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电能计量自动抄表系统是将电能计量数据自动采集、传输和处理的系统。它克服了传统人工抄表模式的低效率和不确定性，推进了电能管理现代化的发展进程。
1电能计量自动抄表系统的构成和特点
典型的电能计量自动抄表系统主要由前端采集子系统、通信子系统和中心处理子系统等三部分组成，如图1所示。
1.1前端采集子系统
按照采集数据的方式不同，电能计量自动抄表系统可分为本地自动抄表系统和远程自动抄表系统两种。
本地自动抄表系统的电能表一般加装红外转换装置，把电量转换为红外信号，抄表时操作人员到现场使用便携式抄表微型计算机，非接触性地读取数据。
远程自动抄表系统由电子式电能表或加装了光电转换器的机电脉冲式电能表构成系统的最前端，它们把用户的用电量以电脉冲的形式传递给上一级数据采集装置。目前实际应用的远程自动抄表系统大多采用两级式数据汇集结构，即由安装于用户生活小区单元的采集器收集十几到几十个电能表的读数，而安装在配电变压器下的集中器则负责定期从采集器读取数据。
1.2通信子系统
通信子系统是把数据传送到控制中心的信道。为了适应不同的环境条件以及成本要求，通信子系统的构成有多种方案。按照通信介质的不同，通信子系统主要有光纤传输、无线传输、电话线传输和低压电力线载波传输等四种。
光纤通信具有频带宽、传输速率高、传输距离远以及抗干扰性强等特点，适合上层通信网的要求。但因其安装结构受限制且成本高，故很少在自动抄表系统中使用。
无线通信适用于用户分散且范围广的场合，在某个频点上以散射通信方式进行无线通信。其优点是传输频带较宽，通信容量较大(可与几千个电能表通信)，通信距离远(几十千米，也可通过中继站延伸)。目前，GPRS无线通信网络为无线抄表系统的实施提供了高效、便捷、可靠的数据通道。主要缺点是需申请频点使用权，且如果频点选择不合理，相邻信道会相互干扰。
租用电话线通信是利用电话网络，在数据的发出和接收端分别加装调制解调器。该方法的数据传输率较高且可靠性好，投资少；不足之处是线路通信时间较长(通常需几秒甚至几十秒)。
低压电力线载波通信利用低压电力线作为系统前端的数据传输信道。其基本原理是：在发送数据时，先将数据调制到高频载波上，经功率放大后耦合到电力线上。此高频信号经电力线路传输到接收方，接收机通过耦合电路将高频信号分离，滤去干扰信号后放大，再经解调电路还原成二进制数字信号。电力线载波直接利用配电网络，免去了租用线路或占用频段等问题，降低了抄表成本，有利于运营管理，发展前景十分广阔。但是，如何抑制电力线上的干扰，提高通信可靠性仍是亟待解决的问题。
1.3中心处理子系统
中心处理子系统主要由中心处理工作站以及相应的软件构成，是整个电能计量自动抄表系统的最上层，所有用户的用电信息通过信道汇集到这里，管理人员利用软件对数据进行汇总和分析，作出相应的决策。如果硬件允许，还可直接向下级集中器或电能表发出指令，从而对用户的用电行为实施控制，如停、送电远程操作。
2电能计量自动抄表技术的现状
2.1电能表
传感器、自动化仪表以及集成电路技术的发展，使得无论是机电脉冲式还是电子式电能表已能够较好地满足当今电能计量自动抄表技术的需要。预计今后相当一段时间内，电能计量自动抄表系统的终端采集装置将以机电脉冲式电能表和电子式电能表两种仪表为主。
2.2采集器和集中器
采集器和集中器是汇聚电能表电量数据的装置，由单片机、存储器和接口电路等构成，现在已经出现了较成熟的产品。
2.3通信信道
通信子系统是电能计量自动抄表技术中的关键。数据通信方式的选取要综合考虑地理环境特点、用户用电行为、技术水平、管理体制和投资成本等因素。国内外对于不同通信方式各有侧重，在西方发达国家，对于电能计量自动抄表技术的研究起步较早，电力系统包括配电网络较规范、完备，所以低压电力线载波技术被广泛应用；在我国，受条件所限，较多使用电话线通信。近来，随着对扩频技术研究的深入，低压电力线载波中干扰大的问题逐步得到解决，因此，低压电力线载波通信方式在电能计量自动抄表技术中的应用有逐步推广的趋势。
3电能计量自动抄表技术的热点和发展趋势
3.1电力线载波通信
电力线载波通信，是将信息调制为高频信号(一般为50～500kHz)并叠加在电力线路上进行通信的技术。其优势是利用电力线作为通信信道，不必另外铺设通信信道，大大节省投资，维护工作量少，可灵活实现“即插即用”。目前，国内10kV以上电压等级的高压电力线载波技术已经较成熟，但低压电力网络上的载波通信还未能达到令人满意的水平，这在一定程度上制约了电能计量自动抄表技术在我国的实际应用。
3.2无线扩频通信
扩频技术是一种无线通信方式，把发送的信息转换为数字信号，然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号，以扩展信号的频谱，通过相关接收，用相同的频码序列解扩，最后经信息解调，恢复出原始信息。扩频通信距离一般可达几十千米，其最大的优点在于抗干扰能力较强，因此具有较强的安全保密性。扩频技术在电能计量自动抄表系统的典型应用方式是：采集器通过电力线载波把数据传至集中器，再由设置在集中器附近的扩频电台把数据发送给中央处理站的接收电台。
3.3复合通信
在应用于电能计量自动抄表系统中的所有通信模式中，各种通信模式都有优缺点，任何一种采用单一通信技术的方案均很难完全满足需要。为解决这类矛盾，提出了复合通信方案。
复合通信方案是在自动抄表的不同通信阶段采用不同的通信方式，组成实现电能自动抄表的复合通信网络。在数据传输量不太大、传输距离较近的底层数据采集阶段(电能表到采集器，采集器到集中器)，可以采用如红外、低压电力线载波甚至点对点的通信方式；而在集中器到中央处理站段，则可采用电缆、电话线或无线通信等。选择什么样的复合方式，需根据实际情况统筹考虑。混合使用的各种通信方式之间要有很好的相容性，不能相互干扰，这其中涉及到运筹学、最优规划等方面的研究与设计。
3.4自动抄表的安全性
自动抄表的安全性主要包括自动抄表过程的安全性和中心处理子系统的计算机网络安全性。电能计量自动抄表系统的抄表过程是分散的采集器、集中器与中心处理站间交换数据的过程。通信中既要保证所抄数据的安全、可靠传输，又必须确保中心处理子系统不会受到来自传输网络的意外攻击。
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一、远程自动抄表技术存在的问题
1、在当前的社会发展中，远程自动抄表技术体系并没有引入各种先进的技术，导致该项技术在运用的过程中存在着安全性的问题，不利于供电企业对电力的管理。
2、在采用该项技术的过程中，由于工作人员并没有将其与技术终端或者机械表相互融会连接，导致设备在采集信息或数据的过程中不够准确，影响到供电企业的管理。
3、在变电站安装电表或者其他设备的过程中，由于技术人员没有按照规定要求进行安装，导致该体系在应用过程中极容易受到信息的干扰，导致供电企业的电力管理水平无法提高。
4、在对该体系设置的过程中，由于采集信息的工作面设置相对比较狭小，很多因素并没有引入到该体系当中，最终可能导致线损现象，较大了电能的消耗。
二、远程自动抄表技术的现状及发展趋势
1、不断完善变电站远程自动抄表体系
（1）在实际工作中，如果需要新建立变电站，那么我们需要考虑到远程自动抄表体系的建立，然后在变电站中设置相应的电能表以及计量设备，以便于供电企业的管理。
（2）为了供电企业对电力的合理管理，管理人员或者技术人员需要根据实际情况采用粉笔更换的形式将电能表转变为全电子式多功能电能表，将原本计量方式为三相三线转变为三项思想。这样可以提高计量设备的精准度，方便供电企业的统一管理。
（3）在配电网系统中，技术人员可以在相应的位置设置防火墙，这样可以保证电力输送的安全性，防止采集的数据受到其他方面的干扰。
2、建立大用户和配电变台自动抄表体系
由于受到条件的限制，面对大客户是计量设备并不具有综合性特征，因此在配电网的各个分散区域并没有安装电话，因此我们必须要从当前的实际情况出发，采用与配电变压器相适应的技术来采集数据，然后每隔500～3000m设置一个智能电表数据采集器，以此来采集多个电表上的数据。在配变带能表与电力采集器之间，我们可以设置一个微波通信无线抄表器，通过设定时间来将数据或者而信息进行传递。在安装采集器的过程中，我们不仅可以采用GPRS无线网，还可以采用有限电话网来传输信息或者数据。
3、建设居民集中抄表系统
结合电表的样式以及装设体系的差异，使用不一样的终端措施。比如在分散的区域以及旧有的居住区中通过电表来分层次的设置，其采集终端数据信息可利用载波方式传输到集中器；而新的居民小区已经要求电能表全部采用一楼集中装设模式，故可以应用485数据线连接方式传输到集中器，显著的提升了信息传递的稳定性。台区与主站的通信方式可根据网络覆盖情况和地区通信业特点选择有线电话拨号或GPRS方式。
三、关于科技在使用中面对的不利现象和具体的处理方法
1、技术、设备
当前远抄等使用的科技和装置的单位不一致，此时面对着体系的维护和使用非常不集中的状态，不具有综合的信息应用区域，此时就导致体系无法有效的体现出其应有的意义和价值。
处理方法。要在其使用的体系中明确一个关键点，把别的应用融汇到该体系里面，生成了全方位的体系，和信息体系等无法有效的连接，不能够将信息汇总分析，线损也可实现分电压等级、分线分台区的分别统计分析和汇总，此时体系就可以为销售管控工作贡献力量。
2、采集终端
自动抄表采集终端采用全电子式电能表的适应环境能力还不能完全达到实际应用要求。根据电力行业标准规定，电子户外式多功能电能表工作条件为-25～55℃，极限工作条件为-25～60℃，其对于我们国家很多区域的天气都非常的适宜，不过在北方，如果气温大于设定的活动状态的话，就会使得屏幕的活动终止，使得零件受损。在不断的扩张应用区域的时候，外界的情况不断的变多，针对过低温度超过标准工作条件以下时可能会出现的电能表停滞，应该做好一定的准备，防范在此过程中造成数据损失。
3、通信方式
通信措施有好处也有坏处，不能够单纯的注重方式的一致性。在具体的使用中，因为其面向城市以及各个不一样的地区，像是移动网等都面对着不能够整体覆盖的问题，此时要结合所在区域的具体状态来分析，要积极的分析所有方式的优势和缺陷，使用复合通信的措施来开展活动。
通信系统主体一般主要有光纤传输、无线传输电话线传输和低压电力线载波传输4种。对于前一种来讲，它有着非常多的优势，比如频带较宽，传输的速率非常快，而且距离远，能够有效的应对干扰，适合上方网络的发展规定，不过由于该项安装会受到成本等的影响，所以只是设置于变电站中。对于第二类来说，它适合用到顾客不一致，而且区域很是宽泛的地方，它的优势是频带非常宽，而且通信的总数较多，间距远，它的缺陷是要申请相关的权限，假如使用不当的话，附近的信道会互相的扰动。
四、结束语
在当前的社会发展中，配电网系统越来越复杂，电力输送的范围也越来越广，此时供电企业要想对电力进行全面管理显然是不大可能的。据此，供电企业需要从实际情况出发，根据企业的特点来引入各种新技术与新设备，从而提高供电企业的管理水平。远程自动抄表技术是供电企业管理电力的一个有效方式，该项技术能够有效的提高企业的管理水平以及综合效益。但是在实际工作中，这项技术仍然存在着较多的问题。导致管理人员不得不采取措施进行解决。通过上述，对远程自动抄表技术的现状以及存在问题进行了浅要分析，然后提出了相应的解决措施，相信在日后的社会发展中，该项技术将对不断完善，从而更好的应用在供电企业中。
参考文献
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进入二十一世纪以后，国家电网公司进入世界五百强前十名。使得我国电力产业有了飞速的发展，随着目前我国国家电网体制改革深入进行发展，使得电力设备企业供应商对目前电力设备的需求与供应情况有了相对较高的要求和严格的目标。对线路的选择规划以及用电负荷的标准制定高标准要求。不仅能够完善当前电厂和电站的产业需求！
1 系统概述
系统所设计系统包括无线抄表器部分、通信部分以及电力局抄表中心管理端软件部分。论文所设计系统避免了大规模更换电表，既满足了无线抄表的功能同时也符合当下绿色经济的理念，使县乡一级供电公司节约了资金并且可以节约了大量的人力物力。为将来大规模的电表产业升级做好了铺垫，减少了不必要的电表更换。等新一代智能电表成熟后，在进行统一的升级换代。
在基于GPRS抄表器下的无线远抄系统中首先通过抄表器进行电表表码的采集，采集后将数据存储到抄表器内部数据库中，然后通过抄表器内部GPRS模块将数据上发直电力局抄表中心。电力局后台控制中心与中国移动直接通过专线进行连接，采用内外网结合的使用。采用GPRS的WAP接入点保证系统的稳定，和通信的流畅。电力局后台服务器中心在与各个终端GPRS Modem之间长时间不传送数据时，GPRS网络仍可保持此Modem与业务中心永远在线相连接。在GGSN不支持此功能时，要求通信终端在被GPRS网络激活后，立即发起PDP上下文激活请求。
2 系统主要流程
2.1 红外抄录流程
在进入系统后进行抄表，系统将自动组帧发射抄表帧，电表收到数据后返回表码，抄表器程序将数据解析后，将表码值存入抄表器内数据库中。
2.2 GPRS数据远传
在进入系统后首先需要进行GPRS模块的激活，激活后将需要上传的数据打包数据通过GPRS网络在APN中发送到电力局抄表中心的前置机，电力局抄表中心前置机将数据解压处理后将指令发到电力局抄表中心数据库进行处理，将用户提交的信息记录到电力局抄表中心的数据库里，再将确认上传成功的信息结果返到前置机后经前置机打包压缩后在经过网络发到抄表器上，在wince系统上经程序分析解压把数据在界面上显示上传成功。
3 无线抄表器设计
3.1 处理器
抄表器终端处理器采用Samsung公司S3c2410，ARM920T内核体系，高达400MHz的工作频率，16KB的 I—Cache和16k B的 D—Cache，具有MMU虚拟存储器管理、支持 STN&TFT的LCD控制器、3个UART、2个USB接口、117个通用 I/O端口、4通道DMA、日历和时钟功能的RTC、片内PLL时钟发生器，支持JTAG等下载仿真调试，是一款低价格、低功耗、高性能的ARM处理器芯片。在抄表器中处理器起到了核心作用，为整个抄表器提供运算、存储功能。
3.2 GPRS模块
GPRS网络是在现有 GSM 网络中增加一些节点（ 如：GGS N和 S GS N） 实现的，结构中还引入了下列新的网络接口：主干网接口。用于各种GGSN之间； Gb， BSS和SGNS之间的接口；Gr，SGSN和HL之间的接口；不同的GSM网络（不同的 PLMN）之间的接口； Gs，SGSN和MSC之间的接口。
3.3 红外模块
抄表器中使用的红外芯片型号为BC7210，支持主流DL/T645和NEC两种编码方式，用户可选择使用或不使用用户码（Customer Code，或称地址码），用户码可由外接电阻/二极管设置，并行/串行两种输出方式，兼容SPI/UART两种串行输出方式（UART波特率为9600），采用数字滤波技术，高抗干扰，无误码，接收有效指示输出，低成本，SO20封装。其与MCU连接示意图如下：
4 结束语
论文所设计无线抄表系统，通过抄表器采集电表的内容分析存储后上传到县乡电力所控制中心，其再将数据进行分析和存储，并且经过县乡电力所控制中心可以将信息下发控制远程设备的使用，充分利用电力自动化保证系统的稳定，以及节约资金保证电力资源的节约。
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近年来，随着经济和社会的发展，电力企业也得到了迅速的发展，供电系统除了要满足电力供应以外，还要加强电能的计量管理工作，以便适应电力企业的发展效率，保证电力企业的经济效益，满足电气企业精细化的要求，以适应现代化买方市场的转变。电力计量设备可以满足实时监控、电量分析预测、远方抄表、防窃电报警等工作，可以为电费和电价的智能管理提供技术保障，协调电气企业与用户之间的关系。对于电力企业而言，电能计量管理工作是电力企业管理的主要分支工作之一，可以保证电量计量的准确和统一，指导电力企业进行准确的生产。
1 电能计量工作的发展
在信息化发展的现代社会，人们的生活与信息有着密切的关系，电能计量系统也逐渐的呈现出信息化的发展模式，为了指导整个社会合理科学的用电，电能计量系统也逐渐根据用户的需求变化对用户的用电进行分时段的计价，保证用户可以避开用电的高峰，实现用电费用的节约目的。根据电能计量系统的特点来看，整个系统中主要包含三个方面的内容，一是电能采集与计算机系统的整合；而是使用什么样的方式来实现对电能的数据传输；三是如何对电能表进行全面集中的控制和管理。随着科技水平的进步，国内外电能计量系统逐渐朝着信息化、智能化和网络化的方向发展。
电能计量管理在国外的发展较早，英国早在1992年就已经建立了集开发、供售、数据的采集、计算、账单的计算于一体的数据采集系统，法国和北欧四国在1995年，西班牙、德国、比利时在1997年，意大利在1999年已经全部完成了用户电能表的电子化。我国的电能计量管理系统与2002年开始发展，当时，随着省以及跨省电网市场的发展，我国各省以及跨省电网关口表已经逐渐更新为电子式的多功能电能表，华东和沿海等经济发达的地区配合分时电价的实施，开始将大、中容量住户的电能表更换为电子式的多功能电能表，截止到2002年底，用于居民住宅安装的单相电子式电能表已经超过了31%，达到国际水平的要求，近些年来，随着社会的发展，电能计量管理工作也得到了迅速的发展，在我国大中城市已基本实现普及。加强电能计量管理是节约能源的重要体现。近年来，水资源和能源呈现出全球化的匮乏趋势，整个社会对于节能减排的要求也越来越高，作为电力供应单位，电力企业应该积极的相应国家号召，做好节能减排工作，加快计量设备的更新速度，加大对计量工作人员的技术和素质培训，加深对电力系统计量技术的改革，节约电力企业的成本，提高经营管理带来的经济效益，减少不必要的资源浪费，节约不必要的资源输出，为节能减排做出应有的贡献。
2 供电系统做好电能计量管理工作的要点
2.1 消除电能计量管理工作中的盲点
由于我国经济发展的不平衡，各个地区电力企业的发展水平和有所不同，经济发达的地区早已实现了电能智能管理，但是一些经济落后的地区，由于资金因素的限制，尚未将电能计量管理系统应用到工作中来，电能的消耗也无法实现精确的计算。此外，一些变电所使用的电容器有功电量，一般不纳入计量中，这便是计量工作中的盲点；同时，对于一些低压计量的铜铁损，电力部门往往是按照当月用户用电量的比饲以及变压器的型号来增收，实际上，这种计算方法并不科学，也缺乏公平性。因此，在未来阶段下，一方面国家要加大经济欠发达地区电力企业的资金投入，另一方面电力企业要加强电能计量系统的建设，全面消除电能计量管理工作中的盲点。
2.2 推广高可靠性、高精度的电能计量设备
作为电力供应的单位，供电企业应该积极的使用高可靠性、高精度的电能计量设备，实现对电能的精确计量，减少以及消除供电企业在用电量计算方面存在的误差，保证计量工作可以顺利的进行，为此，可以推广电子式多功能的电能表，目前，电子式多功能电能表在世界各个国家均已经得到了全面的推广，电网关口一般使用0.5或者0.2级表，工商用户则使用0.5、0.2或者1级表，这类电表的功能比较全面，可以实现无功和有功的功能，还可以提现出负荷曲线的变化以及需求量的变化，此外，电子式多功能电能表还具有通信接口和分时计量接口，计量方式安全、可靠，可以为供电系统的精确计算提供有效的保障。
2.3 引入自动抄表系统，解决抄表问题
近年来，随着阶梯式电价收费制度的实施，抄表的工作量也逐渐增加，这就给电费的结算以及抄表工作带来了一定的难度，为了解决这一问题，必须要推广和使用质量可靠的自动化抄表系统，自动化抄表系统的应用不仅可以解决抄表难的问题，也可以提高抄表的准确性。自动化抄表系统的功能十分强大，不仅可以实现自动化抄表，也具有可靠性高的特点，同时还兼具通信同能，在温差较大的环境下也可以克服传统感应系统超差以及精度变化大的缺点，此外，自动抄表系统中还带有保护和遥控功能，彻底解决了抄表难的问题。
2.4 开展反窃电技术的应用，完善用电管理
除了上述的工作以外，电力企业还要加强对电能量的实时监控和采集系统的建设，逐渐实现对大中用户的远方抄表、实时监控、电量分析预测等目标，同时，要积极的开展防窃电监控工作，为阶梯化电价制度的实施提供完善的技术保障。此外，要注意到，随着近年来农网改造的完成，用电市场得到进一步的扩展，窃电现象也不仅仅存在于农村中，也蔓延到城市之中，猖獗的窃电行为严重的影响着供电企业的经济利益。因此，应该对供电系统进行合理的改造，全面的推行反窃电技术，加强对计量装置的管理工作，建立好完善的电能计量稽查制度，推广使用带有反窃电功能的互感器、电能仪器设备，并做好相关的防护措施，使反窃电工作由传统的被动地位转化为主动地位。
3 结语
电能计量是电力企业基础性的生产工作，涉及着各个方面的社会效益和经济效益，随着科技水平的发展，电能计量管理系统也在不断的完善，同时，供电系统的电能计量工作是一项综合性很强的工作，供电企业必须认真的对待，电力企业的计量人员也要正确的对待电能计量工作，积极的学习新技术，了解电能计量工作的进行，保障供电安全，在保证电能计量准确性的同时为国家的节能减排工作作出应有的贡献。
参考文献：
【1】康念标：供电系统电能计量方法及对节能降耗的作用[期刊论文]，中国城市经济,2011，09(15)
【2】周尚礼，伍少成，陈蔚文，叶瑞贞：能计量管理系统开发与应用[期刊论文]，电测与仪表，2009，01（25）
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引言
随着计算机技术和通信技术的迅速发展，将众多的计量点数据进行采集、传输、处理已经成为现实。自动抄表（the Automatic Meter Reading）技术，简称AMR，得益于八十年代的计算机技术，正成为抄表技术的发展趋势。
1 电力集中抄表系统的构成
本文提出的电力集中抄表系统采用三层体系结构如图1所示：第一层是主站服务器，其主要作用是负责存储多功能电表的数据、实现对仪表的远程监控、远程控制等功能。服务器安装在客户服务中心的抄表主站通过GPRS/GSM来查收各个多功能电表的相关数据和参数。第二层是集中器，集中器通过GPRS/GSM与主站服务器相连，通过CAN总线与第三层的采集终端相连。主要有两项任务：一是完成与采集器的数据通信工作，向采集器下达电量数据冻结命令，定时循环接收采集器的电量数据，或根据系统要求接收某个电表或某组电表的数据。另外的任务就是根据系统要求完成与主站服务器的通信，将用户用电数据等主站需要的信息传送到主站数据库中。第三层是采集器。在采集器中嵌入了各种标准通信规约，可实现对各种各样电表的采集。采集器可同时采集、存储64块电表的数据，采集器除了完成电表的电量数据采集工作以外，还要根据系统的要求完成与集中器之间的数据通信，将需要传送的电量数据送到集中器中。系统信道包括GPRS/GSM 无线通信、CAN 总线。主站服务器与集中器之间的GPRS/GSM 无线通信，集中器与采集器之间采用CAN 总线通信。通过GPRS/GSM无线通信，能够及时、方便地进行系统的远程信息传输，与主站服务器实现信息交换；每台集中器通过CAN总线，可以管理最多110 个采集器(CAN 节点)。
图1 基于ARM 的CAN 总线的电力集中抄表系统示意图
2 CAN 总线通信系统设计
2.1 CAN 总线简介
CAN(ControllerArea Network)即控制器局域网，CAN总线是国际上应用最广泛的现场总线之一。它最早是由德国Bosch公司推出的，CAN通信协议是一种用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信协议。作为一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本合理的远程网络通讯控制方式，CAN总线已被广泛应用于各个自动化控制系统中。论文参考网。例如，在汽车电子、自动控制、智能大厦、电子系统、安防监控等各领域中，CAN总线具有不可比拟的优越性。本设计给出CAN总线节点方案。它采用内置多路CAN总线控制器LPC2294作为主控制器，使得该节点体积小、功耗低、抗干扰性好，因而特别适用于汽车、工业控制以及医疗系统和容错维护总线中。
2.2 CAN节点硬件电路组成
CAN节点硬件电路如图2所示，由ARM微控制器LPC2294、CAN总线收发器TJA1050T、高速光耦6N137和电源隔离模块B0505S等组成。
图2 CAN节点硬件电路原理框图
(1)控制器特点
本设计选用的LPC2294是PHILIPS公司新推出的一款功能强大的超低功耗的具有ARM7TDMI内核的32位微控制器。论文参考网。论文参考网。144脚封装、两个32位定时器、八路10位ADC、四路CAN通道和PWM通道以及多达九个的外部中断，内部嵌入256K字节高速Flash存储器和16K字节静态RAM，包含76（使用了外部存储器）～112（单片）个GPIO口。如此丰富的片上资源完全可以满足一般的工业控制的需要，同时还可以减少系统硬件设计的复杂度。另外，LPC2294支持JTAG实时仿真和跟踪、128位宽度的存储器接口和独特的加速结构，使32位代码能够在高达60MHz的操作频率下运行。LPC2294内部集成有四路CAN控制器：符合CAN规范CAN2.0B,ISO 11989-1标准：总线数据波特度均可达1Mbps；可访问32位的寄存器和RAM；全局验收过滤器可识别几乎所有总线的11位和29位Rx标识符；验收过滤器为选择的标准标识符提供了FullCAN-style自动接收功能。作为本设计的核心部件，LPC2294不仅担起主控制器的作用，同时还作为CAN网络的节点控制器，与网络中的其它节点实现数据传输与交换。
(2)收发器特点
收发器TJA1050T是CAN协议控制器和物理总线之间的接口，它与“ISO 11898”标准完全兼容。CANH和CANL理想配合，可使电磁辐射减到更低。除此之外，TJA1050T不上电时，总线呈现无源特性，这使得TJA1050T在性能上大大优于以前的CAN总线收发器。TJA1050T有两种工作模式：高速模式和静音模式（它们由引脚“S”来控制）。在高速模式中，总线输出信号有固定的斜率，并且以尽量快的速度切换。高速模式适用于最大位速度和最大总线长度的情况，而且此时其收发器循环延迟最小。静音模式时发送器是禁能的。它不管TxD的输入信号。静音模式可以防止CAN控制器不受控制时对网络通讯造成堵塞。
3 CAN 总线通信系统软件设计
对于LPC2294微处理器来说，CAN控制器完全是基于事件触发的，即在本身状态发生改变时，CAN控制器会把状态变化的结果告诉微处理器。因此中心微处理器可以采用中断的方式或者轮询的方式对CAN控制器做出相应的处理。各CAN节点按规定格式和周期发送数据到总线上，同时根据需要各取所需报文。对于接收数据，本系统采用中断的方式实现，一旦中断发生，即将接收的数据装载到相应的报文寄存器中。此时利用屏蔽滤波寄存器对接收报文的标识符和预先在接收缓冲器初始化时设定的标识符进行有选择地逐位比较，只有标识符匹配的报文才能进入接收缓冲器，那些不符合要求的报文将被屏蔽于接收缓冲器外，从而减轻CPU处理报文的负担。
3.1 CAN 控制器初始化
初始化CAN控制器的操作包括：硬件使能、软件复位、设置报警界限、设置总线波特率、设置中断工作方式、设置验收滤波器工作方式、设置工作模式并启动CAN等。初始化程序如下：
HwEnCAN(CanNum)；//硬件使能，CanNum=0～3，指四路CAN控制器
SofiRstCAN(CanNum)；//软件复位寄存器
CANEWL(CanNum).Bits.EWL_BIT=USE_EWL_CAN[CanNum]；//设错误警告界限
CANBTR(CanNum).Word=USE_BTR CAN[CanNum]；//初始化波特率
VICDefVectAddr=(UINT32)CANIntPrg；//初始化中断为非向量中断
VICIntEnable |=(1<<19)|(1<<(20+CanNum))|(1<<(26+CanNum))；
CANIER(CanNum)．Word= USE_INT_CAN[CanNum]；
CANAFMR.Bits.AccBP_ BIT=1；//配置验收滤波器(旁路状态，即屏蔽验收滤波器)
CANMOD(CanNum).Bits.TPM_BIT=USE_TPMCAN[CanNum]；//初始化工作模式
CANMOD(CanNum).Bits.LOM_BIT=USE_MOD_CAN[CanNum];
SoftEnCAN(CanNum)；//启动CAN
3.2 数据发送
将待发送的数据打包成符合CAN协议的帧格式后，便可写入发送缓冲区，并启动发送。在写发送缓冲区前必须查询其状态。LPC2294中的每个CAN控制器有三个发送缓冲区，它们的状态可通过查询CANSR得知。只有当其中有空闲的发送缓冲区时才可将数据写入。在发送大量数据时，这一步显得尤其重要，否则发送可靠性将不能保证。启动发送成功后，只能通过查询CANGSR的TCS位或配合发送成功中断来判断数据是否发送成功。
3.3 数据接收
接收数据可采用查询方式或中断方式。在某一段时间内，CAN总线并不总是在活动，为了提高效率，可采用中断方式。在初始化程序中必须使能接收中断。在中断服务子程序中，读取CANICR，判断是否有接收中断标志，有则读取接收缓冲区数据。为了防止接收缓冲区数据溢出，可开辟一个循环接收数据队列来暂时存储数据，主程序则通过查询该队列来获得总线数据。
4 总结
基于ARM 的CAN 总线的电力集中抄表系统的数据通信具有很强的实时性、可靠性和抗干扰性，该系统的样机正在进行挂网测试，以期通过研究和改进，进一步提高程序的通信处理、纠错和容错能力。
参考文献
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[4]周立功.ARM 嵌入式系统基础教程[M]. 北京：北京航空航天大学出版社,2005.
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1 电力企业抄表管理的重要性和抄表现状
1.1 抄表是抄表员对所有计费电能表利用各种抄表方式定期进行电量的抄录。抄表工作是抄核收中的基础工序，抄录的电量不仅是供电企业按时将电费回收并及时上缴的依据，也是考核供电企业经济指标(如线损率、供电成本等I各行业用电量统计分析以及计算客户的单位产品电耗和市场分析预测的依据。抄表的质量，直接关系到电力企业的电费能否准确、及时核算与回收上缴，关系到企业的经济效益和社会效益。
1.2 在进行抄表工作的时候，相关的工作人员要使用各种抄表的方式来对用户的电能使用情况进行计量，抄表工作的质量会直接影响用户的电费收缴工作，因此，一定要保证其准确性。同时，抄表所记录的数据也是后续审核、收费以及营销等工作的主要依据，其时效性和准确性同等重要。
1.3 随着电力市场发展环境的变化，现在的抄表方式越来越不能满足环境的变化，同时在进行抄表的时候也出现了很多的问题，其中最重要的就是工作效率低，比较明显的是在电费计算、审核、线损控制、营销分析以及用电分析方面都是存在着一定的滞后性。
1.5 抄表工作涉及的信息量是非常大的，在进行工作的时候要定期对各个地区的用电量进行统计，同时对出现的换表和变更电表情况导致的拆回电量也要进行统计。抄表人员工作量大，时间紧迫，估抄、漏抄和错抄等情况时有发生。
1.6 抄表人员的综合素质有待提高。抄表业务员素质低，在进行抄表的时候，经常会出现错误的操作，导致电表损坏。其次，抄表核实工作做得不到位。甚至有的抄表员与用户相互勾结，出现故意损坏电表的情况，这样就会使得用户的电费无法进行回收，使电力企业受到严重的损失。
2 加强企业抄表管理
2.1 明确抄表要求，主要有以下几点：
(1)现场抄表一定要根据规定日期抄表到位，不可估抄。由于客户原因未能如期抄表时，应通知客户待期补抄。在不能约时补抄的条件下，可与客户协商暂按前月实用电量或本月用电情况预收本月电费，等下次抄表时一并结清。
(2)第一次抄表的新客户，要认真核对户号、户名、电能表的厂名、表号、安培数、指示数、倍率等，在核对相符后，才能抄表。
(3)抄表时要巡视电能表运行情况。检查电能表有无异常，并记录下异常情况，如电能表停转、卡字、跳字、倒转等。若抄表时遇到表计故障，要填写业务工作票进行换表处理，同时在抄表卡上注明“表计故障”。
(4)抄表时如果发现表计故障、计量不准时，要了解表计运转及用电情况，并对本月电费可暂按上月电量预收，在表计故障消除后根据情况重新计算电费。
(5)检查客户计费电能表或互感器配置是否科学，用电设备能否满足申请容量。
(6)检查是否有违约用电和窃电。若发生客户有违约窃电行为，要填写“用电异常报告单”。
(7)如果发现客户用电量有较大幅度变化时，要及时了解原因，并在抄表卡上注明。
2.2 加强抄表审核力度，建立激励约束机制
抄表管理部门要设立专门的审核机构，随时对抄表人员的工作进行抽查、审核，确保抄表数据的准确性。建立激励约束机制，形成专门的考核流程。按照“权责明确、绩效挂钩”的原则，根据每月工作完成情况。在工资中予以兑现，做到指标层层分解、层层落实；同时加大奖惩力度，做到了重奖不心疼，重罚不手软，工作业绩突出的人员多抄表、抄好表，而工作完成不好的则削减抄表户数，使抄表人员既有压力又有动力。极大地激发了全员工作的主观能动性。
2.3 流动管理岗位轮换
为有效的改善抄表工作质量，应定期对每名抄表员的抄表区域进行调整。在各个分局范围内每月轮换变化，并形成每月小调整，全年大循环的抄表格局。这样可以打破固定抄表中的弊端，减少抄表人员与用户的相互勾结，有利于抄表员之间相互监督，还能有效提高工作质量和工作透明度。抄表人员之间可以就在某一区域发现的问题进行交流，更加有效解决抄表中的异常现象。
2.4 利用高科技智能自动化抄表方式替代人工抄表方式
(1)传统人工手抄表方式。抄表人员赴客户处到客户装表处把电能表显示的数据抄写记录在抄表卡上。
随着用电用户的不断增长，农网、城网的不断改造，电表的需求量不断增加，所需的抄表人员越来越多，抄表工作量过于繁重，人工抄表已经难以满足电力事业的发展。随着抄表技术的发展，抄表方式也在不断改进，目前主要有以下几种方式：
(2)利用抄表微机进行抄表。抄表微机(抄表器)是一种专门用于抄录电能表示数的微型计算机数据录人终端。它由抄表员随身携带，到每户把电能表示数抄录下来，并输人与此相关的信息。抄录工作结束后通过数据通信接口把抄录的数据及相关信息传送到计算机，再通过计算程序计算出客户各种电量、电费。使用抄表微机不但能取代原有的抄表上，使抄表速度、准确程度都有较大程度的提高，还能节省原来人工数据整理的工作程序，消除抄录数据输人的瓶颈问题和抄录数据录人出错的可能性，使得电费管理的效率大幅提高。抄表微机要按数据釆集录人的方式进行，一般分为手工键人式抄表微机和远红外线式抄表微机。
(3)远程自动抄表方式。抄表人员在远离客户表计的办公地点处釆集电能表数据，电能表与远处抄表人员办公地点之间的通信，釆用电缆、光纤、电话、无线电、手机或电力线路载波等手段实现。除了釆用专门的远程抄表系统实现远方抄表外，也可利用负荷控制系实现远方抄表。
因此要大力推行智能自动抄表，用户用电量会自动抄取。有利于提高供电公司的服务质量，避免了人工抄表的种种弊端。
2.5 以人为本，加强抄表人员的综合业务素质培训
用户用电量的抄录是抄表人员的主要工作，抄表人员是电力企业的一线员工，他们的工作质量会直接影响电力企业的电费回收工作，同时对电力企业的形象也会有很大的影响。定期对工作人员进行业务培训，这样能够更好的提高抄表人员的工作能力，也能提高抄表人员的职业道德。
3 结束语
当前的抄表手段决定了当前的管理方式。社会在发展，技术在进步，供电企业在创新。根据供电市场的不断变化，供电企业不断更新抄表技术，采用现代化的抄表技术和抄表手段，比如实现远程集中自动抄表，将不断改善现有抄表方式的弊端，也是供电企业提升管理水平的重要内容。
参考文献
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1．2 用电客户也可以籍此直观方便的查看自己的用电情况，比如查询峰、平、谷段的电量、电价，剩余电费、时间等信息，明明白白消费。同时，随着国家差异化电价的实施，用电客户更可以根据自己的用电情况，合理调配使用电能，节约开支，从而在整体上优化配置了电力资源，提高了我国的电能使用效率。
1．3 智能电表可以在相关设备的配合下，对用户及时报警电费余额不足等等，避免不必要的停电损失。
1．4 用户可以通过诸如工商银行自助缴费查询终端等多种途径便捷缴费，而且只需插入充值后的购电卡就可以自主恢复供电。
1．5 随着科技发展，智能家庭逐渐建立起来，智能电表更是不可或缺的基础性仪器。智能电表配合智能电网，可以缩小因输配电原因导致的电能质量问题，与此同时还能缩小因线路故障、谐波源导致的电能质量困扰。便于为用户提供优质的电能供应。
2 GPRS远程集中智能抄表系统是可行性方案
2．1 远程抄表系统势应运而生
我国传统的用电管理制度已不适应经济蓬勃发展的要求，国务院于1993年2月了《电网调度管理条例》，其中明确指出要尽快对用电进行自动化管理，并拨款支持电力部门进行技术改造。1995年4月电力部又提出电价分时段计费。1995年5月起，深圳特区报连续发表了多篇关于“电怪圈”的报导，各界人士强烈要求抄表到户，取消中间收费阶层，强化用电管理。2014年1月1日，浙江省《浙江省计量监督管理条例》正式施行。随着人们生活条件的改善，各种计量收费装置进入千家万户，远程抄表不仅要求能抄电、水、气表，所有涉及到计量收费的装置都有自动抄表和自动收费的要求。而这些计量装置只要配备合适的传感器．都可以接进一个统一的计度和通信单元，实行远程抄表。
2．2 GPRS远程集中智能抄表系统是现阶段成熟的远程集中抄表方案
随着无线通信数字网络的发展，无线远程自动抄表已成为发展的话然趋势，其应用领域极为广阔。目前基于仪器、仪表分布点多面广，其远程抄表大多仍沿用有线传输方式，线路维护量很大。由于电话线公用，通讯时经常发生冲突，既影响了数据的传输，也对电调部门的正常工作造成了干扰．并且此种方式对通讯部门程控交换机正常、稳定的运行也有一定的影响。为保证传输质量，若采用专线方式，投资成本太高。现阶段，出现了GPRS远程集中智能抄表系统，利用GPRS无线数字网的通讯方式，很好地解决了远程抄表的瓶颈问题。使用GPRS无线组网方案，数据实现分组发送和接收，用户就可以总是在线且按流量计费，降低了服务成本。
2．3 GPRS远程集中智能抄表系统使用中要注意的问题
2．3．1 选好位置安装集中器，有效避免GPRS信号不稳定
GPRS信号容易受到天气因素以及周围环境的影响，表现为信号不稳定，乃至没有信号，这无疑将导致抄表波动乃至抄表失败。为此，可以选择GPRS信号好、周围干扰信号源少的位置来安装集中器。
2．3．2 加强施工管理，确保Rs485通信准确无误
同一表箱内485通信线，如果接反或者接触不良，其中一个接点接触不良，也将导致其后的所有电能表采集失败，这是施工中必须特别注意的问题。PRS远程集中智能抄表系统施工中，必须加强施工管理，要求施工人员认真核对485通信线的线序，原则上同一表箱内485通信线不允许开断施工。如确需开断，则必须将进同一接线孔的两根线拧紧为一根。RS一485通信线还应尽量远离交流电源线及其他干扰源。
2．3．3 精细施工，解决低压载波通信问题
低压载波通信技术是自动抄表系统的关键技术。但是在实际应用中，存在载波通信信号易受干扰，集中器和采集器、采集器和电能表载波模块不匹配等问题。低压载波通信在远程自动抄表实际运行中出现的主要问题是：通信信道不稳定，通信时好时坏。这主要是由于低压电力线载波通道衰减较大、时变性及干扰大引起的。解决方法：①因为噪信源的远近对通信质量的影响最大，所以在无法改变距离的情况下，要在通信接收处加装隔离作用较好的阻波器。②清理优化低压配电网，缩短供电径。③在以后的工程实施中，可考虑在小区电表箱与配电变压器之间预埋一通信专用电缆，提高采集器与集中器之间的通信能力。
2．3．4 做好与营销业务系统换表流程的衔接，确保采集档案完整
当前现场换表业务完成后，须在营销业务系统处理换表流程；并在采集系统手工更新该客户的采集档案信息，才能采集新表数据。因各种原因未及时更新采集档案或采集档案更新有误，导致远程集中抄表失败。解决方法：①加强业务管理，要求在完成营销业务系统换表流程的同时，完成采集档案更新，并进行手工采集测试，确保采集成功。②采集运维人员须定期或不定期关注日采集成功率情况，发现采集异常，就及时汇报处理。③完善营销系统功能，实现换表流程完成后，自动更新采集系统档案。
3 以发展的眼光看待智能电表推动电力企业抄表方式的改革
就目前来看，我国的智能电表集中度不高。目前国内有多家企业涉足生产智能电表，但其执行标准并没有完全统一。为规范市场，调整产业，引导和推动科技进步，国家电网计量中心牵头承担的《电力用户用电信息采集系统》及《智能电能表》系列标准修订工作已正式启动。智能电表和远程集中抄表系统是信息化技术快速发展的最新成果，电力企业以此为契机，实现远程集中抄表，并推动电力企业整个业务的改造和优化，提高企业管理水平和服务质量。
参考文献
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1、引言
目前，在我国的电力、燃气、自来水行业，大部分仍然采用无线远程集抄和手持抄表机的人工抄表模式，随着手机设备和通讯技术的不断发展，近几年国内出现了手机抄表系统，一般基于WINCE操作系统，这种手机抄表系统实际上是人工抄表、手工录入到手机中、再通过GPRS上传到主台系统，这种方式实现抄表的系统是纯软件的系统，并没有实现真正意义上的硬件自动抄表。本研究提供一种用于电能表的智能手机蓝牙红外抄表的系统方法，该方法使用现有市面上普通的智能手机实现对电能表的抄读和设置，消除了必须用专用手抄器设备才能对表计进行抄读和设置的传统观念；同时开发出的手机软件能够在各种相同手机操作系统的手机上使用。能为电力企业带来最直接的效果降低企业的经营成本，而且方便简洁，不仅从界面美观上，还从易用性方面都大大高于原有的手持掌机。
2、蓝牙通信介绍
蓝牙（Bluetooth）是由东芝、爱立信、IBM、Intel和诺基亚于1998年5月共同提出的近距离无线数字通信的技术标准。它最初的目标是取有的掌上电脑、移动电话等各种数字设备上的有结电缆连接，实现最高数据传输速度1Mb/s（有效传输速度为721kb/s）、最大传输距离为10米，用户不必经过申请便可利用2.4GHz的ISM（工业、科学、医学）频带，在其上设立79个带宽为1MHz的信道，用每秒钟切换1600次的频率、滚齿方式的频谱扩散技术来实现电波的收发。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信。
自从1998年由以上公司共同提出蓝牙通信标准以后，各大公司都加大了对蓝牙的投资力度，蓝牙兴趣小组不断壮大，通过蓝牙认证的产品也越来越多，各类测试设备也日趋成熟。从目前的应用来看，蓝牙的最大优点是体积小、功率低、无线、低成本和自动化，还可通过其他方式无线缆传输数据，包括“红外线通信”，因此其应用已不局限于计算机外设，几乎可以被集成到任何数字设备中。
3、红外线通信介绍
红外线是波长在750nm至1mm之间的电磁波，它的频率高于微波而低于可见光，是一种人的眼睛看不到的光线。由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力差，所以更适合应用在需要短距离无线通讯的场合，进行点对点的直线数据传输
表计红外是以传统红外通信的原理制作的，利用波长为900nm～1000nm的红外波作为信息的载体,发射装置把二进制信号经过38.4KHZ高频调制后发送出去，接收装置把接收的红外高频信号进行解调为原来信息的一种通信传输方式。其中调制方式是为脉时调制（通过改变脉冲串之间时间间隔调制信号PPM）。
4、智能手机Android操作系统
目前，智能手机主要有五大操作系统，分别为：诺基亚的Symbian平台、微软的Windows Mobile平台、Linux平台、谷歌的Android平台，以及苹果iPhone的Mac平台。2008年6月诺基亚收购了Symbian之后，手机厂商、芯片厂商、运营商都将目标锁定在开源操作系统，手机操作平台之间的竞争也愈演愈烈。
Symbian不开放核心代码，Linux由计算机的Linux操作系统演变而来，开放源代码，但有一些先天不足，iPhone应用程序要经过苹果的批准才可以在应用商店中销售，微软的Windows Mobile操作系统要收取手机厂商8-15美元的软件使用费，而且还有一个致命的缺陷，就是运行速度和人性化操作都不理想。
谷歌的Android手机操作系统是基于Linux的开源手机平台，由操作系统、中间件、用户界面、应用软件组成，是第一个完全定制、免费、开放的手机平台，使用Java语言开发且支持多种硬件设备。Android 平台在系统框架上采用独到设计，在整体规划上考量了相当广的层面，系统开发建构,个人/第三方开发软件，从系统平台到实际应用都开放。在第三方软件开发方面，Android 计划除了制定系统架构外，还针对这个平台提供了完善的软件开发工具与环境，在IDE上采用了开放式开发平台Eclipse，在该IDE上建构了Android专属的plugin。另外还以自由软件QEMU为基础提供了Android平台专属的Emulator，让个人/第三方软件商迅速开发软件，无需依靠实际硬件开发软件。
5、方案详述
本论文提供一种用于电能表的智能手机蓝牙红外抄表的系统方法，该方法使用现有市面上普通的Android智能手机实现对电能表的抄读和设置。
本方案提供的这种用于电能表的智能手机蓝牙红外抄表方法，包括蓝牙转红外模块、智能手机抄表单元两个部分。其中蓝牙转红外模块由蓝牙转串口、然后串口转红外组成，波特率可根据电能表情况进行调节；智能手机抄表单元采用手机智能操作系统，与蓝牙转红外模块间采用蓝牙进行通讯，共同完成对电能表的抄读和设置。本发明能替代原有的手持抄表单元。
5.1 智能手机抄表单元完成对电能表的抄读和设置过程
(1)由智能手机抄表单元根据抄读或设置内容组织数据帧；(2)智能手机抄表单元将组织好的数据帧通过蓝牙通道发送给蓝牙转红外模块；(3)蓝牙转红外模块将接收过来的数据按照电能表的波特率以红外方式发送给电能表；(4)电能表接收到蓝牙转红外模块传过来的数据，进行处理后返回数据帧通过红外发送给蓝牙转红外模块；(5)蓝牙转红外模块将电能表返回的数据帧通过蓝牙转发给智能手机抄表单元进行处理。
5.2 技术方案图
5.3 蓝牙转红外模块
蓝牙转红外模块是电能表与智能手机之间的通信桥梁，能够将智能手机传过来的蓝牙信号转换为电能表识别的红外信号，同时也能将电能表传过来的红外信号转换为智能手机能识别的蓝牙信号。
该模块采用蓝牙转串口，再由串口转红外的方法，其串口波特率可以根据电能表的需求情况通过AT命令进行修改。该模块为手机抄读和设置电能表的关键设备。
蓝牙转红外模块，包括弱电主供电回路、蓝牙模块电路、红外接收电路、红外发送电路。
模块功能图如下：
红外发送电路和红外接收电路完成与电能表之间的信息交互，通过红外信号对电能表进行645等多种协议操作。
蓝牙模块电路为本模块的核心，它提供对外的蓝牙连接通道，支持蓝牙串行协议(Bluetooth Serial Port Profile)服务，完成将蓝牙信息转换为串口信息。该模块可以通过AT命令实现对串口参数（波特率、校验位、停止位）、蓝牙主被方式、连接密码等进行设置。
蓝牙模块电路采用BTM0704C2P蓝牙内嵌模块，有效距离为10米，实现协议包括LM、LC、L2cap、SDP、RFCOMM，支持蓝牙串行协议(Bluetooth Serial Port Profile)服务，兼容蓝牙 2.1+EDR 规范。该模块可以通过AT命令实现对串口参数（波特率、校验位、停止位）、蓝牙主被方式、连接密码等进行设置。
弱电主供电回路提供给蓝牙模块电路、红外接收电路和红外发送电路所需要的弱电供电，弱电主供电回路中的电源管理芯片采用的是超低功耗DC-DC芯片S-812C33BMC，使之产生3.3V电压给系统供电。红外发送调制时钟采用74HC00和电阻电容组成的38KHz振荡电路。红外接收头采用HM338/IRM38BL接收管，红外发送管采用AT203。
5.4 手机抄表软件说明
手机抄表单元就是安装了手机抄表软件程序的智能手机，手机抄表软件采用Android系统进行研发，软件包括三个大的功能：建立通信通道、表计抄读和设置、数据后期处理。
目前智能手机基本上都带有蓝牙功能，手机抄表软件首先开启蓝牙、使用手机自带的蓝牙功能与蓝牙转串口模块完成蓝牙配对，这样就建立了与蓝牙转串口模块的通讯通道，然后根据表计的协议生成不同的指令流、将指令流下发到蓝牙转串口模块并接收返回的数据流，最后软件还可以对抄读和设置日志数据进行查询统计或者上传到服务器等。
5.4.1 手机抄表软件功能图如下：
5.4.2 手机抄表软件使用说明
(1)连接蓝牙。选择连接蓝牙图标，在弹出窗口中扫描蓝牙设备，并进行连接。
(2)抄读。首先选择抄读方案，手工输入表地址或者自动识别表地址，点击方案中的一项或按方案自动抄读。
(3)查询。点击抄读查询或设置查询可以查询设置的内容或查询的内容。
(4)数据上传。点击数据上传图标上传抄读和设置数据。
6、结语
由于采取通用的智能手机平台，不依赖硬件设备，不需要定制产品，只要是采用相同的手机操作系统程序代码就可以通用；
只需要额外加一个蓝牙转串口模块就可以实现对电能表的抄读和设置，而且该模块不依赖手机产品，也是一个很通用化的产品；
智能手机平台在编程工具方面都具有很好的扩展性，故本发明在功能上扩展性强；智能手机平台在通信通道上有较强的延伸性，故能够依靠本特点搭建很好的解决方案，如和主台系统进行数据通信等。
参考文献
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集中抄表系统是一个结构化的开放式系统，采集器通过电能表的通信接口采集电量数据，并通过一定的网络设备传输到供电企业数据库中，做为电费结算的依据。目前大多数居民集中居住区都已经安装了集中抄表系统，并投入使用，大大降低了抄表人员的劳动强度，和人为因素造成的抄表误差。本文对集中抄表系统提出一些设计改进，使其能增加实时电压监测、故障报修、信息、电费控制等功能，提高电力营销信息化程度。
2集中抄表系统结构和工作原理
2.1系统结构图
2.2系统的组成
从上面的结构图可以看出集中抄表系统是一个结构化的开放式系统，主要有三个部分：分别是硬件部分、软件平台、数据传输。各个部分都具有较强的兼容性、移置性、升级性和可维护性，方便进行二次开发和性能改进。同时各个部分的升级换代和功能扩充都很方便，无需对整个系统做大的改动。
2.3硬件部分
原来的集中抄表系统硬件部分只有数据采集器和数据集中器，我扩充设计了电压监测模块、控电模块和显示模块。
数据采集器：数据采集器能通过485总线与电能表建立数据通信连接，并针对不同的电能表型号，自动选择合适的通讯规约，实时自动采集各个用户的用电数据，并将采集到的信息发送到数据集中器。
数据集中器：数据集中器的主要功能就是将采集器采集到的电能信息数据，和其他硬件模块采集的数据传输到数据库，并对传送的数据进行校验，防止数据在传输中发生改变。
电压监测模块：电压监测模块通过传感器和电压采样线对用户电能表的电压实施实时监铡。并经模数电路转换为数据信息，然后将采集的电压数据发送到数据集中器内。可以监测相对地、相对相、相对零等电压，以及电压的异常波动。电压采样由于采用了光电隔离措施，能有效的避免强电串入弱电对人身安全带来的威胁，和防止设备的损坏。
控电模块：控电模块是带复式控制功能的开关组合模块，主要功能是对用户的电源实现远程控制，能根据系统操作员的指令自动切断或投入用户的电源。要求切断容量适合，并且带失电自动复位功能。
显示模块：显示模块是能显示点阵汉字的信息显示屏，可以安装在数据采集器上，它的主要功能是显示各种用电信息，如电费金额、电压信息、欠费信息、停电通知和故障信息等等。
2.4软件平台
软件部分由应用软件、数据库、硬件支撑平台组成。其中应用软件负责对系统进行日常管理操作；数据库负责采集数据的交换、引用、索引；支撑平台负责硬件部分的运行、维护。我主要在应用软件中增加了故障报警功能、信息功能、控电操作功能。
应用软件：系统管理软件已封装成标准的ActiveX控件，可以方便的与供电公司电力营销管理系统连接。
数据库：通过采用CIGS中间层可以使应用系统结构清晰，维护简单易行。CICS其全称是CustomerInformationControlSystem，即客户信息控制系统。CICS通过关系数据库从主数据库中获得资源，建立在操作系统、1SO的分布式计算环境和Encina服务上。
硬件支撑平台：硬件支撑平台采用了固化核心和远程程序下载技术，基于BIOS的硬件结构，使得软件功能的升级扩充都无需进行现场维护，可以在远程操作端自动完成。
2.5数据传输
数据传输部分主要负责建立硬件设备之间的数据链路，将采集到的数据传输、发送，并确保传输快速准确。原先的设计有PLC、485、以太网和手机无线网络。根据技术发展，我对3G技术在集中抄表系统中的应用，做了简单的介绍和预想。
电力载波：电力线载波PowerLineCarrier，简称PLC是电力系统特有的通信方式，它是利用现有电力线，通过载渡方式高速传输模拟或数字信号的技术。优点是使用电力线作为传输介质，不需要线路投资。但是缺点是由于配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，所以PLC只能用在同一配变的供电区域内。
RS－485：RS－485是串行数据接口标准，具有接线简单，传输距离长(最大传输距离约为1219米)的优点，但是传输速度低，只能用于抄表采集模块之间的通信。
以太网：以太网采用拓扑总线结构，具有传输速度高，连接方便，通用性强的特点。缺点是在电缆供电的小区内只能在地下电缆管线内走线，施工难度大，日常维护困难。
无线方式：主要有GPRS、CDMA两种技术，GPRS、CDMA都是无线通信网络，利用移动手机的本站发射信号。所以在构建集中抄表系统时。不必重新建设机站，也不需要中继器，组网简单，建设费用低，可以适合各种施工地形，减少网络设备的维护。
3G是英文3rdGeneration的缩写，指第三代移动通信技术。相对1G和2G主要是提升了传输速度，3G技术在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps(兆字节／每秒)、384kbps(千字节／每秒)以致144kbps的传输速度。目前3c技术蓬勃发展，将来极有可能代替GPRS和CDMA成为尤线数据传输的主力，所以现在也应当对网络传输模块预留3G升级接口，一旦技术成熟就可以立即向3G过渡。
3集中抄表系统在电力营销管理的应用
随着人民生活水平的不断提高，人们对电力的需求已经不仅仅满足于有电用，良好的供电质量和服务水平，成为社会对供电企业的新要求。在电力营销的发展过程中，原来以用电管理为主的职能正逐渐向用电服务为主的方向过渡，供电企业为提高供电质量和服务水平，必需要有一套完善的电力营销管理系统，对用户的用电状态进行实时监测，及时掌握低压配电网的运行情况，发现异常供电和异常线损、定位电网故障，杜绝供电隐患。但是目前用电监控装置只是以低压电网中的配变和单位用户专变为监测对象，对广大的居民用电状况没有实时监测、控制的能力。
现阶段集中抄表系统的建设相当于在居民用户端与供电企业之间架设起一条信息高速公路，但这条信息高速公路设计是单向的，只能将数据信息从用户端上传至供电企业。但是通过对该系统进行设计改进，我们完全可以把它建设成双向传输的信息高速公路，利用这条数据链路来实现双向的信息交换，从而为居民用户提供丰富的用电服务。对集中抄表系统的设计改进主要通过增加硬件组合模块和软件分析操作模块，使其能实现以下几种功能：
自动分辨故障类型，发生缺相、接地、缺零、电表烧坏等故障时。弹出报修信息，自动生成报修单。
自动控制用户欠费，对欠费用户远程操作停电，发送欠费通知信息。
自动停电通知，告知用户最新的用电信息。
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电力负荷管理系统，又被称作电力负荷控制系统，是将现代化管理、信息技术、自动化技术等多门学科技术融为一体的系统，其主要功能是实现对电力负荷的监测以及管理的一个完整集成系统。它能有效实施对电力负荷的实时监测，改善电负荷特性曲线，降低用电高峰和低峰的谷差，实现电力负荷的最佳分布，最大程度的减小损失，最终提高从发电、供电到用电设备的利用率，对于提高经济效益，实施节约型国家具有重大的意义。
1 电力负荷管理系统的结构
传统的电力负荷管理系统一般由控制管理中心、通信通道和若干个用户终端组成，其中还包括着若干个中接点，组成一个数据采集与监视控制系统，即SCADA （Supervisory Control And Data Acquisition）系统，其结构如图1所示[1]。
1.1 控制管理中心
控制管理中心居于整个系统的核心地位，是整个系统的大脑和指挥中心，它主要由计算机网络和控制部分组成，计算机网络部分主要包括：服务器、工作站、人机交换界面（显示器），打印设备，集线器等网络设备等，控制部分主要包括数据传输信道机以及电源组成。在图一中主要是指：数据库服务器、Web服务器、应用服务器、前置机、应用工作站等设备。
数据库服务器主要作用是数据管理，即对信息进行分类汇总和统计处理，进而保证整个数据的安全可靠。数据库服务器的配置可以根据实际负荷管理需求大小来进行实际配置，但数据库服务器必须进行双热机备份。
Web服务器主要作用是提供网络服务功能，通过网络公布用电信息，同时用户也可以通过网络即时了解自己的用电情况，同时也实现催缴电费的功能。
应用服务器的作用是给各种应用服务，诸如数据访问服务、计算机联网等提供支撑。
前置机的主要作用是管理系统应用与用户终端之间的数据交换，具体包括数据的接受与采集、存储以及主服务器命令的组合、传输和用户终端数据的回收、解释工作。因此，前置机又被称为数据采集服务器。数据采集服务器的配置可以根据实际负荷管理需求大小来进行实际配置，但数据库服务器必须进行双热机备份。
应用工作站的主要功能是起到一个自动宏的作用，实现对数据库服务器的远程操作管理、用户终端信息采集管理、负荷管理系统综合应用管理以及数据分析等功能[1]。
1.2 通信信道
通信通道，顾名思义，指的是系统的通讯线路，主要作用是用来在管理中心和系统管理终端传递信息，通信信道的传递质量对于系统功能有着很大影响。
通信质量的好坏受到诸多条件的影响，比如地理、气候、环境等，一般情况下我们采用GPRS进行通信。在系统中，GPRS模块一般由CPU、无线通信模块、SIM卡插槽、扩展数据存储器等部分组成[2]，其优点是主要由移动公司负责维护，成本低，网络强，但是在一些山区部分，数据损失率较高，因此需要增加部分中继站以提高数据的传输效果，但是某个中继站如果收到不可抗力的作用，很有可能导致系统的瘫痪。
“十一五”以来，我国充分增强了基础设施建设，当前，我国固话网络以及移动通信网络基本上已经覆盖95%以上的国土面积，因此我们可以采用将有线通信技术与无线通信技术有机结合起来的通信模式。
1.3 用户终端
用户终端主要是实现实时对用户数据的监测以及数据采集，它主要包括信息采集模块和数据传输线路组成，能够实时采集到用户的用电信息、电量情况、电量记录数据，供电情况等各项用电数据，进而通过数据传输线路传送到系统管理中心。
2 电力负荷管理系统的实现的主要功能
2.1 数据采集和即时处理功能
整个电力负荷管理系统最主要的功能之一就是数据采集功能和即时处理，系统通过用户终端，实时采集负荷数据、工况数据、电量计数等负荷管理数据，进而生成每天、每月的负荷管理特性曲线，总计有功和无功电能量曲线等，为电力管理部门进行预测分析提供决策的依据。终端数据采集的来源主要是依据电能表脉冲输出、门接点、输出（计量表计、交流采样装置或其他智能装置）、开关辅助触点等[3]。
2.2 数据的记录保存功能
在实现对数据的采集之后，就要对采集到的数据进行保存，保存的主要数据有每日、每月的三相电压、有功电能示值、无功电能示值、三相电流、任务点数据以及报警事件等数据。
2.3 负荷控制、预测分析功能
电力负荷管理系统的另外一个重要功能就是实现对功率设定值的闭环控制调节、用电量设定值的闭环控制调节以及遥控等多种控制方式，在超过设定值范围的时候，系统会自动根据以往数据进行做出相应反应，如自动断电或者继电保护等。
负荷预测分析功能的实现基础就是丰富的用户用电数据，有了大量的用户数据就可以根据以往经验进行专家系统判断，自动对下一阶段用户用电水平进行评估分析，并及时作出预测分析。
2.4 远程自动抄表功能
远程自动抄表实现了抄表的自动化，其利用电子计量表的功能，自动实现数据的记录、采集，并通过电力负荷系统的数据通信信道资源和终端设备，将采集到的数据传输到控制中心，便可以实现远程自动抄表功能；同时，系统定时采集的数据也会暂时存储在用户终端中，并做到间段校正，减小误差。与传统的人工抄表相比，最大程度上地避免了人工抄表带了的漏抄、错抄等问题，也从根本上杜绝了窃电行为的发生。
2.5 事件记录分类功能
根据事先设定的事件的重要性，可以将电力负荷管理系统的事件重要性分为重要事件和一般事件，同时分类记录。
2.6 安全保护功能
用户终端必须在和管理中心保持正常通信连接的状态下，终端信息才能得到存储以及采集，用户终端在控制中心程序设定无通信状态下，自动进入保电时间，在控制中心解除锁定后，自动恢复到正常状态。
2.7 本地系统管理
负荷管理系统提供分级管理权限。负荷管理系统对提供终端的数据包括用户档案的录入、终端配置参数、控制参数和限值参数的设置以及查询等；系统能够实现对通信设备的管理，主要是指通信信道管理、中继站管理以及参数配置等；系统实现对运行状况监测，对终端、主站和中继站的运行状态进行显示、统计分析，对事件进行自动记录；系统实现对多种数据不同采集方式的采集，实现电能量数据采集的准确性、及时性、完整性以及可靠性。通过系统提供的多功能的负荷监控手段，可以动态监测用户负荷，并根据需要进行有效控制。另外，系统还能进行负荷数据的深层次综合运用，并实现数据开放和数据共享。
3 结语
电力负荷管理系统是一个开放的，不断发展的系统，在这里我们仅仅是讲述了系统的结构以及实现的主要功能，对于我们实现电力负荷的全程自动化运行还尚欠火候，我们可以推断，电力负荷管理系统会朝以下几个方向发展。
3.1 系统通信技术多样化
在传统系统中我们一般采用GPRS，但是在以后的系统中，随着数字通信技术的不断发展，通信手段必将多样化，信号更强，保密性更好是一个良好的发转方向。
3.2 专家系统应用更加广泛
未来系统更加智能化，专家化，一个完整的系统必将是一个闭环反馈系统，系统运营中出现的问题，由计算机分析，采用一个更加有效的控制策略，即专家系统。
3.3 用户终端更加多元化
一个开放性的终端，将实现每个家庭，每个用户的实时管理，人机交换操作，以达到节约电能，实现最优运行效果。
参考文献
[1]董高原.电力负荷管理系统的研究与实现[D].硕士学位论文，华北电力大学，2006（1）.
[2]张睿.电力负荷系统的设计与实现[D].复旦大学硕士学位论文，2011（2）.
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PLC接入设备分局段设备和用户端PLC调制解调器。局段负责与内部PLC调制解调器的通信和与外部网络连接。在通信时来自用户的数据进入调制解调器后，通过用户配电线路传输到局端设备，局端设备将信号解调出来，再转到外部的Internet。该技术不需要重新布线，在现有低压配电线路上实现数据、语音、和视频业务的承载。终端用户只需插上电源插座即可实现因特网接入，电视接收、打电话等。同样电力线通信技术也可应用于其他相关领域，对于重要场所的监控和保护，一直需要投入大量的人力和财力，现在只需利用电源线，用极低的代价更新原有监控设备即可实现实时远程监控。目前电力系统抄表,基本上主要依靠人工抄表完成。人工抄表的准确性、同步性难以保证。同时由于抄表地点分散，表记数量众多，所以抄表的工作量巨大。基于电力线路载波(PLC)通信方式的自动抄表装置，由于不需要重铺设通信信道，节省了施工及线路费用,成为现代电力通讯的首选方式，使得抄表的工作量大大减少。近年来居民小区及大楼朝智能化发展，现在的智能化建筑已经实现了5A。但是这些不同的系统自动化需要不同的网络支持；给建设和维护网络系统带来了巨大的压力。借助电力线通信技术，无论是监控、消防、楼宇还是办公或者通信自动化都可以利用电力线实现，便于管理和扩展。
电力线通信主要优势：
电力线通信有无可比拟的网络覆盖优势，我国拥有全世界排名第二的电力输电线路，拥有用电用户超过10亿，居民家里谁都离不开电力线；显然连接这10亿用户的既存电力线是提供上网服务的巨大物质基础。在广阔的农村地区，特别是那些电话网络不太发达的地区，PLC更有用武之地，毕竟电力网规模之大是任何网都不可比拟的。虽然这些地区上网短期需求量并不大，市场发展成熟较慢，但会存在电力线上网先入为主的局面，对PLC的长远发展和扩展非常有利。
电力线通信可充分利用现有低压配电网络基础设施，不需要任何新的线路铺设，随意接入，简单方便的安装设备及使用方式，节约了资源和费用，无需挖沟和穿墙打洞，避免了对建筑物和公共设施的破坏，同时也节省了人力，共享互联网络连接，高通讯速率可达141Mbps（将未通过升级设备可达200Mbps）。PLC调制解调器放置在用户家中，局端设备放置在楼宇配电室内，随着上游芯片厂商14M产品技术相对成熟。PLC设备整体投入不断下降，据调查当前14M的PLCModem产品其成本已降到普通的ADSL接入猫相仿的水平，而局端设备则更便宜。由于一般一个局端拖带PLC调制解调器的规模为20-30台，因此随着用户的增长，局端设备可以随时动态增加，这一点对于运营商来说，不必在设备采购初期投入巨大的资金。因此也有宽带网络接入最后一公里最具竞争力的解决方案之称。
电力线通信的缺点
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Keywords: low voltage set copy; Detection device
中图分类号：TU71文献标识码：A 文章编号：
0 引 言
由于缺乏相应的软、硬件测试手段，无法模拟现场的各种工况，难以发现低压集抄系统的产品质量隐患，亟需研制一种面向低压集抄系统的检测装置，对低压集抄系统各组件的功能和性能进行一体化测试。
1 技术方案
1．1 检测装置的结构
采用一柜一挂表架的分体式结构，数字信号源、功率放大器、标准电能表装在柜中，其余部分不在挂表架中。挂表架采用两排结构，上排设置12个单相电能表表位，下排设置2个集中器位、2个采集器位、3个三相电能表表位。电流接线采用压接式，其余采用插座接线的方式。三相平衡设计。总体框图如图l所示。每个电能表位置提供1个电能表校验脉冲输入接
图1检测装置总体框图
口，1个时钟信号输入接口，2~RS485通信接口。配置各类专用的虚拟电能表，支持通过RS485和电力线载波接口与集中器和采集器的通讯，并且可根据用户需要，扩充支持微功耗无线和蓝牙方式。配置测试各种集中器所需的以太网、RS232接口、GPRS／CDMA调制解调器、PSTN调制解调器和PSTN换机。
1．2 检测装置具备的功能
检测装置不仅可按照集中器上行通信规约和电能表通信规约进行系统通信规约的检测，而且可以对集中器、采集器、用户电能表等设备实时走字，测试集抄系统运行工况。能对集中器、采集器、用户电能表进行时钟准确度测试。能依据GPS时钟对集中器、采集器、用户电能表进行授时。
采用数字化程控信号源，模拟出集抄系统运行环境，通过加快时钟节拍，利用虚拟电能表产生测试所需的电能表数据，配合可设置的测试策略，使得系统历史数据的测试时间大为缩短，提高测试效率。
2 硬件单元
检测系统主要由数字信号源、功率放大器、标准电能表、误差处理系统、虚拟多功能电能表、GPS时钟频率源、功耗测试仪、运行环境模拟电路、通信线路、IDE测试环境和PC机等组成。
2．1 分布式MCU控制系统
整个检测装置属于一个分布式控制系统，是多个MCU系统的集成，核心主控CPU由PC机承担，装置控制部分MCU的通信关系如图2所示。
图2 控制部分CPU通信关系图
DSP信号源的MCU为TMS320F2407A；控制及通信部分的MCU为P89LV51RB2，通过外扩四路UART接口分别连接输入脉冲切换电路、表位485接线切换电路、误差处理电路和标准表。电表485通信板的MCU为AT89S52。
以上各功能模块之间通过RS232C和CAN总线进行通信。
2．2 高精度数字信号源
采用高速DSP和高速D／A转换器实现直接波形输出，波形输出的工作过程完全由DSP程序和算法控制，当DSP收到需要调节输出量的指令后，重新计算和刷新该量的输出量波形表，采用AD587来保证参考电压的稳定。并根据l6位A／D转换器的高精度输入采样值进行分析调整，以实现闭环控制。利用DSP强大的实时运算能力，实现数字信号源的各种功能，包括谐波、升降控制、相控波形和波群控制、电压跌落和中断等功能。
2．3 功率放大器
采用成熟稳定的工频精密AB类功率放大器，它是专门为放大校验用电压、电流信号设计的电路，具有较窄的通频带(40Hz-lkHz)，输大的时间常数和输深的反馈量，适合放大稳态信号，具有很高的稳定性和准确度。
功放管采用的是10对安森美公司的MJ15024和MJ15025，主要通过精确设计和升流器(升压器)的匹配、继电器动作时序、末级输出管的过流保护、反电势吸收等来保证可靠性。若发生电压短路和电流开路，则输入波形和输出波形有较大的差值，反映在差值检测电路上，就能输出保护信号给CPU，CPU就能进行相应的操作实现保护。
2．4 测试方式切换电路
由于既具有电力线载波集抄测试功能，又具有电能表误差测试功能。因而检测装置须对单相电能表校表状态、三相电能表校表状态、集抄系统测试状态进行切换。同时依照集中器、采集器、电能表之间的接线和从属关系，也经由切换电路进行设置。运行环境模拟切换电路主要分两部分，如图3所示。
图3 测试方式切换电路框图
2．4．1 电压、电流接线方式切换
通过四常开四常闭的220V接触器切换电路实现：
(1)抄表系统测试时所有电压接通，使载波通道可以建立物理连接；
(2)校表状态时，隔离电压互感器接入，电流回路串联，实现高精度误差测试。
2．4．2 小信号切换
通过小信号继电器切换电路，选择用户电能表或虚拟电能表的RS485接口与选定的集中器、采集器相连。
2．5 时钟频率源
GPS卫星上都安装有铯原子钟，因而具有很高的频率准确度和时间准确度，本装置的GPS接收模块采用RS232与PC机相联， 通讯协议是标准的NMEA-0183。对GPS接收模块送出的内容进行解码，就可以得到所需的时钟信息，可以用于对外接设备进行授时和比对，授时精度
2．6 通信电路
由两块8口的MOXA工业级多串口卡、RS232-RS485转换电路、PSTN交换机、PSTN调制解调器、GPRS调制解调器、以太网交换机等组成。
3 测试原理
测试方法有实际运行方式与虚拟运行方式两种。
3．1 实际运行方式
检测装置提供了12只单相电能表位置和3只三相电能表位置，并提供2只采集器位置和2只集中器位置，通过不同的连接线配置测试所需的应用环境，通过软件控制信号源的电压、电流、相位，测试软件通过GPRS无线公网对集中器抄读电能表运行数据，完成集抄系统实际运行方式的测试。
3．2 虚拟运行方式
检测装置用软件模拟现场运行的电能表，通过集中器、采集器与虚拟电能表进行通信，虚拟电能表的数据通信协议遵循DL／T645规约。完成集抄系统虚拟运行方式的测试。
虚拟电能表硬件部分，通过共6个串行口与外部进行数据交换。其中2个串行口转换成RS485接口用于模拟台区总表，接人到集中器台区总表接口；2个串行口转换成RS485接口用于模拟用户RS485电能表，接入到采集器的RS485口；另2个串行口分别通过青岛东软的PRO-II型抄控器和北京晓程的DEMO-PL3201调试器转换成两种不同的载波接口，用于模拟用户载波电能表，接入到集中器的电源线。
用虚拟电能表软件包模拟l至n块电能表，通过当前调置的电压电流和相位值，缩放比率，起始时间等参数自动进行走字。
试验时发送消息，调用计电量子程序，计时终止时，再发送消息，关闭计电量子程序，如果是运行期间跳过某个阶段，只需再加送一次结束时间，虚拟电能表会自动计算跳过的某个阶段的电量，并实现电量的累加，使得在现场需运行很长时间，在虚拟电能表模块可以在较短的时间内完成。还可以通过时钟加速运转方法进行加速走字，加速的电量自动计算更新。
4 结束语
检测装置提供集中器上行通信、集中器下行通信的通信方式。
参考文献：
篇13
文献标识码:A
文章编号:1009-2374(2009)19-0035-02
随着电力负载的急剧增长,传统的抄表方式越来越困难,基于此国内外提出了一种无线抄表技术来取代传统的抄表方式。但目前流行的红外线和GPRS无线抄表技术都存在着传输距离短、付费使用频段等缺点,本文运用基于2.4GHz免费通信频段的Zigbee技术作为无线抄表系统的下位机采抄和传输工具,利用ARMLinux嵌入式系统对采抄的数据进行汇总,最终实现了一套完整的无线抄表系统的设计。图1为系统实现框图:
一、Zigbee系统对电表电量采集的实现
(一)硬件设计
Zigbee系统在本设计中主要分为终端设备和网关设备两部分,其中终端设备就是完成对电表数据的采抄工作,具体实现框图见图1。该部分是由单相电子式电能表和工控数据转换器及MG2455模块三部分组成的。
ZigbeeMG2455芯片是由韩国Radio Pulse公司生产的,具有增强标准的8051单片机特性,同时内置了ZigBee协议栈,有极高的接受灵敏度和抗干扰性能、支持数字化的接受信号强度指示器、超低功耗、电流消耗小、链路质量指示和传输距离远等特点。单相电子式电能表为哈尔滨电表仪器厂有限公司生产的DDS105型单相电子式电能表,该电表采用大规模集成电路,并采用SMT工艺,具有可靠性高、负载能力强、功耗低及便于监控等特点。而系统使用的工控数据转换器是深圳和鑫有限公司生产的HXSP-2108B有源接口转换器,该转换器主要完成RS485接口协议与RS232接口协议的转换,具有极高的转换稳定性。
(二)软件设计
图2为Zigbee终端与电表通信的软件设计流程图。由电表和无线收发模块组成的数据终端设备在整个系统中起着命令的接受和数据的采集传输的作用。终端设备的主要工作过程如下:首先对节点进行初始化,也就是对MG2455模块进行初始化,其工作包括定义系统的时钟信号、工作频率、电源管理方式、ZigBee网络层和MAC层的参数及I/O接口和外设的初始化。然后进入寻找网络阶段,即寻找上位机。如果在其信号所覆盖的范围内有网络存在并符合判断信息即加入到该网络。最后进入到等待命令状态,若没有接收到命令,则终端系统处于休眠状态。
二、ARM与Zigbee系统的通信
作为ARM与Zigbee系统通信的主要媒介,串口可以完成几乎所有指令的收发,虽然目前在ARM和Zigbee系统的通信方面还有诸如利用GPIO和SPI协议实现,但作为硬件设计和软件设计都最为常见的串口还是可以在短距离和低传输速率的领域中拥有极高的适用性。
(一)硬件设计
本部分主要是利用RS-232接口实现ARM嵌入式系统与Zigbee无线系统的连接进而实现网关设备的功能,通过ARM板载的SP3232E芯片和Zigbee无线系统上的MAX3221芯片来实现串行数据的通信。由于采用了常见的串口作为通信媒介,简化了硬件设计。作为接收命令端的Zigbee系统由于采用的是8051为内核的CPU,因此时刻处于等待命令状态。作为上位机的ARMS3C2410系统植入了Linux操作系统,当运行了串口实现程序后,就可向Zigbee系统发出采抄电表的命令。因此本部分主要的软件实现就是Linux系统下的串口实现程序的设计。
(二)软件设计
因为ZigbeeMG2455为本设计的下位机,因此软件设计主要集中在对ARM板载的SP3222E芯片的实现和Linux操作系统串口程序的实现上。因为目前Linux内核无论是2.4.x还是2.6.x系列内核都对串口有很好的支持性,因此在Linux对串口驱动上的实现就极为简单,这也是本实验选择串口作为通讯媒介的一个主要原因,可以极大的简化后期的维护,有利于推广。
Linux串口实现程序主要是对Termios结构体进行设置,该结构体主要完成对串口波特率、字符大小等进行设置,该结构体主要是对Linux下的/dev/ttySx设备文件进行设置的,当设置好后即可发送初始化的命令和等待接收命令。具体流程如图4所示:
三、系统的实验与测试结果
对于本抄表系统的测试是在实验室内部环境中进行的,其中一个房间内放置了一台电脑和ARMS3C2410开发系统作为网关设备,两个终端设备以及验证终端设备数据的电脑分别安放在两个不同的地点且工作运转良好。当网关设备发送读取表的正向有功总电能的命令时,系统总是能及时快速的把命令传递给终端设备,并把终端设备传回来的数据显示出来。经过数十次反复验证实验模拟抄收,发现电表上显示的数据同终端验证电脑上显示的数据,及ARMS3C2410开发系统的数据一致。证明该系统在小范围内的运行相对稳定。
四、总结
实验证明,该设计可以完全实现无线抄表功能,同时软硬件设计简单实现方便、能获得满意的数据传输准确率和数据传输速率、低成本、低功耗,适于大规模推广应用。在其他需要无线数据传输的领域内也具有极高的适用性。
参考文献
[1]罗亮,等.ZigBee技术在ARM数控系统组网中的应用[J].兵工自动化,2008,(7).
