對於供電部門和用戶來說,人工抄表收費壹直是個大問題,但人工抄表收費難在哪裏?第壹,入戶難。現在大部分用戶不希望被打擾,抄表只能在早晚居民休息的時候進行,使得收費成功率很低,有時壹戶需要反復上門收取電費;二是勞動工資支出高。比如電力用戶1,000人,抄表員45-70人,每年費用近654380+0萬元。隨著城市的擴張,抄表員的數量和工資同步增長;三、抄表勞動強度大:由於高層建築的普及,抄表成了壹項勞動強度大的工作。
自動抄表系統的發展歷程
基於上述人工抄表的弊端,只能通過現代自動抄表系統來解決,自動抄表技術的應用經歷了壹個從原始到現代的發展過程,主要分為以下幾個階段:
從90年代初至中期,現階段自動抄表系統的數據傳輸方式主要是485總線和電力線載波自制總線。這些方法都有各種缺點:485總線分支過多,維護和使用不方便,通信可靠性低。電力線載波,抄表很不連續,能連貫傳輸數據的系統很少。這壹時期的采樣方法主要采用脈沖采樣和機械采樣。系統結構主要是:脈搏計+集中采集器。協議方面,很簡單,基本就幾單。由於電源處理上的問題,大部分采集器都是外置的,集中式的,以降低成本。地址大多是單字節的。以上的自動抄表方式都不太理想,有的誤差很大。
從1997到2001,采樣方式多改為磁感應,傳輸方式以485為主。485模式下的分支問題由集線器和HUB解決,可以很好的工作。至於系統結構,大部分廠商都是增加集中器來解決用戶增加的問題。電磁兼容成為這壹時期系統的設計難點,因為瞬時功率脈沖與平均功率脈沖不同步。位置識別法也在這壹時期得到了廣泛的應用,因為機械式的位置識別法具有良好的電磁兼容性,而且不需要電子存儲數據,也不存在幹擾導致數據突變的弊端。不存在UPS供電的問題。識別位置的方式主要有電阻、紅外反射、條形碼識別等。這種方法對加工和裝配的精度要求高,生產過程中成品率低,需要進行讀取時,讀取的數據會出現混亂或錯誤。
從2002年到現在,主流模式是電子表。完善集中抄表系統的難點主要有幾個:①設計時沒有統壹的標準,基本上都是碎片化的,導致產品難以推廣;(2)調試時僅依靠人工識別區分線路,容易造成施工混亂;③系統開發商和廠商脫節。由於手表的供應商和系統的供應商分離,現階段沒有統壹的標準可循,系統質量和手表質量良莠不齊,經常出現互相扯皮的現象,影響了用戶的最終使用;(4)由於系統的各個環節,系統的問題很多,壹個地方的問題可能由於集中采集的特點導致大面積的問題,所以問題很多。比如ups斷電可能導致幾個采集器無法計數,幾十戶或者幾百戶可能需要重新抄表。
在這種情況下,直讀表應運而生。這款儀表與之前的儀表不同之處在於,它讀取的是數據而不是脈沖,相當於將流量計和積分器合二為壹。因此,有人稱之為“數字手表”。直讀表有脈沖計數數據遠傳表和機械位置識別直讀表兩種。這兩種電表相對於以前的集中抄表系統有很大的優勢,但是各有利弊。
脈沖計數方式的數據遠傳表實際上是將數據采集模塊和遠傳通信模塊集成到表中,將脈沖計數值記錄到表中。當外界需要抄表時,接通通信電源,根據通信協議發出抄表命令即可讀取數據。這類儀表壹般提供485接口或M-Bus接口,初始值在生產制造時已經設置好。壹般來說,不再需要設置初始值。
計數遠傳表的優點:電路結構簡單,價格相對便宜;對原有儀表的結構稍加改動,對機械精度要求不高,安裝精度要求不高,所以成品率高;體積小,非常容易嵌入表中;可以在表頭記錄完整的指標,甚至超過表頭的指標。計數遠傳表的缺點:內部有電源,電源壽命能否滿足要求成為質量的關鍵;要求電路具有抗幹擾性能。
機械位置識別式直讀儀是在機械計數器的字輪上安裝位置表征元件,在字輪的間隙中安裝位置讀取電路,以及數據處理單元和通信單元。當外界需要讀取數據時,打開通信電源,根據通信協議發出讀取命令,讀取數據。
位置直讀表的優點:平時不需要電源,不用擔心續航問題;理論上可以與機械計數器同步,沒有相對誤差;理論上抗幹擾性好。位置直讀表的缺點:電路結構復雜,元器件多,電路部分體積大,成本高,儀表嵌入困難;對原有的儀表結構做了很大的改動,要求精度高,安裝精度高,因此精度成本高,成品率低,長期使用故障率高;字輪在進位狀態時,有讀取盲區,然後會讀取隨機數,這就需要另壹個集中器頻繁讀取數據,系統外的設備在訪問時實際讀取集中器中的數據;為了降低成本,位置檢測單元壹般只安裝在三兩個低階字輪上,其他高階數據需要集中器或上位處理器等外部設備識別,仍需設置初始值。
通過以上比較,我們發現,其實計數直讀表和位置直讀表各有優劣,兩種表的技術實現難度是電子難度和機械難度的互換。實現計數直讀表的難點是低功耗和電子方面的抗幹擾;實現位置直讀表的難點是零件精度和安裝精度。
由於電子技術的飛速發展,尤其是低功耗、高電磁兼容性的芯片技術的飛速發展,2 ~ 3年前的難題已經變得低成本、易解決。由於采用電池供電,沒有幹擾,只要在硬件上采取有效的隔離措施,在軟件上采取冗余校驗,計數式直讀儀的可靠性是完全值得信賴的。目前已有企業開發出可嵌入表內的計數式抄表模塊,專門用於遠程自動抄表。
相對來說,直讀表的很多缺點很難解決。比如攜帶時的檢測盲區就是壹個原理問題,而增加壹個外接設備,壹方面系統復雜,另壹方面也帶來了電子化實現的困難。機械精度提高帶來的成本增加比較大。市面上很多位置直讀儀都因為精度達不到要求出現過很多問題,而且當有人出現問題時,系統很難在短時間內識別。目前自動抄表廠家已經意識到電表必須具有直接輸出數據的功能,系統采用總線結構。分割線制度已被逐步取消。
GPRS自動抄表系統
GPRS自動抄表系統工作原理:中國移動GPRS系統可以提供廣域無線IP連接。在移動通信公司的GPRS業務平臺上建設遠程電力抄表系統,實現電表數據的無線數據傳輸,具有充分利用現有網絡,縮短建設周期,降低建設成本,設備安裝方便,維護簡單等優點。GPRS電力遠程抄表系統由位於電業局的配送中心和位於居民小區的電表數據采集點組成。利用中國移動現有的GPRS/GSM網絡,通過中國移動的GPRS/GSM網絡傳輸電表數據。R & gt小區內所有電表首先接入電表集中器,居民用電數據從多費率電表通過485傳輸到電表集中器。電表集中器通過RS232口連接到GPRS透明數據傳輸終端,電表數據經過協議封裝後發送到中國移動的GPRS數據網絡,再通過GPRS數據網絡傳輸到配電數據中心,實現電表數據與數據中心系統的實時連接。
由於GPRS通信是基於IP地址的數據包通信網絡,所以配送中心的計算機主機配置有固定的IP地址,各個電表數據采集點使用GPRS模塊與主機進行通信。
電表數據采集點
電表的數據采集點設在小區的信息中心。居民用戶的用電數據通過雙絞線通過RS485接口連接到位於小區信息中心的電表集中器,再通過RS232接口連接到GPRS透明數據傳輸終端。利用GPRS透明數據傳輸終端中的嵌入式處理器對數據進行處理,然後將數據發送到GSM網絡,再通過GPRS網絡傳輸到電力公司數據中心的遠程抄表系統,實現電表數據與數據中心系統的實時連接。
電表集中器通過RS485接口直接與電表相連,既可支持單臺電表,也可同時支持多臺電表,實現電表參數的采集、存儲和預處理,或將采集的電表數據實時傳輸到配電中心。同時,電表集中器還可以將配電中心發送的遠程控制指令傳送給電表控制模塊,對電表進行控制。
配電中心
分撥中心服務器申請固定IP地址,使用省移動通信公司提供的DDN專線與GPRS網絡連接。由於DDN專線可以提供更高的帶寬,當電表數據采集點數量增加時,中心無需擴容即可滿足需求。配送中心服務器收到來自GPRS網絡的數據後,首先進行AAA認證,然後傳輸到配送中心的計算機主機。數據由系統軟件還原顯示,並對數據進行處理。配電中心的計算機主機可以進行業務管理和計費管理,對電力數據進行檢查、計算、存儲、分析和管理,對異常情況進行報警,並實時監控用戶的使用情況,保證電力局的合法收入。
GPRS/GSM移動數據傳輸網絡
電表集中器采集的數據同時被GSM網絡空口功能模塊解碼,轉換成公網數據傳輸的格式,通過中國移動的GPRS無線數據網傳輸,最終傳輸到配送中心的IP地址。由於GPRS通信是基於IP地址的數據包通信網絡,所以配送中心的計算機主機配置有固定的IP地址,各個電表數據采集點使用GPRS模塊與主機進行通信。
GPRS自動抄表系統的優勢
GPRS無線電力遠程抄表系統具有以下特點:①實時性強。由於GPRS具有實時性的特點,可以很好地滿足系統對實時數據采集和傳輸的要求;②可以遠程控制電表設備。通過GPRS雙向系統,可以實現參數調整、切換等遠程操作;③建設成本低。由於采用GPRS無線公網平臺,只需安裝設備,無需專門布線;(4)大範圍的集中復制。GPRS覆蓋範圍廣,可以在無線GSM/GPRS網絡覆蓋範圍內對集中復印進行控制和管理。⑤數據傳輸速率高。GPRS網絡的實際數據傳輸速率約為40Kbps,完全可以滿足本系統對數據傳輸速率的需求。⑥溝通成本低。采用按月計費方式,運營成本低。
4結論
對於電力部門來說,遠程抄表需要投入大量的人力、物力和財力,給電費的收取造成了極大的不便,而GPRS自動抄表系統將成為新世紀比較流行的自動抄表系統之壹。