專利名稱：遠(yuǎn)程無線自動控制抄表系統(tǒng)及數(shù)據(jù)監(jiān)控單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力自動抄表系統(tǒng)，更確切地說是涉及一種可自動完成抄表到戶并可遠(yuǎn)程控制分時計費(fèi)、關(guān)斷等的電力自動抄表系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)監(jiān)控單元。
隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展及各行各業(yè)對電力的大量需求，充份利用現(xiàn)有的電力資源并進(jìn)行有效地供電綜合管理，是目前國內(nèi)各級電力管理部門面臨的重要問題，其中，建設(shè)一個技術(shù)成熟、質(zhì)量過關(guān)、功能較全，同時符合國情、成本相對較低的集中式自動抄表系統(tǒng)又是舊電網(wǎng)改造或新電網(wǎng)建設(shè)中的首項(xiàng)問題之一。


圖1示出一種現(xiàn)有的自動控制集中抄表系統(tǒng)，是一種無需另外引線、基于現(xiàn)有電網(wǎng)和電表設(shè)施、以低壓臺變(低壓變壓器)用戶為單位進(jìn)行工作的系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)置在低壓電網(wǎng)側(cè)，通過低壓變壓器與高壓線隔離，并在低壓電力線上進(jìn)行電力線通信(PLC-Power Line Communication)，從而形成獨(dú)立的通訊環(huán)境。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集部分主要包括1至N(如N＝1000)個用戶終端測量單元和管理這些用戶終端測量單元的集中器。
每個用戶終端測量單元是一單向單元，安裝在每個用電戶端，用于讀取用電數(shù)據(jù)并通過電力線向集中器傳送數(shù)據(jù)，主要由用戶電度表(機(jī)電式或電子式)和中央控制單元(如RTU芯片)組成，中央控制單元檢測電表盤(如通過測量光盤及光信號傳感器)的轉(zhuǎn)數(shù)并將其轉(zhuǎn)換成用電量，再將用電量的累加值及其它數(shù)據(jù)沿電力線傳送給集中器。
集中器是一個系統(tǒng)用電數(shù)據(jù)收集、處理、控制管理裝置，可安裝在系統(tǒng)中低壓電網(wǎng)的任何位置，直接通過電力線連接，用于將1至N個用戶終端測量單元的用電信息和有關(guān)系統(tǒng)、電網(wǎng)的信息通過電力線收集起來。
設(shè)置在供電管理部門管理控制中心的中央計算機(jī)通過調(diào)制解調(diào)器和公共電話網(wǎng)(有線電話或其它通訊手段)直接抄取各系統(tǒng)集中器中的信息，進(jìn)行計費(fèi)記帳，處理為電力管理部門所需的用戶用電狀況的統(tǒng)計分析報告，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動抄取現(xiàn)場電表數(shù)據(jù)的功能，省去工作人員親自到用戶現(xiàn)場抄表的麻煩。
系統(tǒng)也可設(shè)置手持式微型終端設(shè)備，在需要人工采集數(shù)據(jù)時使用，如系統(tǒng)出現(xiàn)故障或系統(tǒng)需要安裝調(diào)度時使用，可通過光通訊方式轉(zhuǎn)儲數(shù)據(jù)，用于集中器與每個用戶終端測量單元間，或集中器與中央計算機(jī)間的人工數(shù)據(jù)交換。
另一方面，針對國情及根據(jù)目前國內(nèi)電力市場的需求，真正實(shí)現(xiàn)電力資源的充份利用及有效的用電管理，特別需要有分時(用電峰、谷期)計費(fèi)及關(guān)斷控制功能。如電力部門今年已在部分城市開始作電表分時計費(fèi)的試驗(yàn)，因此，發(fā)展一種技術(shù)成熟的具有分時計費(fèi)及關(guān)斷功能的自動控制抄表系統(tǒng)必將會形成發(fā)展趨勢。
上述自動控制集中抄表系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是利用電力線作為信息傳遞媒介，可在原有電力供電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立，但由于其用戶終端測量單元是單向方式工作的，只能發(fā)出計費(fèi)信息，不能發(fā)出分時信息，中央計算機(jī)無法對用戶終端測量單元實(shí)現(xiàn)直接控制功能。如果由中央計算機(jī)、集中器仍通過電力線傳輸下行控制信息，進(jìn)行分時計費(fèi)(即通過有線方式實(shí)現(xiàn)雙向功能)，在國內(nèi)電網(wǎng)極不平衡、電力載波極不穩(wěn)定的電力環(huán)境下，雖可作多次傳輸確認(rèn)，仍會有分時費(fèi)率不準(zhǔn)確的嚴(yán)重問題，給用電戶或供電部門造成損失。若單獨(dú)布設(shè)傳輸線又有成本太高、施工難度太高方面的問題。
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種遠(yuǎn)程無線自動控制抄表系統(tǒng)及數(shù)據(jù)監(jiān)控單元，在利用已有電力線進(jìn)行通訊的自動抄表系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)可由中央計算機(jī)靈活控制并操作系統(tǒng)內(nèi)的每一個用戶終端測量單元，真正可靠地實(shí)現(xiàn)分時計費(fèi)和關(guān)斷功能。
本明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種遠(yuǎn)程無線自動控制抄表系統(tǒng)，其特征在于包括由1至N個用戶終端測量單元、與1至N個用戶終端測量單元對應(yīng)的集中器組成的低壓臺變用戶單位，和與各集中器對應(yīng)的中央計算機(jī)；1至N個用戶終端測量單元通過低壓電力線與集中器連接，集中器通過通信媒體與中央計算機(jī)連接，全部的所述用戶終端測量單元與所述的中央計算機(jī)間通過無線尋呼網(wǎng)連接。
還包括有由手持?jǐn)?shù)據(jù)采集器構(gòu)成的微終端，通過光通訊的方式轉(zhuǎn)存集中器或各用戶終端測量單元的數(shù)據(jù)，和將該轉(zhuǎn)存的數(shù)據(jù)輸入所述的中央計算機(jī)。
所述的通信媒體包括公共電話網(wǎng)的有線電話線、雙向?qū)ず魴C(jī)、GSM短消息機(jī)及230MHz數(shù)據(jù)傳輸機(jī)。
本發(fā)明的遠(yuǎn)程無線自動控制抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)控單元，是所述的用戶終端測量單元，其特征在于包括有光信號傳感器、無線接收電路、解碼存儲單元、中央處理單元和繼電器驅(qū)動電路；所述的光信號傳感器用于監(jiān)測測量光盤的轉(zhuǎn)數(shù)并送中央處理單元；所述的無線接收電路接收無線尋呼信號并送所述的解碼存儲單元；所述的解碼存儲單元監(jiān)測用戶終端測量單元的身份地址并對無線接收電路的輸出信號進(jìn)行解碼；所述的中央處理單元檢測光信號傳感器輸出的耗電數(shù)據(jù)并將耗電數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存于解碼存儲單元及通過電力線傳送至集中器，還分析尋呼信息、相應(yīng)改變計費(fèi)價目及控制開、關(guān)用戶電表；所述的繼電器驅(qū)動電路執(zhí)行中央處理單元開、關(guān)命令對用戶電表進(jìn)行控制，繼電器驅(qū)動電路的繼電器接點(diǎn)串接在電力線中。
還包括一內(nèi)部供電單元，與電力線連接，用于對所述的用戶終端測量單元的各構(gòu)成部件進(jìn)行供電。
本發(fā)明的遠(yuǎn)程無線自動控制抄表系統(tǒng)，是由上行的單向電力線載波通訊信道(PLC)和下行的單向無線尋呼信道組成的遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)監(jiān)控單元以無線尋呼方式接收中央計算機(jī)的控制命令，包括關(guān)斷、分時計費(fèi)等，與現(xiàn)有其它自動抄表系統(tǒng)與抄表方式的主要區(qū)別在于可多時段設(shè)置分時計費(fèi)，以便于擴(kuò)展業(yè)務(wù)；可有效地遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)監(jiān)控單元端的供電與斷電；充份利用現(xiàn)有無線尋呼網(wǎng)的資源，實(shí)施時還可通過空中加密、糾錯等手段充份保證傳輸安全可靠，可不破壞現(xiàn)有用電戶的設(shè)施，安裝方便靈活，便于推廣；數(shù)據(jù)監(jiān)控單元采用尋呼加解碼的成熟技術(shù)來改造中央處理單元，以代替下行的有線通信(如電力線)，可在保證功能的同時大大降低成本；改變了采用單一的電力線有線傳輸形式，可利用多種手段解決信息的傳輸問題。
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)圖1是背景技術(shù)的自動控制集中抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明的遠(yuǎn)程無線自動控制抄表系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意3是圖2系統(tǒng)中的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控單元結(jié)構(gòu)框1說明前已述及，不再贅述。
參見圖2，圖中以一個低壓臺變(低壓變壓器)用戶單位為例示意出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。包括1至N個用戶終端測量單元(如N＝1000)，該1至N個用戶終端測量單元通過低壓電力線(PLC)與集中器連接。多個這樣的集中器通過通信媒體與中央計算機(jī)連接，通信媒體可為公共電話網(wǎng)的有線電話線、雙向?qū)ず魴C(jī)、GSM短消息機(jī)及230MHz數(shù)據(jù)傳輸機(jī)等等現(xiàn)有通信設(shè)施，形成上行的單向PLC信道。中央計算機(jī)通過無線尋呼網(wǎng)與所有的用戶終端測量單元連接，形成下行的單向無線信道。
每一個用戶終端測量單元除具備原有的讀取用電數(shù)據(jù)并通過電力線向集中器傳送數(shù)據(jù)的功能外，還增加了接收處理無線尋呼控制命令并進(jìn)行相應(yīng)操作的功能(如將中央控制單元的RTU芯片改造成PDU芯片)；集中器仍是系統(tǒng)中1至N個用戶終端測量單元的用電數(shù)據(jù)收集、處理、控制管理裝置，可安裝在系統(tǒng)中低壓電網(wǎng)的任何位置，直接通過電力線連接，用于將1至N個用戶終端測量單元的用電信息和有關(guān)系統(tǒng)、電網(wǎng)的信息通過電力線收集起來；主(中央)計算機(jī)可通過各種通信媒體直接抄取系統(tǒng)各集中器中的信息，進(jìn)行計費(fèi)記帳，處理為電力管理部門所需的用戶用電狀況的統(tǒng)計分析報告，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動抄取現(xiàn)場電表數(shù)據(jù)的功能，同時還通過已有的POCSAGE體制無線尋呼網(wǎng)向系統(tǒng)內(nèi)所有的用戶終端測量單元發(fā)布命令，包括關(guān)斷用戶與分時計費(fèi)等。
系統(tǒng)的工作過程是用電戶耗電的測量數(shù)據(jù)可累計在用戶終端測量單元的中央處理單元(PDU)芯片中(本實(shí)施例是由中央處理單元將累計數(shù)據(jù)保存在解碼存儲單元中)，再以電力載波通信方式(PLC)傳送給集中器，集中器根據(jù)環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)等的適用條件選擇一種通信媒體，將數(shù)據(jù)傳送給中央計算機(jī)。中央計算機(jī)接收、處理數(shù)據(jù)后，經(jīng)編碼后發(fā)出包括用于關(guān)斷、分時計費(fèi)等的指令，并通過無線尋呼系統(tǒng)的無線傳輸方式發(fā)送給相應(yīng)的用戶終端測量單元。用戶終端測量單元接收自己的無線尋呼信號并進(jìn)行解碼存儲，將有關(guān)指令傳給中央處理單元(PDU)芯片，經(jīng)自動記錄后，用戶終端測量單元再將新的耗電數(shù)據(jù)發(fā)給集中器，開始下一周期的工作。用戶終端測量單元向集中器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)應(yīng)包括當(dāng)前讀數(shù)、分時記錄及設(shè)備的實(shí)時狀態(tài)信息等。
用戶終端測量單元接收并執(zhí)行控制指令，對于開/關(guān)指令，是按預(yù)設(shè)的時間(如1-16分鐘，可調(diào))周期性地刷新“開/關(guān)裝置”；每個用戶終端測量單元的計費(fèi)方案可能會根據(jù)情況變化，如選擇不同的計費(fèi)類型，因此，屬于用戶群的信息需通過無線尋呼信道單獨(dú)定義，每個新用戶或改變地址的用戶需將自己的獨(dú)立地址(身份識別)代碼傳給集中器中所用計費(fèi)類型組的數(shù)據(jù)庫，以獨(dú)立控制地址信息格式(RIC1)進(jìn)行登記，用戶終端測量單元內(nèi)的接收及編碼部分將自己的計費(fèi)類型組(群組)代碼以群控控制地址信息格式(RIC2)存儲在內(nèi)部存儲器中，并在計費(fèi)指令信息中發(fā)送群控控制地址信息(RIC2)，使只有哪些它所對應(yīng)的同組用戶終端測量單元才會作出響應(yīng)。系統(tǒng)設(shè)置的用于手動采集數(shù)據(jù)的手持式微終端設(shè)備，可通過光通訊方式轉(zhuǎn)儲數(shù)據(jù)，用于集中器與每個用戶終端測量單元間，或集中器與中央計算機(jī)間的人工數(shù)據(jù)交換。
每個用戶終端測量單元的設(shè)備號、電表常數(shù)及初始讀數(shù)，如有必要，可通過手持微終端利用光端口設(shè)置，獨(dú)立控制地址信息及群控地址信息可通過遠(yuǎn)程控制命令經(jīng)無線尋呼信道修改原值(即空中寫碼)。集中器則可通過手持微終端或有線或無線通道設(shè)置數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)在具體實(shí)施時，為避免掉電造成數(shù)據(jù)丟失，用戶終端測量單元應(yīng)在掉電時自動存儲所有數(shù)據(jù)，恢復(fù)開通時，再從存儲器調(diào)出以自動恢復(fù)，并使用備用登記器記錄電量，直到再次接到計費(fèi)命令。為保證所有的用戶終端測量單元能接收計費(fèi)指令，同步改變計費(fèi)時段，在下一個時段改變之前，將多次傳輸分時指令，包括計費(fèi)類型代碼，當(dāng)前時段及下一時段號，以保證同步改變計費(fèi)表。
參見圖3，用戶終端測量單元主要包括光信號傳感器1、中央處理單元2(PDU芯片)、解碼存儲單元3(5003芯片)、無線尋呼信號接收電路4、內(nèi)部電源單元5、繼電器驅(qū)動電路7和繼電器6，繼電器6的觸點(diǎn)分別連接電力線的入口及出口。
內(nèi)部電源單元5為用戶終端測量單元內(nèi)各部件提供所需的工作電壓；無線尋呼信號接收電路4接收由中央計算機(jī)發(fā)出的POCSAGE編碼格式的尋呼信號；解碼存儲單元3監(jiān)測自己的地址(身份識別)，對無線尋呼信號接收電路4收到的信息進(jìn)行解碼，并存儲來自中央處理單元2的累計耗電數(shù)據(jù)；光信號傳感器1通過光信號方式監(jiān)測測量光盤，并將監(jiān)測信息送中央處理單元2；中央處理單元2將測量光盤的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成用電量，并控制將用電量的累加值及其它數(shù)據(jù)沿電力線傳送給集中器，同時分析來自解碼存儲單元3的尋呼信息，檢測是否有開啟或關(guān)斷指令、分時計費(fèi)指令等。若有開啟或關(guān)斷指令，則控制繼電器驅(qū)動電路7，若有分時計費(fèi)的指令，則相應(yīng)地改變程序中的計費(fèi)價目；繼電器驅(qū)動電路7將中央處理單元2的開、關(guān)指令傳送到繼電器的控制層；繼電器6則用于實(shí)現(xiàn)對用戶電表的即時關(guān)斷或開啟。
本發(fā)明的遠(yuǎn)程無線自動控制抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)控單元，除具備一般自動抄表系統(tǒng)上行傳輸測量數(shù)據(jù)的功能外，還可將中央計算機(jī)發(fā)出的控制命令經(jīng)編碼后，利用現(xiàn)有的POCSAG無線尋呼網(wǎng)資源直接下行傳送給系統(tǒng)中的每一個數(shù)據(jù)監(jiān)控測量單元，且工作可靠，實(shí)施成本較低，特別適于在現(xiàn)有電網(wǎng)的改造環(huán)境中應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種遠(yuǎn)程無線自動控制抄表系統(tǒng)，其特征在于包括由1至N個用戶終端測量單元、與1至N個用戶終端測量單元對應(yīng)的集中器組成的低壓臺變用戶單位，和與各集中器對應(yīng)的中央計算機(jī)；1至N個用戶終端測量單元通過低壓電力線與集中器連接，集中器通過通信媒體與中央計算機(jī)連接，全部的所述用戶終端測量單元與所述的中央計算機(jī)間通過無線尋呼網(wǎng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遠(yuǎn)程無線自動控制抄表系統(tǒng)，其特征在于還包括有由手持?jǐn)?shù)據(jù)采集器構(gòu)成的微終端，通過光通訊的方式轉(zhuǎn)存集中器或各用戶終端測量單元的數(shù)據(jù)，和將該轉(zhuǎn)存的數(shù)據(jù)輸入所述的中央計算機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種遠(yuǎn)程無線自動控制抄表系統(tǒng)，其特征在于所述的通信媒體包括公共電話網(wǎng)的有線電話線、雙向?qū)ず魴C(jī)、GSM短消息機(jī)及230MHz數(shù)據(jù)傳輸機(jī)。
4.一種遠(yuǎn)程無線自動控制抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)控單元，是所述的用戶終端測量單元，其特征在于包括有光信號傳感器、無線接收電路、解碼存儲單元、中央處理單元和繼電器驅(qū)動電路；所述的光信號傳感器用于監(jiān)測測量光盤的轉(zhuǎn)數(shù)并送中央處理單元；所述的無線接收電路接收無線尋呼信號并送所述的解碼存儲單元；所述的解碼存儲單元監(jiān)測用戶終端測量單元的身份地址并對無線接收電路的輸出信號進(jìn)行解碼；所述的中央處理單元檢測光信號傳感器輸出的耗電數(shù)據(jù)并將耗電數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存于解碼存儲單元及通過電力線傳送至集中器，還分析尋呼信息、相應(yīng)改變計費(fèi)價目及控制開、關(guān)用戶電表；所述的繼電器驅(qū)動電路執(zhí)行中央處理單元開、關(guān)命令對用戶電表進(jìn)行控制，繼電器驅(qū)動電路的繼電器接點(diǎn)串接在電力線中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種遠(yuǎn)程無線自動控制抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)控單元，其特征在于還包括一內(nèi)部供電單元，與電力線連接，用于對所述的用戶終端測量單元的各構(gòu)成部件進(jìn)行供電。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種遠(yuǎn)程無線自動控制抄表系統(tǒng)及數(shù)據(jù)監(jiān)控單元,系統(tǒng)包括由N個用戶終端測量單元及其對應(yīng)集中器組成的低壓臺變用戶單位,和中央計算機(jī)。N個用戶終端測量單元通過低壓電力線與集中器連接,集中器通過通信媒體與中央計算機(jī)連接,形成上行有線信道;全體用戶終端測量單元通過無線尋呼網(wǎng)與中央計算機(jī)連接,形成下行無線信道。用戶終端測量單元由光傳感器、無線接收電路、解碼存儲單元、中央處理單元和繼電器驅(qū)動電路組成。
文檔編號G01D1/00GK1333452SQ0012073
公開日2002年1月30日 申請日期2000年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月12日
發(fā)明者何志明, 范青華, 喬治·H·哈雷爾, 仲群 申請人:亞聯(lián)電信網(wǎng)絡(luò)有限公司, 以色列獨(dú)創(chuàng)技術(shù)(1993)有限公司