智能电表之自动抄表主流方案盘点

　　我们知道全球目前都在致力发展智能电网，而智能电网的智能其中的一个方面就是可以实现自动抄表，并将相关的数据上传到数据中心，节省了抄表员上门抄表的时间，同时也能够使的电表的度数更加精确，更加方便居民用电，下面我们来介绍一下当前智能电表中用到的自动抄表方案，以飨读者。

　　基于DLMS/COSEM协议的电能表设计

　　电能表的硬件组成

　　三相电子式电能表由电流互感器、电压采样网络、计量集成电路ATT7022B等组成电能计量单元;由微控制器（瑞萨M30624单片机）、数据存储卡、时钟芯片、LCD组成数据处理与显示单元;由RS485总线、红外（或无线）等通信接口组成通信单元。如图1所示。

　　电能表的软件实现

　　本设计电能表采用模块化方法实现软件功能，包括计量模块、显示模块、事件记录模块、分时模块、通信模块等，其中，除了通信模块，其他部分与一般电能表软件相比基本相同，因此以下重点分析电能表通信协议模块的实现。

　　电能表通信结构采用C/S模式，仪表端作服务器，抄表主台等作客户端。通信协议架构如图2示。DLMS/COSEM作为面向连接的协议，规定以下三个步骤来实现电能表系统的建立和通信：1.建立仪表模型和数据标识。2.将模型映射为协议数据单元APDU、对象的属性和方法可被用于定义访问。3.通过数据链路层与物理层连接，最后通过传输通道进行通信。以下主要从建立符合COSEM的仪表模型和满足DLMS的通信协议栈两方面分析电能表通信功能的实现方法。

　　利用面向对象思想构建仪表模型

　　DLMS/COSEM协议使用COSEM接口对象，采用面向对象的方法来构建仪表数据模型和功能模型，通过各个COSEM接口类对象之间的配合来完成某个特定功能。

　　仪表模型的构建包括两部分重要内容：协议61部分的O－BIS—对象标识系统和62部分的接口类。

　　OBIS—对象标识系统给计量仪表中的所有数据都提供了一个标准的标识码，该标识码唯一标识一个数据对象。OBIS码由6个数码项（6个字节A-F）组合编码。每个数据项的含义为：A组值标识被测能量的类型（包括水、电、气等）;B组值标识测量通道;C组值标识被测物理量;D组值标识被测物理量处理方法;E组值标识费率;F组值标识历史数据。从第B组到第D组为厂家自定义标识码预留了空间。

　　接口类—IEC62056针对仪表部件和通信接口单元引进了类的概念，每个分类号都对应于一类接口对象，每个对象包括属性和方法，根据这些属性和方法，可以构成该对象的参考模型，在对象模型中不用考虑对象接口的生产制造厂家。目前，在IEC62056-62中规定了电能表中主要的接口类包括：寄存器、时钟、曲线类、特殊日类、以太网设置类等。

　　本电能表根据需要设计了如图3所示的仪表模型。物理设备为本电表，考虑到电能表的功能可以整合在一个功能子集中，也为了节约资源，本电能表只构建了一个逻辑设备，用逻辑设备名LDN来标识。组成该电能表的对象有：包含有功、无功电量等的寄存器对象、包含需量数据的需量寄存器对象、实现多费率功能的日历表、时间表、特殊日、时钟以及脚本对象、用于连接功能的SAP和LN/SN对象以及实现失压断相等事件记录的寄存器监视对象等。电能表就通过这一系列接口类对象的相互配合构成一个完整的电能表模型。

　　以下举例说明接口对象的程序实现，考虑单片机编译器只支持C语言编程，故设计用函数指针来实现类和对象。以有功电能接口对象为例，在图3所示的仪表模型中，有功电能用寄存器类封装，OBIS码就是寄存器类中的属性1：逻辑名。

　　通信协议栈的实现

　　通信协议栈包括物理层、数据链路层和应用层三层。

　　（1）物理层的任务比较简单，包括连接管理、数据收发和与数据链路层接口三部分。它对应于通信系统的底层驱动部分。

　　（2）数据链路层包括提供链路传输服务的LLC子层和负责数据传输可靠性的MAC子层。链路层采用HDLC协议，它是一种透明数据传输协议。在DLMS/COSEM协议模型中，链路层负责数据传输可靠性，应用层处理用户数据信息。链路层程序流程图如图4所示。

　　（3）DLMS/COSEM应用层用一种抽象语法语言来描述。这样做极大的提高了协议的抽象性和通用性，有利于程序移植。应用层规定用抽象语法记法ASN.1来描述应用层数据帧，而应用层的APDU（应用协议数据单元）用编码规则BER和A-XDR来实现ASN.1语法。应用层作为协议栈的最上层，负责向COSEM应用进程提供服务，包括建立应用连接服务和接口对象用户数据信息服务，并使用低层支撑协议提供的服务。应用层程序流程图如图5所示。

　　通过以上的处理，在完成信息编码后形成的报文即可通过信道进行传输了。本电能表配置的是抄表系统常用的485总线和红外口。

　　利用本方法设计的电能表采用DLMS UA工作组提供的专用测试工具CTT进行符合性测试，结果显示其符合DLMS/COSEM协议要求，因此获得了DLMS UA工作组的认证，这也是国内第一块获得该认证的三相电能表。基于DLMS/COSEM的电能表的实现，改变了现阶段国内计量仪表不具有互操作性的缺点，必将推动国内自动抄表系统的进一步发展。



　　基于ZigBee的多用户智能电表设计

　　设计方案

　　文中的设计针对对象是小区用户，在小区内每一座住宅楼的各个单元中安装一块智能电表，标准设计中，一块电表可实现一个单元最多16户的电能自动测量和自动断电等附属功能（可通过增加数据选择器的数目实现一个单元更多的用户点数目）。系统结构框图如图1所示，从系统功能结构上电表可分为控制单元，测量与执行单元，通讯单元三部分。具体功能分析如下：

　　控制单元

　　电表的控制单元由基于MSP430F133的控制器模块组成，控制器模块按照预先设定的控制程序通过对数据选择器的相应操作逐次接受对应电能计量模块传送的脉冲信号，按照文中设计的计量方式，经内部计算处理后，得出其在循环周期内的电量数据，实时累加存储并定时以ZigBee通讯方式上传，同时控制执行器模块/通讯模块实现对实时/定时的欠费断电/实时抄送命令的执行。而且控制器单元作为智能电表的大脑也负责了整个电表系统日常工作的运行与维护。

　　测量与执行单元

　　电表的测量单元由16个电表计量模块与一个16选1数据选择器组成，每一块计量模块由ADE7755电能计量芯片及其附属电路构成，实现一个家庭用户的电能自动测量，符合当前“一户一表”的要求，ADE7755可以实现用电量的自动测量，将当前用电量以脉冲信号的形式经过数据选择器输送到控制器，而16选1数据选择器可通过设定的程序逐次将各个计量模块的脉冲信号输送到控制器，针对家庭居民用户，用电功率小且功率曲线平缓不易突变的特点，采用在一循环时间周期内用其中某一时间段的平均功率代替整个时间范围平均功率的计量方式。文中选取32s作为循环周期，具体地讲，在32s的循环周期内，每2s逐次接通一个数据测量通道，控制器记录下相应电能计量模块在2s时间内的积累脉冲数。

　　采用此种计量方式不仅可以保证测量精度，而且大大节省了控制器芯片的端口资源从而有效降低系统成本。数据选择器采用控制器对其4个控制引脚的不同职位实现16个数据上传通道的逐次接通。电表的执行单元由一个4线—16线数据输出控制器和16个SSR构成，一旦单片机收到上端集中器下传来的欠费或者其他原因引起的断电信号就立即通过对4线—16线数据输出控制器的G0，G1，A，B，C，D6个引脚的不同置位控制相应用户所属的固态继电器切断其电源供应。

　　通讯单元

　　电表与上层集中器的通讯方式采用ZigBee通讯方式。从过程上讲，采用CC2420芯片通过ZigBee局域网络将16户的当前用电量以被动查询或定时上传的形式发送到数据集中器。或者将上层数据集中器的查询命令与欠费自动断电命令下载到控制器单元。从数据传输结构上讲，一定数目的多用户智能电表和一个集中器构成中心结构的ZigBee局域网络。

　　硬件设计

　　控制器单元原理图电路构建

　　控制单元以MSP430F133单片机作为核心控制芯片，MSP430系列单片机是美国德州仪器（TI）1996年开始推向市场的一种16位超低功耗的混合信号处理器（MixedSignalProcessor）。称之为混合信号处理器，主要是由于其针对实际应用需求，把许多模拟电路、数字电路和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片”解决方案。

　　MSP430F133单片机在32s的循环周期内通过控制数据选择器的4位选择引脚，每2s逐次接通一个通道将从对应电能计量模块上传来的累加脉冲信号累加到对应的累加器单元中，在每10min将积累的计量脉冲计算转化为相应的用电量数据附加上当前的时间常数存储到对应的存储器单元中。在每1h末按照预先的程序定时上传存储数据或者随时执行下传的抄送命令立即将积累的脉冲计算转化为用电数据附加上此刻的时间常数，和前1h末到此刻积累的存储数据一起发送到上层的集中器。发送的方式是通过ZigBee通讯模块发送到小区内的数据集中器上端。同时可随时将上端传送来的欠费或其他原因造成的断电指令发送到执行模块，实现自动断电功能。控制器具体硬件构建如下：

　　系统供电采用LM7805整流后的+3.3V直流电源，以+4.5V电池组作为后备电源；系统采用4×4矩阵键盘进行参数设置；外扩了FM24C16以增加系统数据储能力；用户的用电量显示可精确到最新10m内的用电量，采用6只共阴极LED数码管构成的动态扫描显示电路第一位采用16进制数字表示16个用户，其后的5位数字显示相应用户的当前用电量，精度可以精确到小数点后2位数。也可以将其用电量数据经单片机处理后直接循环逐次显示当前用电费用，采用不同时刻不同费率的计算处理手段同时可以实现计费复费率功能。其具体硬件原理连接电路图如图2所示。

　　测量及其执行单元原理图电路构建

　　测量单元中数字式电能计量芯片采用ADE7755，16选1数据选择器采用74LS150。执行单元中4线—16线数据输出控制器采用74HC154，SSR采用MOC3061+IGBT。

　　ADE7755是美国著名的ADI公司设计生产的一种脉冲输出的电能计量集成芯片，在恶劣的环境条件下仍能保持极高的准确度和长期稳定性。它内部集成了包含相位校正、乘法器、数字一频率转换器、信号处理电路组成的电能计量运算的核心电路，并能将电量以与瞬时功率成正比的脉冲输出形式提供给MCU，单片机只需通过计数器自动记录一定时间间隔内传送的脉冲数，然后与功率/频率转换参数相乘即可得出这一时间段内的用电量。单片机在不同时间采用不同的费率/功率参数即可方便的实现复功率计费。

　　ADE7755中SCF=0，S1=S0=1。CF输出选择最高频输出模式，仪表脉冲/功率输出常数为204800imp/kWhr，户用电最大电流值为20A，则PMAX=2.2kW，CFMAX=125Hz，系统设计要求CFMIN=0.5Hz，则PMIN=8.8W。即文中的多用户智能电表能够测量的最低功率为8.8W。

　　MSP430F133通过对74LS150的A、B、C、D4个引脚的不同置位实现E0-E15共16条通道的依次接通。而ADE7755将当前用电功率以脉冲频率的形式输送到MSP430F133，实现自动抄表；一旦上位集中器发送断电命令，单片机通过4线—16线数据输出控制器74HC154的置位控制相应的SSR固态继电器实现断电，原理是通过光电耦合器MOC3061驱动IGBT的关断。其具体硬件原理连接电路图如图3所示。

　　通讯单元原理图电路构建

　　CC2420只需要极少的外围元器件，它的外围电路包括晶振时钟电路、射频输入／输出匹配电路和微控制器接口电路三个部分。其硬件原理连接电路图如图4所示。

　　CC2420内部使用1.8V工作电压，因而功耗很低，适合于电池供电的设备;外部数字I/O接口使用3.3V电压，这样对于只有3.3V电源的设备，不需要额外的电压转换电路就能正常工作。CC2420射频信号的收发采用差分方式传送，其最佳差分负载是115+j180，阻抗匹配电路应该根据这个数值进行调整。如果使用单端天线则需要使用平衡/非平衡转换电路，以达到最佳收发效果。CC2420与处理器的连接非常方便。它使用SDF、FIFO、FIFOP、和CCA四个引脚表示收发数据的状态;而处理器通过SPI接口与CC242O交换数据、发送命令等;CC2420通过4线SPI总线（SI、SO、SCLK、CSn）设置芯片的工作模式并实现读／写缓存数据、读／写状态寄存器等。通过控制FIFO和FIFOP管脚接口的状态可设置发射／接收缓存器。

　　软件设计

　　电表系统的软件设计包括主程序设计和通讯程序设计，在此只讲主程序的设计，其流程图如图5所示。

　　系统进程首先进行初始化，成功后的进程分为并列的两部分。其一是各户用电量的上抄：单片机内轮抄计数器置01，MSP430F133对74LS150的ABCD四个控制端置0000位，此时引脚EA0对应的通道接通到MSP430F133的输入端，单片机统计其在32s内积累的脉冲数。2s后，轮抄计数器加1为02，ABCD置1000位，EA1对应通道接通，进行相应用户的计数积累脉冲的上抄，以此循环进行相应用户的抄送，当轮抄计数器的数目=16时，完成总共16户的上抄，将轮抄计数器的置01，进行下一轮循环的上抄。总体上讲，整个电表系统32s为一个循环，对用户用电量进行循环抄送，每10m将各用户累加器单元统计的累积脉冲计算转换为电量数据（用电量=脉冲数×16×仪表脉冲/功率输出常数，因统计脉冲数是真实值的1/16）并附属时间常数存储到对应的存储器单元，并且实时显示最新10m内的用电量/用电费用，每1h末进行用电数据（用电量和对应的时间常数）的定时传送，其二是电表数据的上传和断电的执行：启动CC2420连入ZigBee局域网，成功后等待上层集中器命令，一旦网络断开立即重启CC2420重新连入局域网络；上层集中器下载的命令分为数据上传和欠费断电两种，若是断电命令，MSP430F133控制相应用户的SSR断开电源连接，成功后自动转为待命状态，若不成功，重复进行断电操作直至操作成功。若是上传命令，MSP430F133立即将累加器内积累脉冲转化为电量数据附上时间常数存储到对应的存储器单元，然后将前1h末到此刻RAM内的存储数据通过CC2420以ZigBee通讯的方式上传到上位集中器。成功后自动转入待命状态。

　　采用了ZigBee通讯技术的多用户智能电表是远程自动抄表系统的硬件基础和构成元素，一定数目的表和同样采用基于CC2420的ZigBee通讯技术的集中器构成了中心结构的ZigBee局域通讯网络，每一块表与中心节点集中器数据交换，集中器将汇集的抄表数据上传到远程控制中心实现远程自动抄表。在实验室环境下利用MSPRF-430F2618-PK专业开发系统（部分模块进行了更换）进行验证试验，证明多用户智能电表运行正常，与集中器通讯畅通，但也存在通讯距离不够远（小于50m），易受外界电磁环境干扰的缺陷。可考虑采用最新的CC2591（加强了天线功率，其理论通讯距离可达到1000m）替换CC2420的方式提高通讯效率。


　　本系统提供丰富的接口，可与电业系统的MIS系统链接或进行二次开发。

　　抄表软件系统数据库为ORACLE数据库，运行于WIN98/2000/XP、NT的操作系统，易于使用。软件所能管理的用户数量没有限制。

　　项目分析

　　本系统由电度表，采集器，F2103 GPRS IP MODEM传输终端，带系统软件的主站组成。手持终端是本系统的补充，在系统出现意外时进行人工抄表。

　　系统组成

　　电能表： A）三相有功无功多功能表，有功0.5级、无功2级，具有RS485通讯接口，电力部DL/T645通讯规约。或者使用：B）三相有功复费率表，有功1级，具有RS-485通讯接口，电力部DL/T645通讯规约。

　　采集器：采集器主要特征如下：采用24个I/O口，可带24户电度表，停电数据保护，带后备电源，停电后仍可抄表。

　　传输终端： 传输终端采用厦门四信的F2103，实时永久在线，内嵌自主知识产权的TCP/IP协议栈，透明传输，同时支持RS232和RS485，支持多种工作模式，支持虚拟数据专用网。

　　中心软件系统：基于ORACLE数据库的抄表软件，用户数量无限制，安全可靠，运行和处理速度快 ，功能丰富完善。

　　系统总架构

　　多个电表通过RS485通信接口把电表数据传到采集集中器上，采集集中器通过RS485通信接口和四信通信的IP modem（F2103）连接，远程数据中心服务器可以使用APN专线或普通ADSL等作为网络接入。当F2103通过GPRS网络连接到远程数据中心服务器主机，建立透明数据通道后，采集终端产生的数据只要送到串口，F2103就会把收到的数据原封不动地发送到数据中心服务器主机；同时服务器主机下发的命令通过通道传输到F2103后，F2103通过串口送到采集终端，从而实现了数据双向透明传输。系统拓扑图如下图所示：

　　第三部分 项目架构实施

　　传输模块与采集终端连接

　　四信的F2103无线传输模块同时支持RS232/485接口，可通过RS232/485与终端通讯。本系统采用的是485的接口方式。F2103和采集器的接线线序如下：

　　

　　数据中心网络接入方式分析

　　APN专线接入

　　中心采用APN专线， 所有点都采用内网固定IP，客户中心通过一条2M APN专线接入移动公司GPRS网络，双方互联路由器之间采用私有固定IP地址进行广域连接，在GGSN与移动公司互联路由器之间采用GRE隧道。

　　为客户分配专用的APN，普通用户不得申请该APN。用于GPRS专网的SIM卡才能进入专网APN，防止其他非法用户的进入。

　　用户在内部建立RADIUS服务器，作为内部用户接入的远程认证服务器（或在APN路由器内，启用路由器本地认证功能）。只有通过认证的用户才允许接入，用以保证用户内部安全。

　　用户在内部建立DHCP服务器（或在APN路由器内，启用DHCP功能），为通过认证的用户分配用户内部地址。移动终端和服务器平台之间采用端到端加密，避免信息在整个传输过程中可能的泄漏。双方采用防火墙进行隔离，并在防火墙上进行IP地址和端口过滤。

　　中心采用APN专线接入的方式，在实时性，安全性和稳定性表现优异，适合于安全性要求较高、数据点比较多、实时性要求较高的应用环境。在资金允许的情况下之最佳组网方式。

　　ADSL拨号连接（动态公网IP地址）

　　中心采用ADSL等INTELNET公网连接，采用公网动态IP+DNS解析服务的。客户先与DNS服务商联系开通动态域名，IP MODEM先采用域名寻址方式连接DNS服务器，再由DNS服务器找到中心公网动态IP，建立连接。此种方式可以大大节约公网固定IP的费用，但稳定性受制于DNS服务器的稳定，所以要寻找可靠的DNS服务商。此种方案适合小规模应用。

　　通过固定公网IP连接

　　中心采用ADSL等INTELNET公网连接，采用公网固定IP服务的。此种方案先向INTERNET运营商申请ADSL等宽带业务，中心有公网固定IP的。IP MODEM直接向中心发起连接。虽然申请固定IP费用比较贵，但其运行可靠稳定，组网方式简易方便，深受广大用户的青睐，一般推荐此种方案。

　　无线数据传输方式

　　传输设备采用厦门四信的F2103，其功能齐全，性能稳定，简单易用，它是一款工业级别的无线传输终端，已经广泛地应用在各种各样的工业，金融场合。

　　终端设备和传输设备连接好后，设置好各种通讯参数，工作模式后，在传输设备F2103中填入数据中心的地址和应用程序的端口号。这样当终端设备数据传给传输设备F2103，F2103就会把数据透明地传输到中心。终端设备支持多种中心模式（主备中心，多中心），多种激活模式（电话，短信，数据），多种工作模式（TCP，UDP，telnet等），方便用户组网和各种系统需求。心跳包机制，注册包机制，数据帧可控，重连机制等多种机制不仅保证设备实时在线，而且稳定可靠，同时方便客户根据现场的情况，来设置各种传输参数，进而达到最佳效果。

　　数据中心软件平台构建

　　抄表系统的核心部分是系统软件，它遵循DL/T645部标通讯规约，并有扩展性。

　　具有四信通信的GPRS无线模块的中心端软件建有多种方式，对于传入数据的方式的不同，我们提供不同的软件来帮助客户快速地实现中心端的数据接收和现场设备的管理。

　　目前四信提供三种方式的中心接口：

　　首先是对于组态软件，目前很多组态软件厂家已经集成了四信通信的驱动了，可以直接配置使用；其次对于原本是读串口的程序，为了兼容原来的系统而不做开发工作，我们提供一个虚拟串口软（TCP2COM）；最后是对于想开发自己独有的数据中心软件的客户，会提供一个动态链接库及四信公司的测试版数据中心软件，不仅开放源码还全程协助客户进行自己数据中心软件和功能的开发。客户可能通过动态链接库快速开发一个灵活的，稳定的，功能齐全的终端管理和数据交互的中心软件。

　　如下是该系统的中心站软件：第一个图式web界面的，第二个图是用VB开发的中心站。

　　在系统安全方面，本公司除了采用大型、多用户的ORACLE数据库、系统对用户实现分级授权管理和提供防火墙功能及完善的数据备份功能外，对网络无线数据监控中心还提供了安全技术解决方案，以确保数据安全可靠。

　　电力线载波自动抄表系统组成

　　自动抄表系统是随着近年来计算机技术，通讯技术在计量仪表领域的广泛应用而掀起的一场重大变革，自动抄表系统采用低压电力载波通信，系统安装非常简单，无需开墙凿洞大量布线，日后的使用维护也简单可靠，我公司经过大量的现场实验证明，推出了符合行业标准（DL/T698-1999）要求的低压电力线载波自动抄表系统。它由以下几个部分组成：数据采集站（软件、硬件）；载波集中器；全电子式载波电度表；载波采集模块+光电直读网络水表，载波采集模块+光电直读网络气表。

　　旌旗公司经过多年的研究，在低压电力线载波通讯领域取得了突破性的成果，拥有了自主知识产权的技术，并取得了国家发明专利；解决了我国的电网运行长期存在的不规范性，清洁度差等痼疾。东软公司推出的第二代通讯专用芯片SSC16，该芯片适应我国电网情况，将其应用于电力线载波系统，将电力线载波扩频通信与数据采集结合为一体，实现了单芯片运行结构，在通讯可靠性、传输质量上最适合我国电力线现况。

　　旌旗公司技术与东软公司技术的结合开发出了一种既符合国家标准要求，又适应中国电网传输特性的低压电力线载波技术，应用了最先进的数字信号处理技术（DSP），使通讯过程全面实现了数字化，并采用窄带信号调制解调技术，使系统的抗衰减，抗干扰能力大幅提高。在通信能力、稳定性、可靠性、抗干扰能力等方面优于国内外同类产品。

　　大型企业集抄方案

　　我们将针对项目的具体情况，同时参照我们以往的成功运行案例和经验制定方案。由于旌旗电子有限公司自主研发的水电气远程集中自动抄表系统，是集计算机技术、通讯技术、网络技术于一体的自动抄表系统。具有数据采集、数据通讯、数据存储、数据处理、远程监控、实时或定时完成系统计量表的抄、核、收、查、控等功能，可以很好的解决用户的需求问题。该系统方案在设计上不但可以满足用户的业务需求，而且始终关注系统建设成本与经济效益，同时还要为后续系统的功能扩展做好资源储备。

　　大型企业集抄系统采用“主站—分站—电力线载波水电气表网络”三级架构。

　　系统功能实现集团管控，信息化管理。

　　用户通过网站、手机短信、自动语音电话、营业网点电子触摸屏等方式查询水、电、气、热的用量、缴费情况、欠费告警、政策法规等信息；

　　通过数据分析，掌握水、电、气、热用量峰谷值、管网损耗并进行负荷预测；

　　运用海量数据存储技术、数据传输网络、银行托收服务等，实现计量数据实时查询、实时监测。完成银行托收、数据管理分析、报表上传、信息发布及查询功能。并可以实现对用户水、电、气、热的远程控制等功能；

　　系统将采集到的数据进行分类统计和汇总分析后，按要求向相关部门呈报数据报表。

　　主站构架图

　　

　　主站由数据库服务器（双机）、磁盘阵列、WEB服务器、交换机、GPS时钟、防火墙、路由器、维护终端、语音短信查询系统等组成。通过外部网络WEB服务器可向外网发布计量数据和统计数据，用户可到银行网点办理缴费和查询服务，企业可通过办公网络与集抄系统联网实现信息化管理，用户可通过自助查询终端查询用户信息和水电气热用量数据和统计数据，以及用的缴费情况、帐户余额等。

　　上传方案

　　我公司提供技术方案的通信系统分为三级网络结构。

　　第一级为用户计量表具与集中器之间的网络传输，第二级为集中器与分站的网络传输，第三级为分站至主站的网络传输。主站向外网发布各种统计数据。

　　第一级网络为各种计量表具与集中器间的固定通信方式，建议采用电力线载波方式连接。系统可以根据需要组成多级电力线载波网络以适应用户千变万化的实际需求。

　　第二级网络为集中器与分站间的数据通信，旌旗电子生产的集中器产品与分站管理计算机可以采用多种数据传输方式，集中器与计算机进行数据通信时可根据用户实地情况灵活采用串口通信方式或有线、无线接入网络的方式。集中器设置较多且与分站管理计算机连接距离较远时可采用以太网、光纤以太网、无线通信网络的方式连接。

　　第三级网络建议利用公网提供的数据传输网络组建专用城域或广域网络。

　　有线接入网络方案

　　每个分站至主站，独立申请一条公网专线数据传输通道或宽带接入线路。每个分站可根据需要申请1~2个2M传输通道。专线网络传输数据技术成熟，可选用设备品牌较多，传输质量有保证，且不需要对传输线路进行管理和维护。

　　无线网络传输方案

　　通过公用无线网络建立专用无线通信网络，计量表具数据通过分站服务器预存整理后在有限的传输带宽上进行集中传输。目前移动通信服务商可为用户提供的无线数据业务最大传输带宽为40~400Kbit/s（GPRS方式，根据各省运营商提供的接入技术不同，速度有较大差异），无线网络传输方案有组网灵活，运营费用可控，网络组建简单等优点。

　　技术特点

　　以低压台变为单位组网，每个台变至少需要一台集中器，可管理1000余个用户单元，它主要负责将本台变内各采集单元的数据进行收集、存储、向上转发，并接受分站的控制，向下转发命令。每个分站可管理多个集中器，它负责系统的总控、设置、数据处理、输出报表等各种功能。

　　本技术方案的数据存储，可采用分级方式或者集中存储方式，即可分为分站管理计算机和主站服务器二级，或者直接由主站服务器存储管理数据。在分站管理计算机和主站服务器均设置数据库，由数据库负责存储各种计量表具的计量数据。分站数据库与主站数据库数据保持同步，以达到数据互为备份的目的，保证了数据的安全存储。

　　本系统由三级网络组成，各级通信相互独立，均通过专用线路组建网络，相互没有依存关系，系统间只需相互提供网络接口，保证了整个系统的高安全性。

　　在完成了数据传输的业务需求后，本系统还为数据的发布和用户查询预留了传输通道和接口，根据计量数据格式，可通过internet接入各种办公计算机系统，提供网上查询功能。通过web服务器，可以将各种计量数据和统计数据发布于网络上，方便查询核对。同时通过internet网络建立的宽带连接，可以使运营后的系统维护工作变得简单易行，维护人员不需要到达现场就可以通过无处不在的internet网络登陆到各级管理系统对整个网络上的各种终端、服务器和计量表具等进行维护管理。

　　近年来，智能化小区迅猛发展，作为智能化小区重要组成部分的电脑自动抄表系统，也得到了广泛的应用。自动抄表系统不仅给物业管理带来了很大的方便，彻底改变了传统的入户抄表带来的种种弊端，提高了工作效率和管理水平，也让住户居住更加方便放心，减少了治安隐患，体现了科技服务生活，以人为本的理念。

　　但是也有一些住宅小区由于种种原因，安装的抄表系统不尽人意，不仅没有减少工作量，提高效率，反而由于计数不准而带来麻烦，引起纠纷。致使部分用户有了偏见，进而对自动抄表系统持否定态度。

　　造成抄表系统不准确的原因分析：

　　一般抄表系统由这样几部分组成：

　　1、远传表计

　　2、数据采集器、集中器

　　3、控制中心电脑抄表软件

　　4、信号线及通讯线路。传表计通过信号线将信号传给数据采集器，数据采集器负责记录表计的数据，数据采集器通过４８５、ＴＣＰ／ＩＰ、ＬＡＮ等协议方式，将所存数据上传给管理中心的计算机。这几个部分任何一个环节有可能存在造成数据不准确的因素，让我们一起来分析一下。

　　一、 远传表计

　　由于远传表计的原因造成不准确是抄表系统中最常见的问题。

　　一般远传表的信号传输分为脉冲形式或数字形式。其中脉冲远传表是将表计远传的信号以脉冲（或开关量）的形式发出，每一个脉冲信号代表一定的数值，由数据采集器进行实时在线累计存贮。系统要对这样累计的脉冲数进行一定的换算处理之后，才能得到表计的数值。远传数字表则内置电子芯片，自身已经对数据进行数字化处理，向外传输的是准确的数据，上位机可以通过总线方式直接读取到确切的数值，而不必要对数据进行加工处理。

　　脉冲表价位低廉，应用比较广泛，数字表由于价格较贵，市场占有面较小。从目前使用的效果来看，远传数字表问题较少，脉冲表的问题多一些，尤其以脉冲式水表问题较多。一般的远传水表是用一块磁铁和一个干簧管做成的提取信号的传感器。其结构简单、省电，但后来发现磁铁按圆周运动到某特定位置，即磁力线使干簧管的簧片靠近并且两簧片即将碰上但又没碰上的所谓临界状态。就在此刻，如果外界稍有变动两簧片就因震动而触碰，而在供水管道中大小水锤现象是经常发生的。因此，业主在并没有用水的情况下，水表脉冲却不断的产生，造成水表抄数比业户实际用水数大。

　　另外，人为在水表上加上磁铁干扰，也可以造成系统不准确。有一些水表的磁针使用久了存在退磁现象，也会影响系统的准确性。

　　脉冲电表和煤气表问题很少，一是由于没有水锤现象这种造成误脉冲的因素，另外由于存在危险性，人为破坏干扰较少也是一个原因。

　　二、数据采集器

　　由于数据采集器自身的问题，也可能造成系统的抄表数据不准确。系统在现场会受到很多强磁、强电的干扰，这种干扰会在信号线上形成杂波。如果数据采集器没有很好的抗干扰能力，就会把这些干扰信号误当作正常的脉冲信号而进行累计。数据采集器的运行一般是由单片机控制的，如果抗干扰能力不好，在外界强干扰下，也可能使单片机程序出现死机或频繁复位启动的情况，这样数据采集器就不能正常工作，造成丢失数据。

　　三、电源

　　电源也是造成系统不可靠的一个重要原因，由于数据采集器等设备都是在弱电下工作的，需要电源将220V交流电转换成合适的直流弱电输入。众所周知，我国电网电压很不稳定，电网电压波动，会影响到电源输出的直流弱电不一定合乎要求，造成系统设备不能正常工作。由于电网这种波动往往是短暂的不确定的，电网电压正常后系统又正常工作，人们往往忽视了电源方面的因素。另外，断电时间超过了备用电源延时时间，也可以引起系统的数据失真。

　　四、抄表软件

　　抄表软件除了要准确抄收表计数据，还要按照计费和统计要求进行大量的数据运算，但由于在程序编写过程中可能存在的一些错误会引起计量和计费的不准确，或者是程序考虑情况不全面不能处理一些不常见的问题。遇到有表计更换，费率更改，超值优惠或限量使用要求时，软件不能准确计算出用户应交费额，引起用户不满和纠纷。

　　五、人为破坏

　　人为破坏虽然是少数人所为，但在各个工程实例中还是常见的，主要有的剪断或短路信号线造成数据不能正常传输，在水表上加磁铁造成信号失真。

　　解决抄表系统不可靠的相应措施

　　针对以上可能引起抄表系统不可靠的成因，我们德尔自控技术有限公司经过多年的搜索总结，采取了一系列行之有效的措施和方法，保证了抄表系统的可靠运行。以下的方法供大家参考：

　　1、一定要选用合格远传表计

　　合格耐用的远传表计是抄表系统可靠运行的首要保障，如果表计不能准确地输出信号，系统可靠性就无从谈起，对于远传表计一定要选用经过严格的测试、能够防磁防干扰的，特别是远传水表。这里向大家推荐由著名发明人潘柯先生的专利水表，具有极佳的抗磁抗干扰能力，有效地解决了水锤现象。

　　2、抄表采集设备要充分考虑各种干扰

　　在各种干扰下都能保证系统的可靠运行，甚至在总线带220V电的情况下仍能保持系统的正常工作。数据采集器采用双ＣＰＵ设计，一个CPU负责计数，一个CPU负责处理其他事物，包括各种干扰信号的判断、排除等工作，保证了系统的可靠运行。抄表采集器电路还加上抗雷击保护措施，在雷电击中这样的恶劣的条件下，也能保证设备不被损毁。

　　3、选用长延时开关电源

　　抄表系统配套的电源选用高质量输出的工业级开关电源，保证系统在电压不稳的情况下仍能保证高质量输出。断电延时系统可以做到断电时备用电的无缝连接，延时达48小时以上，保障系统始终处于良好的工作状态。

　　4、软件设计要周到、全面

　　软件是基于大型网络数据库设计，该软件充分考虑了物业管理和行业管理的各种要求，对各种特殊的复杂的情况也考虑得很周全，有效地保证了数据运算的可靠性和准确性。

　　系统可实现五级以下分区段计费，可以保证绝大多数用户的要求（计费区段还可根据实际情况灵活调整）。对于同一种被计量物质（如电能）我们可设置多种计费标准，对于不同用途可设置不同单价。灵活科学的结算方式，可以采用传统抄表的实抄实计，按当前实际抄表指针结算，亦可科学折算至抄表日，使计量结算更加准确。

　　5、抄表系统应考虑各种防范措施

　　应将所有计量表箱，采集器箱都采用防盗措施上锁，使外人不能接触。信号线外露部分套上不锈钢软管，接线处设防盗86盒保证线路全部密封，防止破坏和剪断。