一種遠(yuǎn)程電表系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是有關(guān)于一種遠(yuǎn)程電表系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生活水平的不斷提高，智能小區(qū)、智能家居己逐步為人們所認(rèn)識和接受。水、電、煤氣、暖氣更成為其中必不可少的一部分，智能遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)是智能小區(qū)綜合管理系統(tǒng)的子系統(tǒng)之一，具有水、電、煤氣、暖氣表自動(dòng)遠(yuǎn)傳抄表和計(jì)費(fèi)管理功能，解決了傳統(tǒng)的手工抄表方式存在費(fèi)時(shí)、費(fèi)工、數(shù)據(jù)誤差大、同時(shí)又?jǐn)_民的問題，給人們的社會(huì)生產(chǎn)、生活帶來了極大的便利。智能遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，具有一定的理論價(jià)值和很高的實(shí)用性。自動(dòng)抄表是指釆用計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)自動(dòng)讀取和處理數(shù)據(jù)的一種手段，是提高能耗管理部門自動(dòng)化水平的需要，也是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)迅速發(fā)展的必然；它不僅可以緩解抄表人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低人為因素造成的抄表差錯(cuò)，而且具有抄收速度快，抄表實(shí)時(shí)性好等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]現(xiàn)在最常見的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)是釆用分線制集中抄表方式，即由釆集器定時(shí)順序釆集來自多路分線連接的水、電、氣表信號并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)，各釆集器之間釆用總線制連接，最后連接至計(jì)算機(jī)。其典型特點(diǎn)是各戶表通過分戶線連接至釆集器位置。系統(tǒng)一般分為四層次結(jié)構(gòu):現(xiàn)場釆集器、服務(wù)器(區(qū)域管理器)、通信控制器、管理器中心。遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的發(fā)展已有十多年了，但實(shí)際應(yīng)用狀況卻差強(qiáng)人意，許多已安裝自動(dòng)抄表系統(tǒng)的樓盤由于計(jì)量不準(zhǔn)確最后不得不又返回到人工抄表的老路上來，雖然產(chǎn)生這種現(xiàn)象的因素是多方面的，但仔細(xì)分析，根據(jù)現(xiàn)在表具的生產(chǎn)原理出現(xiàn)這種情況是必然的:1)前端表具先天不足，目前市面上所使用的抄表系統(tǒng)種類雖然繁多，但基本結(jié)構(gòu)及原理都大同小異。就目前廣泛使用的脈沖發(fā)信表(水表、氣表)基本上釆用干簧管或霍耳元件傳感器，工作原理簡單，即在原機(jī)械表的轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪或指針上放置磁鐵，將傳感器固定在其附近某一位置，齒輪或指針轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)磁鐵靠近又離開傳感器時(shí)，輸出一個(gè)周期的脈沖信號。釆集設(shè)備通過累計(jì)脈沖表發(fā)出的脈沖信號進(jìn)行累計(jì)和換算，轉(zhuǎn)換出用戶的用水、用電、用氣量。通過這種方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳的系統(tǒng)，其可靠性取決于脈沖發(fā)信表發(fā)信、脈沖信號傳輸以及系統(tǒng)計(jì)量的可靠性?，F(xiàn)實(shí)證明，這些環(huán)節(jié)的可靠性是無法保證的，使用中常會(huì)存在著弊端，由于表盤的抖動(dòng)和傳輸過程的電磁干擾等因素，易引起脈沖丟失或多計(jì)脈沖。因此在使用一段時(shí)間后，脈沖計(jì)數(shù)方式的抄表數(shù)據(jù)與表具現(xiàn)場讀數(shù)值不一致，系統(tǒng)需要不斷的修正，易引起管理部門與用戶的糾紛。2)表具傳感器的的安裝也是一個(gè)重要的因素，目前一些水表生產(chǎn)廠家從傳感器廠家購入傳感器后自行安裝，由于水表中指針為金屬指針由于安裝不慎，水表安裝運(yùn)行后甚至?xí)霈F(xiàn)指針給磁鐵吸到磁鐵上的問題導(dǎo)致了現(xiàn)場的讀數(shù)和脈沖抄表的計(jì)數(shù)出現(xiàn)很大的出入。脈沖信號傳輸，脈沖表發(fā)出的脈沖信號，需通過信號線傳輸至釆集器，如果傳輸距離過長，或者因連線質(zhì)量不好、屏蔽作用不強(qiáng)信號失真，則不可避免造成系統(tǒng)計(jì)數(shù)錯(cuò)誤。3)系統(tǒng)計(jì)量，由于脈沖計(jì)數(shù)的累加性特點(diǎn)，系統(tǒng)釆集器上的記憶脈沖的電子存儲(chǔ)元件數(shù)據(jù)易受干擾，影響數(shù)據(jù)精確；遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)是通過不間斷地累計(jì)對應(yīng)脈沖表遠(yuǎn)程發(fā)來的脈沖來進(jìn)行計(jì)量的，這就首先要求系統(tǒng)初始值設(shè)置必須正確，即人工抄讀每只遠(yuǎn)傳表的表盤實(shí)際讀數(shù)后，將表的實(shí)際值準(zhǔn)確無誤地輸入到數(shù)據(jù)釆集器，目前所使用的抄表設(shè)備一般有兩種設(shè)置方式:一種是通過掌機(jī)將現(xiàn)場讀數(shù)先輸入掌機(jī)中，然后通過掌機(jī)將數(shù)據(jù)通過紅外接口輸入釆集器。這種設(shè)置由于不是實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)，對于運(yùn)行中的系統(tǒng)當(dāng)用戶用量比較大時(shí)不可避免的存在誤差。另外一種是直接在管理計(jì)算機(jī)端通過軟件實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行基數(shù)設(shè)置時(shí)需要使用對講機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)設(shè)置。這樣設(shè)置不存在誤差。在實(shí)際使用過程中還必須要求電源及線路狀態(tài)始終完好，不允許停電，如果釆集器掉電或出現(xiàn)其他嚴(yán)重故障則會(huì)使該釆集器上的所有戶表數(shù)據(jù)丟失，集中抄表的風(fēng)險(xiǎn)無法有效分散?，F(xiàn)在的抄表系統(tǒng)一般都自帶蓄電池。但實(shí)際運(yùn)用中蓄電池持續(xù)的時(shí)間往往都不是很理想，一旦停電必須對抄表的基數(shù)進(jìn)行重新設(shè)置。所以抄表系統(tǒng)的供電一定要保證，一旦這些必要條件不具備，系統(tǒng)計(jì)數(shù)便不可避免地與機(jī)械表的讀數(shù)出現(xiàn)誤差。
[0004]基于以上原因，可以清楚地看到目前釆用累計(jì)脈沖的方式進(jìn)行計(jì)量的抄表方式，顯然是不能成為今后主流發(fā)展的趨勢。目前的抄表系統(tǒng)前期的技術(shù)問題是根源，是由于其產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的先天不足，用它直接作為計(jì)量收費(fèi)的依據(jù)，必然導(dǎo)致糾紛。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提出的一種遠(yuǎn)程電表系統(tǒng)，采用當(dāng)今比較新的GPRS技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，對用戶電表數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的遠(yuǎn)程電表系統(tǒng)的技術(shù)方案，包括監(jiān)控中心、集中器、采集器和用戶電表；其通信分為兩層結(jié)構(gòu)，集中器與釆集器的底層通信和監(jiān)控中心與集中器的上層通信。
[0007]進(jìn)一步的，所述底層通信采集采用RS-485總線型通信方式。
[0008]進(jìn)一步的，所述上層通信選用GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)基于短消息的數(shù)據(jù)傳輸作為通信方式，通過短消息作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體，利用AT指令對通信模塊控制，然后將數(shù)據(jù)按照短消息的格式發(fā)送給目標(biāo)機(jī)，目標(biāo)機(jī)接收到短消息后，利用AT指令將短消息讀出并將信息還原，完成了一次數(shù)據(jù)通信。
[0009]進(jìn)一步的，所述上層通信選用GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方式采用Internet接入方式，即用戶的遠(yuǎn)程監(jiān)控中心采用ADSL等與Internet建立連接，申請一個(gè)公網(wǎng)IP地址，通過Internet將數(shù)據(jù)由GPRS網(wǎng)關(guān)服務(wù)器傳送到監(jiān)控中心。
[0010]進(jìn)一步的，所述用戶電表采用電子式電能表，集中器的無線GPRS通信模塊采用SIMlOO模塊；監(jiān)控中心采用8位的單片機(jī)AT89C51芯片。
[0011]其主要的工作原理是:自動(dòng)抄表系統(tǒng)的通信信道方案包括集中器與采集器的底層通信信道方案和管理中心與集中器的上層通信信道方案。底層數(shù)據(jù)采集采用RS-485總線型通信方式。上層通信系統(tǒng)是以安裝在管理中心的系統(tǒng)工作站為中心點(diǎn)，以發(fā)散的形式分別通過通信信道與分散于各區(qū)域的集中器連接，鑒于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的成熟度較高、覆蓋面較廣，可很好地滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求，因而選用GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)作為上層通信方式。
[0012]監(jiān)控中心服務(wù)器與集中器構(gòu)成上層通信系統(tǒng)。底層通信系統(tǒng)位于數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場，包括用戶電表、采集器和集中器。采集器既可以是標(biāo)準(zhǔn)的采集模塊，也可以是帶有RS-485接口的智能型儀表；采集器通過RS-485串行總線把采集到的數(shù)據(jù)傳送給集中器。集中器的主要功能就是數(shù)據(jù)的采集、匯總和轉(zhuǎn)發(fā)。本系統(tǒng)中集中器主要由控制器和通信模塊構(gòu)成。集中器利用RS-485總線把比較接近的采集器的數(shù)據(jù)匯總過來，對它們進(jìn)行分時(shí)存儲(chǔ)，并利用通信模塊通過GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)傳送給上位供電部門管理中心。
[0013]GPRS系統(tǒng)原理:MS與GSM基站通信，但與電路交換數(shù)據(jù)呼叫不同，GPRS分組是從基站發(fā)送到SGSN，而不是通過移動(dòng)交換中心(MSC)連接到語音網(wǎng)絡(luò)上。SGSN與GGSN進(jìn)行通信GGSN對分組進(jìn)行相應(yīng)的處理，再發(fā)送到H的網(wǎng)絡(luò)。來自Internet標(biāo)識有移動(dòng)臺(tái)地址的IP包，由GGSN接收，再轉(zhuǎn)發(fā)到SGSN，繼而傳送到MS。SGSN通過幀中繼與BTS相連，是GSM網(wǎng)絡(luò)與MS之間的接口。SGSN的主要作用是在MS和GGSN之間完成移動(dòng)分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收)。GGSN通過基于EP協(xié)議的GPRS骨干網(wǎng)連接到SGSN，將GSM網(wǎng)絡(luò)中的GPRS分組數(shù)據(jù)包進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并傳送到遠(yuǎn)端的外部分組交換網(wǎng)。GGSN是連接GSM網(wǎng)絡(luò)和外部分組交換網(wǎng)(Internet 和 Intranet)的網(wǎng)關(guān)。
[0014]系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ髟砣缦?終端通過RS232/485接口接收用戶電表的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)打包成IP協(xié)議包，通過GPRS模塊內(nèi)置的S頂卡搜索GPRS網(wǎng)絡(luò)后接入，處理后以GPRS分組的形式發(fā)送到GSM基站，分組數(shù)據(jù)經(jīng)SGSN封裝后，發(fā)送到GPRS IP骨干網(wǎng)，然后將分組數(shù)據(jù)包經(jīng)GGSN進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換后，發(fā)送到外部Internet網(wǎng)絡(luò)，再通過GPRS服務(wù)器，將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)監(jiān)控中心。
[0015]由于系統(tǒng)中采用GPRS作為傳輸方式，并采用智能電能表，因此該系統(tǒng)具有以下功倉泛:
[0016]1.定時(shí)抄表功能:對系統(tǒng)所有電能表進(jìn)行定時(shí)抄表,抄表時(shí)間及抄表次數(shù)可設(shè)置，如:存儲(chǔ)兩個(gè)抄表周期電量(月末或抄表日零點(diǎn)數(shù)據(jù))
[0017]2.實(shí)時(shí)抄表功能:實(shí)時(shí)抄收任一時(shí)間數(shù)據(jù)及狀態(tài)，如:
[0018]正向電量:有功一總、尖、峰、谷、平、需量；
[0019]無功一感性無功(I)、容性無功(IV)。
[0020]反向電量:有功一總、尖、峰、谷、平、需量；
[0021]無功一感性無功(m)、容性無功(η)。