杜紹明

摘 要：電能表是電力計(jì)量行業(yè)中最為重要的計(jì)量單位，對(duì)于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)三相用電的工業(yè)用戶，電子式多功能電能表具有很大的作用。隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，電能表在工業(yè)三相用電中的需求也大大增加。而電能表的安裝位置也逐漸向一些偏遠(yuǎn)地區(qū)發(fā)展，這就使得在進(jìn)行抄表計(jì)費(fèi)的時(shí)候十分不便。根據(jù)這種情況，以GPRS或CDMA網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)電能表的網(wǎng)絡(luò)化。采用模塊化技術(shù)對(duì)電能表軟硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而全面提高電能表的應(yīng)用效率，促進(jìn)電力計(jì)量行業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：GPRS CDMA 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 電子計(jì)量行業(yè)

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）06（c）-0064-01

在我國(guó)電力計(jì)量行業(yè)中，對(duì)電網(wǎng)下的用電單位和用電線路進(jìn)行用電分析、考核、計(jì)量等操作，都需要用到電能表。電能表能夠反映出線路故障、用電質(zhì)量、用電數(shù)量等信息，為電力公司優(yōu)化電網(wǎng)、收取電費(fèi)提供依據(jù)。傳統(tǒng)電能表信息的獲取需要由人工或通過(guò)有線通道來(lái)完成，人力、物力和財(cái)力的消耗較大，成本較高，不利于電力計(jì)量行業(yè)的發(fā)展。而隨著科技的發(fā)展，基于GPRS和CDMA網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電子式多功能網(wǎng)絡(luò)電能表的出現(xiàn)，極大改善了這一問題，使電力計(jì)量行業(yè)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。

1 GPRS和CDMA網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

1.1 GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)稱，它的產(chǎn)生和發(fā)展是以GSM網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，是一種高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。GPRS的數(shù)據(jù)傳輸速率很高，利用分組交換技術(shù)，對(duì)利用網(wǎng)絡(luò)資源和無(wú)線資源進(jìn)行了優(yōu)化。GPRS的網(wǎng)絡(luò)接入速度快，能夠無(wú)縫連接現(xiàn)有的數(shù)據(jù)網(wǎng)，支持應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通信協(xié)議，與X.25、IP網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)互通。其核心網(wǎng)絡(luò)采用了IP技術(shù)，底層則運(yùn)用的傳輸技術(shù)多樣，可以無(wú)縫連接IP網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，GPRS的計(jì)費(fèi)功能是以服務(wù)質(zhì)量等級(jí)、業(yè)務(wù)類型、數(shù)據(jù)流量等信息為基礎(chǔ)，大大提高了合理性和便捷性[1]。

1.2 CDMA網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

CDMA又叫做碼分多址，應(yīng)用在無(wú)線通信之上。使用者能夠利用CDMA使用全部頻帶，對(duì)于其他使用之發(fā)出的訊號(hào)，可自動(dòng)視為雜訊，不會(huì)受到訊號(hào)碰撞的影響。在實(shí)際應(yīng)用中，CDMA采用了語(yǔ)音編碼技術(shù)，具有優(yōu)于GSM的通話品質(zhì)，可以降低用戶周圍的噪音，使用戶獲得更加清晰的通話體驗(yàn)。在手機(jī)上應(yīng)用CDMA，能夠通過(guò)展品通信技術(shù)降低手機(jī)之間的相互干擾，提高用戶的容量。同時(shí)，能夠降低手機(jī)的功率，延長(zhǎng)使用時(shí)間，還可減少手機(jī)輻射對(duì)人體的危害。CDMA能夠擴(kuò)展很大的寬帶，在手機(jī)領(lǐng)域得到了大量應(yīng)用。CDMA的認(rèn)證體制十分良好，同時(shí)采用分碼多工傳輸，大大提高了安全性能。目前，CDMA的發(fā)展十分迅速，尤其是寬帶分碼多工傳輸技術(shù)，更是具有十分廣闊的發(fā)展前景。

2 GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)電能表的硬件設(shè)計(jì)

2.1 基表部分

網(wǎng)絡(luò)電能表的基表部分包括按鍵、始終、通訊、顯示、存儲(chǔ)、采樣、電源等多項(xiàng)回路。它具有監(jiān)控、通訊、顯示、計(jì)量等多種實(shí)用功能，對(duì)三相正反向有功電能、四象限無(wú)功電能及需量進(jìn)行準(zhǔn)確的分時(shí)計(jì)量。還可對(duì)功率因數(shù)、有功功率、無(wú)功功率、電流、三相電壓等數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)測(cè)量。對(duì)于斷相、失流、失壓等情況，能夠自動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)和記錄，同時(shí)將數(shù)據(jù)顯示在液晶屏上，或者利用紅外通訊通道聯(lián)系上位機(jī)軟件。其中主要的比較主要的構(gòu)成部分有電源回路部分、采樣回路部分、存儲(chǔ)模塊部分、液晶顯示和時(shí)鐘按鍵部分、通訊部分等[2]。

2.2 通訊模塊部分

在電能表無(wú)線通訊模塊當(dāng)中，包含了狀態(tài)監(jiān)測(cè)輸出、LED檢測(cè)、無(wú)線模塊通訊、遙信信號(hào)檢測(cè)、數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)、以及電源等回路。通過(guò)這些部分的共同工作，能夠根據(jù)用戶的需求，采集和存儲(chǔ)不同的基表數(shù)據(jù)，例如瞬時(shí)量、需量、可儲(chǔ)電能量等數(shù)據(jù)信息。對(duì)于一周曲線數(shù)據(jù)，可以通過(guò)15分鐘周期進(jìn)行存儲(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)登錄功能要靠驅(qū)動(dòng)無(wú)線通信模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以傳輸給元曾系統(tǒng)主站數(shù)據(jù)，對(duì)兩路外部的遙信信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，從而防止竊電的發(fā)生。當(dāng)前模塊運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)是利用LED狀態(tài)顯示的狀態(tài)監(jiān)測(cè)輸出端口。

3 GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)電能表無(wú)線通訊軟件模塊

在無(wú)線通訊模塊的設(shè)計(jì)和開發(fā)過(guò)程當(dāng)中，主要包括狀態(tài)監(jiān)測(cè)輸出、遙信信號(hào)檢測(cè)、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)、無(wú)線模塊通訊、LED檢測(cè)等部分。在硬件平臺(tái)當(dāng)中，通過(guò)相應(yīng)的軟件驅(qū)動(dòng)來(lái)確保各項(xiàng)功能模塊的正常運(yùn)行[3]。在無(wú)線模塊單元當(dāng)中，通過(guò)GPRS和CDMA通訊芯片軟件驅(qū)動(dòng)的初始化，來(lái)實(shí)現(xiàn)該軟件模塊的功能。在遠(yuǎn)程電能表當(dāng)中，它是實(shí)現(xiàn)無(wú)線通訊的核心軟件部分，具有網(wǎng)絡(luò)自建、數(shù)據(jù)上報(bào)等功能。要確保發(fā)送到系統(tǒng)主站的電能表數(shù)據(jù)資料的準(zhǔn)確性，就要確保該軟件模塊處于正常工作狀態(tài)。

網(wǎng)絡(luò)電能表的軟件部分主要應(yīng)用了GPRS和CDMA無(wú)線通訊芯片驅(qū)動(dòng)，能夠?qū)?shù)據(jù)傳輸、上網(wǎng)撥號(hào)、網(wǎng)絡(luò)初始化、信號(hào)檢測(cè)、開關(guān)機(jī)等操作進(jìn)行控制。包含了帶中斷I/O口操作、串口通訊控制、MCU關(guān)鍵控制等方面的內(nèi)容。此外，還包括了在通訊模塊單元中，數(shù)據(jù)的上下行采集、軟件存儲(chǔ)模塊、傳輸軟件模塊、遙信LED狀態(tài)指示、轉(zhuǎn)臺(tái)監(jiān)測(cè)輸出等軟件模塊。通過(guò)以上這些部分軟件模塊的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，共同構(gòu)成了GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)電能表的整體結(jié)構(gòu)。確保各個(gè)部分的軟件模塊能夠穩(wěn)定、正常的運(yùn)行，兼容性良好，從而保證網(wǎng)絡(luò)電能表的整體功能可以正常發(fā)揮。

4 結(jié)論

隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，GPRS和CDMA網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其是在電力計(jì)量行業(yè)的應(yīng)用，更是十分普遍。基于GPRS和CDMA網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)電能表的出現(xiàn)，給電力計(jì)量行業(yè)運(yùn)行模式帶來(lái)了極大的改變，有效的提高了電力計(jì)量行業(yè)的運(yùn)行和發(fā)展效率。而在網(wǎng)絡(luò)電能表中，基于GPRS和CDMA網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所開發(fā)和設(shè)計(jì)的硬件平臺(tái)和軟件模塊，具有十分強(qiáng)大和全面的功能，通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)和一體化思想，軟件的流程進(jìn)行了細(xì)化，極大提高了電能表的作用和功能，推動(dòng)了電力計(jì)量行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 伍韜.GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電力計(jì)量行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用及研究[D].山東大學(xué)，2012.

[2] 曹志強(qiáng).信息化技術(shù)在電力計(jì)量中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（18）：164.

[3] 張彤.電力可信網(wǎng)絡(luò)體系及關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].華北電力大學(xué)，2013.