陳毅敏

摘 要：文章首先分析了基于電力線載波技術(shù)的三表合一集抄系統(tǒng)框圖及工作過程，其次對(duì)各個(gè)功能模塊功能進(jìn)行研究，最后對(duì)電力線載波技術(shù)在三表合一集抄系統(tǒng)應(yīng)用提出了針對(duì)性的建議，以便能為三表合一大范圍推廣使用提供幫助。

關(guān)鍵詞：電力線載波技術(shù)；三表合一；集抄

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）33-0052-02

目前國內(nèi)很多小區(qū)的水表、氣表及電表采用人工抄表收費(fèi)的方式，這樣不僅產(chǎn)生巨大的工作量，也容易發(fā)生較大的誤差。隨著寬帶電力線通信技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，由于其具有高速傳輸、可利用現(xiàn)有配網(wǎng)輸電線路進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸、即插即用等優(yōu)勢在抄表系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，基于此，本文對(duì)電力線載波技術(shù)在三表合一集抄的應(yīng)用進(jìn)行研究。

1 電力線載波技術(shù)的三表合一集抄系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)框圖

電力線載波技術(shù)的三表合一集抄系統(tǒng)組成，如圖1所示，系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)主要包括下述三部分：①數(shù)據(jù)采集。先通過光電傳感器將各類數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，再經(jīng)過數(shù)據(jù)采集器存儲(chǔ)并等待抄表信號(hào)；②數(shù)據(jù)通信。將采集到的各種不同類型的數(shù)據(jù)信息電量通過電力線載波的方式及無線方式傳輸?shù)郊衅鳎虎矍度胧骄W(wǎng)絡(luò)。通過雙絞線將集中器中的各類數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)较鄳?yīng)的控制中心。

1.2 系統(tǒng)工作過程

基于電力線載波技術(shù)三表合一集抄系統(tǒng)的工作過程如下所示：數(shù)據(jù)采集模塊通過對(duì)應(yīng)的傳感器采集不同類型的信號(hào)，然后將這些不同類型的信號(hào)經(jīng)過計(jì)數(shù)與信號(hào)處理將其再轉(zhuǎn)變?yōu)樗㈦?、氣信?hào)并存儲(chǔ)起來，等待抄表，不同類型信號(hào)經(jīng)過電電力線或者無線收發(fā)模塊傳輸?shù)郊衅?，集中器?nèi)部具有較多模塊，如電力線載波模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊、雙音多頻模塊等，通過這些模塊將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)綘I業(yè)管理中心計(jì)算機(jī)。這樣在需要用到這些數(shù)據(jù)信息抄表時(shí)，就可以通過電子郵件發(fā)出抄表命令，經(jīng)集中器到達(dá)各種采集器進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的采集。

2 電力線載波技術(shù)三表合一功能模塊功能

2.1 信號(hào)采集模塊

將電表、水表和氣表經(jīng)過電子計(jì)量后獲得的數(shù)據(jù)信息通過饋線傳輸?shù)郊衅魃希瑢⑦@些數(shù)據(jù)信息經(jīng)過各種處理后，如計(jì)數(shù)、信號(hào)處理等，將得到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)，在需要的時(shí)候進(jìn)行數(shù)據(jù)抄表。為了實(shí)現(xiàn)抄表系統(tǒng)最前端信道具有較小的工程量，數(shù)據(jù)信息傳輸質(zhì)量可靠、準(zhǔn)確，傳輸距離相對(duì)較近，并能在多種場合正常工作使用的要求，通常采用電力線載波信道。

2.2 電力線載波模塊

在20世紀(jì)60年代，對(duì)10 kV以上中高壓電力線作為信號(hào)傳輸通道的電力線載波電話得到大范圍的應(yīng)用，科學(xué)家對(duì)于高壓電力線載波技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸研究的相當(dāng)深入，實(shí)踐應(yīng)用也比較成熟。然而，在低壓220 V/380 V低壓電力線上進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸研究并不深入，由于低壓進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)奶匦耘c高壓傳輸具有明顯的區(qū)別，具體表現(xiàn)在下述幾方面：工作環(huán)境比較復(fù)雜、數(shù)據(jù)信息傳輸線路阻抗小、信號(hào)衰減強(qiáng)、極易受到外界信號(hào)的干擾及時(shí)變性大等，再加上數(shù)據(jù)信息在低壓電力線傳播過程中具有極高的衰減量、極強(qiáng)的噪聲及較高的畸變量，因此低壓電力線一直沒有被認(rèn)為是比較理想的通訊媒介。但是，隨著科技生產(chǎn)力和代通訊技術(shù)的深入發(fā)展，低壓電力線載波通訊成為可能，對(duì)低壓電力線載波通訊技術(shù)來說，最核心的是要設(shè)計(jì)出具有強(qiáng)大功能的電力線載波專用的芯片，在這種情況下，將擴(kuò)頻載波通信技術(shù)用于低壓電力線數(shù)據(jù)通信中，目前通常使用具有特色的美國Intellon公司的P200擴(kuò)頻載波芯片。對(duì)窄帶通信相比，擴(kuò)頻通信更具有優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在下述幾方面：擴(kuò)頻通訊具有極強(qiáng)的抗干擾能力，更具有可靠性，主要是通過犧牲寬帶來實(shí)現(xiàn)此目的的，尤其是對(duì)于信道特性惡劣的低壓電網(wǎng)載波通信，采用這種技術(shù)具有最佳的優(yōu)勢?；陔娏€載波技術(shù)的三表合一集抄系統(tǒng)中大部分采用這種方式，其組成原理圖，如圖2所示。

2.3 無線收發(fā)模塊

由于電力線載波不方便，在進(jìn)行水表、氣表安裝時(shí)可以不使用電力載波線，可采用無線收發(fā)模塊nRF401，其具有下述幾個(gè)特點(diǎn)：

第一，發(fā)射功率大。在條件完全相同的情況下，為了確保數(shù)據(jù)信息傳遞的有效性和可靠性，可選擇使用發(fā)射拱了較高的產(chǎn)品，而nRF401的發(fā)射功率是同種類型產(chǎn)品中最高的；

第二，功耗低。很多收發(fā)芯片都應(yīng)用在便攜式產(chǎn)品上，因此對(duì)功耗的選擇相當(dāng)重要，應(yīng)該根據(jù)具體的應(yīng)用狀況選擇功耗低的產(chǎn)品，而nRF401是同類產(chǎn)品中發(fā)射功率最小的；

第三，收發(fā)芯片所需的外圍元件數(shù)量少。元件數(shù)量的多少直接決定系統(tǒng)的投入成本，因此選在芯片時(shí)應(yīng)該選擇外圍元件少的芯片。

3 三表合一集抄系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中可能存在的問題及 解決措施

3.1 三表合一集抄系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中存在的問題

3.1.1 技術(shù)方面

三表合一集抄系統(tǒng)在具體實(shí)際應(yīng)用過程中，技術(shù)方面可能存在問題的因素主要包括下述兩方面：

第一，許多系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)沒有真正把握自動(dòng)抄表的核心技術(shù)，最終導(dǎo)致系統(tǒng)在計(jì)量時(shí)準(zhǔn)確性低、可靠性差；

第二，對(duì)三表合一系統(tǒng)的維護(hù)和保養(yǎng)做不到位，導(dǎo)致在后續(xù)使用過程中維護(hù)、維修工作量巨大。

3.1.2 管理方面

在應(yīng)用中若三表合一系統(tǒng)過了保質(zhì)期后，由于領(lǐng)導(dǎo)不重視，導(dǎo)致后續(xù)大量的維護(hù)資金難以真正落實(shí)到位，由于對(duì)系統(tǒng)缺乏及時(shí)維護(hù)，對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成一定的影響。同時(shí)由于相關(guān)運(yùn)行的各方，如開發(fā)商、物業(yè)公司、系統(tǒng)集成商等，沒有很好的協(xié)調(diào)各自的責(zé)、權(quán)、利關(guān)系，對(duì)三表合一集抄系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成一定的不利影響。

3.2 三表合一集抄系統(tǒng)應(yīng)用存在問題的解決措施

3.2.1 管理方面

三表合一集抄系統(tǒng)能否得到廣泛應(yīng)用關(guān)鍵取決于管理，這種技術(shù)通常以臺(tái)區(qū)作為劃分單位，即每個(gè)變壓器臺(tái)區(qū)中都需要安裝一個(gè)集中器及采器終端，水表、電表、氣表數(shù)據(jù)信息的上傳、統(tǒng)計(jì)、發(fā)行等都是按照臺(tái)區(qū)進(jìn)行劃分的，因此只有規(guī)范的管理才能更好的推廣和使用集抄系統(tǒng)。因此臺(tái)區(qū)各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)要重視管理，在人員、部門設(shè)置等方面做出相應(yīng)的安排，以確保三表合一集抄工作的長期穩(wěn)定運(yùn)行。除此之外，為了確保三表合一集抄系統(tǒng)的順利推行，還必須要具有良好的用電秩序。

3.2.2 技術(shù)方面

第一，電力線載波技術(shù)三表合一集抄系統(tǒng)的順利實(shí)施要以良好健康的電力設(shè)備為基礎(chǔ)。由于受到各種因素的影響，國內(nèi)10 kV配電網(wǎng)建設(shè)嚴(yán)重落后，尤其是國內(nèi)低壓臺(tái)區(qū)的電力設(shè)備存在諸多問題，具體表現(xiàn)在下述幾方面：缺乏正規(guī)的變壓器配電室，導(dǎo)致很多設(shè)備無法進(jìn)行良好的安裝；變壓器臺(tái)并非處在配電網(wǎng)區(qū)域的負(fù)荷中心，臺(tái)區(qū)半徑過大，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸半徑太大，數(shù)據(jù)信息傳輸過程中衰減嚴(yán)重；導(dǎo)線配置缺乏科學(xué)性、合理性，線路混亂，線路中的阻抗過大，信號(hào)衰減嚴(yán)重。經(jīng)過近幾年的實(shí)踐證明，新建小區(qū)的配電設(shè)備狀況良好，各種技術(shù)參數(shù)合理，在這些新小區(qū)運(yùn)行低壓載波抄表效果超過舊的低壓臺(tái)區(qū)。

第二，安裝過程至關(guān)重要。根據(jù)前述可知，要安裝三表合一的集抄系統(tǒng)，必修要對(duì)大量的設(shè)備進(jìn)行更換和安裝，如采集器、終端設(shè)備等。在采集終端設(shè)備安裝時(shí)，一定要做好下述幾方面：

其一，建議使用5種不同顏色的脈沖線為一組，并且將這些脈沖線交替排列，不同顏色的線對(duì)應(yīng)不同的表，這樣一旦發(fā)生任何故障就能及時(shí)進(jìn)行處理和維護(hù)；

其二，在進(jìn)行安裝時(shí)要尤其重視采集器和電表的接線是否按照相對(duì)應(yīng)的順序進(jìn)行，若沒有按照順序進(jìn)行，就可能會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤的狀況；

其三，采集終端電源不能隨意安裝，通常要將這些電源安裝在開關(guān)或者端子的電源側(cè)，以避免出現(xiàn)在發(fā)生采集器斷電故障時(shí)數(shù)據(jù)漏采集相關(guān)信息；

其四，對(duì)安裝的裝置進(jìn)行初始化設(shè)置時(shí)要進(jìn)行詳細(xì)仔細(xì)的檢查，防止出現(xiàn)表底漏入的狀況，確保其完全正確，最大限度的減少工作量，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

第三，集抄數(shù)據(jù)正式進(jìn)入MIS發(fā)行電費(fèi)前要進(jìn)行認(rèn)真、仔細(xì)的核對(duì)，確保數(shù)據(jù)信息的完全準(zhǔn)確性和可靠性。在整個(gè)臺(tái)區(qū)內(nèi)的所有問題都解決完成后，才可以將集抄系統(tǒng)投入正式運(yùn)行。為了確保集抄系統(tǒng)止與發(fā)行表起數(shù)據(jù)信息的連續(xù)性，在上傳發(fā)行MIS發(fā)行之前，要進(jìn)行集抄、手抄的仔細(xì)對(duì)比，確保數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性，一旦發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤要及時(shí)進(jìn)行更正，確保集抄系統(tǒng)的正式投入運(yùn)行。

4 結(jié) 語

綜上所述，電力線載波系統(tǒng)在三表合一中具有重要的作用，不僅能實(shí)現(xiàn)各種類型數(shù)據(jù)信息的遠(yuǎn)程自動(dòng)采集、集中、交費(fèi)管理、用電統(tǒng)計(jì)等，對(duì)配電網(wǎng)推進(jìn)自動(dòng)化，提供經(jīng)濟(jì)效益方面具有重要作用。然而由于各種因素的影響，國內(nèi)目前三表合一集抄系統(tǒng)的發(fā)展水平較低，要實(shí)現(xiàn)大面積的推廣使用，系統(tǒng)可靠性、數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量還要亟待提高。

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