【摘要】隨著社會的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)在運行的過程中也在不斷完善。其中，電力遠程抄表的工作模式得到了高效地普及。由于傳統(tǒng)的人工抄表的形式和現(xiàn)如今電力系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀不相符，因此，工作人員需要對抄表工作的形式進行改進和完善。在電力遠程抄表系統(tǒng)，集中器硬件是研究人員研究的重點。本文中，筆者主要對電力遠程抄表系統(tǒng)中的集中器硬件的設(shè)計和實現(xiàn)等方面進行深入介紹和分析，希望能夠給相關(guān)的電力行業(yè)工作人員提供借鑒和參考。

【關(guān)鍵詞】自動抄表系統(tǒng)；集中器；嵌入式系統(tǒng)

目前，電力行業(yè)在對電力資源進行管理的過程中主要是以遠程抄表，智能繳費的形式為主。主要是由于人工抄表不僅工作量相對較大，精準(zhǔn)度也無法保證。采用智能卡付費的形式給用戶帶來了較大的便利。隨著電子技術(shù)、通信技術(shù)以及計算機等技術(shù)的高效發(fā)展電力系統(tǒng)發(fā)展中的嵌入式技術(shù)逐漸趨于成熟。集中器作為遠程電力抄表系統(tǒng)運行的核心部位，研究人員對其設(shè)計形式以及實現(xiàn)形式進行探討和分析具有一定的現(xiàn)實性和可行性。

1、集中器的硬件設(shè)計與實現(xiàn)的重要性

遠程抄表系統(tǒng)在運行的過程中主要以集中器的功能和性質(zhì)為主。集中器主要是通過各種智能儀表以及模塊的形式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和傳輸，最終對各種不同類型的信息進行儲存。在這一過程中信道形式比較特殊，在上行通信信道和服務(wù)器相互連接的過程中，上行通信信道主要采用的是公用網(wǎng)絡(luò)。另外，由于集中器所包含的模塊類型比較復(fù)雜，數(shù)量較多。研究人員只有對各種硬件模塊進行研究，才能夠提升電力遠程抄表工作的效率，促進通信方式的科學(xué)性和規(guī)范性。

2、集中器的硬件

2.1中央處理器

集中器硬件設(shè)備的中央處理器結(jié)構(gòu)處于核心位置，其芯片性能以及系統(tǒng)性符合集中器硬件設(shè)計的要求。通常情況下，計數(shù)人員在對遠程抄表系統(tǒng)進行研究和優(yōu)化的過程中，集中器硬件所選擇的芯片類型主要是AT系統(tǒng)的芯片，同時還需要加設(shè)各種全套的外圍設(shè)備。不僅如此，網(wǎng)口結(jié)構(gòu)和控制器也是不可缺少的結(jié)構(gòu)類型。由于芯片的系統(tǒng)功能較強大，因此，外部組件的件數(shù)也可以逐漸減少。

2.2存儲模塊的設(shè)計

無論是哪種類型的芯片，都含有外設(shè)接口。芯片內(nèi)部的存儲器在無法滿足實際要求時，需要進行不斷擴展。通常情況下，儲存器的主要作用是存儲系統(tǒng)的程序。電表上的相關(guān)數(shù)據(jù)主要應(yīng)該存儲在Flash存儲器或者是內(nèi)存卡上。在內(nèi)存方面如果存儲空間足夠大，就沒有必要進行擴展。

2.3上行通訊模塊的設(shè)計

第一，MODEM通信設(shè)計。集中器在上行通訊模塊運行的過程中主要的功能就是實現(xiàn)內(nèi)置MODEM和上位機之間的通訊。這種通訊方式屬于有線通訊的一種。用戶只需要將電話線接入到端口位置就可以實現(xiàn)遠程通訊。在上位機開始撥號的過程中，集中器上面的指示燈會處于常亮的狀態(tài)。在命令執(zhí)行完畢之后，集中器的指示燈和MODEM的指示燈都會熄滅。集中器的上位機指示燈是判定通訊進程的重要指示，保證通信模塊的靈活性和穩(wěn)定性是設(shè)計工作的重點之所在。研究人員要將這方面作為通訊模塊設(shè)計重點，加強模塊結(jié)構(gòu)和主板之間的聯(lián)系。

第二，紅外通信設(shè)計。所謂的紅外通訊技術(shù)主要是采用紅外線的形式來對數(shù)據(jù)進行傳遞，同樣屬于無線通訊技術(shù)的一種。這種通訊形式不僅價格低廉，而且在聯(lián)接的過程中保密性較高，損耗程度較低。但是，這種通信設(shè)計形式在距離和速度方面受到嚴(yán)重的限制，在測試方面的應(yīng)用價值還有待提升。

集中器下端部位有一個紅色的按鈕，在抄表的過程中可以將終端設(shè)備和集中器相互連接。在指示紅燈閃亮幾次之后，就可以根據(jù)具體的指示來進行操作。在紅外通訊指示燈熄滅之后，集中器可就可以退出紅外通訊狀態(tài)。紅外信號在進行轉(zhuǎn)化以及傳輸?shù)倪^程中主要采用的是不同類型芯片形式，在提升調(diào)制解調(diào)作用的基礎(chǔ)上，提升了信號傳輸?shù)母咝院驼w效率。在實際的電力抄表應(yīng)用的過程中，工作人員需要對抄表現(xiàn)場的檢測工作加強重視，同時對于集中器的各項參數(shù)進行科學(xué)合理地控制。為了保證遠程抄表工作進行的高效性和準(zhǔn)確性，需要在實際的工作中選擇素質(zhì)相對較高或者是對操作技能掌握程度較強的工作人員。而且集中器設(shè)備的紅外功能比較突出。

2.4下行通訊模塊的設(shè)計

人們經(jīng)常說的下行通訊，主要是指集中器和相關(guān)的終端設(shè)備所進行的數(shù)據(jù)傳輸。從項目設(shè)計工作中可以看出，AT系列的芯片可以用戶上行和下行通訊設(shè)備當(dāng)中。而TX和RX系列芯片僅僅可以用戶下行通訊的終端設(shè)備當(dāng)中。在下行通訊模塊設(shè)計的過程中，主要涉及到的就是載波形式的通信口，芯片以及各種串口、控制口等等。加強數(shù)據(jù)的傳遞是集中器設(shè)備的最終工作目標(biāo)，提升設(shè)計的科學(xué)性和規(guī)范性也可以有效地提升電力遠程抄表工作的高效性。

第一，載波通信設(shè)計。下行載波通訊模塊的主控芯片是專為面向未來的開放式自動抄表智能信息家電以及遠程監(jiān)控系統(tǒng)而設(shè)計的單芯片片上系統(tǒng)，它除了具有功能強大的微處理器外尤其在高精度模/數(shù)轉(zhuǎn)換以及電力線載波通訊方面具有更大的優(yōu)勢，它的擴頻通信單元是PL2000系列專用電力線載波通信集成電路的升級內(nèi)核具有更強的抗干擾能力更高的數(shù)據(jù)通信速率和更大的軟件可配置靈活性。

第二，RS-485設(shè)計。在電力通訊方案的設(shè)計中，下行通訊除了采用低壓電力載波通訊方式以外，還經(jīng)常利用RS-485總線通訊方式。因為這樣組網(wǎng)方式就較為靈活既可使用RS-485總線和低壓電力載波混合的方式組網(wǎng)，也可以使用可靠性比較高的全485方案組網(wǎng)。而且可用于RS-485接口的芯片種類也越來越多實現(xiàn)這種通訊的技術(shù)也相當(dāng)成熟。

2.5JTAG的設(shè)計

本設(shè)計采用SAM-ICE仿真器調(diào)試程序，SAM-ICE是專為ATMEL的AT91系列ARM處理器設(shè)計的JTAG仿真器.標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口是4線，分別為測試模式選擇、測試時鐘、測試數(shù)據(jù)輸入和測試數(shù)據(jù)輸出，JAG測試允許多個器件通過AG接口串聯(lián)在一起，形成一個AG鏈，能實現(xiàn)對各個器件分別測試，JAG接口還常用于對FLASH器件進行編程.通過JTAG接口可對芯片內(nèi)部的所有部件進行訪問，因而是開發(fā)調(diào)試嵌入式系統(tǒng)的一種簡潔高效的手段。

3、結(jié)束語

集中器通過MODEM通信方式接收來自上行信道的主站命令，處理器將接受到的命令轉(zhuǎn)換為一條或者多條內(nèi)部可執(zhí)行的命令，從而提取歷史數(shù)據(jù)或參數(shù)，并對數(shù)據(jù)進行協(xié)議封裝傳送給上行信道。上行信道將數(shù)據(jù)按照原路徑傳送給服務(wù)器，同時，通過下行信道抄收各種用戶終端的用電量數(shù)據(jù)信息，并進行存儲從而實現(xiàn)智能化抄表工作.這種基于ARM芯片的集中抄表系統(tǒng)是可行的、有效的，它代表著技術(shù)發(fā)展的新趨勢也將會有廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻

[1]王玉萍.抄表系統(tǒng)中集中器的設(shè)計[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2012（17）.

[2]閻浩，葉崧.遠程抄表系統(tǒng)中集中器軟件的模塊化設(shè)計與實現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011（04）.

[3]陳鳳.低壓電力線載波通信技術(shù)及應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2012（22）.

[4]殷志良.基于IEC61850的通用變電站事件模型[J].電力系統(tǒng)自動化，2015（19）.

[5]盧恩.一種新的自動抄表系統(tǒng)方案及其實現(xiàn)[J].電力自動化設(shè)備，2013（06）.

作者簡介

崔暉，男，1968.9-，遼寧大連人，高級工程師，本科學(xué)歷，研究方向為電能計量.