一种基于ARM和GPRS的远程抄表集中器的设计

将 ４ ２ Ａ电流信 号转 换 ～ ０ｍ 为数 字量 。 电流信 号 经 电
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储、 参数 设置 和 查询 、 件 记 录 、 事 本地 维 护 等功 能 。 系 统 板包 括 Ａ ＲＭ嵌人 式核 心单 元 、 储 单元 、 信接 口 、 存 通 人 机接 口、 流量 测 量单 元 和遥 信 监 控单 元 等部 分 组 直
中图分类号 ：Ｐ ６ ． Ｔ ３ ８Ｉ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ３ ７ ３ ２ １ ）５ ０ ２ — ３ １０ — ７ Ｘ（０ １０ — ０ ４ ０
０ 引 言
能计算 。
目前 ， 国 的户用 电能计 量 普遍 采 用手 工抄 表 采 我 集数 据 ， 后结算 的计 量收 费方式 ， 种方法 易受人 为 然 这
３ 参数设置和查询 ：１ ） （ ）时钟 召 测 和 对 时 功 能 ；
因素的影响， 实时性差 ， 可靠性低 ， 并且效率低下 ， 无法 及 时发 现 现场 故 障 ， 由于 做不 到 实 时采集 用 户 电表 的 数据， 因此 也 很难 对用 电高峰 期 的 电量 准确 的计 量 和 分 析 ， 而 也 无法 对 电 网进行 有 效 的管 理 。远程 抄 表 从 系 统 的设 计 就 很好 地 解决 了这一 难 题 ， 它不 仅 能够 实 时、 高效 的对用 户用 电量进 行采集 和传输 ， 且能够 针 而 对一 天 中的用 电高峰 与低谷 ， 采取 差额 收费 的方式 ， 从 而能够科学有效地降低用户的用 电费用 ， 达到节约电 力 资源的 目的 。 １ 远程 抄表 系统 远程抄 表 系统是 集微机 技术 、 网络 技术 、 通讯技 术 以及 自动 测量 技术 为 一体 的管理 系 统 。它 由主 站 、 集 中器 、 采集器和用户电表 四部分组成 。组成示意 图如 图 １ 示 。集 中器 与 主站 的通信 采用 Ｇ Ｒ 方式 ， 中 所 ＰＳ 集 器与采集器的通信采用 Ｒ ４ ５ Ｓ ８ 通讯 ， 采集器与电能表 采用 Ｒ ４ ５ Ｓ８ 方式 通讯 。集 中器 通过 采集器 采集 电能 表 数 据 ， 时也 允许 集 中器直 接 通 过 Ｒ ４５ 同 Ｓ ８ 方式 与 电能 表相 连 ， 集 电能表数 据 。 采
・
芯片 Ｋ Ｆ ２ ８ ９ １０ 。
（） 储 单 元 ： 用 ２ ２存 采 Ｇ容 量 的 Ｓ Ｄ卡存 储 电 能数 据 和各 项参 数 。 （ ） 信 接 口 ： 远 程 通 信 接 口 ： 程 通 信接 口 ３通 ① 远 是 ３ Ｖ１ｒ ． Ｔ ３ Ｌ串行通 信 接 口。用 于系 统 板 与 远 程 通 信
表 １ 交流模拟量 采集 的准确度等级和误差
测量准确度 电压 电流 有功功率 无功功率 、 功率因数
图 １ 远 程 抄 表 系统 组 成 示 意 图
准确度等级
０５ ．
０５ ：
０５ ．
２
２ 集 中器的功能 １ 数 据采 集 ： 中器可 实 时采 集 、 时 自动采 集 、 ） 集 定 自动补抄 电能 表数据 ； 采集 电压 、 电流 、 功率 、 功率 因数 等 交 流模 拟 量 ； 集 ４—２ Ａ直 流模 拟 量 ， 以测 量 采 ０ｍ 用 环境温度 或气 压等 非 电气 量 。 ２ 数 据管 理 和存储 ： １ 数据 存储 功 能 ；２ 重点 ） （） （） 用 户 管理 功 能 ；３ （ ）电能表 运 行状 态 监测 ；４ 公 变 电 （）
成 见图 ２ 。
阻分压 、 算放 大后 ， 换 运 转 图 ３ 直 流量 测量 单元 为 ０ ～ ． ２Ｖ的 直 流 电压 信 ４ 号 ， 接送 人 ￥ Ｃ ４ ０的 ｌ 位 Ａ Ｄ转换 器 ， ／ 换器 直 ３ ２４ ０ ／ Ａ Ｄ转
２５Ｖ基 准 电压 由 Ａ ５ ４ ． Ｄ ８ 芯片 提供 ， 图 ３ 见 。
作者 简介 ： 涛（９ ３ ） 男， 刘 １８ 一 ， 山东即墨人 ， 工程师 ， 读工程硕 士研 究生， 在 主要从事海洋仪 器仪表及 自 动控制方面研究。
・
２ ・ ４
第５ （ 第 １３ ） 期 总 ２期
刘 涛， ： 等 一种基 于Ａ Ｍ和Ｇ Ｒ Ｒ Ｐ Ｓ的远程抄表 集中器的设计
板 的通 信 ， 串 口可 由跳 线 选 择 ３３ Ｉ ／ Ｓ ２ ２以 该 ．Ｖ Ｔ＇ Ｒ 一 ３ ． Ｌ
内 电源 厂 —］
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外 电源
求综合 性的 实时信息采集与分析 处理设备 。文 中介 绍 了一种远 程抄 表 系统 中的集 中器的设计 ， 以Ａ Ｍ为核心 ． 它 Ｒ
采 用Ｇ Ｒ 方式将数据传ＰＳ 从
关键词 ： 程抄表 ； 中器 ； Ｒ Ｇ Ｒ 远 集 Ａ Ｍ； Ｐ Ｓ
（） ６ 遥信监控单元 ： 遥信 监控单元用来监控远处 断路 器 、 关 的位 置状 态 ， 路遥 信 输人 端 子经 光 隔后 开 ２
送 人 Ｃ Ｕ的 Ｉ Ｐ ／ Ｏ接 口。
２ 通信板 ： 信板分 为远 程通信板 和本 地通信 ） 通 板 。远 程 通 信 板 采用 Ｇ Ｒ 通 信板 ， 于 集 中器 与 主 ＰＳ 用 站之 间 的通信 ； 地通信 板包 括 以太 网通信 板 、 本 窄带载 波通 信 板板 、 宽带 载波通 信板 和微 功 率无线 通信 板 ， 使
收 稿 日期 ：０ １０ — ３ ２ １－ ５ ２
误差极限／ ％
＋５ －． ０
±． ０５
±． Ｏ５
± ． ０５
３ 抄读成功率 ： ） 抄读成功指集中器抄读与其连接 的所有 电能表数据全部成功 ， 若有一个电能表读数没 有抄读到或数据不正确 ， 则认为这次抄读失败。抄读 成功 率指标 ， 见表 ２ 。
（ ）直 流 量 测 量 单 ５ 元 ： 流 量 测 量 单 元 用 于 直
成 。远 程通 信 单 元 采 用 Ｇ Ｒ 通 讯模 块 ； 地 通 信 包 ＰＳ 本 括 Ｒ ４５ 块 、 Ｓ８模 电力 载 波 模 块 、 外 通 信模 块 ， 中 红 其
Ｒ ４ ５ 电力载 波模 块 可任 选其 一 。集 中器 采用 模 块 Ｓ８ 或 化设计 ， 包括 系统 板 、 信板 和 电源板 。 通 １ 系 统板 ： ） 系统 板 完 成 数 据 采 集 、 据 管理 和存 数
＋ ５ Ｖ
（） Ｒ １ Ａ Ｍ嵌 入式 核 心单 元 ： 中央处 理 器选 用三 ① 星 ￥ Ｃ ４０ ３ ２４ Ａ。② 数据 存 储 器选 用 ２ Ｋ Ｓ ６６２ 并 片 ４ ５ １３ ， 联 构 建 ６Ｍ、２位 。③ 程 序 存 储 器 选 用 ６ Ｍ Ｆ ＡＳ ４ ３ ４ Ｌ Ｈ
刘 涛 ． 洋 王
（． １ 山东省海洋环境监测技术重点实验室 ， 山东省科学 院海洋仪器仪表研究所 ；． ２ 赛轮股份有限公司 ； 山东 青 岛 ２６０ ） ６０ １
摘
要： 远程抄表 系统是 集现代数 字通信技 术、 计算机软硬件技术 、 电能计量技 术和电力营销技 术为主体的用电需
用时 任选 其 中一种 。
图 ２ 系统 板 组 成 框 图
３ ）电源 板 ： 电源板 用 于 向集 中器 提供 所需 的 直流 电源 ， 完 成交 流 模 拟量 的测 量功 能 。电源 板 由交 流 并 量 测量 单元 和 电源单元 组 成 。 ・ （） １ 电源单元 ： 电源单 元包括 电源模块 和 电压转 换 芯 片 。电 源 单元 组 成 框 图 ， 图 ４ 见 。系 统 板 和 通信 板 需要 一 路 ＋ ２Ｖ电源 、 路＋ １ 两 ５Ｖ电源 、 路＋ ．ｖ电源 一 ３３ 和 一路 ＋ ．Ｖ电 源 ， 中一 路 ＋ ＋ ． ｖ、 １ １ ２ 其 ５Ｖ与 ３３ ＋ ． Ｖ共 ２ 地， 称为 内电源 ， 路＋ ＋２ｖ共 地 ， 另一 ５ｖ、ｌ 为外 电源 。
第 ５ 总第 １３ ） 期（ ２期
Ｎ ． （ Ｕ ｏ１ ３ ｏ５ Ｓ Ｍ Ｎ ． ） ２
机 械 管 理 开 发
ＭＥ ＣＨＡＮＩ ＡＬ ＭＡＮＡＧＥ Ｃ ＭＥＮ ＡＮＤ ＤＥＶＥ ＯＰ Ｔ Ｌ ＭＥＮ Ｔ
２ １年 ｌ ０ １ Ｏ月
０ｃ ．０ｌ ｔ ２ ｌ
一
种基于 Ａ Ｍ和 Ｇ Ｒ 的远程抄表集中器的设计 Ｒ ＰＳ
电力载波线
＞９ ７
４ 集 中器硬 件 设计 集 中器硬 件 系统 由电 源 、 量 单 元 、 ＲＭ嵌 人 式 测 Ａ 核 心单 元 ｎ、 】远程 通 讯 单 元 及本 地 通 信 单元 等 部 分 组
色 ， 采用 ３３Ｖ供 电 ， 有低 功耗 、 对 比度和 宽视 角 并 － 具 高 的特 点 。键 盘 采 用 ６ 复 位 开关 ， 个 开关 的一 端接 个 每 地 ， 一端 经 １ 电阻上 拉 后 进 入 Ｃ Ｕ的 中断 信 号 另 ０ｋ Ｐ 输入 端 。当键 按下 时产 生 中断 ， 系统执 行相 应 的操作 。
（） ２ 可主站或本地设置 、 查询集 中器档案和通信参数 ； （） ３ 可设 置 、 询抄 表 方 案 ， 括 集 中器 采集 周 期 、 查 包 抄 表时间、 采集 数据项 等 。 ４ 事件记录 ： 中器能根据设置的事件属性 ， ） 集 将 事件按 重要 事件 和一般 事件分 类记 录 。 ５ 数 据传输 ：１ 与主站 通信 ： 中器 能按 主站 的 ） （） 集 要 求 ， 时或 随 机 向主 站发 送集 中器所 采 集和 存储 的 定 数据 ；２ 中继路 由管理 ： （） 具有固定中继路由和 自动中 继 路 由管理 功能 。 ６ 本 地功 能 ：１ 具有 电源 、 状态 和通信状 态 ） （） 工作 的指示 功 能 ；２ 提供 本地 维护 接 口， 持手持 设备 通 （） 支 过 红 外通 信 接 口设 置参 数 和现 场抄 读 电能 量数 据 ， 并 有 权 限和密码 管理 等安全 措施 ， 防止非 授权 人员操 作 。 ７ 终 端维护 ：１ 集 中器 可 自动进 行 自检 ， ） （） 具有 异 常 事 件 记 录 和告 警 功能 ；２ 集 中器接 收 到 主站 下 发 （） 的初始 化命令 后 ， 参数 区和数 据 区进 行初 始化 ， 数 对 参 区设 置为 缺省 值 ， 据 区清零 ；３ 支持 软件远 程下 载 数 （） 和断点续 传 功能 。 ３ 集 中器 技 术指标 １ 直流模 拟 量采 集 ： 中器可 实时测 量 温度 或压 ） 集 力 等非 电气 量 ， 测量 准确 度在 ± ％ 范 围 内。 ｌ ２ 交流模 拟 量采 集 ： 中器可测 量 电压 、 ） 集 电流 、 功 率 、 率 因数 等 ， 量准 确度 和误差 ， 功 测 见表 １ 。