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简析多用户智能电表数据存储技术
&&来源:中研网&&&& 9:30:38&&我要投稿&&
:多用户是以MCU为核心、以大规模电量采集模块而构成的一种电量数据采集仪表，具有多用户电量采集、数据远程传输、用户供电控制、复费率电量计量等先进功能，体积小，功能强，深受集中供电场所如高校学生宿舍、智能化小区等用户欢迎。为提高仪表使用的灵活性，存在一些可编程的参数，如仪表编号、计量户数、通讯速率、电表脉冲常数、复费率时段时间值、各户供电状态等，以及其计量的数据，即各用户的用电量。这些数据一旦受到干扰遭到破坏，不仅仪表不能正常工作，还将给用户造成经济损失，引发经济纠纷，因此必须保证数据的可靠性、安全性、非易失性。各用户的用电量，通过大规模电能计量集成电路(如BL0933、ADE7755等)将其转化为与电量成正比的脉冲量，经光电耦合电路后，由开关量输入接口被CPU采入内存中，CPU根据采集的脉冲量，对各用户的用电量进行累加，将其存入非易失存储器中，并由显示电路轮流显示出各户的用电量。通过远程通信接口电路(如RS485、CAN总线)实现测量数据的远程传输。为提高仪表的可靠性，在数据采集电路和远程传输电路中都设计了光电隔离电路，设计了由X5045芯片构成的独立的看门狗电路，为实现参数和数据的非易失存储，仪表中采用了两种存储器，一种是X5045内部的512字节的非易失存储器;另一种是独立的直接与CPU接口的非易失存储器W24C16。两种存储器相互配合，配以软件措施，实现数据的非易失、高可靠存储。
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羊、龙、牛、狗智能电表载波模块测试仪缩短故障检测时间
—— 智能电表载波模块测试仪缩短故障检测时间
　　导读：1月16日，国网天津城南公司研制出&智能电表载波模块测试仪&，该仪器现场准确判断故障原因，将普通换表１周左右的时间缩短至５分钟，极大缩短了故障处理时间。　　　　中国仪表网讯 1月16日，国网天津城南公司研制出&智能电表载波模块测试仪&，为以&营销信息指标数据日管控&为核心的营销管理模式提供数据支持，提升工作效率，提高数据采集成功率。　　　　在故障处理和现场运维工程中，智能表载波模块故障成为制约采集率提高的最大问题。采用粗放单一的换表方式，成本高，时间久，流程复杂。城南公司工作人员研制出可带电操作的测试仪，轻便易携，操作简单，现场准确判断故障原因，将普通换表１周左右的时间缩短至５分钟，极大缩短了故障处理时间。　　　　技术创新稳步提升了采集成功率，城南公司采集成功率自89％提高至97％。以小站所为例，在所负责的571个低压台区6.7万用户中，日均采集成功率99.67％，累计低压线损率5.52％。
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应多种智能电表通信规约的无线抄表解决方案
    　　内容摘要：阐述了一种适应多种智能电表通信规约的无线数传模块，可嵌入多功能电表和电力负控装置，完成远程无线抄表和远动控制的解决方案。射频模块采用深圳市友讯达通讯有限公司的FC-210/E，该模块采用窄带调频方式，数据调制采用FFSK(MSK)。数据双向传输可靠，误码率低，有效地保证了电能表等智能仪表的数据传输。可广泛应用于远程抄表和其它智能仪表集抄领域。
　　无线抄表在发达国家和地区早已盛行，抄表车在用户电表附近行走一遍，电表的各种数据就抄入抄表车电脑中。然而无线抄表在国内才刚起步，在集抄过程中数据传输的通讯规约，也是多种多样。虽然电力部在1998年发布了其行业标准&&多功能电能规约，但由于种种历史原因，到目前普及为理想。怎样更好地实现无线数传的包容性和开放透明，是应用人员及各生产厂家最为关心的。
　　本文介绍一套能包容多种通信规约的数传体制，它符合我国电力远端无线数据传输实情的嵌入式无线抄表方案，已成功用于多家电表厂，取得了较好的社会效益。
　　1 我国电能表数据通信规约介绍
　　在我国运行的众多电能表通信规约，就其根本来说，是从VAN_COMM规约演来来。VAN_COMM规约是美国FERRANTI公司开发的信息变换标准，适用于&主从式&或&问答式&处理环境，主站(通常一个)主动向子站(多个)询问，子站只被动回答。以下分别介绍我国有代表性的两种通信规约。
　　1.1 多功能电能表通信规约(国家电力行业标准)
　　该规约为主-从结构半双工通信方式，手持单元或其它数据终端为主站，费率装置为从站，每个费率装置均有各自的地址编码。通信网络的建立和解除均由主站发出的信息帧来控制。每帧由帧起始符、从站地址域、控制码、数据长度、数据域、帧信息纵向校验及帧结束符等7个域组成，每部分由若干字节组成。
　　a、字节格式：采用RS-232的规约
　　每字节含8位2进制码，传输时加上一个起始位(0)，一个偶校验位和一个停止位(1)，共11位，其传输序列如下图：
　　b、帧格式如下：
　　帧起始符1 byte
　　地址域A0
　　帧起始符68H
　　控制码C
　　数据长度域L
　　数据域DATA
　　校验位CS
　　结束位16H
　　其中：L&200
　　1.2 &湖南&通信规约
　　&湖南&通信规约是指湖南威胜电表厂的通信规约，该规约的主要特征如下：
　　通信接口：标准异步RS-232/RS-485
　　字格式：1位起始位、8位起始位、偶校验、一位停止位;
　　波特率：300bps/600bps/1200bps/4800bps、默认1200
　　帧格式：
　　地址域1 byte
　　命令标志1 byte
　　标志地址域2 byte
　　数据长度L1 byte
　　数据域
　　累加校验和1 byte
　　结束码0 DH
　　其中：L&255
　　以上介绍的两种规约是国内电能表的最具有代表性的通信规约。从以上的规约中，可总结以下共同点：
　　&通信接口为RS-232/RS-485接口;
　　&帧长度：&256
　　&波特率：300～9600bps可变;
　　&双向半双工通信方式;
　　&帧长度不确定。
　　2 FC-201/E无线抄表解决方案
　　2.1 FC-201/E无线数传模块的工作原理
　　FC-201/无线数传模块是一种模组式结构的小型双向数传电台，内置高性能单片机，信号调制解调器，VHF/UHF频段射频模块及RS-232标准通讯接口。将RS-232接口输入的数据进行FFSK(MSK)调制，经射频模块调频后发射出去;接收端射频模块接收到射频信号后，经过接收机数字信号处理后还原为数据，回送给用户系统，以此完成两上用户之间的双向数据无线传输。其原理如图1所示。
　　数据的收发过程如下：
　　(1) 数据发送如图2所示。
　　(2) 数据接收如图3所示。
　　2.2 FC-201/E无线抄表解决方案
　　FC-201/E无线抄表解决方案的基本设计思想是在现有的各种多功能电表基本不变的情况下，用无线的方式来实现集抄中心或手抄器，对各种表计的无线数据集抄。FC-201/E无线抄表解决方案的系统构成。
　　其工作原理如下：
　　由集抄中心(手抄器或集抄器)根据各个电表的通信协议，对各电表进行查询和呼叫，各电表的地址分配与定义由多功能电表的协议确定。集抄中心的集抄内容及过程可通过上层软件download。当集抄中心要获取某一块多功能电表的数据时，将带该表地址码的数据以RS-232的方式传送给FC-201/E，中心站的FC-201/E在收到RS-232的信息后，即转换为无线信号发射出去。外围站的无线多功能电表在常态都处于接收状态(即listen)，当收到本身的地址信息后，即执行集抄中心的指令，并将中心需求的数据发送给中心。
　　2.3 用FC-201/E实现无线抄表系统的技术关键点
　　用FC-201/E实现无线抄表必须解决以下几个问题：
　　(1)数据传输的可靠性
　　由于多功能电表的安装环境参差不齐，而且电磁环境也各个相同，为实现无线数据的可靠性传输FC-201/E采用了以下措施：
　　&采用窄带的通信方案
　　通信带宽为25kHz，接收及发射的带外抑制比&60dB，由此使得干扰信号落入带内的概率大大降低。
　　&采用调频的通信体制
　　FC-201/E采用调频贩通信体制，在通信过程中基带信号的特性在无线的传输过程中体现在无线信号的领域特性上。因此在传输过程中，接收点的信号特性不会因为接收点信号强度的变化而变化，大大地提高了抗多径能力，同时也可适应多种安装环境。
　　&采用了纠错、检错措施
　　(2)数据协议的包容性
　　由前面的介绍可知，我国多功能电表的通信协议同出一辙，但基具体内容却各具特色。大多数厂家在以前的设计过程中，多以有线或红外的通信方式为基础，作为无线数传。要实现数据的可靠传输，应以帧结构方式进行传输，然而采用传统的定帧传输已很难适应要求。为了提高数据传输的包容性，在FC-201/E的设计中采用了以下的包容性设计方案：
　　&空中数据动态组帧;
　　&接口速率自适应;
　　&用户数据全透明。
　　由此设计的FC-201/E已完全抛开了各种电能表通信规约本身的内涵，而实现了表与集抄器之间各种通信约的全透明传输。
　　(3)数据传输的时效性
　　在FC-201/E无线抄表解决方案中，数据传输的时效性是一个非常关键的参数，该参数直接关系到系统的容量。为了提高FC-201/E数据传输的时效性，首先在调制方式上采用了FFSK(MSK)的调制方式，从而支持了2400bps的传输速率，同时在硬件上采用发射机的快速启动技术，保证了发射机的开启时间&25ms。
　　FC-201/E的接收灵敏度高达0.25&V，发射功率为50～100mW，这样即可实现500～800m的有效距离传输。FC-201/E的体积为46mm&72mm&14mm，因此可以方便地嵌入到电表中。
　　FC-201/E可适应多种通信规约，各种智能电表只需将其RS-232/RS-485或UART与FC-201/E的通信接口相联，即可方便地实现无线电表集抄。
　　随着现代计算机技术和无线通信技术的迅猛发展，全面实现用电管理和集中抄表的现代化已成为必然趋势。尤其是在电力线载波抄表，IC卡预付费电表以及红外抄表在实用中遇到不少剖的情况下，坚信FC-201/E会给无线远程抄表开创一个新的局面。
收录时间:日 17:58:54 来源:中国电工仪器仪表信息网 作者:匿名
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感应式电表& & &随着工业进程不断加快，受技术的限制，直流电已经无法满足市场的要求，交流电登上了历史的舞台。交流电的发现和应用，又向电能表的发展提出了新的要求。&& &&1889年，匈牙利岗兹公司一位德国人布勒泰制作成总重量为36.5kg的世界上感应式电能表。感应式电表的工作原理比较简单：当把电能表接入被测电路时，电流线圈和电压线圈中就有交变电流流过，这两个交变电流分别在它们的铁芯中产生交变的磁通；交变磁通穿过铝盘，智能电表，在铝盘中感应出涡流；涡流又在磁场中受到力的作用，从而使铝盘得到转矩（主动力矩）而转动。负载消耗的功率越大，通过电流线圈的电流越大，铝盘中感应出的涡流也越大，使铝盘转动的力矩就越大。即转矩的大小跟负载消耗的功率成正比。功率越大，转矩也越大，铝盘转动也就越快。铝盘转动时，又受到磁铁产生的制动力矩的作用，制动力矩与主动力矩方向相反；制动力矩的大小与铝盘的转速成正比，铝盘转动得越快，制动力矩也越大。当主动力矩与制动力矩达到暂时平衡时，铝盘将匀速转动。负载所消耗的电能与铝盘的转数成正比。铝盘转动时，带动计数器，把所消耗的电能指示出来。& & &在感应式电表刚发明出来的时候还存在很多问题。一方面，导磁材料性能差，增大了电能表体积和质量。另一方面，转盘材料产生涡流过程中电能消耗太大。因此，之后感应式电表又得到了逐步改进。&& &&1905年出现了增加非工作磁路改进成九十度的方法，大大提升了电能表各项参数。随后性能较好的高导磁材料的出现，大大地减轻了电能表的重量并缩减了其体积。上世纪三十年代开始，电能表釆用铬钢、铝镍合金代替原来的镍铜，并通过降低电能表转盘的转速来降低其损耗，同时改善了电能表的负荷特性。 & &&感应式电表因结构简单、造价低廉、维修方便、操作安全在电能计量中得到了广泛引用。但是感应式电表也有自身的缺点：消耗人力、准确度低、功能扩展困难、防窃电能力差。
智能电表是我国电表行业发展的必然趋势前景大好& & &随着中国智能电网的发展，作为智能电网用电环节的重要组成部分，智能电表的需求大幅增加。在国家电网和南方电网的电能表招标中，如何更换智能电表，智能电表比例逐渐成为主流。数据显示，2012年，中国电表出货量达到1.106亿只，其中包括9850万只智能电表。2013年，中国电表产能超过1.2亿只，其中91%是智能电表。截止到2013年底，国家电网已累计招标2.58亿只电表，其中智能电表大约为2.46亿只。　　根据国网2010年规划，为了满足国内电表替换需求，国网将在2014年前完成2.22亿只智能电表安装，实现直供以及直辖地区的智能电表全覆盖，预计到2015年，中国将安装2.3亿只智能电表，智能电表已成为必然趋势。　　分析人士指出，随着全民智能电表时代的到来，势必给MCU市场注入新的活力，如何看智能电表，去年MCU芯片计量达到8500万美元，市场调研公司IHS预计今年会呈现9%的增长，而整个MCU市场2014年将超过34亿美元。　　上述人士称，在中国，MCU市场历经几年的暗淡之后，在2012年开始复苏，如何让智能电表慢走，2013年达到30亿美元。目前的市场来看，8位仍然是主流;32位价格竞争优势逐渐显现，增长最快;16位则呈下降态势。而传统的MCU厂商仍保持优势，微星在8位核数中仍占据主导地位，去年12月国家电网新规约颁布之后的招标到最近的一次招标，采用瑞萨电子MCU芯片的智能电表市场份额已达到60%.飞思卡尔专门针对智能计量的Kinetis M系列微控制器单片机则让智能电表MCU的技术水平上了一个新台阶。& &&由此可见，智能电表已经成为我国电表行业发展的必然趋势，前景一片大好。
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