淺析遠(yuǎn)程多功能抄表系統(tǒng)的研究與應(yīng)用
李茫茫
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：針對(duì)目前電力系統(tǒng)管理自動(dòng)化與現(xiàn)代化住宅水、電、燃?xì)獾裙芾碇悄芑男枨?，本文研究了多功能遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的工作原理與設(shè)計(jì)方法，探討了遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與依據(jù)，并對(duì)系統(tǒng)的要求與工作環(huán)境要求作了分析，對(duì)現(xiàn)代化電力系統(tǒng)管理自動(dòng)化水平提高有一定的參考意義。
關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)；工作原理；研究
引言
隨著建筑、住宅條件的不斷改善及計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及信息集成技術(shù)的綜合發(fā)展，電力系統(tǒng)管理已步入信息時(shí)代。居民對(duì)居住設(shè)施的智能化及安全性、舒適性、私密性需求日益提高，另一方面相關(guān)管理部門出于對(duì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及收費(fèi)管理的需要，要求對(duì)傳統(tǒng)的人工上門抄表方式進(jìn)行改革。因此，實(shí)現(xiàn)用戶用儀表的遠(yuǎn)程集中抄錄已是必然趨勢(shì)。
1、設(shè)計(jì)原則
采用先進(jìn)、成熟及實(shí)用的技術(shù)
本系統(tǒng)具有較高科技含量、講究簡便實(shí)用，采用成熟的信息傳輸、信息存儲(chǔ)技術(shù)，并結(jié)合遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)特點(diǎn)加以升級(jí)改進(jìn)，成熟應(yīng)用于多項(xiàng)不同工程中。
系統(tǒng)具有可靠性和穩(wěn)定性
本系統(tǒng)在技術(shù)措施、設(shè)備性能的選擇、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上充分考慮系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。在充分提高系統(tǒng)的無故障運(yùn)行時(shí)間的同時(shí)，做到了單采集點(diǎn)故障不影響模塊中其它采集點(diǎn)的正常工作；一個(gè)采集模塊故障不影響設(shè)備中其它模塊的正常工作；一個(gè)設(shè)備故障不影響系統(tǒng)中其它設(shè)備的正常工作。
操作具有安全性、保密性和容錯(cuò)性
由于多表遠(yuǎn)程抄收系統(tǒng)面臨用戶的數(shù)量眾多，用戶的層次和素質(zhì)參差不齊，容易出現(xiàn)系統(tǒng)在使用過程中的被誤操作現(xiàn)象。因此，本系統(tǒng)具有較強(qiáng)的容錯(cuò)性和自檢功能，對(duì)系統(tǒng)操作人員具有操作權(quán)限控制，對(duì)業(yè)主通過網(wǎng)絡(luò)查詢信息具有密碼操作，在方便使用的同時(shí)兼顧
信息的安全和保密。
國際化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化
系統(tǒng)按照國際化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化設(shè)計(jì)，同時(shí)與本系統(tǒng)相配套的各種表具（包括冷水、熱水、燃?xì)?、電、熱能表等）以及系統(tǒng)選用的線材也應(yīng)選擇國際化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的產(chǎn)品。
具有開放性、可擴(kuò)性、兼容性和靈活性
就目前而言，大多數(shù)小區(qū)均為分期工程，即建好一期入住一期，然后再建下一期。本系統(tǒng)具有良好的開放性，能緊密地與以往系統(tǒng)連接，融合成一個(gè)整體，更好地為用戶服務(wù)。由于工程范圍、大小差異很大，故要求系統(tǒng)能適合多種規(guī)模的建筑，要有較強(qiáng)的擴(kuò)展性，能隨
時(shí)適應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的擴(kuò)容要求。同時(shí)系統(tǒng)軟件具有很強(qiáng)的兼容性和靈活性，能適應(yīng)升級(jí)換代及多種計(jì)費(fèi)方式，滿足用戶的不同需要。
2、系統(tǒng)工作原理
遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)為：每單元安裝1臺(tái)CXT2-12型12路多表采集器，各采集器用來采集和儲(chǔ)存各戶相應(yīng)表具的輸出值。每單元用1臺(tái)電源。管理處需配備計(jì)算機(jī)，并安裝系統(tǒng)軟件，運(yùn)行系統(tǒng)軟件通過轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與多表采集裝置間通訊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表功能。
多表遠(yuǎn)程抄收與控制系統(tǒng)由三部分組成，即前端的表具，中間的采集器、中繼器等，終端的轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)部分組成。多表遠(yuǎn)程抄收系統(tǒng)前端的冷水表、熱水表、中水表、純凈水表、電表、氣表、熱能表等需為具有輸出功能的遠(yuǎn)傳表具。
中間的采集裝置安裝在各樓層電氣豎井內(nèi)，每個(gè)裝置中根據(jù)采集、控制點(diǎn)數(shù)需要配備一個(gè)或多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的采集模塊，采集器模塊通過RVVP2×1.0（或RVVP 2×0.3）線纜對(duì)每戶冷水表、熱水表、中水表、純凈水表、電表、氣表、熱能表的輸出進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，多表采集裝置中的電源模塊和蓄電池為采集器、控制器模塊提供電源。
各多表采集裝置之間通過RS485總線（RVVP 2×1.0雙絞線）（TCP/IP、無線數(shù)傳模塊、GSM模塊、GPRS模塊等）或手持抄表器連接到小區(qū)管理處，通過RS485/232轉(zhuǎn)換器接至計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，采集模塊在接收到計(jì)算機(jī)的指令后，將數(shù)據(jù)向計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)發(fā)送或執(zhí)行計(jì)算機(jī)發(fā)出的遠(yuǎn)動(dòng)指令。計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)可以對(duì)每個(gè)用戶冷水表、熱水表、中水表、純凈水表、電表、氣表、熱能表進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，可以設(shè)置各表具的初始值，可以設(shè)置單價(jià)和計(jì)量系數(shù)，可以隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)和計(jì)算管理，可以查詢、打印交費(fèi)情況和收據(jù)，業(yè)主可以通過園區(qū)網(wǎng)實(shí)時(shí)查詢表具數(shù)值和應(yīng)交費(fèi)用。系統(tǒng)具有權(quán)限設(shè)定功能，操作員和管理員可設(shè)定不同的權(quán)限等級(jí)。
在系統(tǒng)中加入中繼器，用于延長RS485總線的傳輸距離和增加RS485系統(tǒng)的采集裝置容量。中繼器根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況安裝于某個(gè)采集裝置中。
在計(jì)算機(jī)前端加入轉(zhuǎn)換器，用于將RS485總線信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS232信號(hào)。
本系統(tǒng)采用RS485總線結(jié)構(gòu)，軟件運(yùn)行在Windows98及以上操作系統(tǒng)，可方便地與其他管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，抄表數(shù)據(jù)庫采用Microsoft Access可方便地與其他管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。（見圖1）
3、系統(tǒng)功能
3.1硬件系統(tǒng)功能
系統(tǒng)采用RS485工業(yè)總線。
系統(tǒng)中采集器模塊、控制器模塊、中繼器模塊、轉(zhuǎn)換器模塊、電源模塊、電池、箱體，相對(duì)獨(dú)立，可以適合各個(gè)建筑單體。
能實(shí)時(shí)讀取各路采集信息，包括脈沖式水、燃?xì)?、電表、熱能表的輸出脈沖。
可根據(jù)用戶需求擴(kuò)充輸出控制點(diǎn)（如用電控制）。
每表兩線制連接，能自動(dòng)巡檢各表具的開路、短路狀態(tài)，并能遠(yuǎn)傳故障告警。
自動(dòng)巡檢設(shè)備的通訊狀態(tài)并能遠(yuǎn)傳故障告警。
當(dāng)交流220V停電時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)多表采集裝置可繼續(xù)工作72小時(shí)。
多表采集裝置本地保存數(shù)據(jù)的時(shí)間為10年。
可與干簧管、霍爾、三極管、光耦輸出的遠(yuǎn)傳表具連接。
3.2軟件系統(tǒng)功能
操作員、管理員可設(shè)置各自獨(dú)立的密碼和不同的操作權(quán)限?？梢栽O(shè)置各種表具的單價(jià)，并可以根據(jù)價(jià)格變化更改設(shè)置。系統(tǒng)自動(dòng)從價(jià)格設(shè)置確定時(shí)起執(zhí)行新的價(jià)格計(jì)費(fèi)；可以進(jìn)行業(yè)主設(shè)置，對(duì)業(yè)主的樓號(hào)、層號(hào)、房間號(hào)、業(yè)主姓名、聯(lián)系電話、用戶密碼進(jìn)行登記，并生成對(duì)應(yīng)的業(yè)主編號(hào)。通過業(yè)主編號(hào)對(duì)業(yè)主進(jìn)行管理?？梢愿鶕?jù)需要隨時(shí)采集數(shù)據(jù)，也可以定時(shí)采集數(shù)據(jù)；可以對(duì)本地采集裝置進(jìn)行遠(yuǎn)動(dòng)操作，設(shè)置其表底值或?qū)崿F(xiàn)歸零，完成初始化或恢復(fù)原有記錄；可以查詢業(yè)主的當(dāng)前表具數(shù)值和表具工作狀況；以查詢通訊成功率，用于查看在以往的通訊是否正常；可以查詢?cè)O(shè)備告警信息，用于查詢是否出現(xiàn)表具線路故障。
可以查詢安防告警信息，用于查詢是否有業(yè)主緊急求救；無論在設(shè)置、查詢、檢索、收費(fèi)管理各畫面下，若出現(xiàn)通訊、設(shè)備、安防告警時(shí)，軟件管理系統(tǒng)自動(dòng)推出告警畫面及相關(guān)信息，并具有語音提示；可以檢索任一業(yè)主（或部分、全部）在任一時(shí)間段內(nèi)的各項(xiàng)使用
量和交費(fèi)金額，并可將報(bào)表打印輸出；可以檢索任一業(yè)主（或部分、全部）在任一時(shí)間段內(nèi)安防告警信息，并可打印輸出；可以檢索任一設(shè)備（或部分、全部）在任一時(shí)間段內(nèi)設(shè)備告警信息，并可打印輸出；以對(duì)業(yè)主進(jìn)行收費(fèi)記錄查詢，可以查詢各次收費(fèi)時(shí)的原表底值、交費(fèi)時(shí)表底值、使用量和交費(fèi)金額；可以完成對(duì)業(yè)主的收費(fèi)。系統(tǒng)自動(dòng)從上次交費(fèi)后起始，業(yè)主自動(dòng)選擇交費(fèi)截止時(shí)間，完成收費(fèi)，并打印收據(jù)；如遇欠費(fèi)或其他特殊情況，可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，用于切斷電、水、氣等的供給。
4、系統(tǒng)要求與性質(zhì)
4.1計(jì)算機(jī)配置
奔騰Ⅲ及以上CPU
128M及以上內(nèi)存
20G及以上硬盤空間
至少有一個(gè)空余串口
Windows 98及以上操作系統(tǒng)
4.2系統(tǒng)對(duì)脈沖計(jì)量表具的要求
脈沖計(jì)量表具的輸出方式可以是干簧管、霍爾、光耦三種。
對(duì)于干簧管、光耦輸出的脈沖計(jì)量表具，輸出阻值要求如下：
開路時(shí)：24kΩ；閉合時(shí)：2kΩ；強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)：0Ω（只限于干簧管輸出）
脈沖計(jì)量表具的引出線是明線，要有金屬護(hù)管，以防止施工時(shí)被損壞。
脈沖計(jì)量表具引出線的長度要滿足實(shí)際連線要求。
電子式電表的脈沖常數(shù)：≤6400個(gè)脈沖/Kw.h。
脈沖水表應(yīng)具有自保持功能。
4.3系統(tǒng)工作環(huán)境
大氣壓力：86～108kPa
環(huán)境溫度：-10～+50℃
工作電壓：標(biāo)稱值220V AC±百分之十
相對(duì)濕度：≤百分之九十五
4.4系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)
功耗：每采集器模塊功耗≤1W
與計(jì)算機(jī)的連接方式：標(biāo)準(zhǔn)232接口
系統(tǒng)通訊方式和速率：RS485，速率9600bps
每采集模塊可管理的表具數(shù)：4-12表/模塊
脈沖計(jì)量表輸入：計(jì)量誤差為計(jì)量表具±1個(gè)脈沖代表的計(jì)量值
狀態(tài)量輸入：閉合時(shí)為二進(jìn)制碼“1”，斷開時(shí)為二進(jìn)制碼“0”
采集器的外型尺寸：125×85×30(mm)（壁掛式）
5.安科瑞遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)的介紹及選型
5.1系統(tǒng)簡介
系統(tǒng)為B/S架構(gòu)，主要包括前端管理網(wǎng)站和后臺(tái)集抄服務(wù)，配合公司的預(yù)付費(fèi)電表DDSY1352和DTSY1352系列以及多用戶計(jì)量箱ADF300L系列，實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量和電費(fèi)管理等功能。
另外可以選配遠(yuǎn)傳閥控水表組成水電一體預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)，達(dá)到先交費(fèi)后用水的目的，剩余水量用完自動(dòng)關(guān)閥。
5.2 系統(tǒng)功能
AcrelCloud-3200預(yù)付費(fèi)水電云平臺(tái)由云平臺(tái)-網(wǎng)關(guān)-預(yù)付費(fèi)電能表組成，通過通信網(wǎng)絡(luò)完成系統(tǒng)到表的充值、查詢、監(jiān)控、控制及短信報(bào)警等功能。
本系統(tǒng)適用于一些大集團(tuán)和大物業(yè)，往往需要將多個(gè)物業(yè)環(huán)境、分散于各地的物業(yè)集中式收費(fèi)和管理，面臨著數(shù)據(jù)公網(wǎng)傳輸，財(cái)務(wù)操作分散，在線支付，總部財(cái)務(wù)扎口等復(fù)雜的需求。
遠(yuǎn)程集中抄表：抄表信息通過網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)上傳到云平臺(tái)，快速便捷，免去人工抄表 。
水表預(yù)付費(fèi):可是查看某區(qū)域水表的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，并可以進(jìn)行單表或批量設(shè)置水價(jià)控閥等操作。
遠(yuǎn)程售電:財(cái)務(wù)集中管理，電量實(shí)時(shí)下發(fā)，并比對(duì)充值次數(shù)防止作弊，方便快捷。
能耗分析:用戶和管理員都可查詢預(yù)付費(fèi)表或管控表每天的用能狀況；可提供能耗分析+財(cái)務(wù)軌跡一體式綜合管理報(bào)表，包含用戶表的能耗、財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)、能耗和財(cái)務(wù)的期初期末值等數(shù)據(jù)。
在線支付:商戶可以通過小程序或者微信公眾號(hào)實(shí)現(xiàn)在線自助充值水電費(fèi)，也可以實(shí)時(shí)關(guān)注商鋪用水用況。
短信提醒:金額不足或金額欠費(fèi)提醒、電表充值到賬提醒，都可及時(shí)短信通知商戶。
遠(yuǎn)程控制:可對(duì)任意一塊電表執(zhí)行遠(yuǎn)程拉閘或保電等一系列遠(yuǎn)程控制操作，方便管理。
5.3設(shè)備選型
6、結(jié)論
系統(tǒng)特點(diǎn)
該系統(tǒng)采用了改進(jìn)型485總線結(jié)構(gòu)，具有以下特點(diǎn)：
多表遠(yuǎn)程抄收系統(tǒng)為保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確可靠，在每個(gè)采集模塊上都設(shè)計(jì)了硬件濾波器、軟件濾波器、防抖動(dòng)電路，克服電磁干擾、表具臨界抖動(dòng)和水錘等原因產(chǎn)生的異常干擾信號(hào)。
多表遠(yuǎn)程抄收系統(tǒng)各型號(hào)的多表采集裝置中，每4、8、10或12具的接口故障、通訊故障、cpu故障等），可對(duì)本模塊進(jìn)行更換或維修，不影響設(shè)備中其它模塊的供電和正常工作。
多表遠(yuǎn)程抄收系統(tǒng)具有4、8、10、12個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的采集模塊，在每個(gè)模塊中，表具的數(shù)據(jù)采集和安防點(diǎn)的信息采集可由用戶任意組合。并可根據(jù)用戶的需要擴(kuò)充輸出控制點(diǎn)。每層安裝一臺(tái)多表采集裝置使系統(tǒng)中水平布線（設(shè)備到本層表具的連線）和垂直布線（設(shè)備與設(shè)備之間的連線）節(jié)減、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰。大量減少了施工、調(diào)試、維護(hù)費(fèi)用。
多表遠(yuǎn)程抄收系統(tǒng)及系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)配套設(shè)備。改變了傳統(tǒng)485的單向總線結(jié)構(gòu)，使之具有多分枝性，加強(qiáng)了系統(tǒng)連接的靈活性。為與后期工程的聯(lián)網(wǎng)作好了準(zhǔn)備。
總線傳輸速度能滿足用戶對(duì)遠(yuǎn)程抄表的速度要求。每秒9600bit的傳輸速度也完全適應(yīng)物業(yè)對(duì)管理和收費(fèi)的需求。
系統(tǒng)容量能滿足目前小區(qū)的需求。遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)可以采集至6萬個(gè)表位。個(gè)采集點(diǎn)為一個(gè)獨(dú)立數(shù)據(jù)采集模塊。每個(gè)模塊發(fā)生故障時(shí)（如與表系統(tǒng)中各部件在結(jié)構(gòu)、工藝、功能上經(jīng)過在工程上的多次應(yīng)用已適應(yīng)了各種工程的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。
多表采集與控制系統(tǒng)是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代信息傳輸技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及信息集成技術(shù)于一體的高新技術(shù)產(chǎn)品。該產(chǎn)品能夠?qū)λ?、電表、氣表、熱能表?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中抄表、收費(fèi)，并能控制各種閥門打開、關(guān)閉，滿足自來水公司、電力公司、燃?xì)夤?、熱力公司及小區(qū)物業(yè)管理公司等部門的需求；也可以對(duì)吸塵、溫度、濕度、壓力、流量等物理量進(jìn)行遠(yuǎn)傳采集和控制，滿足住宅、學(xué)校、石油、化工、倉庫等行業(yè)的應(yīng)用需求。
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