采用智能电表的居民用户无线自动抄表系统

电力18讯：    
1引言

　　传统的手工抄表方式费时、费力且了远程自动抄表系统。居民用户集中抄表系统在国内已发展了十多年，但目前仍未大面积推广应用。主要原因有以下几点：

　　（1）抄表集中器与抄表采集器间通信存在问题：①采用有线的RS-485总线或现场总线存在布线不方便、易受自然及人为因素影响且维护工作量大等缺点；②集中器与采集器间采用电力线载波通信方式，由于非线性负荷的大量使用，对电力线载波特别是扩频电力线载波信号产生负面影响，使其数据传输不稳定；③集中器与采集器间采用传统的430MHz无线通信方案，自己编制软件实现网络路由及网络组织的通信协议，其稳定性与可靠性得不到保障。

　　（2）试运行暴露出的技术问题，特别是系统的抗干扰问题，因后期使用的运行维护跟不上无法及时反馈到研制单位，造成系统没有及时改进完善。

　　ZigBee无线传感器网络通信采用免申请的2.4GHz通信频段，非路由情况下通信距离可达500m。其所采用的网络协议具有自动组织网络、自动路由、网络自愈等功能。可解决集中器与采集器间的通信问题。在设计时充分考虑硬件的电磁兼容问题、软件的容错能力，按照标准进行设计和生产，加强对试运行系统的跟踪改进，可大大提高系统运行的稳定性。

2系统结构

　　系统由主站及装设在居民小区的单相智能电表、采集器、路由器和集中器构成。主站与各集中器间的通信方式为GPRS。集中器与采集器间采用ZigBee无线传感器网络通信，路由器在集中器与采集器间起数据路由作用。采集器与智能电表间采用RS-485总线通信。系统结构如图1所示。

　　系统主站采用交换式以太网组网，可设置在小区物业管理处或电力公司大楼。主站由前置通信机、Web服务器、数据服务器、GPS卫星对时系统及工作站等构成。其中前置通信机申请配置固定IP地址，采用移动通信公司提供的2M光纤DDN专线，与GPRS网络相连。前置通信机与各集中器进行双向数据通信。前置通信机接收集中器发送的电能量及相关数据，经解析后转存入数据服务器；也可发送命令到各集中器。前置通信机还实现对各集中器的远程维护。Web服务器实现数据的网页发布，达到系统分析结果数据电力公司内共享的目的。数据服务器用于存放历史数据，并进行分析和统计。数据服务器还实现对集中器，采集器及智能电能表、居民用户等台帐的完整准确管理。工作站实现对主站系统及集中器和采集器的维护工作，也可有权限地查看、管理主站系统有关数据。GPS卫星对时系统，实现各智能电表、采集器、集中器及主站系统时间的一致性和正确性，提供电能量数据同时性的保障。

4.3通信软件

（1）采集器与集中器间通信软件

　　采集器与集中器间数据传输需路由，通信采用ZigBee Pro无线传感器网络。