智能抄表系統的設計和實現

    隨著信息產業的飛速發展，通訊、電子和計算機技術的不斷提高，利用通訊技術來拓展計算機在電力行業各個領域的應用，越來越廣泛。在我國，雖有很多地區的電力部門在不同程度上實現了用電收費管理的自動化，但是，手抄表形式在我國仍占很大的比例，而且由人為因素所導致的各種誤差很普及，所以電力局做出在全國范圍內用3～5年的時間實現“一戶一表集中抄表”的戰略部署，提倡智能抄表系統。
　　智能抄表系統目前主要有：有線通訊技術和電力載波通訊技術。有線通訊技術作為傳統方法，以其穩定性占有優勢。但有線通訊鋪線工程浩大，而且容易被人為損壞，同時居民樓已建成，再在墻壁表面拉線，居民難以接受。電力載波通訊技術能有效解決上述問題，他利用現有交流電源線作為通訊線路，省去了不切實際的鋪線工程，優勢明顯。同時智能抄表系統還適用于水表、煤氣表等家用生活表。

1　系統的硬件基本構成和原理
　　基于電力載波通訊的智能抄表系統是指：由主站通過電力線載波通訊信道將多個電能表電能量的記錄值(窗口值)的信息集中抄讀的系統。
1 系統的構成
　　圖1主要是由載波電表(裝有采集用戶電能表電量信息的采集終端或采集模塊)、集中器(根據上位機指令，控制該線路內所有電表示數的收發)、信道(一般用PSTN公共電話網)和上位機(如社區抄控中心主要是抄表管理系統)等設備組成。

1．2　系統工作原理
　　計算機根據設計的指令，通過社區抄控中心與集中器通信連接，根據抄控中心軟件與集中器的通信協議，由社區抄控中心控制集中器的程序，集中器根據中器內的各種電路工作，把應發送和接收的指令通過電力線與各載波表通訊，接收電表計量的各種數據。各個載波表又同時接受集中器的設定程序，互相傳遞信息或委托某個載波表把信息轉送集中器。在整個過程中，他受集中器設置的程序執行功能控制，形成一個智能化自適應中繼通信系統。
　　但是在電力線傳輸的過程中存在開關電源、變頻電機和其他的一些通訊設備產生的各種噪音和信號衰減，由此引發的各種干擾，使得載波通訊系統通訊的成功率大大降低，阻礙了智能抄表系統的發展。針對上述情況，我們將在本系統中的集中器和載波電表中安裝KQ-100E的載波通訊收發模塊，他是一個功能強大的MODEM，具有良好的信噪比，減少干擾，提高傳輸距離，大大優化了傳統上的抄表系統。
1.3 KQ-100E模塊具體的性能指標
　　(1)收發模塊微機控制端由RX、TX、R／T三個端口構成，全是TTL電平。
　　(2)＋5 V端接入＋5 V±5％的直流電源；VAA端為發送功率電源，可用直流不穩壓電源，發送時電流300 mA(不發送時為0 mA)，VAA可在9～15 V之間選定；2個AC端可以直接接市電的火線和零線，也可以接火線和地線；而在遠距離戶外通信時可采用火 線和零線通訊方式。
(3)KQ-100E可以與單片機進行串行通訊，也可以通過RS232串行口與微機之間進行串行通訊。過零載波模塊與微機接口采用1 200 B／S通信，串行異步10位方式，1個起始位，8個數據位，1個停止位。
(4)采用FSK過零載波通訊方式，試驗證明在一個10 kV變壓器臺區內，任何時候都可以100％成功通信。由于KQ-100E為過零點傳送模塊，因此只有在同相電力線上才能夠正確傳送數據。但我國都采用三相電源供電。因此，在集中器必須有三相電源，并能保證集中器三相都能傳送數據，具體的步驟如下：在集中器內采用三個模塊分別接A，B，C三相，而后在單片機控制時采用CD4053進行多個PTT，RX，TX等信號切換，這樣做成本高，體積大，但不存在干擾及切換壽命等問題。具體參考如圖2所示。

 

 

2　系統的軟件設計
KQ-100E與單片機的連接，參考圖如圖3所示。　　

 

89 2 M，波特率1 200 b／s)如下：
(1)發送端口程序：　
RT　　bit　p1．0　
　

(2)接收端口程序：　

 

3　結　語
　　由于目前我國的電網運行狀況不是特別的規范，加上各種自然因素產生的干擾，使得電力線產生高削減、高噪聲、高變形，給電力線載波通信造成很大的障礙，人們正在尋找各種方法，如適當的差錯控制技術、擴頻技術以及動態中繼技術來解決這一難題。實踐證　　明，裝有載波收發模塊的智能抄表系統擁有采集數據快、通訊成功率高、抗雷擊性能好等特點，相信這種智能抄表將實現真正意義上“本地網”，統一計費，統一營收，做到整個社會范圍內的能源管理自動化。
　　杭州電子工業學院　浙江杭州　310037

參考文獻

［1］劉桂華，馬建國．電力線載波家電網絡控制系統的設計與實現［J］．電子工程師，2001，(3)．
［2］LM1893／LM2893 carrier-current transceiv -er［C］．National Semiconductor Corporation，1995．
［3］邵源，鐘炬，周昭茂．關于低壓用戶集中抄表系統綜述［J］．電力系統自動化，1999，23(17)．
［4］王大元，劉信巍．利用電力線載波實現遠距離控制的研究［J］．沈陽教育學院學報，1999，(4)
［5］馬宏鋒，陳金鵬．低壓電力線載波系統中的抗干擾措施［J］．蘭州工業高等專科學校學報，2001，(1)．