清華大學(xué)電機(jī)系 鄧文 趙偉
南通林洋電子有限公司 顧錦源 胡生
摘 要：綜述了與電能量自動抄取相關(guān)的電子式電度表及電能數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳通訊技術(shù)在近幾年的發(fā)展?fàn)顩r，又注意到電能、燃?xì)?、水及熱量自動抄表技術(shù)融為一體的進(jìn)步趨熱，并對網(wǎng)絡(luò)化測量條件下電能自動抄表技術(shù)可能的進(jìn)展做了預(yù)測。
關(guān)鍵詞：電子式電度表；自動抄表；載波通訊；無線移動通訊
1 引言
自動抄表（Automatic Meter Reading-AMR）是指采用通訊和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)自動讀取和處理表計數(shù)據(jù)。發(fā)展電能自動抄表技術(shù)是提高用電管理水平的需要，也是網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展的必然。在用電管理方面，采用自動抄表技術(shù)，不僅能節(jié)約人力資源，更重要的是可提高抄表的準(zhǔn)確性，減少因估計或謄寫而造成帳單出錯，使供用電管理部門能及時準(zhǔn)確獲得數(shù)據(jù)信息。由于電力用戶因此不再需要與抄表者預(yù)約上門抄表時間，還能迅速查詢帳單，故這種技術(shù)越來越受到用戶歡迎。
隨著電價的改革，供電部門為迅速出帳，需要從用戶處盡快獲取更多的數(shù)據(jù)信息，如電能需量、分時電量和負(fù)荷曲線等，自動抄表為實現(xiàn)上述要求提供了切實可行的技術(shù)手段。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，通訊技術(shù)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都有了飛速進(jìn)步，而二者的結(jié)合又進(jìn)一步演化出許多新的通訊方式和通訊系統(tǒng)，為自動抄表即自動抄表系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了更多的現(xiàn)實可能。 不難理解，電子式電度表及其與抄表主機(jī)的通訊是自動抄表系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。
2 電子式電度表
電能計量和管理的需要以及電子技術(shù)的發(fā)展，使電子式電度表在20世紀(jì)70年代就已出現(xiàn)。隨著數(shù)字電子技術(shù)的飛速進(jìn)步，電子式電度表的功能逐漸增多并日臻完善。
電子式電度表一般由電能測量機(jī)構(gòu)和數(shù)據(jù)處理機(jī)構(gòu)兩部分組成，根據(jù)電能測量機(jī)構(gòu)的不同，又分為機(jī)電脈沖式電度表和全電子式電度表兩大類。 機(jī)電脈沖式電度表沿用感應(yīng)系電度表的測量機(jī)構(gòu)，其數(shù)據(jù)處理機(jī)構(gòu)則由電子電路和計算機(jī)控制系統(tǒng)實現(xiàn)，因而，機(jī)電脈沖式電度表是一種電子線路與機(jī)電轉(zhuǎn)換單元相結(jié)合的半電子式電度表。
機(jī)電脈沖式電度表技術(shù)開發(fā)的重點放在有關(guān)電能管理的數(shù)據(jù)處理方面，使之能夠進(jìn)行本地和遠(yuǎn)地的數(shù)據(jù)傳輸以及遙測和遙控。機(jī)電脈沖式電度表以感應(yīng)系電度表為基礎(chǔ)，繼承了感應(yīng)系電度表結(jié)構(gòu)牢固、長期運行可靠和價格低廉的優(yōu)點，因而在民用電能計量領(lǐng)域被廣泛采用。
全電子式電度表不再使用感應(yīng)系測量機(jī)構(gòu)，而是由乘法器完成對電功率的測量。由于它沒有傳統(tǒng)電度表上的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，因而又被稱為“靜止式電度表”或“固態(tài)電度表”。 近年來，各種新型電子式電度表不斷推出，型號各異，功能眾多，但其基本原理相同，主要功能可歸為三個方面：計量、計費功能，包括分時計量、最大需量計量和預(yù)付費等；保護(hù)功能，包括過電流、過電壓保護(hù)與防竊電等；通訊功能，可以是紅外通訊、無線電通訊或載波通訊等。
3 常見的自動抄表通訊方式
?。?）按信道介質(zhì)分，常見的自動抄表通訊有光纖通訊、電話線通訊和無線通訊三種方式。 a）光纖通訊具有頻帶寬、傳輸速率高、傳輸距離遠(yuǎn)和抗干擾能力強(qiáng)等特點，非常適合上層通訊網(wǎng)的要求。隨著光纖技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，自動抄表系統(tǒng)中有可能更多地使用光纖。
b）由于電話在城鎮(zhèn)的迅速普及，利用現(xiàn)有電話網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊是一個經(jīng)濟(jì)有效的方案。利用電話網(wǎng)通訊，只需在數(shù)據(jù)集中器和工作主站處加裝調(diào)制解調(diào)器即可，其傳輸速率可達(dá)56Kbps。但電話線通訊的線路接通時間較長，一般要幾秒到十幾秒。還有，我國的廣大鄉(xiāng)村、小城鎮(zhèn)還沒普及電話。
c)對于分布分散的集中器，利用無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊是一種較好的選擇。目前我國已有車載無線通訊自動抄表系統(tǒng)投入運行。但無線通訊方式需要慎重選擇頻點，并需申請頻點使用權(quán)。
（2）若按連接方式分，則自動抄表系統(tǒng)的通訊方式主要有星型和總線型連接方式。
a）星型連接通訊是以工作主站為中心，以星型發(fā)散的形式分別通過通訊信道，與分散于各地的集中器連接，形成1對N的連接形式。這種方式下信道通訊數(shù)據(jù)量大，要求有一定的傳輸速率和頻寬。
b）總線型通訊以一條串行總線連接各分散的采集器或電度表，實行各節(jié)點的互連。這種方式下，信道上節(jié)點多，傳輸速率也不會很高，一般用于底層的電能數(shù)據(jù)的采集。常見的有RS-485總線網(wǎng)和低壓電力線載波通訊網(wǎng)。由于電力線完全由電力部門控制，如果用電力線實施載波通訊，不需要再投資鋪設(shè)通訊線路，不僅可大大節(jié)約資金投入，且還具有維護(hù)量小的特點；否則，用低壓電力線作通訊信道可以實現(xiàn)靈活的“即插即用”。尤其是近年來擴(kuò)頻通訊技術(shù)的較成功應(yīng)用，使得低壓電力線載波通訊越來越多地用于自動抄表系統(tǒng)。利用低壓電力線作為自動抄表系統(tǒng)的底層數(shù)據(jù)通道，成本低、方便準(zhǔn)確。
通訊方式的選擇是設(shè)計自動抄表系統(tǒng)的首要任務(wù)，它直接關(guān)系到系統(tǒng)的性能。具體確定通訊方式時需要綜合考慮系統(tǒng)面對的對象、用戶的分布、用戶的數(shù)量、地理條件、期望達(dá)到以的目標(biāo)以及系統(tǒng)的擴(kuò)展升級和與其他網(wǎng)絡(luò)的兼容，等等。因此，上述的各種通訊方式不應(yīng)該是孤立的，而且任何一種通訊方式在不同的系統(tǒng)中的應(yīng)用效果也不盡相同。
南通林洋電子有限公司 顧錦源 胡生
摘 要：綜述了與電能量自動抄取相關(guān)的電子式電度表及電能數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳通訊技術(shù)在近幾年的發(fā)展?fàn)顩r，又注意到電能、燃?xì)?、水及熱量自動抄表技術(shù)融為一體的進(jìn)步趨熱，并對網(wǎng)絡(luò)化測量條件下電能自動抄表技術(shù)可能的進(jìn)展做了預(yù)測。
關(guān)鍵詞：電子式電度表；自動抄表；載波通訊；無線移動通訊
1 引言
自動抄表（Automatic Meter Reading-AMR）是指采用通訊和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)自動讀取和處理表計數(shù)據(jù)。發(fā)展電能自動抄表技術(shù)是提高用電管理水平的需要，也是網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展的必然。在用電管理方面，采用自動抄表技術(shù)，不僅能節(jié)約人力資源，更重要的是可提高抄表的準(zhǔn)確性，減少因估計或謄寫而造成帳單出錯，使供用電管理部門能及時準(zhǔn)確獲得數(shù)據(jù)信息。由于電力用戶因此不再需要與抄表者預(yù)約上門抄表時間，還能迅速查詢帳單，故這種技術(shù)越來越受到用戶歡迎。
隨著電價的改革，供電部門為迅速出帳，需要從用戶處盡快獲取更多的數(shù)據(jù)信息，如電能需量、分時電量和負(fù)荷曲線等，自動抄表為實現(xiàn)上述要求提供了切實可行的技術(shù)手段。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，通訊技術(shù)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都有了飛速進(jìn)步，而二者的結(jié)合又進(jìn)一步演化出許多新的通訊方式和通訊系統(tǒng)，為自動抄表即自動抄表系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了更多的現(xiàn)實可能。 不難理解，電子式電度表及其與抄表主機(jī)的通訊是自動抄表系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。
2 電子式電度表
電能計量和管理的需要以及電子技術(shù)的發(fā)展，使電子式電度表在20世紀(jì)70年代就已出現(xiàn)。隨著數(shù)字電子技術(shù)的飛速進(jìn)步，電子式電度表的功能逐漸增多并日臻完善。
電子式電度表一般由電能測量機(jī)構(gòu)和數(shù)據(jù)處理機(jī)構(gòu)兩部分組成，根據(jù)電能測量機(jī)構(gòu)的不同，又分為機(jī)電脈沖式電度表和全電子式電度表兩大類。 機(jī)電脈沖式電度表沿用感應(yīng)系電度表的測量機(jī)構(gòu)，其數(shù)據(jù)處理機(jī)構(gòu)則由電子電路和計算機(jī)控制系統(tǒng)實現(xiàn)，因而，機(jī)電脈沖式電度表是一種電子線路與機(jī)電轉(zhuǎn)換單元相結(jié)合的半電子式電度表。
機(jī)電脈沖式電度表技術(shù)開發(fā)的重點放在有關(guān)電能管理的數(shù)據(jù)處理方面，使之能夠進(jìn)行本地和遠(yuǎn)地的數(shù)據(jù)傳輸以及遙測和遙控。機(jī)電脈沖式電度表以感應(yīng)系電度表為基礎(chǔ)，繼承了感應(yīng)系電度表結(jié)構(gòu)牢固、長期運行可靠和價格低廉的優(yōu)點，因而在民用電能計量領(lǐng)域被廣泛采用。
全電子式電度表不再使用感應(yīng)系測量機(jī)構(gòu)，而是由乘法器完成對電功率的測量。由于它沒有傳統(tǒng)電度表上的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，因而又被稱為“靜止式電度表”或“固態(tài)電度表”。 近年來，各種新型電子式電度表不斷推出，型號各異，功能眾多，但其基本原理相同，主要功能可歸為三個方面：計量、計費功能，包括分時計量、最大需量計量和預(yù)付費等；保護(hù)功能，包括過電流、過電壓保護(hù)與防竊電等；通訊功能，可以是紅外通訊、無線電通訊或載波通訊等。
3 常見的自動抄表通訊方式
?。?）按信道介質(zhì)分，常見的自動抄表通訊有光纖通訊、電話線通訊和無線通訊三種方式。 a）光纖通訊具有頻帶寬、傳輸速率高、傳輸距離遠(yuǎn)和抗干擾能力強(qiáng)等特點，非常適合上層通訊網(wǎng)的要求。隨著光纖技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，自動抄表系統(tǒng)中有可能更多地使用光纖。
b）由于電話在城鎮(zhèn)的迅速普及，利用現(xiàn)有電話網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊是一個經(jīng)濟(jì)有效的方案。利用電話網(wǎng)通訊，只需在數(shù)據(jù)集中器和工作主站處加裝調(diào)制解調(diào)器即可，其傳輸速率可達(dá)56Kbps。但電話線通訊的線路接通時間較長，一般要幾秒到十幾秒。還有，我國的廣大鄉(xiāng)村、小城鎮(zhèn)還沒普及電話。
c)對于分布分散的集中器，利用無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊是一種較好的選擇。目前我國已有車載無線通訊自動抄表系統(tǒng)投入運行。但無線通訊方式需要慎重選擇頻點，并需申請頻點使用權(quán)。
（2）若按連接方式分，則自動抄表系統(tǒng)的通訊方式主要有星型和總線型連接方式。
a）星型連接通訊是以工作主站為中心，以星型發(fā)散的形式分別通過通訊信道，與分散于各地的集中器連接，形成1對N的連接形式。這種方式下信道通訊數(shù)據(jù)量大，要求有一定的傳輸速率和頻寬。
b）總線型通訊以一條串行總線連接各分散的采集器或電度表，實行各節(jié)點的互連。這種方式下，信道上節(jié)點多，傳輸速率也不會很高，一般用于底層的電能數(shù)據(jù)的采集。常見的有RS-485總線網(wǎng)和低壓電力線載波通訊網(wǎng)。由于電力線完全由電力部門控制，如果用電力線實施載波通訊，不需要再投資鋪設(shè)通訊線路，不僅可大大節(jié)約資金投入，且還具有維護(hù)量小的特點；否則，用低壓電力線作通訊信道可以實現(xiàn)靈活的“即插即用”。尤其是近年來擴(kuò)頻通訊技術(shù)的較成功應(yīng)用，使得低壓電力線載波通訊越來越多地用于自動抄表系統(tǒng)。利用低壓電力線作為自動抄表系統(tǒng)的底層數(shù)據(jù)通道，成本低、方便準(zhǔn)確。
通訊方式的選擇是設(shè)計自動抄表系統(tǒng)的首要任務(wù)，它直接關(guān)系到系統(tǒng)的性能。具體確定通訊方式時需要綜合考慮系統(tǒng)面對的對象、用戶的分布、用戶的數(shù)量、地理條件、期望達(dá)到以的目標(biāo)以及系統(tǒng)的擴(kuò)展升級和與其他網(wǎng)絡(luò)的兼容，等等。因此，上述的各種通訊方式不應(yīng)該是孤立的，而且任何一種通訊方式在不同的系統(tǒng)中的應(yīng)用效果也不盡相同。
