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标题: 智能抄表系统的设计和实现 [打印本页]

作者: admin 时间: 2014-10-13 07:54
标题: 智能抄表系统的设计和实现
随着信息产业的飞速发展，通讯、电子和计算机技术的不断提高，利用通讯技术来拓展计算机在电力行业各个领域的应用，越来越广泛。在我国，虽有很多地区的电力部门在不同程度上实现了用电收费管理的自动化，但是，手抄表形式在我国仍占很大的比例，而且由人为因素所导致的各种误差很普及，所以电力局做出在全国范围内用3～5年的时间实现“一户一表集中抄表”的战略部署，提倡智能抄表系统。
　　
      智能抄表系统目前主要有：有线通讯技术和电力载波通讯技术。有线通讯技术作为传统方法，以其稳定性占有优势。但有线通讯铺线工程浩大，而且容易被人为损坏，同时居民楼已建成，再在墙壁表面拉线，居民难以接受。电力载波通讯技术能有效解决上述问题，他利用现有交流电源线作为通讯线路，省去了不切实际的铺线工程，优势明显。同时智能抄表系统还适用于水表、煤气表等家用生活表。

1　系统的硬件基本构成和原理
　　
      基于电力载波通讯的智能抄表系统是指：由主站通过电力线载波通讯信道将多个电能表电能量的记录值(窗口值)的信息集中抄读的系统。

1 系统的构成
　　
      图1主要是由载波电表(装有采集用户电能表电量信息的采集终端或采集模块)、集中器(根据上位机指令，控制该线路内所有电表示数的收发)、信道(一般用PSTN公共电话网)和上位机(如社区抄控中心主要是抄表管理系统)等设备组成。

1．2　系统工作原理
　　
      计算机根据设计的指令，通过社区抄控中心与集中器通信连接，根据抄控中心软件与集中器的通信协议，由社区抄控中心控制集中器的程序，集中器根据中器内的各种电路工作，把应发送和接收的指令通过电力线与各载波表通讯，接收电表计量的各种数据。各个载波表又同时接受集中器的设定程序，互相传递信息或委托某个载波表把信息转送集中器。在整个过程中，他受集中器设置的程序执行功能控制，形成一个智能化自适应中继通信系统。
　　
      但是在电力线传输的过程中存在开关电源、变频电机和其他的一些通讯设备产生的各种噪音和信号衰减，由此引发的各种干扰，使得载波通讯系统通讯的成功率大大降低，阻碍了智能抄表系统的发展。针对上述情况，我们将在本系统中的集中器和载波电表中安装KQ-100E的载波通讯收发模块，他是一个功能强大的MODEM，具有良好的信噪比，减少干扰，提高传输距离，大大优化了传统上的抄表系统。

1.3 KQ-100E模块具体的性能指标
　　
      (1)收发模块微机控制端由RX、TX、R／T三个端口构成，全是TTL电平。

      (2)＋5 V端接入＋5 V±5％的直流电源；VAA端为发送功率电源，可用直流不稳压电源，发送时电流300 mA(不发送时为0 mA)，VAA可在9～15 V之间选定；2个AC端可以直接接市电的火线和零线，也可以接火线和地线；而在远距离户外通信时可采用火线和零线通讯方式。

      (3)KQ-100E可以与单片机进行串行通讯，也可以通过RS232串行口与微机之间进行串行通讯。过零载波模块与微机接口采用1 200 B／S通信，串行异步10位方式，1个起始位，8个数据位，1个停止位。

      (4)采用FSK过零载波通讯方式，试验证明在一个10 kV变压器台区内，任何时候都可以100％成功通信。由于KQ-100E为过零点传送模块，因此只有在同相电力线上才能够正确传送数据。但我国都采用三相电源供电。因此，在集中器必须有三相电源，并能保证集中器三相都能传送数据，具体的步骤如下：在集中器内采用三个模块分别接A，B，C三相，而后在单片机控制时采用CD4053进行多个PTT，RX，TX等信号切换，这样做成本高，体积大，但不存在干扰及切换寿命等问题。具体参考如图2所示。

2　系统的软件设计

KQ-100E与单片机的连接，参考图如图3所示。　　

89 2 M，波特率1 200 b／s)如下：

(1)发送端口程序：　

RT　　bit　p1．0　

(2)接收端口程序：

3　结　语
　　
由于目前我国的电网运行状况不是特别的规范，加上各种自然因素产生的干扰，使得电力线产生高削减、高噪声、高变形，给电力线载波通信造成很大的障碍，人们正在寻找各种方法，如适当的差错控制技术、扩频技术以及动态中继技术来解决这一难题。实践证　　明，装有载波收发模块的智能抄表系统拥有采集数据快、通讯成功率高、抗雷击性能好等特点，相信这种智能抄表将实现真正意义上“本地网”，统一计费，统一营收，做到整个社会范围内的能源管理自动化。
　　
参考文献

［1］刘桂华，马建国．电力线载波家电网络控制系统的设计与实现［J］．电
子工程师，2001，(3)．

［2］LM1893／LM2893 carrier-current transceiv -er［C］．National Semiconductor Corporation，1995．

［3］邵源，钟炬，周昭茂．关于低压用户集中抄表系统综述［J］．电力系统自动化，1999，23(17)．

［4］王大元，刘信巍．利用电力线载波实现远距离控制的研究［J］．沈阳教育学院学报，1999，(4)

［5］马宏锋，陈金鹏．低压电力线载波系统中的抗干扰措施［J］．兰州工业高等专科学校学报，2001，(1)．

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