采用有线电视网自动抄表技术研究

摘要:随着城乡电网的改造完成,电力企业管理的电能表数急剧增加,给供电公司的抄收工作带来巨大压力。文章介绍了运用有线电视网作为传输通道进行远程自动抄表媒介,可以为抄读电表提供实时数据,抄读速度快、数据传输可靠性高、投资费用低,具有一定的推广价值。

关键词:有线电视网;自动抄表;数据集中器;采集器

中图分类号:TM764 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2010)09-0025-02

一、自动抄表技术的应用背景

目前各地区新建的大量高档住宅、集中小区实行封闭式管理,多数电能表安装在有安全门的楼道内,人工抄表极为不便。特别是随着城乡电网改造的完成,居民用户实行一户一表,电力企业管理的电能表数急剧增加,给供电公司抄收工作带来巨大压力。面对抄表量数倍增长的现实,应用有线电视网自动抄表系统抄表无疑是很好的选择。另外,传统的人工抄表方式一直存在抄表不到位、实抄率低、抄表质量差和抄表不及时等问题,影响电力企业正常的电费结算,这些问题长期困扰电力企业的营销管理工作,而有线电视网自动抄表系统则能较好地解决这一问题。

随着无线通信数字网络的发展,有线电视网自动抄表已成为发展的必然趋势,其应用领域极为广阔。目前,基于仪表分布点多面广,其远程抄表大多仍沿用有线传输方式,线路维护量很大。由于电话线公用,通讯时经常发生冲突,既影响了数据的传输,也对电调部门的正常工作造成了干扰,并且此种方式对通讯部门程控交换机正常、稳定的运行也有一定的影响。为保证传输质量,若采用专线方式,投资成本太高;采用通过有线电视网方式,很好地解决了远程自动抄表数传路由的瓶颈问题。

二、自动抄表系统技术

远程自动抄表系统中,有线电视网自动抄表系统由每户网络基表、每户的数据采集器、有线电视网络、专用数据集中器、上层数据传输系统和总站数据处理系统六部分构成,如图1所示。供电局主站计算机通过互联网络与各集中器相连,供电局主站计算机向各集中器命令,各集中器将这些命令解释和分解后发给每一只数据采集器,各数据采集器采集完每一只网络基表数据后将结果报自己所属的数据集中器,各数据集中器再将各表上报结果汇总上报主站,主站将其入库并进行相应处理,最后将结果存于通过网关进行隔离并对供电局MIS系统透明的数据库,以供供电局MIS系统使用,也可用于查询、打印等。

有线电视在目前住宅建设中是必备的,因此利用这一现有系统来充当智能系统的数据传输媒介,可以省去部分布线的费用。有线电视系统的数据传输占用了部分电视的传输信道,并要求有线电视系统提供双向通讯机制。

有线电视数据通讯目前的技术构造是一个基于同轴电缆的共享式数据通讯系统,采用ASK/FSK或CABLE MODEM进行数据传输,如图2所示,由于ASK/FSK传输速度受到限制,因此只适合于数据传输量较少的专用系统,要实现真正意义上的数据传输,需采用CABLE MODEM技术,由于数据传输信道共享,网上的各个节点的带宽又有限,这正是有线电视技术急待解决的问题。

目前有线电视技术的发展方向应为:由单向传输系统向双向系统的发展。

当终端有信号送到数据采集器时,数据采集器将水、电、气三个基表的数据进行采集,再通过通讯接口将三表数据送入有线电视网。这时连接着终端的数据集中器将数据接收并送给计算机。这样组成有线电视网的自动抄表系统结构图,如图3所示。

构成图1的主要组成部分的工作原理为:

(一)数据采集器

集中器是整个自动抄表系统的桥梁,用于终端管理数据缓存,负责向上传送采集终端的数据信息及向下传达计算机对采集终端的各项指令,起上传下达的作用。

总线制单表采集器解决了市面上大部分采集器的抗干扰能力差、断线会造成数据误差、一台设备故障会造成成片的数据无法读取、工程设计调试维护复杂等许多问题,因此成为目前抄表行业尤其是水、煤气抄表行业的主流模式,而电表抄表的主流模式由于行业的特点采用PLC载波方式。

自动抄表监控系统均采用MBUS总线单表脉冲计数采集器。这种方式的特点是结构简单,不改变表计的结构,可靠性高。

(二)有线电视网

采用频率分割、数字压缩、调制解调等技术,在有线电视HFC(Hybrid Fiber Coax)网上,除传送常规的广播电视信号外,还可以进行高速的数据传输,实现图像、数据和语音“三线合一”。光纤同轴电缆混合网(HFC),采用光纤与同轴电缆混合组成传输网络的物理结构。光纤传输技术改变了传统的全电缆网络结构,采用HFC网结构的有线电视综合信息网不仅能带给有线电视更好的传输质量和更高的可靠性,更重要的是形成了一个性能良好的双向通信的基础结构,HFC网可以直接把750MHz～1GHz或更高的带宽送至用户家中。

(三)数据集中器

为了提高上层传输的效率,很多抄表系统采用了“数据集中器”这个设备完成数据的采集,集中提供给数据处理系统。一般的数据集中器仍然以数据流形式用非常原始的通讯协议将数据传输给数据处理系统,从而带来了传输速度慢等问题。

自动抄表监控系统创造性地提出了“嵌入式抄表服务器”的概念,该抄表服务器将采集到的数据文件形式存储和传输,任何数据处理软件均可以从嵌入式抄表服务器中直接获取数据文件,无须转换从而实现了与营销MIS系统的无缝链接。

(四)上层数据传输系统

上层数据传输系统有以下几种主要的方式:

1.RS232串口,电脑通过一个RS232―现场总线通讯转换器直接与系统底层总线相连。

2.USB接口,电脑通过一个USB―现场总线通讯转换器直接与系统底层总线相连。

3.IRDA红外线接口,由掌上电脑读取。

4.有线电视网络,通过一个现场总线转换装置电脑通过Modem实现与现场总线的通讯。

自动抄表监控系统具备上述所有方式,但是传输式采用特殊的协议进行的,而且传输采用文件形式。

(五)数据处理系统

数据处理系统是指计算机及安装在计算机上面的数据处理软件系统。

抄表监控系统的软件系统可以有网络自动抄表管理软件和单机自动抄表管理软件;自动抄表监控系统采用具有智能化数据处理。智能化方面的突出特点主要表现在自动抄表管理软件采用了完全的图形化界面,更加方便了学习和日常使用。更为突出的是采用了智能诊断专家系统,系统可以自行诊断故障点,逐步满足日益增长的数据需求。

三、自动抄表软件的功能和操作

远程自动抄表监控软件由五部分组成:通讯模块、抄表设置模块、计费模块、数据处理模块。

自动抄系统首先进行初始化,将系统所需的参数读入,经过通讯模块完成系统与底层硬件接口的联络,自动抄表模块通过调用通讯模块的接口函数完成数据采集,设置远程控制状态,在导入数据后,使系统数据直接进入数据库,再由计费模块完成客户收费管理工作,可以按照指定周期统计用户用水、电、气情况。数据处理模块提供数据的保存、读取、查询接口等工作。

四、结论

现在有线电视网络中使用的一般频率在1000MHz以下。远程自动抄表监控软件在终端计算机发出高于1000MHz频率的信号要求采集器将数据采集,通过D/A转换,同样以高于1000MHz频率发送到有线电视网络中。集中器过滤并采集其中的数据部分,再通过上层传输系统送给终端。这时终端已将数据读取运算并存储。因此,有线电视网络就有效地用于远程对各网络基表进行采集数据。运用有线电视网作为传输通道进行远程自动抄表媒介,可以抄读电表实时数据,抄读速度快、数据传输可靠性高、投资费用低,具有一定的推广价值。

参考文献

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作者简介:董道领(1987-),男,江苏镇江人,江苏大学京江学院学生,研究方向:自动化;季煜卿(1987-),女,江苏南通人,江苏大学京江学院学生,研究方向:自动化;李金伴,江苏大学京江学院教授,研究方向:自动控制。