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[摘 要]文章研究了集中抄表几种主要的技术路线，分析了低压集中抄表系统的组成及原理，探究了低压集中抄表系统的结构，并针对各类低压集中抄表系统实现方案的硬件构成、适应范围、优点及缺点进行了比较分析。
[关键词]集中抄表；电能计量；RS-485
中图分类号：TG998 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0023-01
电能表是当前电能计量和付费结算的重要工具，电能表的可靠性直接关系到国家与广大用户的利益，但传统的电能表在可靠性和其他性能上已经不能满足用户的多样化需求。随着电子技术、检测技术和计算机技术的迅猛发展，电能计量装置也发生了巨大变革[1]。
如今大部分地区对电能的使用已经没有限制，基本实现一户一表，直供居民户数成倍增加造成了抄表工作量巨大。人工抄表无法保证数据的准确性和实时性，且浪费大量的人力成本，并给用户带来不便。为了改变这种状况，各种远程自动集中抄表技术在国内外应运而生。集中抄表是指采用检测、通讯和计算机等技术，通过专用设备对电表终端自动读取和处理数据的过程。随着宽带网络进入千家万户，使得利用宽带媒介进行远程抄表成为可能。
一、集中抄表技术路线
目前，国内外远程抄表技术的应用已比较成熟，主要有以下几种方式：
（1） 电话线远程抄表：由于电话网在城镇的迅速普及，利用现有的电话网进行数据通信是一个经济有效的方案。利用电话网通信需要加装调制解调器，这时通信速率受到限制，管理中心无法对用户进行实时监控[2]。
（2） 电力载波远程抄表：电力载波远程集中抄表系统利用现有的交流电力线作为通信线路，省去了敷设线路的麻烦，具有明显的优势。但由于我国的电网不设专门的滤波系统，特别是民用电网部分，电磁信号、脉冲信号和无线电信号对电网的干扰致使电网谐波增加，传输过程中信号的误码率较高，因此这种传输方式需要很高的抗干扰措施，目前此种方式抄表系统的应用案例较少。
（3） 无线远程抄表：利用控制端的小功率无线发送器和接收器实现数据的传输，系统结构清晰，施工方便，这种方式主要用于单一类型表的自动抄表。国外普遍采用此种方式，此种抄表更适合应用于分散的计量仪表的抄收。但无线数据传输存在着在建筑物对无线电信号的反射、吸收等作用下，信号传输不稳定的问题，另外表具安装位置、空间干扰等也对其稳定工作有较大影响。
（4） 有线电视网（CATV）远程抄表：利用现有的有线电视网实现自动抄表，这种网络是可视的，但实现起来较为复杂，此种方式正处于探讨阶段。
（5） 电缆线远程抄表：有线总线技术成熟、简单，在通信信道正常的情况下通信可靠、稳定，可以实现实时通信，但需专门铺设电缆线，给施工带来不便。而且存在布线工作量大，通信信道易受人为损坏，损坏后故障排除困难、恢复慢，信道后续维护量大等不足。
（6） 宽带远程抄表：在现代住宅小区中，随着宽带进入千家万户，以太网已经成为智能住宅小区的基础设施。采用基于TCP/IP协议的以太网传输数据，具有不需要單独布线、传输容量大、且不容易受到外界干扰等优点。因此，使用宽带进行远程抄表具有明显的优越性。
二、低压集中抄表的系统方案
（1）低压电力线载波抄表
其结构为集中器+载波电能表，集中器与电能表间使用低压电力线载波通信。其结构如图2所示。
（2）RS-485总线抄表
其结构为集中器+采集器+485电能表，集中器与采集器、采集器与电能表均采用RS-485总线通信。
（3）低压电力线载波、RS-485总线混合抄表
其结构为集中器+采集器+485电能表，集中器与采集器间采用低压电力线载波通信，采集器与电能表间采用RS-485总线通信。
（4）低压电力线载波、RS-485总线、脉冲线混合抄表
其结构为集中器+采集器+脉冲处理器+脉冲电能表。集中器与采集器间采用低压电力线载波通信，采集器与脉冲处理器采用RS-485总线通信，脉冲处理器使用脉冲线采集电能表数据。
（5）低功率无线、RS-485总线、脉冲线混合抄表
方案五是低功率无线、RS-485总线、脉冲线混合抄表，其结构为集中器+无线采集器+485电能表。集中器与无线采集器间采用短距离无线通信，无线采集器与电能表间采用RS-485总线通信。
三、各方案比较分析
低压电力线载波通信方式的抄表系统，所使用的硬件为集中器和载波电能表。该方案适用于实时性要求不高、电能表分散、工程施工难度大的小区；在计量上采用一体化电力线载波表，电能表计量精度高，通信时直接读取电能表内存，避免了二次计量；优点是安装工程量少，费用低；缺点是实时性较差，整体设备寿命较短，维护工作量大[3]。
RS-485总线式集中抄表，所使用的硬件为集中器、采集器、485接口的电能表。该方案适用于电能表分布集中、工程施工方便、容易铺设通信线的小区；在计量上电能表计量精度高，通信时直读电能表内存，避免了二次计量；优点是实时性好，抗干扰和雷击能力强，功能扩展容易，维护方便；缺点是总线布线施工工作量大，需专业队伍安装和调试。
低压电力线载波、RS-485总线抄表，所使用的硬件为集中器、采集器、485接口电能表。该方案适用于电能表分布集中、容易铺设通信线路、集中器分布有一定距离的小区；在计量上采用一体化RS-485表，电能表计量精度高直读电能表内存，避免了二次计量；优点是实时性好，抗雷击能力较强；缺点是总线布线施工工作量大，需专业队伍安装和调试[4]。
低压电力线载波、RS-485总线、脉冲线混合抄表，所使用硬件为集中器、采集器、脉冲计数器、脉冲电能表。该方案适用于已安装有脉冲电能表、用户电能表分布集中地小区；在计量方面系统采用脉冲电能表，电能量需进行二次计量；优点是无须更换电能表；缺点是对电能表的脉冲输出可靠性要求高，可能出现抄表不一致[5]。
低功率无线、RS-485总线、脉冲线混合抄表，所使用硬件为集中器、无线采集器、485接口电能表。该方案适用于电能表分布集中、集中器有一定距离的小区；在计量方面采用一体化RS-485表，电能表计量精度高直读电能表内存，避免了二次计量；优点是抄表速度快，实时性好，抗干扰和雷击能力强，功能扩展容易，成本低；缺点是无线终端调试工作量较大，需专业队伍安装和调试。
[关键词]集中抄表；电能计量；RS-485
中图分类号：TG998 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0023-01
电能表是当前电能计量和付费结算的重要工具，电能表的可靠性直接关系到国家与广大用户的利益，但传统的电能表在可靠性和其他性能上已经不能满足用户的多样化需求。随着电子技术、检测技术和计算机技术的迅猛发展，电能计量装置也发生了巨大变革[1]。
如今大部分地区对电能的使用已经没有限制，基本实现一户一表，直供居民户数成倍增加造成了抄表工作量巨大。人工抄表无法保证数据的准确性和实时性，且浪费大量的人力成本，并给用户带来不便。为了改变这种状况，各种远程自动集中抄表技术在国内外应运而生。集中抄表是指采用检测、通讯和计算机等技术，通过专用设备对电表终端自动读取和处理数据的过程。随着宽带网络进入千家万户，使得利用宽带媒介进行远程抄表成为可能。
一、集中抄表技术路线
目前，国内外远程抄表技术的应用已比较成熟，主要有以下几种方式：
（1） 电话线远程抄表：由于电话网在城镇的迅速普及，利用现有的电话网进行数据通信是一个经济有效的方案。利用电话网通信需要加装调制解调器，这时通信速率受到限制，管理中心无法对用户进行实时监控[2]。
（2） 电力载波远程抄表：电力载波远程集中抄表系统利用现有的交流电力线作为通信线路，省去了敷设线路的麻烦，具有明显的优势。但由于我国的电网不设专门的滤波系统，特别是民用电网部分，电磁信号、脉冲信号和无线电信号对电网的干扰致使电网谐波增加，传输过程中信号的误码率较高，因此这种传输方式需要很高的抗干扰措施，目前此种方式抄表系统的应用案例较少。
（3） 无线远程抄表：利用控制端的小功率无线发送器和接收器实现数据的传输，系统结构清晰，施工方便，这种方式主要用于单一类型表的自动抄表。国外普遍采用此种方式，此种抄表更适合应用于分散的计量仪表的抄收。但无线数据传输存在着在建筑物对无线电信号的反射、吸收等作用下，信号传输不稳定的问题，另外表具安装位置、空间干扰等也对其稳定工作有较大影响。
（4） 有线电视网（CATV）远程抄表：利用现有的有线电视网实现自动抄表，这种网络是可视的，但实现起来较为复杂，此种方式正处于探讨阶段。
（5） 电缆线远程抄表：有线总线技术成熟、简单，在通信信道正常的情况下通信可靠、稳定，可以实现实时通信，但需专门铺设电缆线，给施工带来不便。而且存在布线工作量大，通信信道易受人为损坏，损坏后故障排除困难、恢复慢，信道后续维护量大等不足。
（6） 宽带远程抄表：在现代住宅小区中，随着宽带进入千家万户，以太网已经成为智能住宅小区的基础设施。采用基于TCP/IP协议的以太网传输数据，具有不需要單独布线、传输容量大、且不容易受到外界干扰等优点。因此，使用宽带进行远程抄表具有明显的优越性。
二、低压集中抄表的系统方案
（1）低压电力线载波抄表
其结构为集中器+载波电能表，集中器与电能表间使用低压电力线载波通信。其结构如图2所示。
（2）RS-485总线抄表
其结构为集中器+采集器+485电能表，集中器与采集器、采集器与电能表均采用RS-485总线通信。
（3）低压电力线载波、RS-485总线混合抄表
其结构为集中器+采集器+485电能表，集中器与采集器间采用低压电力线载波通信，采集器与电能表间采用RS-485总线通信。
（4）低压电力线载波、RS-485总线、脉冲线混合抄表
其结构为集中器+采集器+脉冲处理器+脉冲电能表。集中器与采集器间采用低压电力线载波通信，采集器与脉冲处理器采用RS-485总线通信，脉冲处理器使用脉冲线采集电能表数据。
（5）低功率无线、RS-485总线、脉冲线混合抄表
方案五是低功率无线、RS-485总线、脉冲线混合抄表，其结构为集中器+无线采集器+485电能表。集中器与无线采集器间采用短距离无线通信，无线采集器与电能表间采用RS-485总线通信。
三、各方案比较分析
低压电力线载波通信方式的抄表系统，所使用的硬件为集中器和载波电能表。该方案适用于实时性要求不高、电能表分散、工程施工难度大的小区；在计量上采用一体化电力线载波表，电能表计量精度高，通信时直接读取电能表内存，避免了二次计量；优点是安装工程量少，费用低；缺点是实时性较差，整体设备寿命较短，维护工作量大[3]。
RS-485总线式集中抄表，所使用的硬件为集中器、采集器、485接口的电能表。该方案适用于电能表分布集中、工程施工方便、容易铺设通信线的小区；在计量上电能表计量精度高，通信时直读电能表内存，避免了二次计量；优点是实时性好，抗干扰和雷击能力强，功能扩展容易，维护方便；缺点是总线布线施工工作量大，需专业队伍安装和调试。
低压电力线载波、RS-485总线抄表，所使用的硬件为集中器、采集器、485接口电能表。该方案适用于电能表分布集中、容易铺设通信线路、集中器分布有一定距离的小区；在计量上采用一体化RS-485表，电能表计量精度高直读电能表内存，避免了二次计量；优点是实时性好，抗雷击能力较强；缺点是总线布线施工工作量大，需专业队伍安装和调试[4]。
低压电力线载波、RS-485总线、脉冲线混合抄表，所使用硬件为集中器、采集器、脉冲计数器、脉冲电能表。该方案适用于已安装有脉冲电能表、用户电能表分布集中地小区；在计量方面系统采用脉冲电能表，电能量需进行二次计量；优点是无须更换电能表；缺点是对电能表的脉冲输出可靠性要求高，可能出现抄表不一致[5]。
低功率无线、RS-485总线、脉冲线混合抄表，所使用硬件为集中器、无线采集器、485接口电能表。该方案适用于电能表分布集中、集中器有一定距离的小区；在计量方面采用一体化RS-485表，电能表计量精度高直读电能表内存，避免了二次计量；优点是抄表速度快，实时性好，抗干扰和雷击能力强，功能扩展容易，成本低；缺点是无线终端调试工作量较大，需专业队伍安装和调试。