崔 磊

（中移鐵通有限公司天津分公司，天津 300171）

0 引 言

近年來，移動(dòng)、中國聯(lián)通、中國電信和鐵塔都在努力提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋率，站點(diǎn)分布廣，安裝位置分散，情況復(fù)雜[1]。電能表的類型多種多樣，既有機(jī)械式的電表，也有IC卡表。特別是近年來，隨著通信基站數(shù)量的迅速增加，通信基站在電表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用日益廣泛，有必要對(duì)此進(jìn)行深入分析。

1 遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)

遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)能夠?qū)㈦姳砩巷@示的數(shù)值正確識(shí)別，并且將該數(shù)值正確傳回，是技術(shù)發(fā)展下的產(chǎn)物。它采用天線定點(diǎn)通信，按照技術(shù)要求安裝完畢后，可以進(jìn)行24 h通信，且不會(huì)受到電網(wǎng)波動(dòng)的影響[2]。另外，它非?？旖荩梢苑謺r(shí)段抄表和計(jì)費(fèi)，又被稱為無線抄表系統(tǒng)、集中抄表系統(tǒng)、自動(dòng)抄表系統(tǒng)。

無線電能表讀數(shù)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)每戶家庭用電的集中控制和自動(dòng)抄表，極大地避免了手動(dòng)抄表抄表困難和數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的影響。它反映了抄表在實(shí)際系統(tǒng)實(shí)施過程中的效率，保證了抄表數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可管理性。功率計(jì)讀數(shù)的具體原理是使用GPRS收集通信層中的信息，并使用中國移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)相對(duì)前沿。中國移動(dòng)可為電力采集終端提供良好的GPRS覆蓋服務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)可靠的功率讀數(shù)。遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)由電表終端、無線傳輸終端設(shè)備和數(shù)據(jù)中心三大部分組成。電表終端通過RS232/RS485接口與DTU連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，DTU與運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)建立連接，通過無線GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)到抄表中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)。電表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)具有的功能包括定額考慮、考核單據(jù)打印、日數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、月數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、隨抄管理、小時(shí)電量數(shù)據(jù)、小時(shí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、小時(shí)有功功率、小時(shí)功率因數(shù)、每日有功無功數(shù)據(jù)以及每月有功無功數(shù)據(jù)等。電表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 電表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)架構(gòu)圖

由圖1可知，電表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)管理層和綜合應(yīng)用層組成。遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)主要具有以下的功能特點(diǎn)。

（1）電表終端。讀取用戶用電量數(shù)據(jù)，通過RS232/RS485接口發(fā)送數(shù)據(jù)到DTU，應(yīng)答外部讀數(shù)指令。電表終端包括電表、電量顯示儀表及電量采集器等，電表終端內(nèi)置單片機(jī)，有配置RS232/RS485接口。

（2）無線傳輸終端。通過與運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)連接建立網(wǎng)絡(luò)通信鏈路，實(shí)現(xiàn)將電表終端接收的電量數(shù)據(jù)傳輸?shù)匠頂?shù)據(jù)中心的功能。系統(tǒng)中無線傳輸終端采用ATC60A系列，而ATC60A系列有三種運(yùn)行模式：①一直在線模式，指DTU通電后一直處于上線狀態(tài)，數(shù)據(jù)中心可以在任何時(shí)候及時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程抄表，實(shí)時(shí)性強(qiáng)；②在線模式，一般適用于需要頻繁抄表讀取數(shù)據(jù)的場(chǎng)合；③觸發(fā)上線模式，指電表終端有數(shù)據(jù)上傳時(shí)或數(shù)據(jù)中心有抄表短信指令時(shí)，DTU才開始上線，一般適用抄表頻率較低的場(chǎng)合，低功耗，可節(jié)省傳輸所產(chǎn)生的流量費(fèi)用。

（3）數(shù)據(jù)中心。通過無線網(wǎng)絡(luò)與DTU建立連接，從電表終端讀取電量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表。

2 通信基站在遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用

通信基站在遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用較為廣泛。隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，早期的人工抄水表讀取數(shù)據(jù)逐漸被淘汰，取而代之的是無線GPRS網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)。遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)由水表終端、無線傳輸終端以及數(shù)據(jù)中心三大部分組成。水表終端通過RS232/RS485接口與DTU連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，DTU與運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)建立連接，通過無線GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)到抄表中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表的功能。電力抄表、自來水抄表、天然氣抄表以及輸送管道抄表等都是遠(yuǎn)程抄表的典型方案，系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)基本相同，也是DTU的典型應(yīng)用方案。本文主要探討通信基站在電表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用。

基站有功電能表的運(yùn)行數(shù)據(jù)首先通過RS232或RS485接口連接到儀表GPRS數(shù)據(jù)采集的無線終端。GPRS數(shù)據(jù)采集無線終端收集并存儲(chǔ)電表的電源運(yùn)行數(shù)據(jù)，并在被協(xié)議封裝后將數(shù)據(jù)發(fā)送到GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，然后通過GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街髡?。?dāng)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障或該區(qū)域沒有GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋時(shí)，無線終端可以自動(dòng)切換到短消息模式傳輸。對(duì)于短信遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，該系統(tǒng)由GSM無線集中抄表終端和測(cè)量點(diǎn)（基站側(cè)電度表）端的支持?jǐn)?shù)據(jù)處理中心組成。對(duì)于數(shù)據(jù)采集，基站有功電能表的運(yùn)行數(shù)據(jù)首先通過RS232和RS485接口與集電極連接，采集到的采集信號(hào)傳輸?shù)紾SM無線集中抄表終端。目前，許多制造商已將無線集中抄表終端和收集器集成到一個(gè)設(shè)備。對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸，中國移動(dòng)的GSM網(wǎng)絡(luò)用于傳輸，數(shù)據(jù)處理有數(shù)據(jù)處理中心，包括數(shù)據(jù)采集服務(wù)器和數(shù)據(jù)處理服務(wù)器。

電源由基站中配置的智能電能采集模塊（智能電表）采集并輸出到基站監(jiān)控系統(tǒng)，并通過基站監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心主機(jī)。使用基站監(jiān)控系統(tǒng)的基站監(jiān)控系統(tǒng)的基站遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)主要有以下要求：基站配備智能電能采集模塊（智能電表），用于采集和輸出三相分時(shí)電信號(hào)；基站監(jiān)控系統(tǒng)是模擬監(jiān)控系統(tǒng)；基站監(jiān)控系統(tǒng)需要為采集模塊提供模擬輸入接口；監(jiān)控中心的系統(tǒng)軟件提供基站智能電表的遠(yuǎn)程抄表功能。表1為當(dāng)抄表系統(tǒng)中具有和不具有RS232或RS485接口時(shí)需要安裝的設(shè)備。

表1 具有RS232或RS485接口需安裝設(shè)備

一般而言，如果基站有監(jiān)控系統(tǒng)，則選擇利用基站監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)。但是，該方案有一定的局限性，因?yàn)榛颈O(jiān)控系統(tǒng)和基站智能電力采集模塊如果是不同的廠家，可能會(huì)不兼容。若基站沒有監(jiān)控系統(tǒng)，優(yōu)先選擇GPRS遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)。如果無法做GPRS遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，則選擇短信息方式的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)。具體選擇哪種方式，根據(jù)實(shí)際情況決定。集中監(jiān)控中心應(yīng)該按天、月以及季度等時(shí)間尺度統(tǒng)計(jì)基站的用電量。

3 遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

電表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)由智能電表、集中器和遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)軟件組成。遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)用戶電表數(shù)據(jù)、過去用戶表和水表數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集。工作人員一個(gè)接一個(gè)上門收集數(shù)據(jù)需要時(shí)間，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，且效率低。遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)可以通過收集器實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，直接在中央控制室實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表功能，從而實(shí)現(xiàn)高效智能化管理。遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)不僅可以讓員工遠(yuǎn)程閱讀和遠(yuǎn)程監(jiān)控客戶的用電和安全，還可以及時(shí)提醒客戶注意用電安全。

這種遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)能夠在中控室中直接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表功能，還可以組成以中控室為中心的地域性抄表網(wǎng)絡(luò)。它的技術(shù)手段先進(jìn)，可以通過電子眼識(shí)別電表讀數(shù)，并且保持電子讀數(shù)和表頭讀數(shù)嚴(yán)格一致?？梢赃M(jìn)行周期性讀數(shù)，根據(jù)不同指令，中控室可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各個(gè)電表進(jìn)行每月一次或者每周一次的制定周期性抄讀，且可以與收費(fèi)系統(tǒng)聯(lián)為一體。目前，國內(nèi)的這種無線抄表系統(tǒng)的安裝非常多樣，可以根據(jù)具體使用需求進(jìn)行選購。

每個(gè)儀表的數(shù)據(jù)由RS-485接口匯總，集中器根據(jù)管理中心發(fā)布的抄表任務(wù)自動(dòng)將各種數(shù)據(jù)信息記錄到每個(gè)儀表。集中器保存相應(yīng)儀表的小時(shí)、日和月數(shù)據(jù)。電表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，實(shí)時(shí)收集工業(yè)企業(yè)的電能計(jì)量使用狀況。大截面電能數(shù)據(jù)可以以小時(shí)、天和月的形式顯示，從而為改善用電提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持，使用電管理更高效。

4 結(jié) 論

電表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)以全自動(dòng)抄表方式取代了傳統(tǒng)的人工抄表方式，解決了人工抄表效率低、無法抄讀出電表內(nèi)部小時(shí)段分項(xiàng)數(shù)據(jù)的問題。和同類抄表系統(tǒng)相比，電表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)建立在網(wǎng)絡(luò)普及應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成熟的環(huán)境基礎(chǔ)上，運(yùn)用先進(jìn)的云臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)，使系統(tǒng)具備遠(yuǎn)程調(diào)試、遠(yuǎn)程維護(hù)以及與外部第三方軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的功能。無線電力抄表系統(tǒng)的發(fā)展對(duì)我國的電力事業(yè)具有積極的促進(jìn)作用，在減少人員開支的同時(shí)，使得抄表更加準(zhǔn)確，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的管理，對(duì)未來電力事業(yè)發(fā)展有著重要意義。