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技術(shù)文章

多功能電表無線抄表系統(tǒng)簡介

閱讀：704發(fā)布時間：2022-9-6

本文在對當(dāng)前幾種抄表系統(tǒng)進(jìn)行分析比較的基礎(chǔ)上，介紹了一款無線射頻抄表系統(tǒng)以及相關(guān)技術(shù)。關(guān)鍵詞：抄表系統(tǒng)；多功能電表；無線數(shù)據(jù)傳輸常用抄表系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)國家“康居工程"的推廣，智能化小區(qū)的建設(shè)，推動了抄表系統(tǒng)的改革。隨著科學(xué)應(yīng)用技術(shù)的飛速發(fā)展，在電力抄表領(lǐng)域，已出現(xiàn)了多種抄表方案并存的現(xiàn)狀，如傳統(tǒng)人工抄表，租用電話線抄表，低壓電力載波抄表，光纖抄表等，但這些抄表方式都存在著各自的缺陷。傳統(tǒng)抄表方式人工挨家挨戶抄取電能表數(shù)據(jù)，不可避免地會造成統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，無法真實(shí)反映用戶用電情況；操作難以規(guī)范化，造成不明損失增加；且耗費(fèi)人工多，成本高，效率低。顯然，人工抄表管理模式也無法滿足諸如分時電價運(yùn)營、預(yù)支電費(fèi)等*管理模式的推行。租用電話線抄表是利用現(xiàn)成的電話網(wǎng)絡(luò)，只需在數(shù)據(jù)的發(fā)出和接收端分別加裝調(diào)制解調(diào)器（MODEM）。該方法的數(shù)據(jù)傳輸率較高且可靠性好，一次性投資小。但不足是線路接通時間較長，當(dāng)集中器數(shù)已較多時，集中器到控制中心的通信效率將明顯降低。另外，若租用電話線路多，其租用費(fèi)也很可觀，因此不適合大容量系統(tǒng)。低壓電力載波是利用低壓電力線作為抄表的數(shù)據(jù)傳輸通道。電力載波直接利用配電線網(wǎng)絡(luò)，免去了租用線路或占用頻段等問題，降低了抄表成本。但電力線傳輸所存在明顯的缺點(diǎn)就是噪聲大和安全性低的問題。電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施并不具備提供高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的功能，而且，使用電力線來進(jìn)行通信經(jīng)常會發(fā)生一些不可預(yù)知的錯誤。家庭電器產(chǎn)生的電磁波也會對通信產(chǎn)生干擾。光纖通信抄表具有頻帶寬、傳輸速率高、傳輸距離遠(yuǎn)以及抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。但因其安裝結(jié)構(gòu)受限制且成本高，故也不適合在電力抄表系統(tǒng)中使用。無線抄表技術(shù)就是在技術(shù)與管理兩方面急待進(jìn)步、改革的迫切需求下逐漸發(fā)展起來的。無線多功能抄表系統(tǒng)無線多功能抄表系統(tǒng)，是指將無線傳輸作為電力抄表通信方式的抄表系統(tǒng)。目前，系統(tǒng)中的無線傳輸主要有紅外傳輸和無線射頻傳輸兩種。紅外抄表系統(tǒng)采用紅外（IrDA）技術(shù)通信，通過紅外無線模塊實(shí)現(xiàn)電表數(shù)據(jù)的傳輸，其優(yōu)點(diǎn)是價格低廉，功耗低。但紅外用于無線抄表，有其自身無法克服的缺點(diǎn) n 方向性強(qiáng)，角度要求嚴(yán)格 n 傳輸距離短，且受天氣影響 n 容易受各種熱源、光源的干擾 n 收發(fā)之間不能有遮擋物而目前被廣泛關(guān)注的將無線射頻技術(shù)用于抄表系統(tǒng)，可以很好地解決上述問題。使用無線射頻抄表系統(tǒng)，不論在戶外室內(nèi)均可正確，快速及時進(jìn)行無線抄表。無線多功能抄表系統(tǒng)包括無線多功能電表和手持抄表器。其中無線多功能電表由電表的電能計(jì)量模塊和無線傳輸模塊集成，在使用上可以*替代原有傳統(tǒng)電表，并直接實(shí)現(xiàn)計(jì)量數(shù)據(jù)的無線傳輸。手持抄表器能實(shí)現(xiàn)無線抄表功能，可以完成電表數(shù)據(jù)的通訊、存儲、上傳。無線射頻抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖，其中TR100S為無線數(shù)傳模塊。無線多功能電表無線多功能電表工作原理如下：在計(jì)量工作狀態(tài)，無線多功能電表完成傳統(tǒng)電表的所有工作；無線抄表時，由手持抄表器根據(jù)抄表通信協(xié)議，通過無線數(shù)傳模塊TR100S，對電表進(jìn)行無線查詢和呼叫。電表接收到正確的無線數(shù)據(jù)后，將所需傳輸?shù)碾姳頂?shù)據(jù)由TR10OS發(fā)送至手持抄表器。手持抄表器能夠接收并掉電保存電表數(shù)據(jù)。在各電表無線抄送完畢后，手持抄表器通過RS232將所抄數(shù)據(jù)上傳給中心站PC進(jìn)行分析處理。無線多功能電表的典型結(jié)構(gòu)圖如圖：系統(tǒng)選用的電表芯片SA9904B是南非Sames公司的一款高精度三相電能計(jì)量芯片。SA9904B可用于計(jì)量額定頻率為50Hz的三相交流有功電能、三相交流無功電能、各相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率的瞬時值，并能記錄各相失壓、斷流的情況。SA9904B具有所有三相電表電能測量所需要的功能，如重復(fù)取樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器、功率計(jì)算和能量積累等，實(shí)現(xiàn)了單芯片完成電能測量。另外，SA9904B帶標(biāo)準(zhǔn)SPI串行接口，用于與微控制器的通信。各測量值通過SPI接口從SA9904B片內(nèi)寄存器中讀出，完成計(jì)量功能。系統(tǒng)選用PIC16F73作為多功能電表的MCU。此外，多功能電表還應(yīng)具備以下部分：時鐘芯片：是實(shí)現(xiàn)分時電價運(yùn)營所必要的。它由無線手持抄表器進(jìn)行校準(zhǔn)。用來進(jìn)行分時段計(jì)量。 LCD：用于顯示電能量和實(shí)時功率及其方向等，同時也顯示備份電池電壓過低、失壓、失流等非正常工作狀態(tài)等報警信息。 EEPROM存儲芯片：用于存儲費(fèi)率時段，各時段電量等電表數(shù)據(jù)。具有掉電保護(hù)功能。手持抄表器手持抄表器是連接無線多功能電表和中心站的紐帶，是實(shí)現(xiàn)電能表管理無紙化、計(jì)算機(jī)化，避免人為干預(yù)，提高用戶電表管理效率及管理水平的重要工具。配備相應(yīng)的抄表應(yīng)用軟件，工作人員可以利用抄表器的無線通訊功能，遠(yuǎn)離現(xiàn)場，讀取無線電表的有關(guān)數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)回傳給管理中心計(jì)算機(jī)，提供了一種簡單而實(shí)用的從電表到管理中心計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳送方式。手持抄表器主要具有以下功能： 1. 在安裝新電表時，設(shè)置新表的表常數(shù)、表底數(shù)等。在每次抄表時，校準(zhǔn)電表時鐘，這些是通過它與電表之間的無線通信實(shí)現(xiàn)的； 2. 直接通過無線數(shù)傳模塊抄收電表度數(shù)并存儲在手持機(jī)中。 3. 將電表數(shù)據(jù)上傳給中心PC機(jī)，供用電管理部門計(jì)費(fèi)使用。與有線抄表相比，無線抄表系統(tǒng)的關(guān)鍵，是確保無線電表數(shù)據(jù)可靠地傳輸。由于電表的電磁環(huán)境各不相同，安裝環(huán)境參差不齊，因此系統(tǒng)選用無線數(shù)傳模塊的優(yōu)異性能尤為重要。

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