智能抄表系统的研究及应用
智能抄表系统的研究及应用
王阳阳，闫淑娟
（河南豫光锌业有限公司，河南　济源　４５９０００）
摘 要：本文主要阐述了某企业变电站、开关站电度表人工抄表的弊端，为了解决人工抄表带来的不变，自制一套智能抄表系统。本文描述了该智能抄表采集系统由中心计算机、数据采集设备、具备远传功能电度表组成，并详细介绍了该系统的网络拓扑结构，最后就功能的实现做了明确的表述，该系统完成后，实现了实时数据，日报表、月报表数据统计计算、分析等功能。确保该企业量值传递的准确性，并为能耗指标的控制带来便利。
关键词：智能采集系统；网络拓扑结构；自动抄表；报表功能实现
中图分类号：ＴＵ８２１．２  文献标识码：Ａ  文章编号：１００２－５０６５（２０２１）１８－０２３１－２
Research and application of intelligent meter reading system
WANG Yang-yang, YAN Shu-juan
（Ｈｅｎａｎ　Ｙｕｇｕａｎｇ　Ｚｉｎｃ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｃｏ．，　Ｌｔｄ，Ｊｉｙｕａｎ　４５９０００，Ｃｈｉｎａ）
Abstract: Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｍａｉｎｌｙ　ｅｘｐｏｕｎｄｓ　ｔｈｅ　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｍａｎｕａｌ　ｍｅｔｅｒ　ｒｅａｄｉｎｇ　ｏｆ　ｗａｔｔ　ｈｏｕｒ　ｍｅｔｅｒｓ　ｉｎ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｓｗｉｔｃｈｙａｒｄｓ　ｏｆ　ａｎ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ．　Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｂｒｏｕｇｈｔ　ｂｙ　ｍａｎｕａｌ　ｍｅｔｅｒ　ｒｅａｄｉｎｇ，　ａ　ｓｅｔ　ｏｆ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｍｅｔｅｒ　ｒｅａｄｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｓｅｌｆ－ｍａｄｅ．　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｍｅｔｅｒ　ｒｅａｄｉｎｇ　ａｎｄ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｃｏｍｐｏｓｅｄ　ｏｆ　ｃｅｎｔｒａｌ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ，　ｄａｔａ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｗａｔｔ　ｈｏｕｒ　ｍｅｔｅｒ　ｗｉｔｈ　ｒｅｍｏｔｅ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ，　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｔｏｐｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ，　ａｎｄ　ｆｉｎａｌｌｙ　ｍａｋｅｓ　ａ　ｃｌｅａｒ　ｓｔａｔｅｍｅｎｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ．　Ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔ
哈尔滨王阳个人资料及简介
ｅｍ，　ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　ｄａｔａ，　ｄａｉｌｙ　ｒｅｐｏｒｔ，　ｍｏｎｔｈｌｙ　ｒｅｐｏｒｔ，　ｄａｔａ　ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｒｅ　ｒｅａｌｉｚｅｄ．　Ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ＇ｓ　ｖａｌｕｅ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｆａｃｉｌｉｔａｔｅ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ．Keywords: ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ；　Ｎｅｔｗｏｒｋ　ｔｏｐｏｌｏｇｙ；　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｍｅｔｅｒ　ｒｅａｄｉｎｇ；　Ｒｅｐｏｒｔ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ
能耗是某工矿企业能源消耗和节能降耗的主要指标，而对此工矿企业来说，电能是第一大能耗，所以控制电能指标，分析耗能原因及如何降低电能消耗成为该企业的第一要务，但该企业的变电站、开关站记录电能消耗数据的电能表有100多块，均采用人工抄表，抄表周期是每小时一次。由于该企业变电站、开关站地域分散广，电能表数据多，抄表次数频繁，且存在各个表倍率不同的情况，所以人员大部分工作是抄表、誊抄、计算等，频繁重复造成工作劳动强度大；且在此过程中存在误读、误誊抄、误计算等人工误差，直接影响计量的准确性。一旦出现人工误差极易给生产指导及能耗指标控制带来不利后果。为了解决人工抄表带来的问题，该企业自制智能抄表系统，该自动抄表系统是集计算机技术、通信技术、用电及计量技术于一体，利用微电子和计算机网络，采集、传感、传输等技术自动读取和处理表计数据，并综合处理的系统。
1 智能采集系统的组成
该智能抄表系统由中心计算机、数据采集设备和远传电度表三大部分组成，中间环节少，大大提高系统的稳定性和可靠性。
（1）中心计算机。中心计算机使用DELL高配专用工控机，安装力控ForceControl V7.2工控软件，利用该软件开发制作一套智能抄表系统，用于电度表采集数据的读取及数据处理，并完成该智能采集系统各种功能，满足客户的使用要求。
三维力控是国内较早出现的组态软件之一，在体系结构上具有明显的先进性，最大的特征之一是实现了真正意义上的分布式数据库三层结构，所以具备强大的数据处理功能，且价格相对低廉，所以选择该软件作为数据采集处理终端。
（2）数据采集设备。数据采集设备使用的是LM Gateway201-M网关，该网关提供的外部接口有2个485，1个10/100Mbps以太网，并且内嵌多种数据采集驱动，包含Modbus,BACnet,DLT645,Mbus,PPI等等，支持Modbus RTU、Modbus TCP协议，Modbus RTU Over TCP协议，DLT645-1997，DLT645-2007规约，CJ188，BACnet IP协议，Mbus，PPI协议等多种协议和规约。并且该网关作为Modbus RTU,Modbus TCP服务器对外提供数据，综上所述，该网关功能强大，性能稳定，并且在自动抄表系统中起着承上启下的关键作用。
（3）带远传功能的电度表。要实现数据采集功能，终端仪表是关键，该企业变电站、开关站共有三种电度表，一种不带远传功能，两种带远传功能，带远传功能的一种支持DLT645-1997规约，一种支持DLT645-2007规约。根据现场电度表实际情况，要完成所有电度表数据远传功能，首先考虑更换不带远传功能的电度表，使其带485接口，支持DLT645-2007规约，具备远传功能，同时布局网络，安装网关，组态网关项目，实现初步的数据采集功能。电度表智能抄表系统三个主要部分已就绪，完成网络组态，实现数据远传，并在中心计算机完成数据处理，最终实现自动抄表功能。
2 网络拓扑结构
该系统网络结构分为现场级和远传级，现场级网络是各个变电站、开关站电度表至智能网关网络，远传级网络是各个智能网关组网后远传至中心计算机。
（1）电度表网络结构。电度表远传采用自带RS485接口，采用两线制接线方式，这种接线方式为总线型网络拓扑结构。使用PROFIBUS DP紫线，带双屏蔽层，抗电磁干扰能力强。电度表直接接线采用手拉手将各个节点串接起来，网络布局时，从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以
收稿日期：２０２１－０９
作者简介：王阳阳，男，生于１９８６年，河南济源人，本科，工程师，研究
方向：仪器仪表，自动化控制。
2021年 9月下 世界有金属231
世界有金属 2021年 9月下
232便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。有些网络连接尽管不正确，在短距离、低速率仍可能正常工作，但随着通信距离的延长或通信速率的提高，其不良影响会越来越严重，主要原因是信号在各支路末端反射后与原信号叠加，会造成信号质量下降。要想数据稳定传输，保证接线正确，总线距离尽量短一点。
一个变电站电度表网络布局图如图1所示。（2）数据远传网络拓扑结构。该企业变电站、开关站分散广，依据地域性特点，该系统采用集散性结构设计组网方式，一个站配置一个智能采集网关，每个智能网关作为一个子站，各个站之间通关光纤网络打通，组网完成后，远传至中心计算机，这样组网的优点是灵活，扩充方便，每个站作为一个单元，和其他站点不牵连，便于数据稳定采集，且有故障的情况下，便于故障查询、维修。
网络拓扑图如图2所示。（3）网络IP 分配。由于智能网关远传采用的是TCP/IP 协议，所以每个网关必须分配一个独立的IP 地址，且保证不能冲突，网络打通后，中心计算机与每个智能网络进行数据交换。IP 设置如下表。
表1  网络IP 地址分配情况
序号
位置IP 地址11#变电站199.199.11.122#变电站199.199.11.231#开关站199.199.11.342#开关站199.199.11.453#开关站199.199.11.156
中心计算机
199.199.11.6
3 自动抄表系统功能的实现
（1）智能网关组态。电度表网络打通后，使用罗密测控
智能网关配置工具对LM Gateway201-M 网关进行编程组态，组态过程中，区分DLT645-1997规约和DLT645-2007规约的电度表，确认每块电度表通讯速率、通讯地址及需要采集的数据，项目完成后下载并完成测试通讯，确认每个数据采集正常，完成第一级数据采集。（2）建立算法模型。数据采集完成后，中心计算机通过远传网络，采用MODBUS TCP 协议进行二次数据采集，采集过程中选择正确的驱动连接，对应好地址关系，然后根据客户实际需求，建立算法模型。根据建立的算法模型进行上
位机程序编写，并完成实时数据，日报表、月报表数据统计计算、分析等功能。（3）实现的功能。该自动抄表系统能显示电度表的实时数据，所有计算自动完成，不需要人工参与；实现电子版日报表，月报表系统，并且具备导出功能；数据异常情况自动分析，并发出预警，使操作人员根据预警信息及时发现问题，及时处理问题，给能耗指标控制带来便利。
4 结语
该自动抄表系统投用后，实现了该企业变电站、开关站电度表的全自动抄表、计算、分析等功能。具有抄收速度快、计算精度高、抄表同时性好等突出的优点。采用自动抄表系统可以缓解抄表人员的劳动强度、降低人为因素造成的抄表误差，从根本上解决了人工抄表带来的麻烦，避免了许多不必要的纠纷，不但能提高管理部门的工作效率，也给生产和能耗指标控制带来了便利。
该自动抄表系统在降低人员劳动强度同时。帮助企业消除信息孤岛，降低运作成本，提高生产效率，加快市场反应速度。并确保计量数据传递过程中的准确性。
[1] 李学.基于视频监控的智能抄表技术研究[J].中国新技术新产
品,2021(13):57-59.
[2] 吴永贵.力控组态软件应用一本通[M].化学工业出版社,2015.[3] 罗建标.通信线路工程设计施工与维
护[M].人民邮电出版社，2012.
图
1  变电站电度表网络布局图
图2  数据传输网络拓扑结构图

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