淺析遠(yuǎn)程多功能抄表系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

摘要：針對目前電力系統(tǒng)管理自動化與現(xiàn)代化住宅水、電、燃?xì)獾裙芾碇悄芑男枨?，本文研究了多功能遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的工作原理與設(shè)計方法，探討了遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)設(shè)計原則與依據(jù)，并對系統(tǒng)的要求與工作環(huán)境要求作了分析，對現(xiàn)代化電力系統(tǒng)管理自動化水平提高有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)；工作原理；研究

 

        隨著建筑、住宅條件的不斷改善及計算機技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及信息集成技術(shù)的綜合發(fā)展，電力系統(tǒng)管理已步入信息時代。居民對居住設(shè)施的智能化及安全性、舒適性、性需求日益提高，另一方面相關(guān)管理部門出于對數(shù)據(jù)統(tǒng)計及收費管理的需要，要求對傳統(tǒng)的人工上門抄表方式進行改革。因此，實現(xiàn)用戶用儀表的遠(yuǎn)程集中抄錄已是必然趨勢。

 

        采用、成熟及實用的技術(shù)

        本系統(tǒng)具有較高科技含量、講究簡便實用，采用成熟的信息傳輸、信息存儲技術(shù)，并結(jié)合遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)特點加以升級改進，成熟應(yīng)用于多項不同工程中。

        系統(tǒng)具有可靠性和穩(wěn)定性

        本系統(tǒng)在技術(shù)措施、設(shè)備性能的選擇、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上充分考慮系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。在充分提高系統(tǒng)的*運行時間的同時，做到了單采集點故障不影響模塊中其它采集點的正常工作；一個采集模塊故障不影響設(shè)備中其它模塊的正常工作；一個設(shè)備故障不影響系統(tǒng)中其它設(shè)備的正常工作。

        操作具有安全性、保密性和容錯性

        由于多表遠(yuǎn)程抄收系統(tǒng)面臨用戶的數(shù)量眾多，用戶的層次和素質(zhì)參差不齊，容易出現(xiàn)系統(tǒng)在使用過程中的被誤操作現(xiàn)象。因此，本系統(tǒng)具有較強的容錯性和自檢功能，對系統(tǒng)操作人員具有操作權(quán)限控制，對業(yè)主通過網(wǎng)絡(luò)查詢信息具有密碼操作，在方便使用的同時兼顧

信息的安全和保密。

        國際化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化

        系統(tǒng)按照國際化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化設(shè)計，同時與本系統(tǒng)相配套的各種表具（包括冷水、熱水、燃?xì)狻㈦?、熱能表等）以及系統(tǒng)選用的線材也應(yīng)選擇國際化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的產(chǎn)品。

        具有開放性、可擴性、兼容性和靈活性

        就目前而言，大多數(shù)小區(qū)均為分期工程，即建好一期入住一期，然后再建下一期。本系統(tǒng)具有良好的開放性，能緊密地與以往系統(tǒng)連接，融合成一個整體，更好地為用戶服務(wù)。由于工程范圍、大小差異很大，故要求系統(tǒng)能適合多種規(guī)模的建筑，要有較強的擴展性，能隨

時適應(yīng)對系統(tǒng)的擴容要求。同時系統(tǒng)軟件具有很強的兼容性和靈活性，能適應(yīng)升級換代及多種計費方式，滿足用戶的不同需要。

 

        遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)設(shè)計為：每單元安裝1臺CXT2-12型12路多表采集器，各采集器用來采集和儲存各戶相應(yīng)表具的輸出值。每單元用1臺電源。管理處需配備計算機，并安裝系統(tǒng)軟件，運行系統(tǒng)軟件通過轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)計算機與多表采集裝置間通訊，實現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表功能。

        多表遠(yuǎn)程抄收與控制系統(tǒng)由三部分組成，即前端的表具，中間的采集器、中繼器等，終端的轉(zhuǎn)換器、計算機、打印機部分組成。多表遠(yuǎn)程抄收系統(tǒng)前端的冷水表、熱水表、中水表、純凈水表、電表、氣表、熱能表等需為具有輸出功能的遠(yuǎn)傳表具。

        中間的采集裝置安裝在各樓層電氣豎井內(nèi)，每個裝置中根據(jù)采集、控制點數(shù)需要配備一個或多個相對獨立的采集模塊，采集器模塊通過RVVP2×1.0（或RVVP 2×0.3）線纜對每戶冷水表、熱水表、中水表、純凈水表、電表、氣表、熱能表的輸出進行數(shù)據(jù)采集，多表采集裝置中的電源模塊和蓄電池為采集器、控制器模塊提供電源。

        各多表采集裝置之間通過RS485總線（RVVP 2×1.0雙絞線）（TCP/IP、無線數(shù)傳模塊、GSM模塊、GPRS模塊等）或手持抄表器連接到小區(qū)管理處，通過RS485/232轉(zhuǎn)換器接至計算機管理系統(tǒng)，采集模塊在接收到計算機的指令后，將數(shù)據(jù)向計算機管理系統(tǒng)發(fā)送或執(zhí)行計算機發(fā)出的遠(yuǎn)動指令。計算機管理系統(tǒng)可以對每個用戶冷水表、熱水表、中水表、純凈水表、電表、氣表、熱能表進行實時數(shù)據(jù)采集，可以設(shè)置各表具的初始值，可以設(shè)置單價和計量系數(shù)，可以隨時進行數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計和計算管理，可以查詢、打印交費情況和，業(yè)主可以通過園區(qū)網(wǎng)實時查詢表具數(shù)值和應(yīng)交費用。系統(tǒng)具有權(quán)限設(shè)定功能，操作員和管理員可設(shè)定不同的權(quán)限等級。

        在系統(tǒng)中加入中繼器，用于延長RS485總線的傳輸距離和增加RS485系統(tǒng)的采集裝置容量。中繼器根據(jù)現(xiàn)場情況安裝于某個采集裝置中。

        在計算機前端加入轉(zhuǎn)換器，用于將RS485總線信號轉(zhuǎn)換為RS232信號。

        本系統(tǒng)采用RS485總線結(jié)構(gòu)，軟件運行在Windows98及以上操作系統(tǒng)，可方便地與其他管理系統(tǒng)實現(xiàn)互聯(lián)，抄表數(shù)據(jù)庫采用Microsoft Access可方便地與其他管理系統(tǒng)實現(xiàn)互聯(lián)。（見圖1）

 

3.1硬件系統(tǒng)功能

        系統(tǒng)采用RS485工業(yè)總線。

        系統(tǒng)中采集器模塊、控制器模塊、中繼器模塊、轉(zhuǎn)換器模塊、電源模塊、電池、箱體，相對獨立，可以適合各個建筑單體。

        能實時讀取各路采集信息，包括脈沖式水、燃?xì)狻㈦姳?、熱能表的輸出脈沖。

        可根據(jù)用戶需求擴充輸出控制點（如用電控制）。

        每表兩線制連接，能自動巡檢各表具的開路、短路狀態(tài)，并能遠(yuǎn)傳故障告警。

        自動巡檢設(shè)備的通訊狀態(tài)并能遠(yuǎn)傳故障告警。

        當(dāng)交流220V停電時，現(xiàn)場多表采集裝置可繼續(xù)工作72小時。

        多表采集裝置本地保存數(shù)據(jù)的時間為10年。

        可與干簧管、霍爾、三極管、光耦輸出的遠(yuǎn)傳表具連接。

3.2軟件系統(tǒng)功能

        操作員、管理員可設(shè)置各自獨立的密碼和不同的操作權(quán)限?？梢栽O(shè)置各種表具的單價，并可以根據(jù)價格變化更改設(shè)置。系統(tǒng)自動從價格設(shè)置確定時起執(zhí)行新的價格計費；可以進行業(yè)主設(shè)置，對業(yè)主的樓號、層號、房間號、業(yè)主姓名、、用戶密碼進行登記，并生成對應(yīng)的業(yè)主編號。通過業(yè)主編號對業(yè)主進行管理。可以根據(jù)需要隨時采集數(shù)據(jù)，也可以定時采集數(shù)據(jù)；可以對本地采集裝置進行遠(yuǎn)動操作，設(shè)置其表底值或?qū)崿F(xiàn)歸零，完成初始化或恢復(fù)原有記錄；可以查詢業(yè)主的當(dāng)前表具數(shù)值和表具工作狀況；以查詢通訊成功率，用于查看在以往的通訊是否正常；可以查詢設(shè)備告警信息，用于查詢是否出現(xiàn)表具線路故障。

        可以查詢安防告警信息，用于查詢是否有業(yè)主緊急求救；無論在設(shè)置、查詢、檢索、收費管理各畫面下，若出現(xiàn)通訊、設(shè)備、安防告警時，軟件管理系統(tǒng)自動推出告警畫面及相關(guān)信息，并具有語音提示；可以檢索任一業(yè)主（或部分、全部）在任一時間段內(nèi)的各項使用

量和交費金額，并可將報表打印輸出；可以檢索任一業(yè)主（或部分、全部）在任一時間段內(nèi)安防告警信息，并可打印輸出；可以檢索任一設(shè)備（或部分、全部）在任一時間段內(nèi)設(shè)備告警信息，并可打印輸出；以對業(yè)主進行收費記錄查詢，可以查詢各次收費時的原表底值、交費時表底值、使用量和交費金額；可以完成對業(yè)主的收費。系統(tǒng)自動從上次交費后起始，業(yè)主自動選擇交費截止時間，完成收費，并打??；如遇欠費或其他特殊情況，可進行遠(yuǎn)程控制，用于切斷電、水、氣等的供給。

 

4.1計算機配置

        奔騰Ⅲ及以上CPU

        128M及以上內(nèi)存

        20G及以上硬盤空間

        至少有一個空余串口

        Windows 98及以上操作系統(tǒng)

4.2系統(tǒng)對脈沖計量表具的要求

        脈沖計量表具的輸出方式可以是干簧管、霍爾、光耦三種。

        對于干簧管、光耦輸出的脈沖計量表具，輸出阻值要求如下：

        開路時：24kΩ；閉合時：2kΩ；強磁場時：0Ω（只限于干簧管輸出）

        脈沖計量表具的引出線是明線，要有金屬護管，以防止施工時被損壞。

        脈沖計量表具引出線的長度要滿足實際連線要求。

        電子式電表的脈沖常數(shù)：≤6400個脈沖/Kw.h。

        脈沖水表應(yīng)具有自保持功能。

4.3系統(tǒng)工作環(huán)境

        大氣壓力：86～108kPa

        環(huán)境溫度：-10～+50℃

        工作電壓：標(biāo)稱值220V AC±百分之十

        相對濕度：≤百分之九十五

4.4系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

        功耗：每采集器模塊功耗≤1W

        與計算機的連接方式：標(biāo)準(zhǔn)232接口

        系統(tǒng)通訊方式和速率：RS485，速率9600bps

        每采集模塊可管理的表具數(shù)：4-12表/模塊

        脈沖計量表輸入：計量誤差為計量表具±1個脈沖代表的計量值

        狀態(tài)量輸入：閉合時為二進制碼“1”，斷開時為二進制碼“0”

        采集器的外型尺寸：125×85×30(mm)（壁掛式）

 

5.1系統(tǒng)簡介

        系統(tǒng)為B/S架構(gòu)，主要包括前端管理網(wǎng)站和后臺集抄服務(wù)，配合公司的預(yù)付費電表DDSY1352和DTSY1352系列以及多用戶計量箱ADF300L系列，實現(xiàn)電能計量和電費管理等功能。

        另外可以選配遠(yuǎn)傳閥控水表組成水電一體預(yù)付費系統(tǒng)，達到先交費后用水的目的，剩余水量用完自動關(guān)閥。

 

 

 

5.2 系統(tǒng)功能

        AcrelCloud-3200預(yù)付費水電云平臺由云平臺-網(wǎng)關(guān)-預(yù)付費電能表組成，通過通信網(wǎng)絡(luò)完成系統(tǒng)到表的充值、查詢、監(jiān)控、控制及短信報警等功能。

  本系統(tǒng)適用于一些大集團和大物業(yè)，往往需要將多個物業(yè)環(huán)境、分散于各地的物業(yè)集中式收費和管理，面臨著數(shù)據(jù)公網(wǎng)傳輸，財務(wù)操作分散，在線支付，總部財務(wù)扎口等復(fù)雜的需求。

 

 

遠(yuǎn)程集中抄表：抄表信息通過網(wǎng)關(guān)實時上傳到云平臺，快速便捷，免去人工抄表 。

 

 

 

水表預(yù)付費:可是查看某區(qū)域水表的實時狀態(tài)信息，并可以進行單表或批量設(shè)置水價控閥等操作。

 

 

 

遠(yuǎn)程售電:財務(wù)集中管理，電量實時下發(fā)，并比對充值次數(shù)防止，方便快捷。

 

 

 

 

 

能耗分析:用戶和管理員都可查詢預(yù)付費表或管控表每天的用能狀況；可提供能耗分析+財務(wù)軌跡一體式綜合管理報表，包含用戶表的能耗、財務(wù)數(shù)據(jù)、能耗和財務(wù)的期初期末值等數(shù)據(jù)。

 

 

 

在線支付:商戶可以通過小程序或者微信實現(xiàn)在線自助充值水電費，也可以實時關(guān)注商鋪用水用況。

 

 

 

短信提醒:金額不足或金額欠費提醒、電表充值到賬提醒，都可及時短信通知商戶。

 

 

遠(yuǎn)程控制:可對任意一塊電表執(zhí)行遠(yuǎn)程拉閘或保電等一系列遠(yuǎn)程控制操作，方便管理。

5.3設(shè)備選型

 

        系統(tǒng)特點

        該系統(tǒng)采用了改進型485總線結(jié)構(gòu)，具有以下特點：

        多表遠(yuǎn)程抄收系統(tǒng)為保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確可靠，在每個采集模塊上都設(shè)計了硬件濾波器、軟件濾波器、防抖動電路，克服電磁干擾、表具臨界抖動和水錘等原因產(chǎn)生的異常干擾信號。

        多表遠(yuǎn)程抄收系統(tǒng)各型號的多表采集裝置中，每4、8、10或12具的接口故障、通訊故障、cpu故障等），可對本模塊進行更換或維修，不影響設(shè)備中其它模塊的供電和正常工作。

        多表遠(yuǎn)程抄收系統(tǒng)具有4、8、10、12個數(shù)據(jù)采集點的采集模塊，在每個模塊中，表具的數(shù)據(jù)采集和安防點的信息采集可由用戶任意組合。并可根據(jù)用戶的需要擴充輸出控制點。每層安裝一臺多表采集裝置使系統(tǒng)中水平布線（設(shè)備到本層表具的連線）和垂直布線（設(shè)備與設(shè)備之間的連線）節(jié)減、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰。大量減少了施工、調(diào)試、維護費用。

        多表遠(yuǎn)程抄收系統(tǒng)及系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)配套設(shè)備。改變了傳統(tǒng)485的單向總線結(jié)構(gòu)，使之具有多分枝性，加強了系統(tǒng)連接的靈活性。為與后期工程的聯(lián)網(wǎng)作好了準(zhǔn)備。

        總線傳輸速度能滿足用戶對遠(yuǎn)程抄表的速度要求。每秒9600bit的傳輸速度也*適應(yīng)物業(yè)對管理和收費的需求。

系統(tǒng)容量能滿足目前小區(qū)的需求。遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)可以采集至6萬個表位。個采集點為一個獨立數(shù)據(jù)采集模塊。每個模塊發(fā)生故障時（如與表系統(tǒng)中各部件在結(jié)構(gòu)、工藝、功能上經(jīng)過在工程上的多次應(yīng)用已適應(yīng)了各種工程的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

        多表采集與控制系統(tǒng)是集計算機技術(shù)、現(xiàn)代信息傳輸技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及信息集成技術(shù)于一體的高新技術(shù)產(chǎn)品。該產(chǎn)品能夠?qū)λ?、電表、氣表、熱能表實現(xiàn)遠(yuǎn)程集中抄表、收費，并能控制各種閥門打開、關(guān)閉，滿足自來水公司、電力公司、燃?xì)夤?、熱力公司及小區(qū)物業(yè)管理公司等部門的需求；也可以對吸塵、溫度、濕度、壓力、流量等物理量進行遠(yuǎn)傳采集和控制，滿足住宅、學(xué)校、石油、化工、倉庫等行業(yè)的應(yīng)用需求。

 

[1]于國霞,張春,袁玉湘,謝翔,劉俊華,喬凡,李國林,王志華.基于SOC的無線自動抄表系統(tǒng)設(shè)計[J]電測與儀表,2004,(03).

[2]楊震.遠(yuǎn)程多功能抄表系統(tǒng)研究[J]信息傳媒.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版.