1、专业硕士学位论文现场抄表及补写卡器综合系统开发与设计Integrated System of Site Meter and Written Cards Development and Design李昕2016 年 6 月国内图书分类号：TM933.4 学校代码：10079国际图书分类号：621.3 密级：公开 专业硕士学位论文现场抄表及补写卡器综合系统开发与设计硕士研究生 ：李昕导 师 ：严凤讲师企业导师 ：王新潮高工申请学位 ：工程硕士专业领域 ：电气工程培养方式 ：在职所 在 学 院 ：电气与电子工程学院答 辩 日 期 ：2016 年 6 月授予学位单位 ：华北电力大学Classified
2、 Index： TM933.4U.D.C： 621.3Dissertation for the Masters Degree in EngineeringIntegrated System of Site Meter and Reading andWritten Cards Development and DesignCandidate： Li XinSupervisor： Prof. Yan FengAcademic Degree Applied for： Master of EngineeringSpecialty： Electrical EngineeringSchool： School
3、 of North China Electric Power UniversityDate of Defence： June， 2016Degree-Conferring-Institution： North China Electric Power University华北电力大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文现场抄表及补写卡器综合系统开发与设计，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本
4、声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日华北电力大学硕士学位论文使用授权书现场抄表及补写卡器综合系统开发与设计系本人在华北电力大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归华北电力大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解华北电力大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权华北电力大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于（请在以下相应方框内打“”）：保密 ，在 年解密后适用本授权书不保密作者签名： 日期：
5、 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日华北电力大学硕士学位论文摘 要随着建筑、住宅条件的不断改善，人民群众对电力仪表的智能化要求日益提高，同时电力管理部门出于对数据统计及收费等管理需要，也要求对传统的人工上门抄表方式进行变革。居民生活阶梯电价的推行，对抄表、核算等业务及相关服务工作提出了更新更高的要求，与此同时，社会民众对实施居民阶梯电价给予高度关注，服务压力巨大。本论文对整个现场抄表及补写卡器综合系统的研究和开发过程进行了较为全面的阐述。论文首先系统介绍了抄表系统的基本概念以及目前国内外发展现状。接下来详细阐述了系统的总体设计以及系统实现的关键技术，并介绍了系统的安全性设计等。然后根据此
6、总体设计方案，对系统的多功能手持终端的功能进行了介绍，其运用计算机技术、红外抄表技术，是智能电表的现场补抄、读写卡的终端，能够实现现场实时下载补抄任务，并实时将补抄数据传回 SG186 系统、现场分析和处理电表卡故障、现场补写卡。实现抄表智能化，减少人为抄表错误。最后讨论了对此系统的功能测试以及效益分析，包括管理效益、社会效益和经济效益。本文介绍的现场抄表及补写卡器系统的实用性强，已在石家庄供电公司得到良好应用，现场监侧的数据表明，系统设计是非常成功的。关键词：现场抄表；补写卡；手持终端；设计华北电力大学硕士学位论文AbstractAlong with the improved conditi
7、ons of buildings and residential, peoples demand on the intelligence of power meter is increasing. and power management also want to change the traditional manual meter reading in the need of data management and charges. Implementation of the living ladder price put forward higher requirements on me
8、tering, accounting, business and related services. At the same time, people pay high attention to implementation of residents stepped pricing, which makes service surfer a lot of pressure. This paper gives a very comprehensive description on the research and development of the entire site meter and
9、written cards integrated systems. Meter system was first introduced by the basic concept and current status of development at home and abroad. At next, I give a detail on the overall design and key technology of the system. Along with the system of security design. Then, according to this general sc
10、heme, multi-function handheld terminal for system functionality is described in detail. With the use of computer technology, infrared copy meter technology, I developed smart meters in field of copy, card reader terminal, which can achieve real-time download fill copy task, and fed in real time to c
11、opy data back to SG 186 system to do site meter card failure analysis and processing, and field writes. It can realize intelligent meter and decrease human metering error. Functional testing and benefit analysis for the terminal is discussed at the end. Field meter and practical written card system
12、described in this paper has found good application in Shijiazhuang power supply company. The monitor data showed that the system design is very successful.Key Words：Site meter; Reading and written cards; Handheld terminal; Design华北电力大学硕士学位论文I目 录摘 要 .IAbstract.II第 1 章 绪论 .11.1 课题研究背景及意义 .11.2 课题研究动态
13、.11.2.1 有线信道集中抄表系统 .11.2.2 无线信道集中抄表系统 .21.2.3 电力线载波集中抄表系统 .21.2.4 其它通信方式 .31.2.5 我国远程集中抄表系统现状 .31.3 本文的主要工作 .3第 2 章 总体设计方案 .52.1 系统网络架构 .52.2 智能终端选择 .52.3 接口设计实现 .62.3.1 接口总体要求 .62.3.2 接口实现机制 .62.3.3 与 186 系统接口 .62.3.4 与智能终端接口 .72.4 数据架构设计 .72.4.1 补抄任务数据架构 .72.4.2 上传结果数据架构 .82.5 数据传递 .82.6 安全性 .92.7
14、 关键技术 .102.8 本章小结 .10第 3 章 LST_HD15 多功能手持终端设计 .113.1 系统功能 .113.2 功能分析 .123.2.1 电表补抄 .133.2.2 故障诊断 .163.2.3 读电表数据 .18华北电力大学硕士学位论文II3.2.4 补写卡管理 .193.2.5 查询购电记录 .203.2.6 条形码扫描 .213.2.7 摄像拍照 .243.2.8 系统设置 .253.2.9 关机 .253.3 本章小结 .25第 4 章 功能测试及运行效益分析 .264.1 功能测试 .264.1.1 测试环境 .264.1.2 测试项目 .264.1.3 测试内容及
15、结果 .264.2 运行效益分析 .274.2.1 管理效益 .284.2.2 社会效益 .284.2.3 经济效益 .294.3 本章小结 .29第 5 章 结论与展望 .305.1 结论 .305.2 展望 .30参考文献 .31致谢 .33华北电力大学硕士学位论文0第 1 章 绪论1.1 课题研究背景及意义目前在抄表领域，主要有下列三种抄表方式：1、人工抄表；2、IC卡抄表；3、总线制远程抄表。其中，方式1，人工现场读取这些仪表既不方便，而且成本消耗较大，并且还给用户带来安全隐患，这种落后的抄表方式逐渐将被淘汰；方式2，用户必须要先交费再使用，虽然克服了方式1的缺陷，但是当出现阀门无法关
16、闭以及类似的故障时，用户将不再受到任何限制，如果大量的安装，将有管理失控的隐患；而方式3不仅可随时抄到用户表，而且操作简单，成本比任何方式都低，并且可以及时了解用户用量 1-3。随着我国电子信息和科学技术的迅速发展，电力企业得到了极大的发展，GPRS远程自动抄表技术对于供电企业提高用电营销管理水平、增加企业经济效益和获得较大的社会效益来说，意义重大。按照公司的发展规划，随着智能电表的大量推广，现场智能表计安装数量的不断增加，并且受远程自动抄表系统通信信道等客观条件限制，自动抄表数据无法实现准确率100%，需要人工现场补抄；为保证远抄数据的准确性，每三个月需要进行现场核抄。对这些表计的现场管理和
17、数据采集，以及当GPRS网络出现异常时的现场应急抄表，都成为供电公司急需解决的问题。由于现场智能表计数量的不断增长，会出现各种故障，如用户在代收网点购电后，电卡没有输入电字导致写卡不成功、读写卡电量异常、电卡损坏等。如何减少用户在遇到故障时的等待时间以及到营业厅处理电卡的次数，提高优质服务水平，也成为了现阶段急需解决的问题之一。现场抄表及补写卡器系统开发与设计是运用计算机技术、红外抄表技术，开发智能电表的现场补抄、读写卡的终端，实现现场实时下载补抄任务，并实时将补抄数据传回SG186 系统、现场分析和处理电表卡故障、现场补写卡。实现抄表智能化，减少人为抄表错误。提高优质服务，减少用户到网点处理
18、卡次数。让用户在家就能了解电表的运行情况。在家就能处理电卡故障。让用户更亲切的体会到我们的优质服务。1.2 课题研究动态国外在这方面的研究比较早，自动抄表系统的理论和技术目前己经比较成熟，在发达的国家如美国、日本、英国等国家基本都实现了自动远程抄表 4-6。自动抄表系统中关键要解决的问题是数据通讯问题，因而远程集中抄表系统也随着各种通讯方式的发展而不断发展起来。现阶段远程集中抄表系统中的通讯方式主要分为有线信道通讯、无线信道通讯和电力线载波信道通讯。1.2.1 有线信道集中抄表系统通常由一个采集终端通过RS一485总线 7-10采集几十块电能表的数据，电能表为具有 RS- 华北电力大学硕士学位
19、论文1485输出口的电子表或加装电能量数据采集模块的机械表，采集终端通过专用电缆（如专用电话线）或RS-485 总线，将采集的电能量数据送入中心，进行数据集中和处理，抄收区域较大时，多个集中器可以级联，一般由最上一级集中器通过调制解调器接入公用电话网，由此传送到供电企业的电能量抄收 11。1.2.2 无线信道集中抄表系统美国早在70年代就己经开始使用无线集中抄表系统，它是在每块电能表内安装一块微处理芯片，负责收集和存储电能表的累计电能量，另安装一个微型无线收-发信机。电力公司的抄表员通常持车载式无线抄表器，到各个区域（半径为1km 左右）进行分区集中抄表，然后回到电力公司，将抄录的数据输入到数
20、据处理机进行集中处理。这种系统的每块电能表附加成本较高，且只能为收费提供数据，不能提供用电管理所需的实时信息 12。在我国，为减少投资，一般采用相对集中的收-发信方式。用采集终端通过电缆采集16块左右电能表的数据，并进行集中处理和存储、采集终端内安装一个无线收发信模块 13。手持抄表器或移动式车载抄表器通过本身的收-发信机抄录各采集终端中存储的数块到数十块电能表数据，然后将数据信息录入中央数据处理机集中处理 14。这种方式的无线抄表系统曾有一段时间在一些地区使用。为增加用电管理功能，有的系统用数据集中器代替手持抄表器或车载抄表器，由数据集中器将抄录的小区内各户电能表的电能量数据通过公用电话网传
21、送到用电管理中心。由于一般的抄表模块不可能安装大功率的无线收发装置，且根据信息产业部1998年底发布的微功率（短距离）无线电设备管理暂行规定，对其发射功率和使用频率都有限制 15，因而这种方式的集中抄表系统现在受到了较大的限制。根据目前不少地区安装了无线电力负荷管理系统，对工业和大的商业用户可利用己安装的负荷管理终端通过RS-485接口直接读取这些用户电能表的数据，经无线信道将数据传至用电管理或负荷管理中心 16。居民用户电能表的数据可由采集终端或集中器通过有线信道进行采集，再利用负荷管理终端的无线信道传送数据。1.2.3 电力线载波集中抄表系统直接利用高压电力线作为信息传输通道已有数十年历史
22、。到70年代，美国出现能源危机后，在引进西欧音频电力负荷控制系统的基础上，开发研制出载波电力负荷监控及抄表系统17-18。80年代，以色列研制成低压电力线载波集中抄表技术，1993年首次来华进行技术交流。其主要特点是：在每块机械表中安装一块采集模块，完成对电能量信息的采集和处理，具有单向通信功能，把各分散的电能表的电能量数据通过低压配电线传到接在同一低压配电网上的若干数据集中器，然后通过手持抄收机或公用电话网将收集到的配电小区内所有电能表的电能量数据传送到用电管理中心。当通信质量不佳时，可在电能表和集中器间加装双向通信中继器，进行数据采集和中继放大。我国从1993年后开始研制载波方式集中抄表系统。19年后开始出现一些试验系统。由于低压配电网是以配电变压器为中心构成的区域供电网络，以
