基于rf和gprs/3g的自動(dòng)抄表系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自動(dòng)抄表技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于RF和GPRS/3G的自動(dòng)抄表系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自動(dòng)抄表(Automatic Meter Reading-AMR)技術(shù)是指采用現(xiàn)代通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)客戶(hù)電能消費(fèi)情況進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控、實(shí)時(shí)采集和傳輸處理的一門(mén)新興技術(shù)。國(guó)家電網(wǎng)公司明確指出要為開(kāi)放居民生活用電市場(chǎng)做準(zhǔn)備，確立了“一戶(hù)一表、集中抄表、銀行聯(lián)網(wǎng)”的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)。如何把龐大且分散的用電量信息及其它數(shù)據(jù)及時(shí)有效且準(zhǔn)確無(wú)誤地收集、統(tǒng)計(jì)及分析，成為供電企業(yè)迫切需要解決的問(wèn)題。如果僅憑抄表工人挨家挨戶(hù)地抄表，不僅使得工作效率低下，而且由人工抄表所帶來(lái)的漏抄、誤抄、估抄，甚至抄表人員伙同用電戶(hù)盜電等現(xiàn)象，都會(huì)給供電企業(yè)帶來(lái)不可估量的損失。供電企業(yè)急需一種投資較少、安裝及維護(hù)方便、通信可靠、計(jì)量準(zhǔn)確的電能表遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表方案。
[0003]自動(dòng)抄表系統(tǒng)主要是從采集和傳輸兩個(gè)方面為重點(diǎn)進(jìn)行的。目前，電力系統(tǒng)自動(dòng)抄表方式主要有:總線(RS-485、RS-232等)、無(wú)線(RF Jl^hGPRS等)、電力線載波(普通、擴(kuò)頻)、零相超窄帶(TURTLE)、超窄帶極低頻(UNB)及工頻過(guò)零調(diào)制(PFC)跨變壓器臺(tái)區(qū)方式等?；谧詣?dòng)抄表系統(tǒng)的點(diǎn)多面廣的特點(diǎn)，單純采用有線傳輸方式，具有線路維護(hù)工作量大、通信沖突頻繁、受干擾影響大、穩(wěn)定性不高等缺點(diǎn)，隨著無(wú)線通信數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，無(wú)線自動(dòng)抄表已成為發(fā)展的必然趨勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問(wèn)題，提出了一種基于RF和GPRS/3G的自動(dòng)抄表系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)綜合多種通信模式，采用復(fù)合通信方式，抄表范圍廣，永遠(yuǎn)在線，系統(tǒng)傳輸容量大，數(shù)據(jù)傳送速率高，建設(shè)成本和通信費(fèi)用較低。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種基于RF和GPRS/3G的自動(dòng)抄表系統(tǒng)，包括:通信總線、RF模塊、GPRS或者3G無(wú)線通信模塊、電能表、采集器、集中器以及主站；
[0007]所述采集器和集中器分別與若干電能表通過(guò)通信總線連接，所述集中器與若干采集器之間分別通過(guò)RF模塊進(jìn)行通信；所述集中器與主站之間通過(guò)GPRS或者3G無(wú)線通信模塊進(jìn)行通信；所述RF模塊包括RF芯片以及與RF芯片連接的單片機(jī)。
[0008]所述通信總線為RS-485總線，采集器與智能電表之間采用RS-485總線進(jìn)行通信。
[0009]所述電能表為機(jī)械式電能表、脈沖輸出型電能表或者智能型電子電能表。
[0010]所述采集器包括:采集器主控制器以及與所述采集器主控制器分別連接的數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊以及中繼轉(zhuǎn)發(fā)模塊和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)接口 ；
[0011]所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集電能表實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、整點(diǎn)數(shù)據(jù)、凍結(jié)數(shù)據(jù)以及報(bào)警數(shù)據(jù)；
[0012]所述數(shù)據(jù)通信模塊包括無(wú)線通信單元、RS-485總線通信單元以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)單元；所述無(wú)線通信單元與集中器通信，所述485總線通信單元與電能表連接。
[0013]所述每個(gè)采集器內(nèi)部均設(shè)有充電電池作為后備電源。
[0014]所述集中器包括:集中器主控制器以及與所述集中器主控制器分別連接的數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)通信模塊以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；
[0015]所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集電能表實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、整點(diǎn)數(shù)據(jù)、凍結(jié)數(shù)據(jù)以及報(bào)警數(shù)據(jù)；
[0016]所述數(shù)據(jù)通信模塊包括:GPRS通信單元、本地通信單元、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)接口、級(jí)聯(lián)接口以及UDI接口 ；所述GPRS通信單元與主站通信，本地通信單元與電能表通信。
[0017]所述集中器還具有紅外接口、本地網(wǎng)接口、上級(jí)網(wǎng)絡(luò)接口 ；同時(shí)具有顯示屏以及報(bào)警模塊。
[0018]一種基于RF和GPRS/3G的自動(dòng)抄表系統(tǒng)的工作方法，包括:電能表記錄存儲(chǔ)用戶(hù)耗費(fèi)電能的信息；采集器對(duì)電能表傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行采集處并存儲(chǔ)，并通過(guò)RF技術(shù)與集中器進(jìn)行通信；集中器抄收并儲(chǔ)存各采集器的數(shù)據(jù)，并通過(guò)GPRS或者3G無(wú)線通信技術(shù)將數(shù)據(jù)傳至主站進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，主站接收和儲(chǔ)存各用戶(hù)的電力數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、匯總計(jì)費(fèi)和報(bào)表打?。煌瑫r(shí)，集中器接收主站的命令并傳送至各采集器；所述采集器同時(shí)具備紅外通信功能，在采集器與外界聯(lián)系中斷時(shí)，采用半自動(dòng)的方式進(jìn)行抄表。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:
[0020]本發(fā)明采用RF技術(shù)傳輸電表度數(shù)，不論在戶(hù)外室內(nèi)均可正確、快速、及時(shí)地進(jìn)行自動(dòng)抄表。與有線抄表方式相比，具有組網(wǎng)十分靈活、方便、維護(hù)簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，且避免了有線抄表系統(tǒng)布線不方便、施工量大等問(wèn)題。
[0021]采集器內(nèi)部有充電電池作為后備電源，在供電線路停電的情況下，由每個(gè)采集器的電池單獨(dú)向采集器和電能表供電，不會(huì)影響采集器的正常抄收工作。
[0022]本發(fā)明因地制宜，揚(yáng)長(zhǎng)避短，充分發(fā)揮了三種通信方式的優(yōu)勢(shì)。在底層通信網(wǎng)絡(luò)中，由于電能表和采集器之間的距離較短，布線方便，且對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率的要求不是很高，選擇RS485，既保證了通信質(zhì)量，又節(jié)約了成本，其通信協(xié)議還可根據(jù)需要靈活制定。中層通信網(wǎng)絡(luò)，利用RF技術(shù)實(shí)現(xiàn)采集器與集中器的通信，低成本、低功耗、可對(duì)等通信且組網(wǎng)迅速。最上層的集中器與主站之間的遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)采用GPRS技術(shù)，抗干擾性好，抄表范圍廣，永遠(yuǎn)在線，系統(tǒng)傳輸容量大，數(shù)據(jù)傳送速率高，而建設(shè)成本和通信費(fèi)用還低。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明自動(dòng)抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明采集器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明集中器結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實(shí)施方式】
:
[0026]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0027]一種基于RF和GPRS/3G的自動(dòng)抄表系統(tǒng)，如圖1所示，包括:通信總線、RF模塊、GPRS或者3G無(wú)線通信模塊、電能表、采集器、集中器以及主站；
[0028]采集器和集中器分別與若干電能表通過(guò)通信總線連接，集中器與若干采集器之間分別通過(guò)RF模塊進(jìn)行通信；集中器與主站之間通過(guò)GPRS或者3G無(wú)線通信模塊進(jìn)行通信；RF模塊包括RF芯片以及與RF芯片連接的單片機(jī)。
[0029]底層電能表與采集器之間采用RS-485線連接；中層通信網(wǎng)絡(luò)采用RF模塊建立起采集器與集中器的通信；頂層通信網(wǎng)絡(luò)，集中器通過(guò)GPRS模塊利用公網(wǎng)與主站通信，甚至可以考慮將3G通信技術(shù)運(yùn)用于集中器到控制中心的通信。
[0030]RF技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低成本和較低傳輸速率的無(wú)線通信技術(shù)。本系統(tǒng)采用RF技術(shù)傳輸電表度數(shù)，不論在戶(hù)外室內(nèi)均可正確、快速、及時(shí)地進(jìn)行自動(dòng)抄表。
[0031]RF模塊采用單片機(jī)加RF芯片的形式，這樣單片機(jī)與RF芯片之間可靈活搭配，選用C8051F系列的單片機(jī)來(lái)控制RF芯片，使得無(wú)線通信的開(kāi)發(fā)比較簡(jiǎn)單，可以利用的資源多，擴(kuò)展功能也很方便。
[0032]電能表是系統(tǒng)最末端的設(shè)備，可記錄存儲(chǔ)用戶(hù)耗費(fèi)電能的信息，一般分為傳統(tǒng)機(jī)械型、脈沖輸出型以及智能型電子電能表。其中，機(jī)械式電能表需要安裝相應(yīng)的傳感器以滿(mǎn)足信號(hào)的采集；脈沖輸出型電能表則可以直接輸出脈沖信號(hào)到采集器；智能型電子電能表才是電能表數(shù)字化的高級(jí)階段，是代表發(fā)展趨勢(shì)的現(xiàn)代電能表。例如，三相多功能電子電能表，具有復(fù)費(fèi)率功能的單相載波表等均屬此列。本系統(tǒng)采用的電能表均為具有標(biāo)準(zhǔn)RS-485串行接口的智能電表。
[0033]如圖2所示，采集器主要負(fù)責(zé)對(duì)電能表傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行采集處理，存儲(chǔ)結(jié)果，并根據(jù)需要與上一級(jí)站點(diǎn)集