引言 　　

　　自動(dòng)抄表（Automatic Meter Reading-AMR）是指采用通訊和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)自動(dòng)讀取和處理表計(jì)數(shù)據(jù)。發(fā)展電能自動(dòng)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(jì)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(dòng)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(jì)或謄寫而造成帳單出錯(cuò)，使供用電管理部門能及時(shí)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(shí)間，還能迅速查詢帳單，故這種技術(shù)越來越受到用戶歡迎。
　　
　　不難理解，電子式電度表及其與抄表主機(jī)的通訊是自動(dòng)抄表系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。

　　電子式電度表

　　電能計(jì)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(cè)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(cè)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(cè)量機(jī)構(gòu)，其數(shù)據(jù)處理機(jī)構(gòu)則由電子電路和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)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(diǎn)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(cè)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(yùn)行可靠和價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，因而在民用電能計(jì)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(cè)量機(jī)構(gòu)，而是由乘法器完成對(duì)電功率的測(cè)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(hào)各異，功能眾多，但其基本原理相同，主要功能可歸為三個(gè)方面：計(jì)量、計(jì)費(fèi)功能，包括分時(shí)計(jì)量、最大需量計(jì)量和預(yù)付費(fèi)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。

　　常見的自動(dòng)抄表通訊方式

　?。?）按信道介質(zhì)分，常見的自動(dòng)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(diǎn)，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(dòng)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(gè)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(shí)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(duì)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(dòng)抄表系統(tǒng)投入運(yùn)行。但無線通訊方式需要慎重選擇頻點(diǎn)，并需申請(qǐng)頻點(diǎn)使用權(quán)。

　?。?）若按連接方式分，則自動(dòng)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(duì)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(shí)行各節(jié)點(diǎn)的互連。這種方式下，信道上節(jié)點(diǎn)多，傳輸速率也不會(huì)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(shí)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(diǎn)；否則，用低壓電力線作通訊信道可以實(shí)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(dòng)抄表系統(tǒng)。利用低壓電力線作為自動(dòng)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(jì)自動(dòng)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(shí)需要綜合考慮系統(tǒng)面對(duì)的對(duì)象、用戶的分布、用戶的數(shù)量、地理?xiàng)l件、期望達(dá)到以的目標(biāo)以及系統(tǒng)的擴(kuò)展升級(jí)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。

　　?典型自動(dòng)抄表系統(tǒng)簡(jiǎn)介

　　目前，在我國有不少自動(dòng)抄表系統(tǒng)已投入運(yùn)行，但規(guī)模都不大，技術(shù)也需在應(yīng)用中不斷改進(jìn)完善。這里介紹兩種較適合我國國情的自動(dòng)抄表系統(tǒng)。

??? （1）車載自動(dòng)抄表系統(tǒng)由包括抄表主機(jī)、發(fā)射天線和接收天線等的車載端與用戶端兩部分組成。用戶端的電度表有自己唯一的ID，每個(gè)ID由兩部分構(gòu)成：一部分是該電度表所在區(qū)域的編號(hào)，另一部分是其在區(qū)域內(nèi)的編號(hào)。抄表車按一定的路線行駛，到達(dá)某一抄表區(qū)域時(shí)，發(fā)出“喚醒”信號(hào)，被喚醒的該區(qū)域的所有電度表依次向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)。傳送完畢后，主機(jī)再喚醒下一組電度表。顯然，這樣的無線通訊方式最多只需兩個(gè)頻率通道，一個(gè)作“喚醒”信號(hào)用，一個(gè)用來傳送數(shù)據(jù)。由于對(duì)一個(gè)區(qū)域只需發(fā)射一次“喚醒”信號(hào)，所以抄表速度會(huì)很快。同時(shí)，因?yàn)榉殖闪瞬煌膮^(qū)域，故可較有效地避免數(shù)據(jù)的多次傳送和數(shù)據(jù)傳送沖突。

（2）采用載波通訊技術(shù)通過輸電線路實(shí)現(xiàn)通訊，是電力系統(tǒng)特有的通訊方式，具體又分為電力線載波通訊、配電線載波通訊和低壓用電線載波通訊等。這種通訊方式的突出特點(diǎn)是能進(jìn)行雙向通訊。在這樣的自動(dòng)抄表系統(tǒng)中，每個(gè)用戶室內(nèi)裝設(shè)的電子式電度表就近與交流電源線相連接，電度表發(fā)出的調(diào)制脈沖信號(hào)經(jīng)交流電源線送出，設(shè)置在抄表中心站的主機(jī)則定時(shí)通過低壓用電線路以載波通訊方式 收集各用戶電度表測(cè)得的電能數(shù)據(jù)信息。這類系統(tǒng)中具代表性的是英國遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表公司開發(fā)的低壓電力線載波通訊系統(tǒng)POWERNET。該系統(tǒng)具有自動(dòng)抄表（AMR）、用戶管理（DSM）和配電自動(dòng)化（DA）等功能，它包括中央控制器、局域控制器、網(wǎng)絡(luò)耦合器、調(diào)制解調(diào)器、數(shù)據(jù)集中器和專用電度表等。

??? 電網(wǎng)的運(yùn)行要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，載波通訊的應(yīng)用是必須的。然而，載波通訊，尤其是低壓配電線載波通訊傳輸性能較差，主要表現(xiàn)為高噪聲、低阻抗、損耗大、波動(dòng)大、易受外界干擾等。

　　近年來，信事情處理技術(shù)的進(jìn)步，尤其是擴(kuò)頻通訊技術(shù)的應(yīng)用對(duì)推動(dòng)低壓載波抄表技術(shù)的進(jìn)步起到了推動(dòng)作用[1-2]。

??? 所謂擴(kuò)頻通訊技術(shù)，就是展寬頻帶，使之遠(yuǎn)大于傳送信號(hào)所必須的最小帶寬，以擴(kuò)展頻譜的方法換取信噪比的提高。頻帶的展寬是通過編碼及調(diào)制的方法實(shí)現(xiàn)的，與所傳送的信號(hào)數(shù)據(jù)無關(guān)；在接收端則用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解調(diào)來解擴(kuò)，恢復(fù)所傳送的信號(hào)數(shù)據(jù)。擴(kuò)頻通訊以寬帶寬換取高信噪比，亦即用寬帶寬來換取低誤碼率，并提高通訊的抗干擾能力、增強(qiáng)通訊的隱蔽性。理論上講，擴(kuò)頻通訊技術(shù)具有抗干擾能力較強(qiáng)、隱蔽性好和抗衰落等良好性能，可在一定程度上彌補(bǔ)普通低壓電力線載波通訊技術(shù)之不足。

??? 在日本，利用載波通訊與電話網(wǎng)通訊相結(jié)合的方式，很好地解決了偏遠(yuǎn)山區(qū)的抄表難問題。我國也已研制出了零相載波模式的電度表和基于零相載波的自動(dòng)抄表系統(tǒng)。

??? 在我國一些低壓配電網(wǎng)，負(fù)荷變化很大且缺乏規(guī)律性，各種干擾十分嚴(yán)重，將擴(kuò)頻通訊技術(shù)應(yīng)用于電能的自動(dòng)抄表，也未能取得滿意的效果。在這樣的場(chǎng)合，據(jù)說有人改用超窄帶通訊技術(shù)，使抄表成功率有所提高。

??? 但應(yīng)該客觀地說，到目前為止，在我國將載波通訊技術(shù)應(yīng)用于電能的自動(dòng)抄表還未能取得十分令人滿意的結(jié)果。面對(duì)我國許多地區(qū)和地方低壓電力線負(fù)荷接線雜亂、負(fù)荷變動(dòng)性大、各種干擾嚴(yán)重等不利的載波通訊線路條件，現(xiàn)在所采用的國外引進(jìn)、國內(nèi)開發(fā)的用于制作載波電度表的各種芯片還存在這樣或那樣的缺陷和弱點(diǎn)；在有些地方，通過再加裝中斷器或調(diào)整集中器的裝設(shè)位置或直接采用電度表作中斷器等，可提高抄表的成功率，但會(huì)增加投資和人力開銷，且改善的效果也并非令人滿意。

??? 盡管如此，利用載波通訊技術(shù)給自動(dòng)抄表領(lǐng)域初步帶來的便捷、安全和高效，使不少人都對(duì)該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于自動(dòng)抄表的前景十分看好，這從而也激勵(lì)著致力于提高我國電能自動(dòng)抄表技術(shù)的一些專家和工程技術(shù)人員，正在積極改進(jìn)并著手開發(fā)性能更好、更適合我國低壓電網(wǎng)條件下使用的載波通訊芯片，旨在使載波通訊技術(shù)在我國的電能自動(dòng)抄表等領(lǐng)域能發(fā)揮出更大的作用。

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