的方向。 ３ ． ４完善用电系统基础信息 集抄系统的建设是需要供电基础建设和信 息完善的支持的，如何 设想— 个连 电能表基 本情况 都不完整不 正确 的区域 能够 建设好 集抄系 统 。我们 在现场实施 中就发现 ， 电能 表故 障、 息 全 、 由于 信 不 档案错误等 问题耗 费大量 的人力 物力也 无法建设好 —个完 善的 、抄 收成功率 符合 要求 的集抄 系统 。同理 ， 以认 为在集抄 系统建 设 中 ， 们一定 要把 也可 我 完善用 电系统 的基 础信息作 为建 设好集抄 系统的基础 。

第41卷第12期 2020年12月自动化仪表Vol .41 No . 12Dec . 2020PROCESS AUTOMATION INSTRUMENTATION低压电力线载波通信的远程抄表系统架构设计摘要：相对于传统基于RS -485总线架构，以及GPRS 、WiFi 、Zigbee 等无线架构的远程抄表系统而言，低压电力线载波通信的远程抄 表系统具有成本低、大规模部署难度小、接人方便的优势，因此成为研究热点。

但由于低压电力线信道具有阻抗匹配性差、信号衰减 大、噪声干扰时变性强等特点，信号在通信传输过程中容易产生较高的误码率，导致难以稳定、可靠地进行数据通信。

为改善低压电 力线载波通信传输过程中存在的上述问题，使用电信息采集系统能够更稳定、可靠地工作，对低压电力线信道特性进行了详细的分 析。

设计了低压电力线载波通信的用电信息采集系统架构。

设计了低压电力线载波通信芯片并进行实测验证。

经试验验证，该系统 能够在能够降低误码率的同时提高任务下发过程中任务处理的并发性，对于智能电网等相关研究与应用具有借鉴意义。

关键词：低压电力线载波通信;远程抄表系统;用电信息采集系统;误码率;信号传输;数据通信;任务下发;智能电网 中图分类号：TH 702文献标志码：AD 0I ： 10. 16086/j . cnki . issn 1000-0380. 2020030041Design of Remote Meter Reading System Architecturefor the Carrier Communication with Low Voltage Power LineY A N GJincheng 1 ,L I U H a i y a n g ' ,S H E N Li 1 ,W A N G L u 1, Z H A N G Z h e n y u a n 2, H U A N G D a r o n g 2A b stra c t ： Compared with the traditional remote meter reading system based on RS -485 bus architecture,or wireless architecture such as G PRS,W iFi and Zigbee,the remote meter reading system for the carrier communication with low-voltage power line has the advantages of low cost ,small-scale deployment difficulty and convenient access . Therefore,it has become a research hotspot . However,due to the characteristics of low impedance power line channel,poor impedance m atching,large signal attenuation and strong time variability while noise interference , the signal is prone to generate a high bit error rate during communication transmission , which makes it difficult to carry out stable and reliable data communication . In order to improve the above mentioned problems in the transmission process of carrier communication with low-voltage power lin e，the use of electrical information collection system can work more stably and reliably . The channel characteristics of the low-voltage power line are analyzed in detail , the architecture design of the power consumption information collection system for the carrier communication with low - voltage power line is completed , The carrier communication chip with low-voltage power line is designed and verified by actual measurement . It is verified by experiments that the system can reduce the bit error rate and improve the concurrency of task processing in the task delivery process , which has reference significance for smart grid and other related research and applications . K ey w o rd s ： Carrier communication with low-voltage power lin e ； Remote meter reading system ； Electricity information collection system ; Bit error rate ; Signal transmission ; Data communication ; Task distribution ; Smart grid近年来，物联网技术在电力相关领域中得到了广便的优势，已成为当前的研究热点[4—7]。

ｉ ｙ ｔ ｍ ｓ ｌｕ ｔａｅ Ａｉ ｉ ｔｔ ｅ ｅ ｈｎ ｌｇ ｆｐ ｗｅ ｉ ａ ｒｅ － ｏ ｎｇ ｓ ｓｅ ｗａ ｉ ｓｒ ｔｄ． ｍ ｎｇａ ｈｅ ｋ ｙ ｔ ｃ ｏ ｏ ｏ ｏ ｒｌｎｅ ｃ ｒｉ ｒ －ｃ ｍｍｕｎｃ ｔｏ ｅ ｈ ｏ ｏ ，ｈｅ ｐ ｉ — ｌ ｙ ｉａ ｉｎ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｔ ｒｎ ｙ
Ａｂｓ ｒ ｃ ： Ｔｈ ｏ ｈ ｎｔｏ ｕｃｎｇ ｔ ｅ ｄｅ ｅｏ ｍ ｅ ｎｄ ｕ ｒ ｎｔｓｔ ｔｏ ｏ ｕｔｍａ ｉ ｍｅ ｅ ｒａ ｎ ｙ ｔｍ ａ ｔａ ｔ ｒ ｕｇ ｉ ｒ ｄ ｉ ｈ ｖ ｌ ｐ ｎｔａ ｃ ｒｅ ｉ ｉｎ ｆａ ｏ ｔｃ ｕａ ｔｒ ｅ ｄｉｇ ｓ ｓｅ ｔ
ｈ ｍｅ ａ ｄ ａ ｒａ ｏ ｎ ｂ ｏ ｄ，ｔ ｅ ａ ｐ ｉａｉ ｎ ｏ ｏ ｒｌ ｅｃ ｒｉｒｂ ｓ ｄ ｏ ｅ ｉｆ ｒ ｔ ｎ ｔｃ ｎ ｌｇ ｎ ａ ｔ ｍａ ｉ ｍｅｅ ｅ ｄ ｈ ｐ ｌ ｔ ｆ ｗｅ ｉ ａ ｒ ａ ｅ ｎ ｔ ｎ ｏｍａ ｉ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ｕ ｏ ｔ ｔｒｒ ａ — ｃ ｏ ｐ ｎ ｅ ｈ ｏ ｅ ｃ
ｒｅ ｒ ｓ ｅ ｉｌｙ ｄｉｃ ｓ ｄ．Ａｔｌｓ ，ｔ ｒ ｓ ｅ ｔ ｏ ｈ ｗｅ ｉｅ ｃ ｒｉｒｔ ｃ ｎｏｏ ｒ ｉｅ ｉｒｗｅｅ ｅ ｐ ｃａ ｌ ｓ ｕｓ ｅ ａ ｔ ｈｅ ｐ ｏ ｐ ｃｓ ｆｒｔ ｅ ｐｏ ｒｌｎ ａ ｒｅ ｅ ｈ ｌ ｇ ｗｅ ｅ ｇｖ ｎ． ｙ
忻 龙 彪 （９４ ， １６ 一） 男， 副教 授 ， 从事建 文章 编 号 ：０ １ ５ １ ２ ０ ） １０ － ３ （ ０ ８ ５
中图分 类号 ： Ｍ ３ ． ：Ｔ ９ ３ ６ 文献标 识 码 ： Ｔ ９ ３ ４ Ｎ １， Ａ
０４＿００１ ４ ｏ
筑 电气 及建 筑 电气

姓名专业班级论文名称指导教师目录摘要 (1)一、选题背景 (2)1.1课题概述 (2)1.2技术背景 (2)二、用户需求分析 (7)2.1技术需求 (7)2.2功能需求 (7)三、概要设计 (8)3.1系统的构成 (8)3.2系统的主要功能及特点 (9)四、详细设计 (10)4.1数据库设计 (10)4.2系统界面设计 (14)4.3系统程序设计 (27)五、关键技术 (51)5.1构造合适的16进制通信数据 (51)5.2串口通信发送16进制数据实现 (54)5.3串口通信接收硬件返回的16进制数据的实现 (55)5.4分析硬件返回数据转换为用户可读数据 (55)六、安装与使用说明 (59)6.1安装说明 (59)6.2使用说明 (59)6.3注意事项 (59)七、致谢 (61)八、参考资料 (62)摘要智能电表管理系统是为了在物业管理中对用电状况进行智能化管理的解决方案，使得电能的管理更加简洁、人性化和自动化。

目前企业宿舍、公寓用电管理是其中重要的一个环节，同时随着电力系统及其相关产业的发展以及电能管理系统的不断完善，且伴随着计算机技术、通信技术、网络技术和控制技术的交叉和综合发展，人们进入了高度发达的信息时代。

本系统就是结合这些发展中的优势资源而融合出来的产品，可以让使用者更方便快捷的享受高科技所提供的服务。

智能电表管理系统主要有计算机、智能电表、数据库、服务器等各部分组成，对各个楼栋的电表实行用电管理，此管理系统可以高效快捷的完成任务，省去了传统普通电表需要定期派专人上门抄表催收电费等耗时费力的工作。

系统采用C#语言在Microsoft Visual Studio 2005集成开发平台上进行编程开发，并使用微软的SQL Server 2005数据库存储数据以提高数据的安全性，系统使用了SerialPort控件组织十六进制数据实现了串口通信功能。

系统共包含四项主要功能，一、包括数据库管理功能，系统采用的数据库设计科学合理，字段命名规范，键值设置合理，易于后期的维护和管理；二、具有用户信息管理功能，可以进行(1)操作员信息管理，编辑用户使用权限.(2)电表信息管理，可以查看并修改住宅小区的用户电表信息.(3)楼栋信息管理，可以查看并修改小区内楼栋的名称及楼层数量.(4)用户用电记录查询，可以多条件查询用户的用电信息；三、系统同时具有串口通信功能，可以完成(1)显示当前正向有功总电能.(2)查询电表地址.(3)通断电控制；四、系统还具有权限管理功能，任何越权操作都将被拒绝，当用户具有较高使用权限时才可以使用系统中的较多功能，例如”admin”用户可以更改系统中其他操作员的使用权限，提高系统管理的质量与效率。

第 ８期 总 第 １４期 ９ ２１ ０ ０年 ８月
农 业科技 与 装备
ｃ ｌｕ ａ ｃｅ ｃ ＆Ｔｅ ｈ ｌ ｉ ａ ｕ ｐ ｎ ｕ ｔ ｒｌ Ｓ ｉ ｎ ｅ ｃ ｎｏｏｇｃ ｎｄ Ｅｑ ｉ ｍｅ ｔ
ＮＯ８Ｔ ｒ ． ４ ． ｏａＮｏ１ ｌ ９
Ａｕｇ ０ ．２ １ ０
Ｂ相 中压
Ｃ相
图 １ 电力载 波自动抄表系统 的网络结构
Ｆｉ ｕ ｅ １ Ｎｅ ｗｏ ｋ ｓｒ ｃ ｕ ｅｏ ｏ ｒ ｃ ｒ ｉ ｒ ａ ｔ ｍ ａ ｉ ｔ ｒ ｒ ａ ｉ ｇ ｓ ｓ ｅ ｇ ｒ ｔ ｒ ｔ ｕ ｔ ｒ ｆｐ ｗｅ ａ ｒ ｅ ｕ ｏ ｔ ｍｅ ｅ ｅ ｄ ｎ ｙ ｔ ｍ ｃ
一
２ 低压 电力线载波远程抄表 系统管理软件主 要 功 能
１ ）自动抄 表 。能够 实 时 、 时 、 定 自动地抄 录前端
水、 、 电 气表的读数 ， 随时了解住户 电表的使用情况 ， 便于水 、 气定期收费的 自 电、 动管理。 ２ 预制读数 和通信测试。能够对某一个 电表预 ） 先设置读数值 ，也能够对所有的电表预先设置读数
值； 能够 自动测 试系统 计算 机与前 端任 何一 个住户 抄
收稿 日期 ：０ ０ ０ — ６ ２ １ — ５ １
作者简介 ： 于文洪（９ ９ ） 男， １５ 一 ， 从事 电力供 应管理工作。
表器之间的通信是否正常。 ３ 住户信息管理。 ） 能够查询所有住户的信息 ； 能 够对相应的住户信息进行添加 、 修改 、 删除、 统计等操
中 图分 类 号 ：Ｐ １２ Ｔ２／７ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ４ １６ （０００ —０ ９ ０ １７ — １ １２ １）８ ０ ４ — ３
。

2． 3 现
。
场 抄读功能
。
2 1
参数 设 置 功 能
参 数设 置 功 能 可 远 程 或 通 过 本地 电力 线设 置 初 始 参
包 括 集 中器 编 号
、
现 场抄读功 能可 通 过 手 持抄读器 通 过 本地 电力线 现 场
抄 读 电量 数 据 并输 入 到 主 站
。
数
，
、
抄表 日
、
主 站通 讯 地 址
波及
RS
-
4 85
串行 通 信 通 道
，
同时 能通 过 上 行 信道 与 主站
，
(2 ) 储 存 容量
或 手持设 备进 行数据 交换 兼 容 GP R S
、
其上 行 信道 采 用 公 用 通 讯 网
，
每 台集 中器 可 管 理
括最 多 20 块重点表
，
．
10 0 0
块单相 载波电能表
，
其 中包
CDMA
，
并有 专用 的存储 空 间对 上 述 2 种 数据分别 存储 接收 主站
器 可 下 接 8 块 4 85 电表 个 月月 冻结数据
2 2
．
。
个集中
，
，
保存
l O 天 日数 据 及
曲线 数 据
3
管理 系统 的指令
．
向主 站 传 送 数据
，
。
集 中器 根 据 主站指令
，
。
通 过 与 载 波 电 能 表 双 向通 讯
等通 信 方 式
并且 采用模块化设计
。
对 每个用 户 电能表 电能量 数据保存
、
可 通 过 更 换 通 信模 块 直接 改 变通 信方 式

虚拟现实和增强现实技术
12.2 高效的故障排查和维修
通过增强现实技术，可以将远程专家或机器人的视野和操作传递给现场工作人员，帮助他 们快速定位故障和进行维修。这样可以提高故障排查和维修的效率和质量
虚拟现实和增强现实技术
12.3 智能巡检和管理
利用增强现实技术，可以实现智能巡检和管理。通过预设的巡检路线和检查点，系统可以 自动进行巡检并记录数据。同时，系统还可以根据巡检结果进行预警和预测维护，提高设 备的运行稳定性和可靠性
无线通信技术
2.2 NB-IoT通信技术
NB-IoT是一种基于蜂窝网络的窄带物联网技术，具有覆盖范围广、连接数量多、低功耗等 优点。在智能电网远程抄表系统中，NB-IoT通信技术可用于连接智能电表和网关设备，实 现数据的无线传输
电力线载波通信技术
电力线载波通信技术
01.
电力线载波通信技术是一种利用电力线作为传输媒介的通信技术， 具有无需布线、传输距离远、信号稳定等优点
5G通信技术
10.1 数据高速传输
利用5G的高速传输特性，可以实现智能电表、集中器、网关设备等之间的快速数据传 输和通信。这样可以提高数据传输的效率和准确性，减少数据延迟和丢失的问题
5G通信技术
10.2 实时监控和控制
5G通信技术的低延迟 特性使得远程监控和 控制成为可能。在智 能电网远程抄表系统 中，可以通过5G网络 实现对电力设备的实 时监控和控制，及时 发现并处理异常情况
虚拟现实和增强现实技术
虚拟现实和增强现实技术
虚拟现实和增强现实技术可以提供更加直观和 形象的用户体验和管理方式
虚拟现实和增强现实技术可以提供更加直观和 形象的用户体验和管理方式
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虚拟现实和增强现实技术