集抄系统应用研究_毕业论文(编辑修改稿)

集抄系统应用研究_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

光线有反射，而黑点处则不会反光，因此可以根据这个特点自动计量电 表转盘的转数。 也有的是在电表转盘上安装一个小型的磁性元件，在表外安装一个霍尔元件 或者干簧管 ，当磁性元件经过霍尔元件 或者干簧管 时触发一次，这样就可以记下电表的转数。 这种采集器虽然技术比较成熟，但是转盘的黑点和反光部分比较难以区别，很容易造成计数错误而读错数据。 并且要有专门的处理器或者计数器对转数进行计量，系统消耗较大。 对于不同厂家的电表，其电量常数不一样，即每用一度电，转盘的转数是不一样的。 这就要求针对不同的电表也要有不同的专门采集器来采集数据。 （ 2）脉冲式 电表，其接口输出的是一种脉冲。 脉冲数据类似于机械式 电表的转盘。 例如电表上标示着 6000imp/kWh，表示接口每输出 6000 个脉冲就走了一度电。 由于脉冲接口的电压不是普通的 5V 级别的电子系统电压，而且为了减少各个仪器之间的干扰，需要有一个光电耦合隔离。 采集器中需要安装一个光点耦合隔离器，防止电磁干扰。 同样，这种采集器也需要专门的计数器或者微处理器进行计量脉冲数，要求附加器件多。 同样，脉冲式电表的电量常数也不同，也需要针对不同厂家的电表而对采集器做相应的调整。 （ 3） 红外接口的电表，多用于手持抄表器，在远程自动集抄系统中应用不多。 （ 4） 485 接口的电表是全 电子式的电表，数据通用性强。 485 电表已经形成了成熟的电子式电能表通信规约，应用范围广。 对 485 电表进行数据采集很简单，只要增加一个 485 接口即可，而采集器和电表之间的数据接线也只有两根低压线。 由于 485 是差分信号，往往采用双绞线。 DL/T645 电能表通信规约 485 通信的电气连接较简单，采用 485 转换芯片与单片机的串行口连接，用一个 I/O 口选择接收或发送即可。 新型的电子式电表应用越来越多，国家也发布了相应的通信规约，这就是 DL/T645 电能表通信规约。 电能表通信部颁规约有 1997 版和 20xx 版。 目前大部 分用 1997 版，而新产品启用 20xx 版。 鉴于该通信规约的重要性，做详细讨论。 DL/T645 规约的字节格式为：每字节含 8 位二进制码，传输时加上一个起始位（ 0）、一个偶校验位和一个停止位 (1)共 11 位。 D0 是字节的最低有效位， D7 是字节的最高有效位。 先传低位，后传高位。 初始速率采用 1200bpd。 如图 所示。 集抄系统应用研究 6 读取电表数据还有固定的帧格式，以 68H 开头， 68H=01101000B。 比如，读取电表点总电量的指令为： 68 DF 01 23 45 5D DF 68 01 02 43 C3 5D 16H DF 01 23 45 5D DF 为电能表地址。 在新出的部颁规约 DL/T64520xx 中，初始通信速率采用 2400 bpd，数据标识由 1997 版的 2 个字节变为 4 个字节。 以上的读表指令在 20xx 版规约中则应该为： 68 DF 01 23 45 5D DF 68 01 04 33 33 33 33 26 16H DF 01 23 45 5D DF 为电能表地址。 DL/T645 电能表通信规约 的颁布和实施，必将大大促进 485 接口的电子式电能表的长足发展和各种电表数据的统一，方便数据 采集和处理 ，也为集抄系统的大力推广做好了铺垫。 说 明 代码 帧起始符 68H 地址域 A0 A1 A2 A3 A4 A5 帧起始符 68H 控制码 C 数据长度域 L 数据域 DATA 校验码 CS 结束符 16H 0 D 2 D 4D 1 D 3 PD 7D 6D 5D 0 18 位数据 停止位起始位 偶校验位 图 电表通信字节格式和帧格式 power meter power meter 集抄系统应用研究 7 3 集抄系统组网方式 集抄系统中，最重要的 数据采集和数据传输。 同时，为了实现信息化管理，要求数据是双向传输的，数据采集的同时具备远程控制和监控作用。 目前，集抄系统的组网方式多样，主要有： 电力线载波、 GSM 网络短消息、 Zigbee 等短程无线网络、 GPRS/CDMA 等公共无线网络等。 电力线载波集抄系统 电力线载波 （ Power Line Carrier， PLC） 通信是利用电力线作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。 电力线载波通信是电力系统特有的通信方 式，它是利用现有电力线，通过载波方式高速传输模拟或数字信号的技术，由于使用坚固可靠的电力线作为载波信号的传输介质，因此具有信息 传输稳定可靠、路由合理特点，是唯一不需要线路投资的有线通信方式。 电 力 线通信是先将数据调制成载波信号或扩频信号，然后通过耦合器耦合到220V 或其他交 /直流电力线甚至是没有电力的双绞线上。 电力线载波通信不仅提供了实用的新兴通信手段，而且具有现有物理链路、易维护、易推广、易使用、低成本等优点，显示出了良好的前景和巨大的市场潜力。 系统结构 如图 所示，电力线载波集抄系统主要组成部分有： 电能表、采集终端和后台管理系统。 采集终端具备与电表的通信功能和载波调制解调功能。 采集器将从电表采集到的数据经过编码，调制后加载到电力线上，数据信号通过调制的高频信号沿电力线传输，像广播一样发送数据。 集中器是一个台区的总站，收集整个图 电力线载波集抄系统基本结构 图 电表 采集器数据接口和通信协议后台管理机电力线 电力线载波集中器网络或中转器集抄系统应用研究 8 台区的所有信号，经过解调后恢复为数字信号，经过一定的网络传给后台管理系统。 这种方式主要以一个小区或者一个台区为集合，统一集合数据后传输给后台。 目前，随着技术的进步，已经实现了垮台区数据传输。 组网方式 由于一个台区的范围比较小，组网 灵活，有时也不使用电力线而专门架设其它的通信线路进行数据传输。 根据电能表和采集器的数据通信方式的不同可以分为： （ 1） RS485 总线方式集抄方案。 该方案的集中器和采集器 之间通过 RS485 通信。 这种方案抄表速度快，通信可靠，可以保证实时通信，工作稳定。 该系统需要在采集器和集中器之间架设 RS485 双绞线网络，适合于用户集中的场合。 （ 2） 电力线载波方案。 该方案无需架设额外的通信线路，适合于电表比较分散的场合。 （ 3） 485 和电力线载波相结合。 这是一种融合以上两种方案的优点的方案。 在比较集中的用户群中架设 485 通 信网络，数据汇总到一个分集中器。 各个分集中器再把数据经过调制而通过电力线传输给总集中器。 （ 4）其它方案。 其它方案有很多组合，比如 485 与无线网络的组合等等，各有优缺点。 电力载波集抄系统的 不足和改进 电力线载波集抄系统的不足之处主要存在于电表到采集器之间和采集器到集中器之间的环节。 目前来说，电能计量元件大多为脉冲式电表。 由于受外界干扰，表计脉冲输出不稳定而造成电度数等数据读取不准确。 电力线载波调制解调中也存在诸多问题而有时导致数据传输不准确。 目前， 485 接口的电子式电表被广泛采用，大大提高了数据采集的可靠 性和准确率。 电力线调制解调中增加一定的算法。