梅桂华
云南电网有限公司西双版纳勐海供电局
摘要：文章介绍了电能计量远程抄表系统的构成与功能模块，总结了远程抄表系统的实现技术，有利于提高远程抄表作业的自动化、便捷化水平。
关键词：电能计量；远程抄表系统；数据采集；通信
0 引言
在电能计量管理模式中，传统的人工抄表方式已经难以适应新时代的发展要求，存在着操作不规范、数据采集不及时、数据计量不准确、抄表作业效率低等问题。为弥补传统抄表方式的弊端，有必要设计和应用智能化的远程抄表系统，实现对各个时间节点的电能计量数据采集和处理，实时监控智能电表的运行状态，提高远程抄表效率。基于此，下面提出一种先进的电能计量远程抄表系统设计方案，能够实现用户电能数据的自动化抄送和处理。
1 电能计量远程抄表系统架构
1.1 远程抄表系统构成
远程抄表系统主要由前端数据采集子系统、通信系统子系统和中心处理子系统构成。在系统运行中，数据采集系统通过光电转换模块采集脉冲电信号，由集中器读取采集器中的数据，中心处理机根据预设存储方式、数据读取时间和数据传输协议处理电能计量数据，数据处理后传送到上位机，使系统管理人员实时获取数据信息，完成远程抄表作业。
1.1.1前端数据采集系统
该系统主要用于采集电能计量的相关数据信息，设备包括以下：①电能表。选用全电子式智能电能表、内置载波芯片，直接向采集器输出载波信号，由自动化后台系统存储电能数据，本系统采用多功能智能电表；②采集器。将采集器安装于台区下，内置智能载波芯片模块装置，用于采集、保存、传达指令。采集器自行检测是否有数据输入，若检测到用户电能信息，则自动进入到数据接收模式，完成数据采集，实现采集器与用户电表的数据对接；③集中器。集中器属于智能抄表设备组件，可控制单片机芯片运行，调整自动抄表时间，与上位机和电表进行通信，统一处理电量信息。
1.1.2通信系统
通信系统采用载波信号及RS-485通信实现下行通信与上行通信两种并行的通信方式，满足智能电表系统的运行需求，其工作原理为：载波信号为全载波或半载波与集中器通信，RS-485与通信电缆与集中器通信。对集中器发出的指令进行控制，并向集中器发送从用户端采集的电能数据信息，显示用户电表的工作状态。基于全载波或半载波及RS-485的通信系统适用于任意的通信协议，可以实现集中器与上位机通信，增大通信距离，提高通信效率，满足远程抄表功能需求。通信系统采用载波芯片及4芯屏蔽电缆，与主机通信端口之间加接RS232/485转换器，使系统具备多点与双向通讯能力。
1.1.3中心处理系统
该系统用于汇集和处理所有的用户用电信息，利用程序分析数据，提取出远程抄表所需的实时信息。中心处理系统采用主从应答方式，在抄表前建立工程文件，录入集中器中的各节点编号和通信连接的总线表编号，系统根据编号识别从机，匹配唯一地址，上位机向通信端口发出读写指令，完成抄表。
1.2 计量自动化远程抄表系统功能模块
电能计量远程抄表管理系统的功能模块如图1所示，系统操作人员登录系统后的主控界面如图1所示，图1中显示各级功能模块的菜单。
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图2 计量自动化远程抄表系统主控界面图
1.2.1系统设置模块
该模块主要用于设置远程抄表系统的操作权限，针对不同职务级别的工作人员设置不同的权限，具体分为系统管理员和普通抄表员，系统管理员拥有所有权限，普通抄表员的权限受到限制，以保证远程抄表系统运行操作的安全性。
1.2.2采集管理模块
该模块主要管理用户的资料，包括用户编号、姓名、电表编号、测量点、所属集中器、采集器编号、电表初值、用户状态等，可以对用户资料进行查询、增加、删除、修改等操作。
1.2.3抄表管理模块
该模块包括以下功能：①电量采集。选择集中器，点击开始运行，可将电能计量数据采集到集中器上，再由集中器将数据存储到上位机。②读表管理。在上位机上读取实时数据信息，显示抄读成功数据与失败数据。读表数据包括电表编号、用户编号、用户名、表读数、抄表员、用电单价、抄表时间等，可实现多次循环读表。③通断管理。针对欠费且逾期内尚未补缴的用户，采用远程控制的方式停止供电，待用户补缴电费后恢复供电。
1.2.4结算管理模块
①生成报表。自动生成电表编号、用户名、抄表时间、抄表员、实用电量、用电金额等数据，直接显示给用户；②报表查询。查询用户缴费情况，显示缴费金额，用户缴费后显示“已交”，未缴费时显示“欠费”，在数据库中保存缴费信息；③结算数据查询。为用户提供用电缴费信息查询服务，可以输入所要查询月份，显示用户用电信息。
1.2.5设备管理模块
该模块用于设置通信端口、采集器、集中器和智能电表等设备的硬件参数，以及检测抄表主机和采集模块的运行工作状态。硬件参数设置具体包括：①通信端口，设置端口号、采集速率、呼叫次数；②采集器，设置采集器地址、采集器端口数据、采集器运行状态、采集器端口脉冲值；③集中器，设置集中器地址、集中器当前时间、抄表时间间隔、自动抄表时段、自动冻结数据时间；④智能电表，设置电表编号、用户名、采集器编号、集中器编号、电表初值。
1.2.6系统维护模块
该模块用于数据备份，避免出现数据丢失。同时，该模块还提供数据导入导出功能，便于数据管理。
2 电能计量远程抄表系统的实现技术
2.1 RS-485总线技术
本系统采用RS-485总线技术，以全双工或半双工的方式进行通信，数据传输的最远距离为1.2km，在加装中继器的情况下最远距离可达到10.8km。RS-485总线技术对接标准点32个，接收器输入灵敏度为±200mV，输入阻抗超过12kΩ，能够保证通信的稳定性，满足远程抄表系统对通信的要求。
2.2 GSM技术
本系统采用GSM技术实现智能化抄表，提供短信提醒、自动报表的服务，进一步提升远程抄表系统的服务功能。远程抄表系统与GSM系统对接，向抄表系统发送短信，保证抄表系统执行指令的有效性。系统之间设置两个串行通信口，分别为I/O端口模拟通讯RXD和TXD，实现数据传输与数据分析功能，保证远程读数的准确性。
2.3 GPRS技术
本系统采用GPRS技术实现远程抄表系统在无线通信网络中的运行，提高数据传输的实时性。GPRS技术设置虚拟IP传输协议，在网络接口层、网络层、传输层和应用层进行数据分析处理。其中，网络接口层发送和接收数据，网络层实现相邻计算机通信，传输层实现供应程序通信，应用层为客户提供应用服务。
2.4 数据库技术
本系统采用SQL Server数据库工具，开发设计上位机数据库管理系统，用于存储下位机采集的数据。上位机管理软件采用ADO技术，用ADO控件设计数据库访问系统。基于SQL语言的数据库包括取回数据、插入新纪录、更新数据、删除数据记录、创建文件、创建存储过程、设置视图权限等功能，能够满足远程抄表系统的数据存储需求。
3 结论
远程抄表系统要结合智能化电能计量管理发展趋势进行优化设计，合理应用数据库技术、RS-485总线技术、GSM技术和GPRS技术等先进技术，提高远程抄表系统的智能化水平，满足实时数据采集、远程监控电表、精准停送电的管理要求，为用户提供更加便捷、高效的用电服务。
参考文献
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