智能电表之自动抄表主流方案盘点

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。