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我們知道全球目前都在致力發(fā)展智能電網(wǎng)，而智能電網(wǎng)的智能其中的一個方面就是可以實現(xiàn)自動抄表，并將相關的數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)中心，節(jié)省了抄表員上門抄表的時間，同時也能夠使的電表的度數(shù)更加精確，更加方便居民用電，下面我們來介紹一下當前智能電表中用到的自動抄表方案，以饗讀者。
基于DLMS/COSEM協(xié)議的電能表設計
電能表的硬件組成
三相電子式電能表由電流互感器、電壓采樣網(wǎng)絡、計量集成電路ATT7022B等組成電能計量單元;由微控制器（瑞薩M30624單片機）、數(shù)據(jù)存儲卡、時鐘芯片、LCD組成數(shù)據(jù)處理與顯示單元;由RS485總線、紅外（或無線）等通信接口組成通信單元。如圖1所示。
電能表的軟件實現(xiàn)
本設計電能表采用模塊化方法實現(xiàn)軟件功能，包括計量模塊、顯示模塊、事件記錄模塊、分時模塊、通信模塊等，其中，除了通信模塊，其他部分與一般電能表軟件相比基本相同，因此以下重點分析電能表通信協(xié)議模塊的實現(xiàn)。
電能表通信結構采用C/S模式，儀表端作服務器，抄表主臺等作客戶端。通信協(xié)議架構如圖2示。DLMS/COSEM作為面向連接的協(xié)議，規(guī)定以下三個步驟來實現(xiàn)電能表系統(tǒng)的建立和通信：1.建立儀表模型和數(shù)據(jù)標識。2.將模型映射為協(xié)議數(shù)據(jù)單元APDU、對象的屬性和方法可被用于定義訪問。3.通過數(shù)據(jù)鏈路層與物理層連接，最后通過傳輸通道進行通信。以下主要從建立符合COSEM的儀表模型和滿足DLMS的通信協(xié)議棧兩方面分析電能表通信功能的實現(xiàn)方法。
利用面向對象思想構建儀表模型
DLMS/COSEM協(xié)議使用COSEM接口對象，采用面向對象的方法來構建儀表數(shù)據(jù)模型和功能模型，通過各個COSEM接口類對象之間的配合來完成某個特定功能。
儀表模型的構建包括兩部分重要內(nèi)容：協(xié)議61部分的O－BIS—對象標識系統(tǒng)和62部分的接口類。
OBIS—對象標識系統(tǒng)給計量儀表中的所有數(shù)據(jù)都提供了一個標準的標識碼，該標識碼唯一標識一個數(shù)據(jù)對象。OBIS碼由6個數(shù)碼項（6個字節(jié)A-F）組合編碼。每個數(shù)據(jù)項的含義為：A組值標識被測能量的類型（包括水、電、氣等）;B組值標識測量通道;C組值標識被測物理量;D組值標識被測物理量處理方法;E組值標識費率;F組值標識歷史數(shù)據(jù)。從第B組到第D組為廠家自定義標識碼預留了空間。
接口類—IEC62056針對儀表部件和通信接口單元引進了類的概念，每個分類號都對應于一類接口對象，每個對象包括屬性和方法，根據(jù)這些屬性和方法，可以構成該對象的參考模型，在對象模型中不用考慮對象接口的生產(chǎn)制造廠家。目前，在IEC62056-62中規(guī)定了電能表中主要的接口類包括：寄存器、時鐘、曲線類、特殊日類、以太網(wǎng)設置類等。
本電能表根據(jù)需要設計了如圖3所示的儀表模型。物理設備為本電表，考慮到電能表的功能可以整合在一個功能子集中，也為了節(jié)約資源，本電能表只構建了一個邏輯設備，用邏輯設備名LDN來標識。組成該電能表的對象有：包含有功、無功電量等的寄存器對象、包含需量數(shù)據(jù)的需量寄存器對象、實現(xiàn)多費率功能的日歷表、時間表、特殊日、時鐘以及腳本對象、用于連接功能的SAP和LN/SN對象以及實現(xiàn)失壓斷相等事件記錄的寄存器監(jiān)視對象等。電能表就通過這一系列接口類對象的相互配合構成一個完整的電能表模型。
以下舉例說明接口對象的程序實現(xiàn)，考慮單片機編譯器只支持C語言編程，故設計用函數(shù)指針來實現(xiàn)類和對象。以有功電能接口對象為例，在圖3所示的儀表模型中，有功電能用寄存器類封裝，OBIS碼就是寄存器類中的屬性1：邏輯名。
通信協(xié)議棧的實現(xiàn)
通信協(xié)議棧包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層三層。
（1）物理層的任務比較簡單，包括連接管理、數(shù)據(jù)收發(fā)和與數(shù)據(jù)鏈路層接口三部分。它對應于通信系統(tǒng)的底層驅動部分。
（2）數(shù)據(jù)鏈路層包括提供鏈路傳輸服務的LLC子層和負責數(shù)據(jù)傳輸可靠性的MAC子層。鏈路層采用HDLC協(xié)議，它是一種透明數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。在DLMS/COSEM協(xié)議模型中，鏈路層負責數(shù)據(jù)傳輸可靠性，應用層處理用戶數(shù)據(jù)信息。鏈路層程序流程圖如圖4所示。
（3）DLMS/COSEM應用層用一種抽象語法語言來描述。這樣做極大的提高了協(xié)議的抽象性和通用性，有利于程序移植。應用層規(guī)定用抽象語法記法ASN.1來描述應用層數(shù)據(jù)幀，而應用層的APDU（應用協(xié)議數(shù)據(jù)單元）用編碼規(guī)則BER和A-XDR來實現(xiàn)ASN.1語法。應用層作為協(xié)議棧的最上層，負責向COSEM應用進程提供服務，包括建立應用連接服務和接口對象用戶數(shù)據(jù)信息服務，并使用低層支撐協(xié)議提供的服務。應用層程序流程圖如圖5所示。
通過以上的處理，在完成信息編碼后形成的報文即可通過信道進行傳輸了。本電能表配置的是抄表系統(tǒng)常用的485總線和紅外口。
利用本方法設計的電能表采用DLMS UA工作組提供的專用測試工具CTT進行符合性測試，結果顯示其符合DLMS/COSEM協(xié)議要求，因此獲得了DLMS UA工作組的認證，這也是國內(nèi)第一塊獲得該認證的三相電能表。基于DLMS/COSEM的電能表的實現(xiàn)，改變了現(xiàn)階段國內(nèi)計量儀表不具有互操作性的缺點，必將推動國內(nèi)自動抄表系統(tǒng)的進一步發(fā)展。
基于ZigBee的多用戶智能電表設計
設計方案
文中的設計針對對象是小區(qū)用戶，在小區(qū)內(nèi)每一座住宅樓的各個單元中安裝一塊智能電表，標準設計中，一塊電表可實現(xiàn)一個單元最多16戶的電能自動測量和自動斷電等附屬功能（可通過增加數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)目實現(xiàn)一個單元更多的用戶點數(shù)目）。系統(tǒng)結構框圖如圖1所示，從系統(tǒng)功能結構上電表可分為控制單元，測量與執(zhí)行單元，通訊單元三部分。具體功能分析如下：
控制單元
電表的控制單元由基于MSP430F133的控制器模塊組成，控制器模塊按照預先設定的控制程序通過對數(shù)據(jù)選擇器的相應操作逐次接受對應電能計量模塊傳送的脈沖信號，按照文中設計的計量方式，經(jīng)內(nèi)部計算處理后，得出其在循環(huán)周期內(nèi)的電量數(shù)據(jù)，實時累加存儲并定時以ZigBee通訊方式上傳，同時控制執(zhí)行器模塊/通訊模塊實現(xiàn)對實時/定時的欠費斷電/實時抄送命令的執(zhí)行。而且控制器單元作為智能電表的大腦也負責了整個電表系統(tǒng)日常工作的運行與維護。
測量與執(zhí)行單元
電表的測量單元由16個電表計量模塊與一個16選1數(shù)據(jù)選擇器組成，每一塊計量模塊由ADE7755電能計量芯片及其附屬電路構成，實現(xiàn)一個家庭用戶的電能自動測量，符合當前“一戶一表”的要求，ADE7755可以實現(xiàn)用電量的自動測量，將當前用電量以脈沖信號的形式經(jīng)過數(shù)據(jù)選擇器輸送到控制器，而16選1數(shù)據(jù)選擇器可通過設定的程序逐次將各個計量模塊的脈沖信號輸送到控制器，針對家庭居民用戶，用電功率小且功率曲線平緩不易突變的特點，采用在一循環(huán)時間周期內(nèi)用其中某一時間段的平均功率代替整個時間范圍平均功率的計量方式。文中選取32s作為循環(huán)周期，具體地講，在32s的循環(huán)周期內(nèi)，每2s逐次接通一個數(shù)據(jù)測量通道，控制器記錄下相應電能計量模塊在2s時間內(nèi)的積累脈沖數(shù)。
采用此種計量方式不僅可以保證測量精度，而且大大節(jié)省了控制器芯片的端口資源從而有效降低系統(tǒng)成本。數(shù)據(jù)選擇器采用控制器對其4個控制引腳的不同職位實現(xiàn)16個數(shù)據(jù)上傳通道的逐次接通。電表的執(zhí)行單元由一個4線—16線數(shù)據(jù)輸出控制器和16個SSR構成，一旦單片機收到上端集中器下傳來的欠費或者其他原因引起的斷電信號就立即通過對4線—16線數(shù)據(jù)輸出控制器的G0，G1，A，B，C，D6個引腳的不同置位控制相應用戶所屬的固態(tài)繼電器切斷其電源供應。
通訊單元
電表與上層集中器的通訊方式采用ZigBee通訊方式。從過程上講，采用CC2420芯片通過ZigBee局域網(wǎng)絡將16戶的當前用電量以被動查詢或定時上傳的形式發(fā)送到數(shù)據(jù)集中器。或者將上層數(shù)據(jù)集中器的查詢命令與欠費自動斷電命令下載到控制器單元。從數(shù)據(jù)傳輸結構上講，一定數(shù)目的多用戶智能電表和一個集中器構成中心結構的ZigBee局域網(wǎng)絡。
硬件設計
控制器單元原理圖電路構建
控制單元以MSP430F133單片機作為核心控制芯片，MSP430系列單片機是美國德州儀器（TI）1996年開始推向市場的一種16位超低功耗的混合信號處理器（MixedSignalProcessor）。稱之為混合信號處理器，主要是由于其針對實際應用需求，把許多模擬電路、數(shù)字電路和微處理器集成在一個芯片上，以提供“單片”解決方案。
MSP430F133單片機在32s的循環(huán)周期內(nèi)通過控制數(shù)據(jù)選擇器的4位選擇引腳，每2s逐次接通一個通道將從對應電能計量模塊上傳來的累加脈沖信號累加到對應的累加器單元中，在每10min將積累的計量脈沖計算轉化為相應的用電量數(shù)據(jù)附加上當前的時間常數(shù)存儲到對應的存儲器單元中。在每1h末按照預先的程序定時上傳存儲數(shù)據(jù)或者隨時執(zhí)行下傳的抄送命令立即將積累的脈沖計算轉化為用電數(shù)據(jù)附加上此刻的時間常數(shù)，和前1h末到此刻積累的存儲數(shù)據(jù)一起發(fā)送到上層的集中器。發(fā)送的方式是通過ZigBee通訊模塊發(fā)送到小區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)集中器上端。同時可隨時將上端傳送來的欠費或其他原因造成的斷電指令發(fā)送到執(zhí)行模塊，實現(xiàn)自動斷電功能。控制器具體硬件構建如下：
系統(tǒng)供電采用LM7805整流后的+3.3V直流電源，以+4.5V電池組作為后備電源；系統(tǒng)采用4×4矩陣鍵盤進行參數(shù)設置；外擴了FM24C16以增加系統(tǒng)數(shù)據(jù)儲能力；用戶的用電量顯示可精確到最新10m內(nèi)的用電量，采用6只共陰極LED數(shù)碼管構成的動態(tài)掃描顯示電路第一位采用16進制數(shù)字表示16個用戶，其后的5位數(shù)字顯示相應用戶的當前用電量，精度可以精確到小數(shù)點后2位數(shù)。也可以將其用電量數(shù)據(jù)經(jīng)單片機處理后直接循環(huán)逐次顯示當前用電費用，采用不同時刻不同費率的計算處理手段同時可以實現(xiàn)計費復費率功能。其具體硬件原理連接電路圖如圖2所示。
測量及其執(zhí)行單元原理圖電路構建
測量單元中數(shù)字式電能計量芯片采用ADE7755，16選1數(shù)據(jù)選擇器采用74LS150。執(zhí)行單元中4線—16線數(shù)據(jù)輸出控制器采用74HC154，SSR采用MOC3061+IGBT。
ADE7755是美國著名的ADI公司設計生產(chǎn)的一種脈沖輸出的電能計量集成芯片，在惡劣的環(huán)境條件下仍能保持極高的準確度和長期穩(wěn)定性。它內(nèi)部集成了包含相位校正、乘法器、數(shù)字一頻率轉換器、信號處理電路組成的電能計量運算的核心電路，并能將電量以與瞬時功率成正比的脈沖輸出形式提供給MCU，單片機只需通過計數(shù)器自動記錄一定時間間隔內(nèi)傳送的脈沖數(shù)，然后與功率/頻率轉換參數(shù)相乘即可得出這一時間段內(nèi)的用電量。單片機在不同時間采用不同的費率/功率參數(shù)即可方便的實現(xiàn)復功率計費。
ADE7755中SCF=0，S1=S0=1。CF輸出選擇最高頻輸出模式，儀表脈沖/功率輸出常數(shù)為204800imp/kWhr，戶用電最大電流值為20A，則PMAX=2.2kW，CFMAX=125Hz，系統(tǒng)設計要求CFMIN=0.5Hz，則PMIN=8.8W。即文中的多用戶智能電表能夠測量的最低功率為8.8W。
MSP430F133通過對74LS150的A、B、C、D4個引腳的不同置位實現(xiàn)E0-E15共16條通道的依次接通。而ADE7755將當前用電功率以脈沖頻率的形式輸送到MSP430F133，實現(xiàn)自動抄表；一旦上位集中器發(fā)送斷電命令，單片機通過4線—16線數(shù)據(jù)輸出控制器74HC154的置位控制相應的SSR固態(tài)繼電器實現(xiàn)斷電，原理是通過光電耦合器MOC3061驅動IGBT的關斷。其具體硬件原理連接電路圖如圖3所示。
通訊單元原理圖電路構建
CC2420只需要極少的外圍元器件，它的外圍電路包括晶振時鐘電路、射頻輸入／輸出匹配電路和微控制器接口電路三個部分。其硬件原理連接電路圖如圖4所示。
CC2420內(nèi)部使用1.8V工作電壓，因而功耗很低，適合于電池供電的設備;外部數(shù)字I/O接口使用3.3V電壓，這樣對于只有3.3V電源的設備，不需要額外的電壓轉換電路就能正常工作。CC2420射頻信號的收發(fā)采用差分方式傳送，其最佳差分負載是115+j180，阻抗匹配電路應該根據(jù)這個數(shù)值進行調(diào)整。如果使用單端天線則需要使用平衡/非平衡轉換電路，以達到最佳收發(fā)效果。CC2420與處理器的連接非常方便。它使用SDF、FIFO、FIFOP、和CCA四個引腳表示收發(fā)數(shù)據(jù)的狀態(tài);而處理器通過SPI接口與CC242O交換數(shù)據(jù)、發(fā)送命令等;CC2420通過4線SPI總線（SI、SO、SCLK、CSn）設置芯片的工作模式并實現(xiàn)讀／寫緩存數(shù)據(jù)、讀／寫狀態(tài)寄存器等。通過控制FIFO和FIFOP管腳接口的狀態(tài)可設置發(fā)射／接收緩存器。
軟件設計
電表系統(tǒng)的軟件設計包括主程序設計和通訊程序設計，在此只講主程序的設計，其流程圖如圖5所示。
系統(tǒng)進程首先進行初始化，成功后的進程分為并列的兩部分。其一是各戶用電量的上抄：單片機內(nèi)輪抄計數(shù)器置01，MSP430F133對74LS150的ABCD四個控制端置0000位，此時引腳EA0對應的通道接通到MSP430F133的輸入端，單片機統(tǒng)計其在32s內(nèi)積累的脈沖數(shù)。2s后，輪抄計數(shù)器加1為02，ABCD置1000位，EA1對應通道接通，進行相應用戶的計數(shù)積累脈沖的上抄，以此循環(huán)進行相應用戶的抄送，當輪抄計數(shù)器的數(shù)目=16時，完成總共16戶的上抄，將輪抄計數(shù)器的置01，進行下一輪循環(huán)的上抄。總體上講，整個電表系統(tǒng)32s為一個循環(huán)，對用戶用電量進行循環(huán)抄送，每10m將各用戶累加器單元統(tǒng)計的累積脈沖計算轉換為電量數(shù)據(jù)（用電量=脈沖數(shù)×16×儀表脈沖/功率輸出常數(shù)，因統(tǒng)計脈沖數(shù)是真實值的1/16）并附屬時間常數(shù)存儲到對應的存儲器單元，并且實時顯示最新10m內(nèi)的用電量/用電費用，每1h末進行用電數(shù)據(jù)（用電量和對應的時間常數(shù)）的定時傳送，其二是電表數(shù)據(jù)的上傳和斷電的執(zhí)行：啟動CC2420連入ZigBee局域網(wǎng)，成功后等待上層集中器命令，一旦網(wǎng)絡斷開立即重啟CC2420重新連入局域網(wǎng)絡；上層集中器下載的命令分為數(shù)據(jù)上傳和欠費斷電兩種，若是斷電命令，MSP430F133控制相應用戶的SSR斷開電源連接，成功后自動轉為待命狀態(tài)，若不成功，重復進行斷電操作直至操作成功。若是上傳命令，MSP430F133立即將累加器內(nèi)積累脈沖轉化為電量數(shù)據(jù)附上時間常數(shù)存儲到對應的存儲器單元，然后將前1h末到此刻RAM內(nèi)的存儲數(shù)據(jù)通過CC2420以ZigBee通訊的方式上傳到上位集中器。成功后自動轉入待命狀態(tài)。
采用了ZigBee通訊技術的多用戶智能電表是遠程自動抄表系統(tǒng)的硬件基礎和構成元素，一定數(shù)目的表和同樣采用基于CC2420的ZigBee通訊技術的集中器構成了中心結構的ZigBee局域通訊網(wǎng)絡，每一塊表與中心節(jié)點集中器數(shù)據(jù)交換，集中器將匯集的抄表數(shù)據(jù)上傳到遠程控制中心實現(xiàn)遠程自動抄表。在實驗室環(huán)境下利用MSPRF-430F2618-PK專業(yè)開發(fā)系統(tǒng)（部分模塊進行了更換）進行驗證試驗，證明多用戶智能電表運行正常，與集中器通訊暢通，但也存在通訊距離不夠遠（小于50m），易受外界電磁環(huán)境干擾的缺陷。可考慮采用最新的CC2591（加強了天線功率，其理論通訊距離可達到1000m）替換CC2420的方式提高通訊效率。
本系統(tǒng)提供豐富的接口，可與電業(yè)系統(tǒng)的MIS系統(tǒng)鏈接或進行二次開發(fā)。
抄表軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫為ORACLE數(shù)據(jù)庫，運行于WIN98/2000/XP、NT的操作系統(tǒng)，易于使用。軟件所能管理的用戶數(shù)量沒有限制。
項目分析
本系統(tǒng)由電度表，采集器，F(xiàn)2103 GPRS IP MODEM傳輸終端，帶系統(tǒng)軟件的主站組成。手持終端是本系統(tǒng)的補充，在系統(tǒng)出現(xiàn)意外時進行人工抄表。
系統(tǒng)組成
電能表： A）三相有功無功多功能表，有功0.5級、無功2級，具有RS485通訊接口，電力部DL/T645通訊規(guī)約。或者使用：B）三相有功復費率表，有功1級，具有RS-485通訊接口，電力部DL/T645通訊規(guī)約。
采集器：采集器主要特征如下：采用24個I/O口，可帶24戶電度表，停電數(shù)據(jù)保護，帶后備電源，停電后仍可抄表。
傳輸終端： 傳輸終端采用廈門四信的F2103，實時永久在線，內(nèi)嵌自主知識產(chǎn)權的TCP/IP協(xié)議棧，透明傳輸，同時支持RS232和RS485，支持多種工作模式，支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)。
中心軟件系統(tǒng)：基于ORACLE數(shù)據(jù)庫的抄表軟件，用戶數(shù)量無限制，安全可靠，運行和處理速度快 ，功能豐富完善。
系統(tǒng)總架構
多個電表通過RS485通信接口把電表數(shù)據(jù)傳到采集集中器上，采集集中器通過RS485通信接口和四信通信的IP modem（F2103）連接，遠程數(shù)據(jù)中心服務器可以使用APN專線或普通ADSL等作為網(wǎng)絡接入。當F2103通過GPRS網(wǎng)絡連接到遠程數(shù)據(jù)中心服務器主機，建立透明數(shù)據(jù)通道后，采集終端產(chǎn)生的數(shù)據(jù)只要送到串口，F(xiàn)2103就會把收到的數(shù)據(jù)原封不動地發(fā)送到數(shù)據(jù)中心服務器主機；同時服務器主機下發(fā)的命令通過通道傳輸?shù)紽2103后，F(xiàn)2103通過串口送到采集終端，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)雙向透明傳輸。系統(tǒng)拓撲圖如下圖所示：
第三部分 項目架構實施
傳輸模塊與采集終端連接
四信的F2103無線傳輸模塊同時支持RS232/485接口，可通過RS232/485與終端通訊。本系統(tǒng)采用的是485的接口方式。F2103和采集器的接線線序如下：
數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡接入方式分析
APN專線接入
中心采用APN專線， 所有點都采用內(nèi)網(wǎng)固定IP，客戶中心通過一條2M APN專線接入移動公司GPRS網(wǎng)絡，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有固定IP地址進行廣域連接，在GGSN與移動公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。
為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡才能進入專網(wǎng)APN，防止其他非法用戶的進入。
用戶在內(nèi)部建立RADIUS服務器，作為內(nèi)部用戶接入的遠程認證服務器（或在APN路由器內(nèi)，啟用路由器本地認證功能）。只有通過認證的用戶才允許接入，用以保證用戶內(nèi)部安全。
用戶在內(nèi)部建立DHCP服務器（或在APN路由器內(nèi)，啟用DHCP功能），為通過認證的用戶分配用戶內(nèi)部地址。移動終端和服務器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。雙方采用防火墻進行隔離，并在防火墻上進行IP地址和端口過濾。
中心采用APN專線接入的方式，在實時性，安全性和穩(wěn)定性表現(xiàn)優(yōu)異，適合于安全性要求較高、數(shù)據(jù)點比較多、實時性要求較高的應用環(huán)境。在資金允許的情況下之最佳組網(wǎng)方式。
ADSL撥號連接（動態(tài)公網(wǎng)IP地址）
中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)動態(tài)IP+DNS解析服務的。客戶先與DNS服務商聯(lián)系開通動態(tài)域名，IP MODEM先采用域名尋址方式連接DNS服務器，再由DNS服務器找到中心公網(wǎng)動態(tài)IP，建立連接。此種方式可以大大節(jié)約公網(wǎng)固定IP的費用，但穩(wěn)定性受制于DNS服務器的穩(wěn)定，所以要尋找可靠的DNS服務商。此種方案適合小規(guī)模應用。
通過固定公網(wǎng)IP連接
中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定IP服務的。此種方案先向INTERNET運營商申請ADSL等寬帶業(yè)務，中心有公網(wǎng)固定IP的。IP MODEM直接向中心發(fā)起連接。雖然申請固定IP費用比較貴，但其運行可靠穩(wěn)定，組網(wǎng)方式簡易方便，深受廣大用戶的青睞，一般推薦此種方案。
無線數(shù)據(jù)傳輸方式
傳輸設備采用廈門四信的F2103，其功能齊全，性能穩(wěn)定，簡單易用，它是一款工業(yè)級別的無線傳輸終端，已經(jīng)廣泛地應用在各種各樣的工業(yè)，金融場合。
終端設備和傳輸設備連接好后，設置好各種通訊參數(shù)，工作模式后，在傳輸設備F2103中填入數(shù)據(jù)中心的地址和應用程序的端口號。這樣當終端設備數(shù)據(jù)傳給傳輸設備F2103，F(xiàn)2103就會把數(shù)據(jù)透明地傳輸?shù)街行摹＝K端設備支持多種中心模式（主備中心，多中心），多種激活模式（電話，短信，數(shù)據(jù)），多種工作模式（TCP，UDP，telnet等），方便用戶組網(wǎng)和各種系統(tǒng)需求。心跳包機制，注冊包機制，數(shù)據(jù)幀可控，重連機制等多種機制不僅保證設備實時在線，而且穩(wěn)定可靠，同時方便客戶根據(jù)現(xiàn)場的情況，來設置各種傳輸參數(shù)，進而達到最佳效果。
數(shù)據(jù)中心軟件平臺構建
抄表系統(tǒng)的核心部分是系統(tǒng)軟件，它遵循DL/T645部標通訊規(guī)約，并有擴展性。
具有四信通信的GPRS無線模塊的中心端軟件建有多種方式，對于傳入數(shù)據(jù)的方式的不同，我們提供不同的軟件來幫助客戶快速地實現(xiàn)中心端的數(shù)據(jù)接收和現(xiàn)場設備的管理。
目前四信提供三種方式的中心接口：
首先是對于組態(tài)軟件，目前很多組態(tài)軟件廠家已經(jīng)集成了四信通信的驅動了，可以直接配置使用；其次對于原本是讀串口的程序，為了兼容原來的系統(tǒng)而不做開發(fā)工作，我們提供一個虛擬串口軟（TCP2COM）；最后是對于想開發(fā)自己獨有的數(shù)據(jù)中心軟件的客戶，會提供一個動態(tài)鏈接庫及四信公司的測試版數(shù)據(jù)中心軟件，不僅開放源碼還全程協(xié)助客戶進行自己數(shù)據(jù)中心軟件和功能的開發(fā)。客戶可能通過動態(tài)鏈接庫快速開發(fā)一個靈活的，穩(wěn)定的，功能齊全的終端管理和數(shù)據(jù)交互的中心軟件。
如下是該系統(tǒng)的中心站軟件：第一個圖式web界面的，第二個圖是用VB開發(fā)的中心站。
在系統(tǒng)安全方面，本公司除了采用大型、多用戶的ORACLE數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)對用戶實現(xiàn)分級授權管理和提供防火墻功能及完善的數(shù)據(jù)備份功能外，對網(wǎng)絡無線數(shù)據(jù)監(jiān)控中心還提供了安全技術解決方案，以確保數(shù)據(jù)安全可靠。
電力線載波自動抄表系統(tǒng)組成
自動抄表系統(tǒng)是隨著近年來計算機技術，通訊技術在計量儀表領域的廣泛應用而掀起的一場重大變革，自動抄表系統(tǒng)采用低壓電力載波通信，系統(tǒng)安裝非常簡單，無需開墻鑿洞大量布線，日后的使用維護也簡單可靠，我公司經(jīng)過大量的現(xiàn)場實驗證明，推出了符合行業(yè)標準（DL/T698-1999）要求的低壓電力線載波自動抄表系統(tǒng)。它由以下幾個部分組成：數(shù)據(jù)采集站（軟件、硬件）；載波集中器；全電子式載波電度表；載波采集模塊+光電直讀網(wǎng)絡水表，載波采集模塊+光電直讀網(wǎng)絡氣表。
旌旗公司經(jīng)過多年的研究，在低壓電力線載波通訊領域取得了突破性的成果，擁有了自主知識產(chǎn)權的技術，并取得了國家發(fā)明專利；解決了我國的電網(wǎng)運行長期存在的不規(guī)范性，清潔度差等痼疾。東軟公司推出的第二代通訊專用芯片SSC16，該芯片適應我國電網(wǎng)情況，將其應用于電力線載波系統(tǒng)，將電力線載波擴頻通信與數(shù)據(jù)采集結合為一體，實現(xiàn)了單芯片運行結構，在通訊可靠性、傳輸質量上最適合我國電力線現(xiàn)況。
旌旗公司技術與東軟公司技術的結合開發(fā)出了一種既符合國家標準要求，又適應中國電網(wǎng)傳輸特性的低壓電力線載波技術，應用了最先進的數(shù)字信號處理技術（DSP），使通訊過程全面實現(xiàn)了數(shù)字化，并采用窄帶信號調(diào)制解調(diào)技術，使系統(tǒng)的抗衰減，抗干擾能力大幅提高。在通信能力、穩(wěn)定性、可靠性、抗干擾能力等方面優(yōu)于國內(nèi)外同類產(chǎn)品。
大型企業(yè)集抄方案
我們將針對項目的具體情況，同時參照我們以往的成功運行案例和經(jīng)驗制定方案。由于旌旗電子有限公司自主研發(fā)的水電氣遠程集中自動抄表系統(tǒng)，是集計算機技術、通訊技術、網(wǎng)絡技術于一體的自動抄表系統(tǒng)。具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理、遠程監(jiān)控、實時或定時完成系統(tǒng)計量表的抄、核、收、查、控等功能，可以很好的解決用戶的需求問題。該系統(tǒng)方案在設計上不但可以滿足用戶的業(yè)務需求，而且始終關注系統(tǒng)建設成本與經(jīng)濟效益，同時還要為后續(xù)系統(tǒng)的功能擴展做好資源儲備。
大型企業(yè)集抄系統(tǒng)采用“主站—分站—電力線載波水電氣表網(wǎng)絡”三級架構。
系統(tǒng)功能實現(xiàn)集團管控，信息化管理。
用戶通過網(wǎng)站、手機短信、自動語音電話、營業(yè)網(wǎng)點電子觸摸屏等方式查詢水、電、氣、熱的用量、繳費情況、欠費告警、政策法規(guī)等信息；
通過數(shù)據(jù)分析，掌握水、電、氣、熱用量峰谷值、管網(wǎng)損耗并進行負荷預測；
運用海量數(shù)據(jù)存儲技術、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡、銀行托收服務等，實現(xiàn)計量數(shù)據(jù)實時查詢、實時監(jiān)測。完成銀行托收、數(shù)據(jù)管理分析、報表上傳、信息發(fā)布及查詢功能。并可以實現(xiàn)對用戶水、電、氣、熱的遠程控制等功能；
系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)進行分類統(tǒng)計和匯總分析后，按要求向相關部門呈報數(shù)據(jù)報表。
主站構架圖
主站由數(shù)據(jù)庫服務器（雙機）、磁盤陣列、WEB服務器、交換機、GPS時鐘、防火墻、路由器、維護終端、語音短信查詢系統(tǒng)等組成。通過外部網(wǎng)絡WEB服務器可向外網(wǎng)發(fā)布計量數(shù)據(jù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，用戶可到銀行網(wǎng)點辦理繳費和查詢服務，企業(yè)可通過辦公網(wǎng)絡與集抄系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)信息化管理，用戶可通過自助查詢終端查詢用戶信息和水電氣熱用量數(shù)據(jù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以及用的繳費情況、帳戶余額等。
上傳方案
我公司提供技術方案的通信系統(tǒng)分為三級網(wǎng)絡結構。
第一級為用戶計量表具與集中器之間的網(wǎng)絡傳輸，第二級為集中器與分站的網(wǎng)絡傳輸，第三級為分站至主站的網(wǎng)絡傳輸。主站向外網(wǎng)發(fā)布各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
第一級網(wǎng)絡為各種計量表具與集中器間的固定通信方式，建議采用電力線載波方式連接。系統(tǒng)可以根據(jù)需要組成多級電力線載波網(wǎng)絡以適應用戶千變?nèi)f化的實際需求。
第二級網(wǎng)絡為集中器與分站間的數(shù)據(jù)通信，旌旗電子生產(chǎn)的集中器產(chǎn)品與分站管理計算機可以采用多種數(shù)據(jù)傳輸方式，集中器與計算機進行數(shù)據(jù)通信時可根據(jù)用戶實地情況靈活采用串口通信方式或有線、無線接入網(wǎng)絡的方式。集中器設置較多且與分站管理計算機連接距離較遠時可采用以太網(wǎng)、光纖以太網(wǎng)、無線通信網(wǎng)絡的方式連接。
第三級網(wǎng)絡建議利用公網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡組建專用城域或廣域網(wǎng)絡。
有線接入網(wǎng)絡方案
每個分站至主站，獨立申請一條公網(wǎng)專線數(shù)據(jù)傳輸通道或寬帶接入線路。每個分站可根據(jù)需要申請1~2個2M傳輸通道。專線網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)技術成熟，可選用設備品牌較多，傳輸質量有保證，且不需要對傳輸線路進行管理和維護。
無線網(wǎng)絡傳輸方案
通過公用無線網(wǎng)絡建立專用無線通信網(wǎng)絡，計量表具數(shù)據(jù)通過分站服務器預存整理后在有限的傳輸帶寬上進行集中傳輸。目前移動通信服務商可為用戶提供的無線數(shù)據(jù)業(yè)務最大傳輸帶寬為40~400Kbit/s（GPRS方式，根據(jù)各省運營商提供的接入技術不同，速度有較大差異），無線網(wǎng)絡傳輸方案有組網(wǎng)靈活，運營費用可控，網(wǎng)絡組建簡單等優(yōu)點。
技術特點
以低壓臺變?yōu)閱挝唤M網(wǎng)，每個臺變至少需要一臺集中器，可管理1000余個用戶單元，它主要負責將本臺變內(nèi)各采集單元的數(shù)據(jù)進行收集、存儲、向上轉發(fā)，并接受分站的控制，向下轉發(fā)命令。每個分站可管理多個集中器，它負責系統(tǒng)的總控、設置、數(shù)據(jù)處理、輸出報表等各種功能。
本技術方案的數(shù)據(jù)存儲，可采用分級方式或者集中存儲方式，即可分為分站管理計算機和主站服務器二級，或者直接由主站服務器存儲管理數(shù)據(jù)。在分站管理計算機和主站服務器均設置數(shù)據(jù)庫，由數(shù)據(jù)庫負責存儲各種計量表具的計量數(shù)據(jù)。分站數(shù)據(jù)庫與主站數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)保持同步，以達到數(shù)據(jù)互為備份的目的，保證了數(shù)據(jù)的安全存儲。
本系統(tǒng)由三級網(wǎng)絡組成，各級通信相互獨立，均通過專用線路組建網(wǎng)絡，相互沒有依存關系，系統(tǒng)間只需相互提供網(wǎng)絡接口，保證了整個系統(tǒng)的高安全性。
在完成了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉I(yè)務需求后，本系統(tǒng)還為數(shù)據(jù)的發(fā)布和用戶查詢預留了傳輸通道和接口，根據(jù)計量數(shù)據(jù)格式，可通過internet接入各種辦公計算機系統(tǒng)，提供網(wǎng)上查詢功能。通過web服務器，可以將各種計量數(shù)據(jù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)發(fā)布于網(wǎng)絡上，方便查詢核對。同時通過internet網(wǎng)絡建立的寬帶連接，可以使運營后的系統(tǒng)維護工作變得簡單易行，維護人員不需要到達現(xiàn)場就可以通過無處不在的internet網(wǎng)絡登陸到各級管理系統(tǒng)對整個網(wǎng)絡上的各種終端、服務器和計量表具等進行維護管理。
近年來，智能化小區(qū)迅猛發(fā)展，作為智能化小區(qū)重要組成部分的電腦自動抄表系統(tǒng)，也得到了廣泛的應用。自動抄表系統(tǒng)不僅給物業(yè)管理帶來了很大的方便，徹底改變了傳統(tǒng)的入戶抄表帶來的種種弊端，提高了工作效率和管理水平，也讓住戶居住更加方便放心，減少了治安隱患，體現(xiàn)了科技服務生活，以人為本的理念。
但是也有一些住宅小區(qū)由于種種原因，安裝的抄表系統(tǒng)不盡人意，不僅沒有減少工作量，提高效率，反而由于計數(shù)不準而帶來麻煩，引起糾紛。致使部分用戶有了偏見，進而對自動抄表系統(tǒng)持否定態(tài)度。
造成抄表系統(tǒng)不準確的原因分析：
一般抄表系統(tǒng)由這樣幾部分組成：
1、遠傳表計
2、數(shù)據(jù)采集器、集中器
3、控制中心電腦抄表軟件
4、信號線及通訊線路。傳表計通過信號線將信號傳給數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器負責記錄表計的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集器通過４８５、ＴＣＰ／ＩＰ、ＬＡＮ等協(xié)議方式，將所存數(shù)據(jù)上傳給管理中心的計算機。這幾個部分任何一個環(huán)節(jié)有可能存在造成數(shù)據(jù)不準確的因素，讓我們一起來分析一下。
一、 遠傳表計
由于遠傳表計的原因造成不準確是抄表系統(tǒng)中最常見的問題。
一般遠傳表的信號傳輸分為脈沖形式或數(shù)字形式。其中脈沖遠傳表是將表計遠傳的信號以脈沖（或開關量）的形式發(fā)出，每一個脈沖信號代表一定的數(shù)值，由數(shù)據(jù)采集器進行實時在線累計存貯。系統(tǒng)要對這樣累計的脈沖數(shù)進行一定的換算處理之后，才能得到表計的數(shù)值。遠傳數(shù)字表則內(nèi)置電子芯片，自身已經(jīng)對數(shù)據(jù)進行數(shù)字化處理，向外傳輸?shù)氖菧蚀_的數(shù)據(jù)，上位機可以通過總線方式直接讀取到確切的數(shù)值，而不必要對數(shù)據(jù)進行加工處理。
脈沖表價位低廉，應用比較廣泛，數(shù)字表由于價格較貴，市場占有面較小。從目前使用的效果來看，遠傳數(shù)字表問題較少，脈沖表的問題多一些，尤其以脈沖式水表問題較多。一般的遠傳水表是用一塊磁鐵和一個干簧管做成的提取信號的傳感器。其結構簡單、省電，但后來發(fā)現(xiàn)磁鐵按圓周運動到某特定位置，即磁力線使干簧管的簧片靠近并且兩簧片即將碰上但又沒碰上的所謂臨界狀態(tài)。就在此刻，如果外界稍有變動兩簧片就因震動而觸碰，而在供水管道中大小水錘現(xiàn)象是經(jīng)常發(fā)生的。因此，業(yè)主在并沒有用水的情況下，水表脈沖卻不斷的產(chǎn)生，造成水表抄數(shù)比業(yè)戶實際用水數(shù)大。
另外，人為在水表上加上磁鐵干擾，也可以造成系統(tǒng)不準確。有一些水表的磁針使用久了存在退磁現(xiàn)象，也會影響系統(tǒng)的準確性。
脈沖電表和煤氣表問題很少，一是由于沒有水錘現(xiàn)象這種造成誤脈沖的因素，另外由于存在危險性，人為破壞干擾較少也是一個原因。
二、數(shù)據(jù)采集器
由于數(shù)據(jù)采集器自身的問題，也可能造成系統(tǒng)的抄表數(shù)據(jù)不準確。系統(tǒng)在現(xiàn)場會受到很多強磁、強電的干擾，這種干擾會在信號線上形成雜波。如果數(shù)據(jù)采集器沒有很好的抗干擾能力，就會把這些干擾信號誤當作正常的脈沖信號而進行累計。數(shù)據(jù)采集器的運行一般是由單片機控制的，如果抗干擾能力不好，在外界強干擾下，也可能使單片機程序出現(xiàn)死機或頻繁復位啟動的情況，這樣數(shù)據(jù)采集器就不能正常工作，造成丟失數(shù)據(jù)。
三、電源
電源也是造成系統(tǒng)不可靠的一個重要原因，由于數(shù)據(jù)采集器等設備都是在弱電下工作的，需要電源將220V交流電轉換成合適的直流弱電輸入。眾所周知，我國電網(wǎng)電壓很不穩(wěn)定，電網(wǎng)電壓波動，會影響到電源輸出的直流弱電不一定合乎要求，造成系統(tǒng)設備不能正常工作。由于電網(wǎng)這種波動往往是短暫的不確定的，電網(wǎng)電壓正常后系統(tǒng)又正常工作，人們往往忽視了電源方面的因素。另外，斷電時間超過了備用電源延時時間，也可以引起系統(tǒng)的數(shù)據(jù)失真。
四、抄表軟件
抄表軟件除了要準確抄收表計數(shù)據(jù)，還要按照計費和統(tǒng)計要求進行大量的數(shù)據(jù)運算，但由于在程序編寫過程中可能存在的一些錯誤會引起計量和計費的不準確，或者是程序考慮情況不全面不能處理一些不常見的問題。遇到有表計更換，費率更改，超值優(yōu)惠或限量使用要求時，軟件不能準確計算出用戶應交費額，引起用戶不滿和糾紛。
五、人為破壞
人為破壞雖然是少數(shù)人所為，但在各個工程實例中還是常見的，主要有的剪斷或短路信號線造成數(shù)據(jù)不能正常傳輸，在水表上加磁鐵造成信號失真。
解決抄表系統(tǒng)不可靠的相應措施
針對以上可能引起抄表系統(tǒng)不可靠的成因，我們德爾自控技術有限公司經(jīng)過多年的搜索總結，采取了一系列行之有效的措施和方法，保證了抄表系統(tǒng)的可靠運行。以下的方法供大家參考：
1、一定要選用合格遠傳表計
合格耐用的遠傳表計是抄表系統(tǒng)可靠運行的首要保障，如果表計不能準確地輸出信號，系統(tǒng)可靠性就無從談起，對于遠傳表計一定要選用經(jīng)過嚴格的測試、能夠防磁防干擾的，特別是遠傳水表。這里向大家推薦由著名發(fā)明人潘柯先生的專利水表，具有極佳的抗磁抗干擾能力，有效地解決了水錘現(xiàn)象。
2、抄表采集設備要充分考慮各種干擾
在各種干擾下都能保證系統(tǒng)的可靠運行，甚至在總線帶220V電的情況下仍能保持系統(tǒng)的正常工作。數(shù)據(jù)采集器采用雙ＣＰＵ設計，一個CPU負責計數(shù)，一個CPU負責處理其他事物，包括各種干擾信號的判斷、排除等工作，保證了系統(tǒng)的可靠運行。抄表采集器電路還加上抗雷擊保護措施，在雷電擊中這樣的惡劣的條件下，也能保證設備不被損毀。
3、選用長延時開關電源
抄表系統(tǒng)配套的電源選用高質量輸出的工業(yè)級開關電源，保證系統(tǒng)在電壓不穩(wěn)的情況下仍能保證高質量輸出。斷電延時系統(tǒng)可以做到斷電時備用電的無縫連接，延時達48小時以上，保障系統(tǒng)始終處于良好的工作狀態(tài)。
4、軟件設計要周到、全面
軟件是基于大型網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫設計，該軟件充分考慮了物業(yè)管理和行業(yè)管理的各種要求，對各種特殊的復雜的情況也考慮得很周全，有效地保證了數(shù)據(jù)運算的可靠性和準確性。
系統(tǒng)可實現(xiàn)五級以下分區(qū)段計費，可以保證絕大多數(shù)用戶的要求（計費區(qū)段還可根據(jù)實際情況靈活調(diào)整）。對于同一種被計量物質（如電能）我們可設置多種計費標準，對于不同用途可設置不同單價。靈活科學的結算方式，可以采用傳統(tǒng)抄表的實抄實計，按當前實際抄表指針結算，亦可科學折算至抄表日，使計量結算更加準確。
5、抄表系統(tǒng)應考慮各種防范措施
應將所有計量表箱，采集器箱都采用防盜措施上鎖，使外人不能接觸。信號線外露部分套上不銹鋼軟管，接線處設防盜86盒保證線路全部密封，防止破壞和剪斷。
工商網(wǎng)監(jiān)
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