通信基站在电表远程抄表系统中的应用

崔 磊

（中移铁通有限公司天津分公司，天津 300171）

0 引 言

近年来，移动、中国联通、中国电信和铁塔都在努力提高网络覆盖率，站点分布广，安装位置分散，情况复杂[1]。电能表的类型多种多样，既有机械式的电表，也有IC卡表。特别是近年来，随着通信基站数量的迅速增加，通信基站在电表远程抄表系统中的应用日益广泛，有必要对此进行深入分析。

1 远程抄表系统

远程抄表系统能够将电表上显示的数值正确识别，并且将该数值正确传回，是技术发展下的产物。它采用天线定点通信，按照技术要求安装完毕后，可以进行24 h通信，且不会受到电网波动的影响[2]。另外，它非常快捷，可以分时段抄表和计费，又被称为无线抄表系统、集中抄表系统、自动抄表系统。

无线电能表读数系统可实现对每户家庭用电的集中控制和自动抄表，极大地避免了手动抄表抄表困难和数据不准确的影响。它反映了抄表在实际系统实施过程中的效率，保证了抄表数据的准确性和可管理性。功率计读数的具体原理是使用GPRS收集通信层中的信息，并使用中国移动网络，在网络覆盖范围内相对前沿。中国移动可为电力采集终端提供良好的GPRS覆盖服务，最终实现可靠的功率读数。远程抄表系统由电表终端、无线传输终端设备和数据中心三大部分组成。电表终端通过RS232/RS485接口与DTU连接实现数据传输，DTU与运营商网络建立连接，通过无线GPRS网络传输数据到抄表中心，实现远程抄表系统。电表远程抄表系统具有的功能包括定额考虑、考核单据打印、日数据统计、月数据统计、随抄管理、小时电量数据、小时实时数据、小时有功功率、小时功率因数、每日有功无功数据以及每月有功无功数据等。电表远程抄表系统架构图如图1所示。

图1 电表远程抄表系统架构图

由图1可知，电表远程抄表系统由数据采集层、数据管理层和综合应用层组成。远程抄表系统主要具有以下的功能特点。

（1）电表终端。读取用户用电量数据，通过RS232/RS485接口发送数据到DTU，应答外部读数指令。电表终端包括电表、电量显示仪表及电量采集器等，电表终端内置单片机，有配置RS232/RS485接口。

（2）无线传输终端。通过与运营商网络连接建立网络通信链路，实现将电表终端接收的电量数据传输到抄表数据中心的功能。系统中无线传输终端采用ATC60A系列，而ATC60A系列有三种运行模式：①一直在线模式，指DTU通电后一直处于上线状态，数据中心可以在任何时候及时进行远程抄表，实时性强；②在线模式，一般适用于需要频繁抄表读取数据的场合；③触发上线模式，指电表终端有数据上传时或数据中心有抄表短信指令时，DTU才开始上线，一般适用抄表频率较低的场合，低功耗，可节省传输所产生的流量费用。

（3）数据中心。通过无线网络与DTU建立连接，从电表终端读取电量数据，实现远程抄表。

2 通信基站在远程抄表系统中的应用

通信基站在远程抄表系统中的应用较为广泛。随着工业自动化的发展，早期的人工抄水表读取数据逐渐被淘汰，取而代之的是无线GPRS网络远程抄表系统。远程抄表系统由水表终端、无线传输终端以及数据中心三大部分组成。水表终端通过RS232/RS485接口与DTU连接实现数据传输，DTU与运营商网络建立连接，通过无线GPRS网络传输数据到抄表中心，实现远程抄表的功能。电力抄表、自来水抄表、天然气抄表以及输送管道抄表等都是远程抄表的典型方案，系统方案设计基本相同，也是DTU的典型应用方案。本文主要探讨通信基站在电表远程抄表系统中的应用。

基站有功电能表的运行数据首先通过RS232或RS485接口连接到仪表GPRS数据采集的无线终端。GPRS数据采集无线终端收集并存储电表的电源运行数据，并在被协议封装后将数据发送到GPRS数据网络，然后通过GPRS数据网络传输到主站。当GPRS网络发生故障或该区域没有GPRS网络覆盖时，无线终端可以自动切换到短消息模式传输。对于短信远程抄表系统，该系统由GSM无线集中抄表终端和测量点（基站侧电度表）端的支持数据处理中心组成。对于数据采集，基站有功电能表的运行数据首先通过RS232和RS485接口与集电极连接，采集到的采集信号传输到GSM无线集中抄表终端。目前，许多制造商已将无线集中抄表终端和收集器集成到一个设备。对于数据传输，中国移动的GSM网络用于传输，数据处理有数据处理中心，包括数据采集服务器和数据处理服务器。

电源由基站中配置的智能电能采集模块（智能电表）采集并输出到基站监控系统，并通过基站监控系统传输到监控中心主机。使用基站监控系统的基站监控系统的基站远程抄表系统主要有以下要求：基站配备智能电能采集模块（智能电表），用于采集和输出三相分时电信号；基站监控系统是模拟监控系统；基站监控系统需要为采集模块提供模拟输入接口；监控中心的系统软件提供基站智能电表的远程抄表功能。表1为当抄表系统中具有和不具有RS232或RS485接口时需要安装的设备。

表1 具有RS232或RS485接口需安装设备

一般而言，如果基站有监控系统，则选择利用基站监控系统的远程抄表系统。但是，该方案有一定的局限性，因为基站监控系统和基站智能电力采集模块如果是不同的厂家，可能会不兼容。若基站没有监控系统，优先选择GPRS远程抄表系统。如果无法做GPRS远程抄表系统，则选择短信息方式的远程抄表系统。具体选择哪种方式，根据实际情况决定。集中监控中心应该按天、月以及季度等时间尺度统计基站的用电量。

3 远程抄表系统的发展趋势

电表远程抄表系统由智能电表、集中器和远程抄表系统软件组成。远程抄表系统可实现用户电表数据、过去用户表和水表数据的自动采集。工作人员一个接一个上门收集数据需要时间，既费时又费力，且效率低。远程抄表系统可以通过收集器实时采集数据，直接在中央控制室实现远程自动抄表功能，从而实现高效智能化管理。远程抄表系统不仅可以让员工远程阅读和远程监控客户的用电和安全，还可以及时提醒客户注意用电安全。

这种远程抄表系统能够在中控室中直接实现远程自动抄表功能，还可以组成以中控室为中心的地域性抄表网络。它的技术手段先进，可以通过电子眼识别电表读数，并且保持电子读数和表头读数严格一致。可以进行周期性读数，根据不同指令，中控室可以对网络内的各个电表进行每月一次或者每周一次的制定周期性抄读，且可以与收费系统联为一体。目前，国内的这种无线抄表系统的安装非常多样，可以根据具体使用需求进行选购。

每个仪表的数据由RS-485接口汇总，集中器根据管理中心发布的抄表任务自动将各种数据信息记录到每个仪表。集中器保存相应仪表的小时、日和月数据。电表远程抄表系统采用先进的网络数据传输技术，实时收集工业企业的电能计量使用状况。大截面电能数据可以以小时、天和月的形式显示，从而为改善用电提供详细的数据支持，使用电管理更高效。

4 结 论

电表远程抄表系统以全自动抄表方式取代了传统的人工抄表方式，解决了人工抄表效率低、无法抄读出电表内部小时段分项数据的问题。和同类抄表系统相比，电表远程抄表系统建立在网络普及应用、物联网技术成熟的环境基础上，运用先进的云台系统架构，使系统具备远程调试、远程维护以及与外部第三方软件进行数据交互的功能。无线电力抄表系统的发展对我国的电力事业具有积极的促进作用，在减少人员开支的同时，使得抄表更加准确，同时能够实现对整个电力系统的管理，对未来电力事业发展有着重要意义。