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。

        3、系统平台进一步优化

        中心控制软件和工作平台是自动抄表系统的核心部分，它决定了系统的平台是否高效、可靠和应用自如。 十多年来，自动抄表系统经过科研机构和企业推动，工程技术人员的努力奋斗，取得了长足的进步，全新的自动抄表系统方案已经成熟，并逐步在市场上得到推广和应用。

        三、GPRS电力远程自动抄表

        1、系统概述

        GPRS电表远程抄表系统由电度表、带GPRS通讯模块的采集器和服务器组成。采集器实时采集用户的用电数据，通过GPRS把数据汇集到服务器。具有采集数据快速准确，能快速生成用电统计分析,交费单据等特点，与传统的人工抄表、电话线抄表相比，极大地提高了效率。系统除了准确、实时抄表外，还提供了设备管理功能，如告警：开箱告警、停电告警、逆相告警、超温告警、过载告警等;控制：对欠费用户进行拉闸等。并提供停电数据保护功能，在停电48—72小时内仍可抄表和监控。系统可以结合移动公司的短信平台，在告警时，可根据具体内容发短信给相关的管理人员。

        2、系统组成

        系统可以由带系统软件的主站、带GPRS模块的采集器、电度表组成。手持终端是本系统的补充，在系统出现意外时进行人工抄表。

        主站：运行集中抄表系统的计算机(服务器或PC机)称为主站，主站通过GPRS网络与采集器相连。主站要配置一个固定的IP地址和互联网出口。

        带GPRS模块的采集器：收集电表数据传送到数据中心，它连接主站和电度表。

        电度表：计量并显示用户的用电情况，将用电信息传输到GPRS采集器。

        这三个主要的组成部份是相互关联的主从关系。

        3、抄表模式

        3.1居民用户抄表系统

        1、电表：级单相静止式(电子式)电度表，具有光耦脉冲输出功能。

        2、带GPRS功能的采集器(内置Saro-3130P的GPRS-DTU)：

        (1)24个I/O口，可带24户电度表

        (2)停电数据保护

        (3)带后备电源，停电后仍可抄表

        3、抄表内容：电量、其它

        4、抄表形式：(1)自动抄表(2)定时上报(3)实时查询

        5、告警内容：(1)开箱告警(2)停电告警

        可增加远程控制拉闸功能，电能表要增加内置继电器。

        3.2大集团用户抄表系统

        1、电表：A)三相有功无功多功能表，有功0.5级、无功2级，具有RS-485通讯接口，电力部DL/T645通讯规约。或者使用：B)三相有功复费率表，有功1级，具有RS-485通讯接口，电力部DL/T645通讯规约。实现电能量(有功、无功)的计量和功率因数、电压、电流、频率等参数的测量。

        2、带GPRS功能的采集器：

        (1)带一个与电能表通讯的RS-485接口，一个与主站系统通信的GPRS接口，三个用于报警监测的开关量输入口和三个用于远程控制的模拟量输出口。

        (2)支持部标通信规约

        (3)停电数据保护

        (4)控制输出(用于远程控制拉闸或其他功能)

        (5)带后备电源，停电后仍可抄表

        3、系统功能

        (1)设置电能表的参数，读取各种计量和管理数据;

        (2)抄表数据的统计、查询、备份、报表、图表生成;

        (3)厂站管理;

        (4)自动抄表、定时上报、实时查询等;

        (5)掉电数据保存;

        (6)瞬时量数据的综合处理;

        (7)系统数据备份、存档和向外输出数据;

        (8)历史数据事件记录功能;

        (9)实时报警;

        (10)根据线路上的表计关系计算线路损耗;

        (11)可提供多路模拟量、开关量输入，实现开箱告警、停电告警、逆相告警、超温告警、过压告警、过流告警、过载告警、倾斜或移动报警等其他功能;

        (12)远程控制断电功能;

        (13)采集的参数，如：

        ◆当前、上月、正向有功、反向有功、无功四象限的总及尖、峰、平、谷四费率电量;

        ◆正向、反向、有功、无功的最大需量及最大需量发生时间;

        ◆有功功率、无功功率、三相电压、三相电流、功率因数;

        ◆感想失压累计次数、失压累计时间、集抄器停电起止时间等;

        ◆单位时间负荷曲线、三相电流曲线、三相电压曲线、有功功率曲线、无功功率曲线、功率因数曲线。

        3.3变电站抄表系统

        1、电表：三相有功无功多功能表。

        2、带GPRS功能的采集器：

        (1)带一个485口，三个开关量和三个模拟量;

        (2)支持部标通信规约;

        (3)停电数据保护;

        (4)控制输出;

        (5)带后备电源，停电后仍可抄表。

        3、抄表内容：

        (1)电压、电流;

        (2)有功正、反向分时电量;无功四象限分时电量;

        (3)有功正、反向分时最大需量及发生时间;

        (4)无功正、反向分时最大需量及发生时间;

        (5)断相时间、次数及断相期间用电量;

        (6)负荷曲线。

        4、抄表形式：

        (1)自动抄表;

        (2)定时上报;

        (3)实时查询。

        5、告警内容：

        (1)开箱告警;

        (2)停电告警;

        (3)逆相告警;

        (4)超温告警;

        (5)过压告警;

        (6)过流告警;

        (7)过载告警;

        (8)倾斜或移动报警等其他功能。

        四、系统的功能与特点

        (一)安全可靠：安全性由三方面构成：第一，ORACLE数据库是大型的、多用户的数据库，它的安全性高，允许多用户同时使用同一数据库而不会破坏完整性，用它来做抄表系统的数据引擎可以保证数据的安全;第二，系统对用户实现分级授权管理功能，通过检查使用者的名字和授权密码，赋予使用者相应的操作权，借鉴银行系统的密码管理模式限制无关人员改变数据库和硬件设置。第三，防火墙功能及完善的数据备份功能，防备系统受到人为的恶意攻击，数据备份功能确保在硬件系统故障时，也能随时在新的硬件设备上数据无丢失地启动抄表系统。

        (二)完善的系统日志：系统日志记录了进入系统，离开系统，收费，设置硬件，改变运行参数操作等及操作者，操作时间，凡是改变数据库的操作都被记录下来。

        (三)抄表速度快：抄表快、数据准确，抄表时PC机只读采集器的数据，数据传输采用1200波特率，传输速度快，并对每个数据块都有效验码，保证了传输的准确性。

        (四)广播对时功能：该功能使得系统中的所有电能表的时间基准与PC机保持一致，对时成功后，由电池供电的电能表内部时钟，不再需要PC机的干预。因此，只要保证在对时时刻，PC机的时间是正确的，以后在运行的过程中，改变PC机的时钟并不会影响电能表的时间。

        (五)自动抄表功能：按照设置的抄表开始时间和抄表间隔，到预定的抄表时刻，系统便会依次拨号去抄采集器或电表内的数据。对于抄不上数据，系统会自动补抄或人工发命令补抄。

        (六)电量冻结功能：可以方便地定义总表，安装和删除总表，给总表分配分表。通过安装适当的总表，结合抄冻结数据功能，就可得某一特定的时刻的总表读数，各分表的读数(由此得到读数和)，就可以计算出某部分电路的电能损耗，为确定电费提供依据。

        (七)电费管理功能：收电费前，统一抄录一次电费数据。当确保数据库内的数据反映最近的电表读数后，利用程序中的功能自动计算出当月用电量和电费。交纳电费时，只需输入用户号，当月用电量和电费由程序填写。每笔电费都有详细记录，便于对帐。

        (八)设备管理功能，如告警：开箱告警、停电告警、逆相告警、超温告警、过载告警、倾斜或移动报警等;控制：对欠费用户进行拉闸等。并提供停电数据保护功能，在停电48——72小时内仍可抄表和监控。本系统结合移动公司的短信平台，在告警时，可根据具体内容发短信给相关的管理人员。

        五、总结

        对于电力部门来说，远程抄表一直是一件非常头疼的事情，需要投入大量的人力、物力和财力。因为数量众多，地理位置分散，给工作人员带来极大的不便。如今电力公司可利用GPRS移动数据网络对各重要电力节点、大用户电表进行监控,自动读取相关数据并加以分析，还可进一步进行远程控制或设备维护，可减少人力资源、缩短修护时间并节省专线建设成本。