GPRS无线居民小区电力集中抄表系统.pdf

自 动 化 技 术 与 应 用》 2 0 l 0 年 第2 9 卷 第4 期 通 1 言与 1 言息 处 理 网络覆盖范围之内， 都可以完成抄表的控制盒管理。由 于 采用 G P RS公 网平台 ， 无需要建设网络 ， 无 网络维护费 用， 所以建设成本低。G P RS网络按实际通信流量计费 ， 其费用也大大降低， 所 以GP RS通信是一种可靠、经济 的通信业务【 7 1 。 2 ． 2 低压电力线载波通信 电压 电力 线载波[ ] 是利用 电力 系统现有 的 电力 线 ， 通过载波 方式将模 拟或数字信 号进行高速 传输 的技术 。 用载波把数据信号通过电力线发送出去 ， 接收端将 电力 线上载有信号的载波接收下来进行解调还原出原来的 语音或数据。由于电力线相对固定可靠 ， 并且不需要另 外投资建 立通信线路 ， 使 用低压 电力线载波 技术可 以节 省大量资 金 ， 不 占用现有 的通信 资源。现在 的 电力线载 波采 用 了许 多的先 进 技术 ，能够 保证 在 强 噪声 、 阻抗 大、信 号衰减大的 电力线上实现可靠 的数据通信 。 因此 很适合 于在 同一 个 电力变压 器 问 的局 域 网络进 行 数据 信 号的传 输 。 3 G P R S系统结构 GPRS无线居民小区集中抄表系统主要由三部分 组成： 智能抄表管理系统( 主站) 、抄表集 中器和数据采 集 终 端 。 该系统利用中国移 动现有的 GP RS ／ GS M 网络 ， 电 表数据通过 GP RS ／ G S M 网络进行传输。居 民小 区的所 有 电表 首先连接到数据 采集终端 ， 居 民用户 的 电表数据 通过 电力 载波传输到抄表 集 中器 ； 电表 数据上传 到抄表 集中器后， 对数据进行采集分析保存后通过 GPRS数据 网传送 至主站 ， 实 现 电表 数据 和主站 的实 时在 线连接 。 其结 构图如 图 1 。 图 1 系统结构图 数据采集终端 ： 安装在用户的电表箱 内， 主要对用 户的脉冲电能表或 RS 4 8 5电能表进行抄读数据。 抄表集 中器 ： 安装在居民小区变压器处 ， 与数据采 集终端 之问采用 电压 电力 线载波通信方式 ， 与主站采用 专线 G P RS连接； 巡检查询数据采集终端的数据并保存。 作 为系统 的通信 桥梁 ， 它接 收主站 的命 令 ， 并把采集 的 数 据通过 GPRS报送到主站 。 智能抄表管理系统： 主要是对整个系统进行集中管 理 ， 对所有用户和设备进行全面监控， 统计用户的用电 情况， 分析电损 ， 并能完成电表数据抄收功能 ； 手持设备 ： 手持设备主要用于在现场对用户数据进 行抄读或者是对数据采集终端进行操作控制 ， 把现场抄 读的数据读入到主站。它与数据采集终端通过红外线 通信 ， 与主站通 过 US B 口或 RS 2 3 2串 口进行通信 。 4 硬件设计 4 ． 1 数据采集终端 数 据 采集 终 端主 要 的功 能是对 居 民用 户使 用 的脉 冲 电能表或 4 8 5电能表进 行抄读数据 ， 并与抄表集 中器 进行通信。同时， 手持设备可通过红外通信接 口对数据 采集终端进行本地抄收数据。其设计原理图如图2。 图 2 数据采集终端设计原理图 数据采集终端采用 3 2位以ARM7 TDM 为核的 C PU系统 ， 其实时运算处理能力强。并配有不掉电工作 R A M ， 设备工作稳定可靠 ， 不丢失数据 ， 配有大容量 F L AS H 内存 ， 可进行大批量数据存储。 载波模块采用科强 KQ 一1 0 0 F过零载波模块 ， 其与微 机接 口采用 l 2 0 0 B P S通信 ， 串行异步 l 0 位方式 ， 1 个起 始位， 8 个数据位， 1 个停止位。KQ-l 0 0 F过零载波模块 只能在同相电力线上传输 ， 不同相之间无法传输 ， 这样 保证了载波传输成功率。KQ—i O O F过零载波模块内建 一 个发送缓冲区， 缓冲区最大容量为 6 4个字符。 (( 自 动 化 技 术 与 应 用 》 2 0 1 0 年 第2 9 卷 第4 期 i 厨 言与 1 言息 处 王 甲 L _ 1 1 i L { n ： { } i c > t 、a 1 I Y [ o r r l 1 a} 1 0 f 1 Pi O ( ! } 1 0 ⑦ 本地 录入 模块 ： 支持对单一数据 、批量数据通 过手工录入或手持设备录入的功能。 ⑧ 数据管理模块 ： 具有电费管理、电费票据处理、 交纳电费管理、对线损分析统计、用户负荷统计、历史 数据分析统计查询、数据共享、数据备份等功能。 ⑨ 通信管理模块： 具有对通信进行管理的功能。 6 结束语 G PRS无线居民小区集 中抄表系统， 已经在廊坊市 供电公司安装运行 。该系统运行稳定可靠 ， 能够及时、 准确 的 抄读 用户 电表数 据 ， 达到 了 当初 的预 期 目的和 系统设计要求。对供 电企业来说提高了工作效率 、线 损计算更及时准确、解决 了落后的抄表手段和数据处 理方式， 对企业节省人力资源、降低运营成本、提高 企业用 电管理起到了积极的作用 ， 给供 电企业带来更 好的经济社会效益。该系统具有较高的适应性和实用 性 ， 对于供 电企业实现用 电管理 自动化具有很好的促 进作 用 。 参考文献 ： 【 l 】郝春强． Vi s u a l C# 2 0 0 5 基础与实例教程[ M】 ． 北京： 中国电力出版社 ， 2 0 0 7 ． [ 2 】文志成． GP RS网络技术[ M】 ． 北京： 电子工业出版社， 20 05． [ 3 】徐煜明． 单片机原理及接口技术[ M】 ． 北京： 电子工业出 版社 ， 2 0 0 5 ． [ 4 】齐淑清． 电力线通信( P L C ) 技术及应用【 M】 ． 北京： 中国电 力出版社 ， 2 0 0 5 ． [ 5 】朱洪波． 通用分组无线业务( GP RS ) 技术与应用[ M】 ． 北 京： 人民邮电出版社， 2 0 0 4 ． [ 6 】姜开山． G P RS 远程抄表系统应用实践[ M】 ． 北京： 中国电 力 出版社 ， 2 0 0 7 ． 【 7 ]夏秀坤等． 基于 G P RS的无线抄表技术研究[ J 】 ． 自动化 技术与应用 ， 2 0 0 9 ， 2 8 ( 3 ) ： 6 2 — 6 3 ． [ 8 ]魏文俊， 尹平林， 王仲东． 基于 G P R S的电能表集抄系统 设计和应用 ． 自动化技术与应用， 2 0 0 7 ， 2 6 ( 1 ) ： 1 0 8 -l 1 0 ． 作者简介： 刘颖 ( 1 9 7 6 一 )， 女， 工程师， 主要从事通信电子产 品 的 研 发 测 试 检 验 工 作 ( 上接第 2 9页) 5 实验测试结果 对可调速风扇进行进行测量实验 ， 观察速度稳定 后上传 的数值 ，比较实 际测量 的转速值 和预设 转速 值 ， 计 算测 量误 差 ， 评 价测 量 的准确 性 ， 测试 结果 如表 1所 示 。 表 1 实验测量数据表格 垃 r ／ w i n 1 测 “{ r— m i n ) t 1 _ ， ． f1 ( It" ／ n l i l1 ) 1 ：) ( 7 2 0 6 9 7 3 1 9 96 o 93l - ～ J lj _ 0 2 12 0 0 1 1 63 ‘ 3 5 9 2 1 3 5 0 1 ：3 1 9 3 1 ． 3 0 光电传感器输出信号经信号调理后 ， 通过单片机对 连续脉冲记数来实现转速测控 ， 测量误差在很低的一个 范 围之内。 6 结束语 本文的创新点是应用高分辨率的红外光电传感器进 行非接触式检测， 系统的硬件电路简单， 具有较高的测量 精度， 且测量转速范围较宽。并采用 C AN总线技术对采 集数据进行传输， 充分利用了单片机的内部资源 ， 有很高 的性价比。可很好地应用于对煤矿风机转速的非接触式 检测和控制中， 实现矿山灾害预警的智能化。 参考文献 ： [ 1 】汪兵， 牛力 ． 加强煤矿在用安全产品检验检测的思考【 J ] ． 达州新论 ， 2 0 0 7 ， ( 3 ) ： 6 2 - 6 4 ． [ 2 】杨术明， 杨青， 杨亮亮， 杨树川． 基于红外线的转速测量 仪研制[ J J ． 微计算机信息 ， 2 0 0 7 ， ( 7 ) ： 7 2 -7 3 ． 【 3 ]贺雪梅， 丁远翔， 徐建帅， 丁学文． C AN总线在智能配电 系统中的应用[ J 】 ． 电子设计应用， 2 0 0 6 ， ( 7 ) ： 1 2 6 -1 2 8 ． [ 4 14 钱建强， 薛敏． 红外光电转速测量仪⋯ ． 工业计量 2 0 0 3 ， ( 6 ) ： 3 3 - 3 5 ． [ 5 】张怀强， 周通， 陆坤， 何为民． 基于单片机与光电传感器的 电动自行车速度与里程表的设计[ J ] ． 今日电子， 2 0 0 6 ， ( 7 ) ： 4 9 - 5 1 ． [ 6 ]黄刚， 薛河． 红外线光电开关在输送带速度测试系统中 的应用⋯ ． 起重运输机械， 2 0 0 5 ， ( 6 ) ： 3 l ～3 3 ． 【 7 】翁伟． 基于 C AN总线工业空调测控系统的设计[ J 】 ． 福建 信息技术教育 ， 2 0 0 6 ， ( 3 ) ： l 5 0 —1 5 1 ． [ 8 ]孙和平， 白晶． M／ T法高精度数字测速器参数选择及设 计[ J ] ． 电气传动自动化， 1 9 9 8 ， ( 4 ) ： 8 2 — 8 5 ． 作 者简介 ：唐 良义 ( 1 9 8 5一)，男，学士，硕士研 究生，研 究方 向：信 号与 信 息处 理 。