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基于单片机的电表自动抄表系统设计.docx
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摘
要
语智能抄表系统是利用当代微机技术、数字通讯技术与计量技术的完美结合,集能
耗计量、数据采集、数据处理于一体,将城市居民能耗信息与综合处理相结合的系统。
该系统使公用事业部门及物业管理部门从根本上减轻人工上门抄表的繁杂劳动。准确而
便捷的收费系统,既可节省人力,又可减少相关事业部门与客户之间的纠纷,不但能提
高管理部门的工作效率,也适应了现代用户对缴费的新需求。
本文充分利用了居民住宅现有的电表资源和通讯资源,借助 RS-485 通讯的便利,
建立了集底层电表层、中层数据集中层以及上层上位机的人机界面管理一体的智能远程
抄表系统。该系统选用了单片机作为中央处理单元,具有硬件简单、功能强大、可移植
性强、安装及维护方便、环境适应能力强、成本较低等特点。但是,由于条件和测试手
段的限制,本系统还需要在实用环境进行检验,针对使用过程中出现的硬件和软件问题
来进行系统升级,最终实现硬件和软件的固化,形成比较成熟的抄表系统产品。
虽然论文作了大量的研究设计工作,但整个远程抄表系统的设计是一个相当大的系
统工程,由于时间和条件限制,论文只作了其中一部分研究工作,仍存在一些问题需要
今后去研究解决。随着技术工作者的不断努力,不久就会有更趋完善的方案的出现。
本文提供了一种基于 GPRS网络的电表远程自动抄表系统设计原理和实现方案,
简要介绍了 GPRS技术的基本知识,描述了 GPRS无线传输应用于电表远程抄表的实现方
法。通过实际应用,获得了理想的效果。
关键词:GPRS;DTU;Internet;电表
- I -
目
录
摘
引
要.....................................................................................................................................I
言.................................................................................................................................... 3
第一章 系统组成...................................................................................................................... 4
1.1 数据中心主站............................................................................................................... 4
第二章 产品功能...................................................................................................................... 6
第三章 抄表方法...................................................................................................................... 8
3.1 居民用户抄表系统...................................................................................................... 8
3.2 大集团用户抄表系统.................................................................................................. 8
第四章 系统功能.................................................................................................................... 10
第五章 技术指标.................................................................................................................... 11
第六章 变电站抄表系统........................................................................................................ 12
第七章组网实施...................................................................................................................... 13
第八章系统安全...................................................................................................................... 15
8.1 IP 过滤技术 ............................................................................................................. 15
8.2 身分授权和密码认证体系........................................................................................ 15
8. 3 数据安全加密通道.................................................................................................. 15
第九章 抄表系统管理软件设计..................................................................................... 15
9.1 系统要求及功能结构.............................................................................................. 15
9.2 Client/Server 结构.................................................................................................... 16
9.3 SOL Server 数据库..................................................................................................... 17
9.4 用 VisuaI C++开发 SOL Server ................................................................................. 17
9.5 数据库系统的设计原则............................................................................................. 18
9.6Autometer 数据库的设计............................................................................................ 18
第十章 通讯的实现................................................................................................................ 22
结束语...................................................................................................................................... 23
参考文献.................................................................................................................................. 24
- II -
引
言
在电力抄表系统中,很多必须无人值守的设备或监测点,不适合搭建有线通讯网络。若
采用光纤或电台的方式实现无线通讯,不仅设备投入耗资巨大,而且不适应移动的需要。随
着新一代移动通讯业务的产生和全面投入,无线移动数据通讯的应用也越来越广泛。安全的
数据传输和永远在线特点,配合按流量收费的资费方式,使 GPRS 通讯在工业控制、环境保
护、道路交通、商务金融、移动办公、零售服务等行业中的应用具有无可比拟的性价比优势。
采用 GPRS 无线通讯网络的移动 IP 通讯,既可独立作为数传通道,也可作为已经架设光纤、
数传电台等方式的辅助手段。GPRS 电表远程抄表系统由电度表、带 GPRS 通讯终端的采集
器和服务器组成。采集器实时采集用户的用电数据,通过 GPRS 网络把数据汇集到服务器。
具有采集数据快速准确,能快速生成用电统计分析,交费单据等特点,与传统的人工抄表、电
话线抄表相比,极大地提高了效率。本系统提供丰富的接口,可与电业系统的MIS 系统链接
或进行二次开发。抄表软件系统数据库为 ORACLE 数据库,运行于 WIN98/2000/XP、NT 的
操作系统,易于使用。软件所能管理的用户数量没有限制。
- 3 -
第一章 系统组成
本系统由带系统软件的主站、厦门宇能 YN2100 GPRS DTU 传输终端、采集器及电度表
组成。手持终端是本系统的补充,在系统出现意外时进行人工抄表。
1.1 数据中心主站
运行集中抄表系统的计算机(服务器或PC机)称为主站,主站通过宽带网络与终端DTU相
连。中心提供互联网 IP地址及互联网出口(端口)。
一、
数据中心主站
运行集中抄表系统的计算机(服务器或 PC机)称为主站,主站通过宽带网络与终端 DTU
相连。中心提供互联网 IP地址及互联网出口(端口)。
1.中心条件
首先用一台能上网的 PC机,条件必须能让外网访问的到,如运行中心软件的 PC机在局
域网里面,则要在局域网路由器做端口映射到本机 PC,等这些条件具备之后在本机运行一个
中心 DEMO,开放一个端口,运行软件等待 DTU的连接。
2.系统软件
抄表系统的核心部分是系统软件,它遵循DL/T645部标通讯规约,并有扩展性。 抄表软
件系统数据库为 ORACLE数据库,运行于 WIN98/2000/XP、NT的操作系统,易于使用。软件所
能管理的用户数量没有限制。
3.系统的功能与特点有:
(一) 安全可靠:安全性由三方面构成:第一,ORACLE 数据库是大型的、多用户的数据
库,它的安全性高,允许多用户同时使用同一数据库而不会破坏完整性,用它来做抄表系统
的数据引擎可以保证数据的安全;第二,系统对用户实现分级授权管理功能,通过检查使用
者的名字和授权密码,赋予使用者相应的操作权,借鉴银行系统的密码管理模式限制无关人
员改变数据库和硬件设置。第三,防火墙功能及完善的数据备份功能,防备系统受到人为的
恶意攻击,数据备份功能确保在硬件系统故障时,也能随时在新的硬件设备上数据无丢失地
启动抄表系统。
(二) 完善的系统日志:系统日志记录了进入系统,离开系统,收费,设置硬件,改变运
行参数操作等及操作者,操作时间,凡是改变数据库的操作都被记录下来。
(三) 抄表速度快:抄表快、数据准确,抄表时 PC 机只读采集器的数据,数据传输采用
1200波特率,传输速度快,并对每个数据块都有效验码,保证了传输的准确性。
(四) 广播对时功能:该功能使得系统中的所有电能表的时间基准与 PC 机保持一致,对
时成功后,由电池供电的电能表内部时钟,不再需要PC机的干预。因此,只要保证在对时时
刻,PC 机的时间是正确的,以后在运行的过程中,改变 PC 机的时钟并不会影响电能表的时
间。
(五) 自动抄表功能:按照设置的抄表开始时间和抄表间隔,到预定的抄表时刻,系统便
- 4 -
会依次主动发起去抄采集器或电表内的数据。对于抄不上数据,系统会自动补抄或人工发命
令补抄。
(六) 电量冻结功能:可以方便地定义总表,安装和删除总表,给总表分配分表。通过安
装适当的总表,结合抄冻结数据功能,就可得某一特定的时刻的总表读数,各分表的读数(由
此得到读数和),就可以计算出某部分电路的电能损耗,为确定电费提供依据。
(七) 电费管理功能:收电费前,统一抄录一次电费数据。当确保数据库内的数据反映最
近的电表读数后,利用程序中的功能自动计算出当月用电量和电费。交纳电费时,只需输入
用户号,当月用电量和电费由程序填写。每笔电费都有详细记录,便于对帐。
(八) 设备管理功能,如告警:开箱告警、停电告警、逆相告警、超温告警、过载告警、
倾斜或移动报警等;控制:对欠费用户进行拉闸等。并提供停电数据保护功能,在停电 48--72
小时内仍可抄表和监控。本系统结合移动公司的短信平台,在告警时,可根据具体内容发短
信给相关的管理人员。
本系统适应范围广泛,单相版的软件可用于小区管理,网络版的软件可用于供电公司实
现一座城市或地区的用电管理
- 5 -
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