2023年基于工业无线传输的智能电表远程电量数据采集系统方案.doc

编号：QZ100517 基于工业无线传输的智能电表远程电量数据采集系统方案 编写 王 宇 审核 陈孟钢 批准 石亚伟 二O一O年五月 目 录 一、系统概述 1 二、系统设计目标 1 三、系统的组成设计 1 3.1 系统示意图 2 3.2 系统主要部件简介 2 四、后台中心软件系统 3 4.1 软件系统架构 3 4.2 后台中心软件系统的实施重点 4 一、系统概述 传统的电力抄表通常是由抄表员对每家每户的电表读数按照固定时间进行人工抄表，这样的抄表方式首先是加大了电力系统工作人员的劳动强度，其次因为电表通常都安装在房间内部，如果房间主人因为其他原因没有在家，那么抄表人员只能预估一个读数，这样就不能做到电力使用度数的准确记录。随着现代无线通信技术的开展和智能电表的应用的普及，无线智能抄表方案已经越来越被电力用户所接受。本方案就是基于无线远程数传模块和智能电表提出的一套完善易用的电力自动无线抄表系统方案。 二、系统设计目标 本系统设计目标为将一定区域内的各个用户智能电表所记录的用电量数据通过无线通讯模块传输到小区电力信息会聚中心，小区电力信息会聚中心可以自动或者手动的方式获取当前各个用户单元的用电量数据。会聚中心可以将采集到的用电量数据通过GPRS等远距离无线网络传输到地、市、省级的集中会聚中心。 三、系统的组成设计 本系统由智能电表、433MHz无线传输单元〔IDTU〕、GPRS DTU模块、后台中心软件系统构成。 3.1 系统示意图 图1 系统示意图 数据聚集效劳器通过433无线传输模块将查询当前电量指令发送给各个智能电表相连的433无线传输模块。各个433传输模块收到无线数据后会将数据转换为RS485信号传输给智能电表，智能电表在接收到查询当前电量指令后将结果通无线传输给数据聚集效劳器，数据聚集效劳器将接收的数据通过效劳器上运行的软件系统进行处理。如果需要向上级数据聚集效劳器传输数据，那么通过GPRS DTU或者其他方式连接入Internet进行传输。 3.2 系统主要部件简介 A〕智能电表 智能电表采用单相电表，支持电力645协议标准，支持RS485通讯。 B〕QZ-1020L 433MHz工业数据传输模块 l 微发射功率 500mW的发射功率,高接收灵敏度-123dbm(1200bps);-118dbm(9600bps)，小体积53mm×38mm×10mm (不包括天线接头 )。 l ISM 频段工作频率，无需申请频点 载频频率433，也可提供450/470/868/915MHz等载频 。 l 高抗干扰能力和低误码率 基于FSK/GFSK的调制方式，采用高效通信协议，在信道误码率为10-2时，可得到实际误码率10-5～10-6。 l 传输距离远 2Km (BER=10-5@9600bps,标配10cm天线，空旷地，天线高度1.5m)； 3Km (BER=10-5@1200bps,标配10cm天线，空旷地，天线高度1.5m)； l 透明的数据传输。 透明的数据接口，能适应任何标准或非标准的用户协议。自动过滤掉空中产生的噪音信号及假数据〔所发即所收〕。 收发转换时间：<10ms。 l 多信道，多速率。 QZ01-1020L型模块标准配置提供8个信道，满足用户多种通信组合方式的需求。QZ01-1020L型模块可提供1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps、38400bps等多种通信波特率，并且无线传输速率与接口波特率成正比，以满足客户设备对多种波特率的需要。 l 高速无线通讯和大的数据缓冲区。 空中速率大于串口速率时可连续传输无限大的数据，空中速率小于或等于串口速率时，一帧可传输255字节的数据。 l 智能数据控制，用户无需编制多余的程序. 即使是半双工通信，用户也无需编制多余的程序，只要从接口收/发数据即可，其它如空中收/发转换，网络连接，控制等操作，模块能够自动完成。 l 低功耗,三种休眠模式。 接收电流<25mA，发射电流<300mA，休眠时电流<20uA。三种休眠模式：硬件唤醒,串口唤醒,空中唤醒。 l 高可靠性，体积小、重量轻。 采用高性能、低功耗单片机,外围电路少，可靠性高，故障率低。 四、后台中心软件系统 4.1 软件系统架构 系统中心软件系统采用分层多线程结构作为系统的主架构。具体结构如以下列图： l 通讯管理层：负责管理无线数据的收发和验证。 l 逻辑控制层：负责管理整个软件系统的逻辑流程，控制通讯管理层对接收的数据进行编解码，控制储存控制层和业务控制层的操作并处理这两层提出的功能请求。 l 存储控制层：接收逻辑控制层的存储需求，并管理数据库进行数据的存储。 l 业务控制层：接收逻辑控制层的操作需求，对数据进行显示及各种操作。 4.2 各节点数据的采集方式 l 数据聚集效劳器与前端各个智能电表之间的通讯方式采用类ModbusRTU方式，采用轮询方式采集数据。该方式的好处是能够大大加强数据的采集的稳定性和提高数据的正确率。同时当设备出现问题引起通讯中断的时候，也能够准确的判断故障点位置。 l 数据聚集效劳器采集数据可以使用定时采集和手动采集相结合的方式，这种方式在保证系统的自动化程度的同时也提供了高度的灵活性。 4.3 后台中心软件系统的实施重点 l 实现各层之间的无关性。 l 实现数据的容错处理及数据的校验。 l 支持电力645规约标准。