时间：2023-01-21 09:10:56
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇远程抄表技术论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
一、概述
远程抄表系统是指由主站通过传输媒体对多个电能表记录的电能信息实现远程自动抄读的系统，也就是实现对电能表数据的自动采集和传输的系统。远程抄表系统主要由电能表、采集器、集中器、数据传输通道、主站系统组成。常见的远程抄表技术主要分为有线抄表技术及无线抄表技术两大类，其中，有线抄表技术主要包括总线式抄表技术、电力线载波式抄表技术；无线抄表技术主要包括掌上抄表技术、基于无线网络的抄表技术。
二、远程抄表技术中国专利申请的分析研究
2.1总体情况
截止本文的检索时间，在CNTXT数据库中以“远程抄表”为关键词对中国专利申请进行检索，从申请人类别看，企业仍是申请的主力，高校、个人也提出了一定数量的申请，还有部分申请由企业与高校联合提出；从申请人地域看，申请量在前5位的省份是广东、北京、江苏、山东、浙江，上述地区经济相对发达，对新兴技术的认知程度相对较高，知识产权保护意识相对较强，促使了较高的申请量。从2002年起，远程抄表技术的中国专利申请量保持在每年30件以上，并呈逐年增长的趋势；从2009年起，申请量增长极为迅速，从2009年的111件，到2010年的174件，再到2011年起每年保持300件以上，这很大程度上与通信技术尤其是网络技术开始走进千家万户并广泛应用于各行各业有关，同时也表明我国对远程抄表技术的关注与发展正在持续升温。
2.2 技术热点
2.2.1 针对远程抄表系统的改进
在远程抄表技术中国专利申请中，涉及针对电能表、采集器、集中器、主站系统的改进。
发明专利申请CN201510782526涉及一种反遥控窃电的智能电表，该发明提出的反遥控窃电的智能电表，在现有远程抄表功能的基础上，实现了反遥控窃电的功能，当窃电现象发生时，不但可以跳闸以保护电能，还能利用远程通信模块、载波模块向电力公司发出报警。
实用新型申请CN201220279934涉及一种自适应的电能表采集器，其具有自适应电能表的通信波特率的功能，能够自适应电能表通信规约，自适应各种通信模块，抗干扰能力强，不需另外布线，不需现场抄表，节约人力成本，提高工作效率。
发明专利申请CN201210350568涉及一种远程抄表系统中的集中器，其保证了集中器中提供的时间精准可靠，时间计时不会存在误差，为新型的分时计费等涉及到时间的电量统计和费用计算提供了保障。
发明专利申请CN201210070176涉及一种电能计量自动化系统监控主站，其能够实现不同电能计量自动化主站之间的电量信息共享，提高系统灵活性，为业务的开展提供指导。
2.2.2 针对数据传输方式的改进
在远程抄表技术中国专利申请中，涉及对电力载波线、总线、GSM、GPRS、蓝牙等数据传输方式进行改进。
发明专利申请CN201410575920涉及一种电力线载波的低压智能抄表系统，其以电力线为通信介质，结合扩频技术的原理，具有成本低、电路简单、抗干扰能力强的特点，具有很高的实用价值。
发明专利申请CN201410689808涉及一种基于RS485总线通信技术的小^智能电表系统，该系统结构简单，成本低廉，组网简易，避免了小区工作人员挨家挨户进行抄表，极大的降低了小区物业的工作量，并且实现了小区的智能化管理。
实用新型专利申请CN201220722646及一种基于GSM网络的自动抄表系统，该系统将直读式抄表技术与无线传输技术相结合，利用无线通讯网络传输仪表数据，实现远程无线自动抄表。
发明专利申请CN201310004675涉及一种基于GPRS与物联网的远程智能抄表系统，该系统可以降低运行成本和功耗，提高工作效率，避免有线抄表系统布线施工带来的问题，提高系统的灵活性和实用性。
发明专利申请CN201310082058涉及一种基于WiFi的远程抄表数据采集系统，由于WiFi网络传输质量高、覆盖面大、费用低，该发明具有抄表数据传输准确、速度快的优点，而且运行成本低。
三、结束语
本文在对中国专利申请进行统计分析的基础上，对远程抄表技术的专利发展动态进行了分析研究，并针对远程抄表技术在中国专利申请中的技术热点进行了介绍，有助于本领域技术人员更好地了解远程抄表技术。
参 考 文 献
论文关键词：ZigBee，通信模块，无线技术，电能管理系统
0 引言
随着全球范围内智能电网建设正逐步展开，用户端是智能电网重要组成部分，用户端的核心内容包括智能配电与能量管理、智能电器、用电安全、电力计量等多个方面。目前能量管理系统都会考虑采用多种通信技术混合组网的方式，以克服现有技术固有的一些不足，从而达到满足系统性能和投资回报的要求。目前工业以太网、电力线载波及无线短距离通信被认为是AMR自动抄表系统可用的解决方案。其中无线短距离通信是一个很好的本地通信网络的解决方案，工业以太网、GPRS及CDMA等远距离通信可以作为远程通信网络，以这样方式的混合组网被公认为一种很好的解决方案。随着一种新兴的短距离、低速率无线网络技术ZigBee技术的兴起，基于ZigBee技术的本地无线自动抄表系统成为了一个热点。本文主要介绍了一款基于ZigBee技术无线模块的设计及其在ZigBee无线自动抄表系统中的应用。
1 ZigBee技术的特点
ZigBee无线技术的特点是低耗电、低成本、低数据速率、短距离、通信可靠性高。它的网络拓扑主要支持3种自组织无线网络类型，即星型结构(Star)、网状结构(Mesh)和树型结构(Cluster Tree)，特别是网状结构，具有很强的网络健壮性和系统可靠性。这使ZigBee技术在低耗电、低成本、低数据速率、可靠性强的无线抄表系统中发挥巨大的作用。
2 ZigBee无线模块的设计
本文设计的ZigBee无线模块采用导轨式安装的安装方式，可以方便地安装在35mm的标准导轨上，这使模块能灵活的安装在各类配电箱、配电柜中。其外观侧视图如图1所示。ZigBee无线模块的技术指标如表1所示。
表1 ZigBee无线模块的技术指标
ZIGBEE采集器
ZIGBEE网络终端
无线
频率范围
2.41GHz~2.48GHz
RF信道
16
接收灵敏度
-94dbm
发射功率
-27dbm~25dbm
天 线
外置SMA天线
网络拓扑
网状
寻址方式
IEEE802.15.4/ZIGBEE标准地址
网络容量
最大255个节点
通信接口
通信接口
RS485
工业以太网
波特率
9600bps（默认）、4800bps、2400bps、1200bps可选；
论文关键词：用电信息采集系统,无线传输,多功能抄管理系统
[项目背景]
随着用电信息采集系统的建设，营销管理工作推进，传统的抄表方式已逐步被远抄方式代替，实现了远程电能信息采集后，抄表员去现场的频率较之以前大幅降低，对计量装置的检查也相应减少，给不法用户提供了违约、违章用电可乘之机。
目前电费催费基本上采用人工催费、上门贴条的方式，这种方式费时费力，效率低，难以及时地完成大量的催缴工作，所以迫切需要有现代化系统解决手段来代替过去繁重而低效的催费工作，减轻抄表员催费员的劳动工作压力，提高催费成效。
制定一套基于采集平台的营销管理模式，建立多功能抄管理系统，开发综合抄表员，以适应并优化这种全新的营销管理模式，集成抄表异常处理、用电检查及语音催费功能，实现对采集平台下的抄表、用电检查、电费催费的管理优化，达到准确抄表、随时开展用电检查、及时进行电费催费的目的。
[应用前景]
综合抄表员系统采用无线及时传输数据，确保可以即时上报现场情况，营销服务平台可以根据现场情况及时派出相应工作人员进行进一步处理；提高了数据采集成功率及采集质量，及时发现并上报用违约、违章用电情况并记录了异常用电位置，并通报给用电检查人员处理，及时有效地维护了正常的用电秩序，减少了国家点能量的损失，遏制了不法分子的违法行为，提高了供电企业的社会形象。
二、项目内容
系统采用无线传输数据的方式，即时上报现场情况到服务中心平台与即时获取抄表任务。在服务平台中即可实时了解现场情况，可以及时分析现场、处理现场问题，与现场形成良好的互动。现场作业时系统会自动进行定位现场位置即时上传至中心平台，准确定位抄表异常、设备故障点及违约用电计量点位置，为后续处理提供精确的位置参考，从而保证抄表工作及用电检查工作有质量的完成。
定制新的计划后移动抄表终端可以自动获取最新计划，完成每项计划任务后抄表数据可自动上传；采集设备故障原因、现场状况、处理方法、处理结果录入后自动上传，并分类存储；能够对现场违约违章用电等异常情况拍照取证并即时上报现场情况；操作员现场操作时可以获取抄录位置，并自动上传；申请移动综合抄表管理技术专利一项；研制多功能抄表器；
项目内容：采用Android平台，开发移动抄表系统；开发移动抄表日常基础抄表模块、用电检查模块、远抄校核模块、业务变更检查模块、统计报表模块；开发移动抄表计划巡查模块，巡查内容包含电量信息复查、档案信息检查、线损管理、用电检查、安全检查；开发催费模块，包含现场催费和电话语音催费；开发移动抄表无线数据即时交互模块；开发移动抄表GPS定位模块。
1． 移动抄表日常基础抄表功能
(1) 支持最基本的电表示数抄录功能，异常的电量可以选择电表异常类型。
(2) 用户信息的详细展示可以帮助操作员快速了解每一户的详细情况。
(3) 异常情况现场拍照取证，有效的记录现场实际情况，防止客户纠缠时作为有利的证明。
(4) 预警波动即时提醒对零电量、突增突减、居民大电量的用户进行有效的提醒核查。
(5) 抄表不是一日可以完成的任务，继续上次抄表可以快速定位之前退出时抄表的界面。
(6) 即时查询用户欠费方便操作员及时通知用户尽快缴费。
(7) 系统中提供了查询用户，可以根据户号、序号和表号进行快速查询需要的用户信息。
(8) 多种统计信息直观展示了当前任务完成情况以和现场情况的统计。
(9) 自动检索满足一定条件的欠费用户，进行语音催费。
2． 移动抄表计划巡查模块
(1) 对于电量使用异常的用户进行电量复查，可以确保电表抄录错误或现场存在异常及时更正或得以处理。
(2) 对于重要的用户、最近档案发生变更的用户或抽查的用户可以进行档案检查现场情况是否一致。
(3) 线损管理可以对现场情况进行比对公变信息、关口信息与台区信息是否正确，对于错误的信息可以及时更正，保证服务平台中的数据准确无误。
(4) 可以对异常的用户或抽查的用户进行用电检查，检查现场情况是否存在异常，保证用户可以正常、安全用电。
(5) 安全检查是更为深入的一项检查，检查用户线路、表箱是否符合标准，是否存在高压安全隐患，保证用户使用正常、安全、放心。
(6) 催费管理：操作员可以查询到欠费的用户后进行上门催费或触发语音催费，通知用户尽快缴纳电费，保障用户可以正常用电。
(7) 采用远程集抄的可能会出现未抄表或不准确的问题，远抄校核可以到现场核查异常情况，以及核对指数是否一致，可以帮助分析远抄的误差率。
(8) 业务变更检查可以防止现场实际与服务平台中数据不一致的情况，根据现场实际情况可以修改更新到服务平台，保证服务平台中的数据准确无误。
(9) 采集设备故障现场处理，记录故障原因、处理方式、处理结果，并获取故障设备GPS位置，以便后续处理。
3． 无线数据即时交互模块
(1) 在服务平台中成功定制计划后，移动手持终端只需在无线环境下即可即时获取到最新计划任务。完成每项计划后，系统会自动上传到服务平台中。方便服务平台可以即时分析了解现场情况。
(2) 当遇到无线信号弱或无线信号不稳定时，操作员也可以选择USB传输模式下装或上装数据，解决了在恶劣环境下也可以正常工作的需求。
4． 开发移动抄表GPS实时定位模块
(1) 采集设备故障时，记录故障设备位置，便于后续处理；
(2) 用电检查时，发现违约违章用电情况，获取异常用电位置，提交用电检查人员进行快速定位处理。
三、采取的研究方法和技术路线
[研究方法]
1． 在PC上模拟Android环境；
2． 采用Java移动编程工具进行编程，并在模拟环境测试；
3． 最终程序从PC移植到手持终端中进行测试；
4． 实验环境测试通过后，进行现场测试；
[技术路线]
1． 移动编程技术；
2． Java 移动编程工具的应用；
3． Android移动操作系统的特性；
[技术关键]
1．采用Android作为系统开发平台；
2．使用Java 移动平台编程技术；
3．移动数据传输安全保障；
4. 实时捕获GPS当前位置；
参考文献
[1] 王映民 .TD-LTE技术原理与系统设计 .人民邮电出版社,2010,(06).
[2] 郑君里、应启珩、杨为理.信号与系统（上册）.高等教育出版社,2010（11）.
[3] 罗升阳. Android系统源代码情景分析. 电子工业出版社,2012（10）.
[4]（美）萨曼达（美）希瓦史塔瓦. 信息存储与管理：数字信息的存储、管理和保护.人民邮电出版社,2010（05）.
[5]（美）Nicholas C. Zakas. JavaScript高级程序设计.人民邮电出版社,2012（03）.
[6]（美）昊斯特曼. JAVA核心技术（卷1）：基础知识（原书第8版）.机械工业出版社,2008（06）.
关键词：负荷管理系统 通信信道 数据采集
中图分类号：TM714 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（c）-0047-02
电力负荷管理系统，又被称作电力负荷控制系统，是将现代化管理、信息技术、自动化技术等多门学科技术融为一体的系统，其主要功能是实现对电力负荷的监测以及管理的一个完整集成系统。它能有效实施对电力负荷的实时监测，改善电负荷特性曲线，降低用电高峰和低峰的谷差，实现电力负荷的最佳分布，最大程度的减小损失，最终提高从发电、供电到用电设备的利用率，对于提高经济效益，实施节约型国家具有重大的意义。
1 电力负荷管理系统的结构
传统的电力负荷管理系统一般由控制管理中心、通信通道和若干个用户终端组成，其中还包括着若干个中接点，组成一个数据采集与监视控制系统，即SCADA （Supervisory Control And Data Acquisition）系统，其结构如图1所示[1]。
1.1 控制管理中心
控制管理中心居于整个系统的核心地位，是整个系统的大脑和指挥中心，它主要由计算机网络和控制部分组成，计算机网络部分主要包括：服务器、工作站、人机交换界面（显示器），打印设备，集线器等网络设备等，控制部分主要包括数据传输信道机以及电源组成。在图一中主要是指：数据库服务器、Web服务器、应用服务器、前置机、应用工作站等设备。
数据库服务器主要作用是数据管理，即对信息进行分类汇总和统计处理，进而保证整个数据的安全可靠。数据库服务器的配置可以根据实际负荷管理需求大小来进行实际配置，但数据库服务器必须进行双热机备份。
Web服务器主要作用是提供网络服务功能，通过网络公布用电信息，同时用户也可以通过网络即时了解自己的用电情况，同时也实现催缴电费的功能。
应用服务器的作用是给各种应用服务，诸如数据访问服务、计算机联网等提供支撑。
前置机的主要作用是管理系统应用与用户终端之间的数据交换，具体包括数据的接受与采集、存储以及主服务器命令的组合、传输和用户终端数据的回收、解释工作。因此，前置机又被称为数据采集服务器。数据采集服务器的配置可以根据实际负荷管理需求大小来进行实际配置，但数据库服务器必须进行双热机备份。
应用工作站的主要功能是起到一个自动宏的作用，实现对数据库服务器的远程操作管理、用户终端信息采集管理、负荷管理系统综合应用管理以及数据分析等功能[1]。
1.2 通信信道
通信通道，顾名思义，指的是系统的通讯线路，主要作用是用来在管理中心和系统管理终端传递信息，通信信道的传递质量对于系统功能有着很大影响。
通信质量的好坏受到诸多条件的影响，比如地理、气候、环境等，一般情况下我们采用GPRS进行通信。在系统中，GPRS模块一般由CPU、无线通信模块、SIM卡插槽、扩展数据存储器等部分组成[2]，其优点是主要由移动公司负责维护，成本低，网络强，但是在一些山区部分，数据损失率较高，因此需要增加部分中继站以提高数据的传输效果，但是某个中继站如果收到不可抗力的作用，很有可能导致系统的瘫痪。
“十一五”以来，我国充分增强了基础设施建设，当前，我国固话网络以及移动通信网络基本上已经覆盖95%以上的国土面积，因此我们可以采用将有线通信技术与无线通信技术有机结合起来的通信模式。
1.3 用户终端
用户终端主要是实现实时对用户数据的监测以及数据采集，它主要包括信息采集模块和数据传输线路组成，能够实时采集到用户的用电信息、电量情况、电量记录数据，供电情况等各项用电数据，进而通过数据传输线路传送到系统管理中心。
2 电力负荷管理系统的实现的主要功能
2.1 数据采集和即时处理功能
整个电力负荷管理系统最主要的功能之一就是数据采集功能和即时处理，系统通过用户终端，实时采集负荷数据、工况数据、电量计数等负荷管理数据，进而生成每天、每月的负荷管理特性曲线，总计有功和无功电能量曲线等，为电力管理部门进行预测分析提供决策的依据。终端数据采集的来源主要是依据电能表脉冲输出、门接点、输出（计量表计、交流采样装置或其他智能装置）、开关辅助触点等[3]。
2.2 数据的记录保存功能
在实现对数据的采集之后，就要对采集到的数据进行保存，保存的主要数据有每日、每月的三相电压、有功电能示值、无功电能示值、三相电流、任务点数据以及报警事件等数据。
2.3 负荷控制、预测分析功能
电力负荷管理系统的另外一个重要功能就是实现对功率设定值的闭环控制调节、用电量设定值的闭环控制调节以及遥控等多种控制方式，在超过设定值范围的时候，系统会自动根据以往数据进行做出相应反应，如自动断电或者继电保护等。
负荷预测分析功能的实现基础就是丰富的用户用电数据，有了大量的用户数据就可以根据以往经验进行专家系统判断，自动对下一阶段用户用电水平进行评估分析，并及时作出预测分析。
2.4 远程自动抄表功能
远程自动抄表实现了抄表的自动化，其利用电子计量表的功能，自动实现数据的记录、采集，并通过电力负荷系统的数据通信信道资源和终端设备，将采集到的数据传输到控制中心，便可以实现远程自动抄表功能；同时，系统定时采集的数据也会暂时存储在用户终端中，并做到间段校正，减小误差。与传统的人工抄表相比，最大程度上地避免了人工抄表带了的漏抄、错抄等问题，也从根本上杜绝了窃电行为的发生。
2.5 事件记录分类功能
根据事先设定的事件的重要性，可以将电力负荷管理系统的事件重要性分为重要事件和一般事件，同时分类记录。
2.6 安全保护功能
用户终端必须在和管理中心保持正常通信连接的状态下，终端信息才能得到存储以及采集，用户终端在控制中心程序设定无通信状态下，自动进入保电时间，在控制中心解除锁定后，自动恢复到正常状态。
2.7 本地系统管理
负荷管理系统提供分级管理权限。负荷管理系统对提供终端的数据包括用户档案的录入、终端配置参数、控制参数和限值参数的设置以及查询等；系统能够实现对通信设备的管理，主要是指通信信道管理、中继站管理以及参数配置等；系统实现对运行状况监测，对终端、主站和中继站的运行状态进行显示、统计分析，对事件进行自动记录；系统实现对多种数据不同采集方式的采集，实现电能量数据采集的准确性、及时性、完整性以及可靠性。通过系统提供的多功能的负荷监控手段，可以动态监测用户负荷，并根据需要进行有效控制。另外，系统还能进行负荷数据的深层次综合运用，并实现数据开放和数据共享。
3 结语
电力负荷管理系统是一个开放的，不断发展的系统，在这里我们仅仅是讲述了系统的结构以及实现的主要功能，对于我们实现电力负荷的全程自动化运行还尚欠火候，我们可以推断，电力负荷管理系统会朝以下几个方向发展。
3.1 系统通信技术多样化
在传统系统中我们一般采用GPRS，但是在以后的系统中，随着数字通信技术的不断发展，通信手段必将多样化，信号更强，保密性更好是一个良好的发转方向。
3.2 专家系统应用更加广泛
未来系统更加智能化，专家化，一个完整的系统必将是一个闭环反馈系统，系统运营中出现的问题，由计算机分析，采用一个更加有效的控制策略，即专家系统。
3.3 用户终端更加多元化
一个开放性的终端，将实现每个家庭，每个用户的实时管理，人机交换操作，以达到节约电能，实现最优运行效果。
参考文献
[1]董高原.电力负荷管理系统的研究与实现[D].硕士学位论文，华北电力大学，2006（1）.
[2]张睿.电力负荷系统的设计与实现[D].复旦大学硕士学位论文，2011（2）.
[3]谭刚.电力负荷管理系统的设计、分析与研究[D].重庆大学硕士学位论文，2003（11）.
此无线抄表系统采用分布式体系结构，电力局抄表中心与农电工抄表器之间数据的采集采用星型结构；集中器与采集器之间数据的采集采用网状网结构。在基于GPRS抄表器下的无线远抄系统中首先通过抄表器进行电表表码的采集，采集后将数据存储到抄表器内部数据库中，然后通过抄表器内部GPRS模块将数据上发至电力局抄表中心。电力局后台服务器直接通过防火墙与移动专线、DDN或者Internet等相连，服务器具有外部IP。GPRS抄表器Modem登录到GPRS网络后，通过中国移动的接入点获得外部IP，建立访问接入点网络的通道。然后，GPRS抄表终端Modem通过连接通道，连接到电力局，电力局后台服务器就可以记录各个无线抄表终端客户端的连接信息了。至此，GPRS抄表终端Modem和电力局后台服务器就实现了相互之间的数据信息传输。
此无线抄表器主要应用以下相关技术：ARM芯片，WindowsCE系统，SQLite嵌入式数据库，红外通信技术，GPRS通信技术。设计内容如下：
1.硬件设计
基于GPRS无线抄表系统的抄表器应用系统硬件部分的设计，主要是基于ARM的嵌入式开发板为主，配以交叉开发用的PC机Windows平台和烧写下载用线等设备，完成开发后，目标硬件板可脱机单独运行工作。ARM2410核心板配以ARM9处理器芯片S3c2410，控制着 LCD液晶屏、以太网接口、USB接口等硬件资源。GPRS模块、打印模块，作为独立的部分，通过串口连接到ARM开发板上达到整个系统无线传输和打印功能的实现。
2.抄表器红外部分设计
所设计的红外部分符合红外传输方式的特点。抄表器中红外芯片与CPU之间通过串口进行数据传输，遵守RS-232电平规则，接口形式为9芯针插座，工作方式为全双工。通讯座机的RS-232接口参数，接口电平符合RS-232标准接口电平规定。红外通信协议物理层采用了IEC1107中的光学接口部分，同时吸收了我国当前电力系统中普遍采用的RS-485 标准的串行电气接口和调制型红外光接口；链路层中的字节格式、帧格式参照IEC1142中的有关内容；树状结构的数据信息编码格式参考IEC1107有关内容；数据域传输时采用余3编码原则；在数据分组、标识编码方面保证了传输数据的快捷方便，兼顾了信息的可扩充性。
3.GPRS传输设计
GPRS无线数据传输流程：首先通过抄表器红外模块进行抄表将抄表返回值记录下来；然后由抄表器程序控制GPRS模块的电源，以决定是否进行无线数据传输；待开机成功后，查询网络是否注册成功；成功后即可建立模块与电力局抄表中心服务器的连接，根据需要发送一定格式的心跳信息。
无线传输数据格式采用帧格式。具体指令功能采用AFN功能码。不同电表类型数据在KN处进行细分标示，在确定电表类型后，抄表器将采集数据值上发。数据传输协议是实现整套系统数据传输的重要依据，只要抄表器和电力局抄表中心进行匹配的数据交流，才可以完成整套系统的实现。在抄表器中需要建立用户登录表存储登陆名和数据；电表表码记录用来存储抄表情况与抄表状态。本设计中移动抄表器主要使用的数据库表主要有：抄表器抄表记录表，系统登录表和参数表。
开发首先要按照WinCE的工程向导创建一个基于模拟器的工程，当工程创建完成后，需要编译WinCE，编译完成后，需要配置连接属性，就可以将WinCE下载到模拟器上面运行。如果要想使在模拟器上运行的WinCE具有网络连接，可以选择绑定某个网卡，也可以选择绑定当前PC的网卡。选择在模拟器上运行时所支持的串口，还可以获得打印信息。最后模拟器配置完成后，WinCE的image就会被下载，就可以在模拟器中运行。
系统在全部环境稳定可靠的情况下，整套系统的测试结果如下：
在进行网络系统通信测试时，发现GPRS连接出现不稳定情况，传输数据时常导致丢帧现象，经查阅资料发现目前移动网络信号存在不稳定现象在一段时间收费终端不与主站进行通信会导致网络连接异常。需要在程序中加上终端定期发送握手通信的数据，既心跳帧，为是程序灵活性增加程序中涉及流量的使用所以程序提供用户选择心跳时间的接口。用户可以自行设定心跳时间。
在测试红外抄表的过程中，将程序保存在数据库中，但存储数据过多会导致执行速度慢，查询时间长的问题，所以将缴费成功的数据备份到备份库中，再将这些用户删除掉。
论文关键词：电力线通信；设备
论文摘要：随着社会信息化程度的提高，网络已成为人们生活中不可缺少的一部分。网络接入带宽迅速提升，以适应大容量、高速率的数据、视频、语音等高质量的信息传输与服务。目前常用的宽带接入方式有电话拨号（即XDSL）方式、有线电视线路（CableModem）方式、双绞线以太网方式，随着科技的迅速发展，电力线通信已成为一种新型的宽带接入技术，并且有着良好的发展前景。
电力线通信简称PLC（PowerLineCommunication0）是利用配电网低压线路传输多媒体信号的一种通信方式。在发送时利用GMSK（高斯滤波最小频移键控）或OFDM（正交频分多路复用）调制技术将用户数据进行调制，把载有高频信息的高频加载于电流，然后再电力线上传输，在接收端先经过滤波器将调制信号取出，再经过解调，就可得到原通信信号，并传送到计算机或电话，实现信息传递。类似的电力线通技术信早已有所应用，电力系统中在中高压输电网(35千伏以上)上通过电力载波机利用较低的频率以较低速率传送远动数据或话音，就是电力线通信技术应用的主要形式之一，已经有几十年历史。
PLC接入设备分局段设备和用户端PLC调制解调器。局段负责与内部PLC调制解调器的通信和与外部网络连接。在通信时来自用户的数据进入调制解调器后，通过用户配电线路传输到局端设备，局端设备将信号解调出来，再转到外部的Internet。该技术不需要重新布线，在现有低压配电线路上实现数据、语音、和视频业务的承载。终端用户只需插上电源插座即可实现因特网接入，电视接收、打电话等。同样电力线通信技术也可应用于其他相关领域，对于重要场所的监控和保护，一直需要投入大量的人力和财力，现在只需利用电源线，用极低的代价更新原有监控设备即可实现实时远程监控。目前电力系统抄表,基本上主要依靠人工抄表完成。人工抄表的准确性、同步性难以保证。同时由于抄表地点分散，表记数量众多，所以抄表的工作量巨大。基于电力线路载波(PLC)通信方式的自动抄表装置，由于不需要重铺设通信信道，节省了施工及线路费用,成为现代电力通讯的首选方式，使得抄表的工作量大大减少。近年来居民小区及大楼朝智能化发展，现在的智能化建筑已经实现了5A。但是这些不同的系统自动化需要不同的网络支持；给建设和维护网络系统带来了巨大的压力。借助电力线通信技术，无论是监控、消防、楼宇还是办公或者通信自动化都可以利用电力线实现，便于管理和扩展。
电力线通信主要优势：
电力线通信有无可比拟的网络覆盖优势，我国拥有全世界排名第二的电力输电线路，拥有用电用户超过10亿，居民家里谁都离不开电力线；显然连接这10亿用户的既存电力线是提供上网服务的巨大物质基础。在广阔的农村地区，特别是那些电话网络不太发达的地区，PLC更有用武之地，毕竟电力网规模之大是任何网都不可比拟的。虽然这些地区上网短期需求量并不大，市场发展成熟较慢，但会存在电力线上网先入为主的局面，对PLC的长远发展和扩展非常有利。
电力线通信可充分利用现有低压配电网络基础设施，不需要任何新的线路铺设，随意接入，简单方便的安装设备及使用方式，节约了资源和费用，无需挖沟和穿墙打洞，避免了对建筑物和公共设施的破坏，同时也节省了人力，共享互联网络连接，高通讯速率可达141Mbps（将未通过升级设备可达200Mbps）。PLC调制解调器放置在用户家中，局端设备放置在楼宇配电室内，随着上游芯片厂商14M产品技术相对成熟。PLC设备整体投入不断下降，据调查当前14M的PLCModem产品其成本已降到普通的ADSL接入猫相仿的水平，而局端设备则更便宜。由于一般一个局端拖带PLC调制解调器的规模为20-30台，因此随着用户的增长，局端设备可以随时动态增加，这一点对于运营商来说，不必在设备采购初期投入巨大的资金。因此也有宽带网络接入最后一公里最具竞争力的解决方案之称。
电力线通信的缺点
传输带宽的问题。PLC与电话线上网从本质上讲并没有区别，都是利用铜线作为传输媒质，铜线上网的最大问题是不能解决传输带宽问题。虽然14M的产品已经成熟，但电力线上网是共享带宽，若同一地区多个用户同时上网则数据传输速度将会相应降低，如何保证用户能够获得足够带宽成为挑战噪声安全性问题。由于电力网使用的大多是非屏蔽线，用它来传输数据不可避免的会形成电磁辐射，从而会对其它无线通信，如公安部门或军事部门的通信造成干扰；再次电力线上网存在不稳定的问题，家用电器产生的电磁波对通信产生干扰，时常会发生一些不可预知的错误。与信号洁净特性恒定的Ethernet电缆相比，电力线上接入了很多电器，这些电器任何时候都可以插入或拆开，并机或关闭电源。因而导致电力线的特性不断变化，影响网速。
衰减问题。与以太网接入或者ADSL接入不同，尽管PLC接入可以选择家庭内任意电力插座联接到Internet，但是就目前而言，由于衰减因素仍然存在，不同接入点的带宽是不一样的，如果家庭比较大，那么在最远处接入，带宽衰减将非常明显。其次大部分情况下，PLC数据需要通过电表传输，带宽往往在这里产生非常大的衰减，这成为PLC的技术瓶颈之一，有专家表示主要问题在于电表的设计，而不是PLC自身的技术因素，但由于电表是既有产品，不可能对其大规模换用，所以只能通过PLC产品自身技术来克服PLC衰减问题。
目前我国在沈阳及北京多个小区开通了多个PLC接入试验网络，主要以2M和14M带宽接入为主。由于法律、服务、技术指标等影响，还没有大规模的商用PLC系统投入使用。随着科技的进一步发展，相关技术将逐步得到有效解决。最近国电科技推出的200Mb/sPLC接入方案具有布线简单，电磁辐射低，价格便宜等优点，在接入带宽及稳定性方面有了重大突破，具有强大的市场竞争力和广泛的市场前景。电力线通信技术毕将得到广泛应用发展。
摘要：介绍了光纤通信技术在华北油田电网的推广应用，讲述了项目的系统组成和规模、传输设备的功能特点、项目成效和应用价值等。
关键词：电力通信；ADSS光缆；SDH传输系统
电力通信是为了保证电力系统的安全稳定运行应运而生的，它同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。因此，要求电力通信应具有很高的可靠性。目前，光纤通信在电力载波通信、微波通信、一点多址等诸多通信方式中日显优势，已成为电力通信网的主要传输方式。它是以光波为载体，以光导纤维为传输媒质，将信号从一处传输到另一处的一种通信手段。它具有传输的信息量大、距离远、频带宽、质量高、抗干扰及辐射性强等许多优点，是集语音、图像、数据通信为一体的综合传输系统。
随着华北油田变电站无人值守项目的实行，电网专业化管理的进一步深化，电力通信专网在整个油田电网运行管理中的地位越来越重要，积极采用新技术和新设备组建电力通信专网已是十分紧迫的任务。在此背景下，自2007年以来，华北油田进行了电力通信专网的统一规划和建设，建成了以光纤通信为主，微波和电力载波为辅的通信系统。
1系统组成、规模及维护
1.1系统组成
（1）全介质自承光缆——ADSS（AllDielectricSelfSupporting）。ADSS光缆在输电线路上广泛使用，特别是在已建线路上使用较多。它能满足输电线跨度大、垂度大的要求。其特点是：①张力理论值为零；②为全绝缘结构，安装及线路维护时可带电作业，这样可大大减少停电损失；③其伸缩率在温差很大的范围内可保持不变，而且其在极限温度下，具有稳定的光学特性；④耐电蚀ADSS光缆可减少高压感应电场对光缆的电腐蚀；⑤ADSS光缆直径小、质量轻，可以减少冰和风对光缆的影响，其对杆塔强度的影响也很小。
（2）SDH传输系统。本项目SDH传输系统具有灵活的设备配置：STM-16／4兼容设备，支持网络设备从622M到2.5G的在线升级，具备高低阶20G全交叉能力。具有强大的组网能力支持Mesh组网，网络节点即插即用。支持SDH业务、PDH业务、以太网等多业务接口，单子架可实现1×STM-16四纤环或2×STM-16二纤环，可支持Mesh网络中多达40个光方向的组网；具有完善的网络生存机制和完备的设备保护机制。
（3）同步时钟系统。同步时钟源包括：线路时钟源、支路信号时钟源、2个外同步时钟源。每个站点可以从两个方向提取时钟，对这两个方向时钟设置优先级，当高优先级的时钟质量低于要求时，自动跟随另一个低优先级的时钟，以此对同步时钟建立起时钟保护自愈环。21写作秘书网
（4）网管系统。本项目网络管理系统实现了对整个传输和接入设备的统一管理。网管放在电力调度中心，提供网络拓扑、配置、安全、系统维护等管理功能，支持软件在线升级。
（5）PCM接入系统。PCM接入系统具有集中网络管理能力，与SDH传输系统统一网管，具有大容量的交叉连接矩阵，是一种SDH设备延伸的业务接入。其接口丰富，极大丰富了业务的灵活接入，扩充了传输业务的特殊要求。
1.2系统规模
华北油田现拥有变电站43余座，依据油田电网各变电站分布情况，以电调中心和四个集控中心为支点建立主干光纤环网通信网络，再经光缆向35kV变电站辐射，35kV变电站之间串联运行，力争实现双光纤环路，为集控化的智能电网建设提供通信保障。1.3系统维护
SDH系统的维护主要是对光线路和设备的维护，具体如下：
（1）光缆线路情况：包括光缆的长度、芯数、接头、跳纤及光纤的衰耗值、备纤等各方面情况。
（2）设备情况：主要包括设备的型号、配置情况、机盘功能、接口情况、面板上各种告警灯和指示灯的显示情况及组网情况；光端机的各种测试指标；设备供电电源情况；ODF架、DDF架、VDF架及网管系统的应用情况。
（3）仪表、工具情况：SDH光传输系统常用仪表有：光功率计、误码仪等。要熟练掌握这些仪表的功能及使用方法。
2项目成效
华北油田电网光纤通信规划建设为无人值守变电站的现代化自动化管理和运营提供了先进的通信手段，为油田电网的管理和运行提供了充足可靠的综合业务接口及传输通道。具体来讲：
（1）满足了各站点调度电话对电路的需求。中心调度、各集控站调度、无人值守变电站之间的电力调度专用电话传输有了稳定可靠的通信电路来作为保障。
（2）满足了电力自动化系统对电路的需求。电网生产实时数据等电力自动化信息对通信系统的要求越来越高，本通信系统为其提供了标准和足够的数据接入接口，并保证了自动化数据信号的实时和无误传输。
（3）满足了监控系统对电路的需求。今后油田各个变电站将逐步向无人职守的方向发展，广泛采用变电站远程图像监控技术是变电站自动化建设的发展趋势，本通信系统为其预留了高速视频监控通道。
（4）满足了远程抄表系统对电路的需求。油田的电量远程抄表系统在不断建设和发展，本通信系统为其提供了相应的专用数据接口和通道。
关键词 嵌入式系统;局域网;无线传输
中图分类号TP393 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)31-0245-02
0 引言
目前,嵌入式系统的各种成熟的产品都已经广泛应用于家电、通信、工业控制等领域。目前,应用最为广泛的领域诸如信息电器、移动计算设备、网络设备、工控、仿真、医疗仪器等。此外,随着Internet用户的不断增多,嵌入式系统今后的发展无疑要面向系统化、网络化。随着数字化通信,数字化家电和控制领域等巨大需求的牵引下,嵌入式系统的发展如火如荼,伴随着集成程度的不断提高,嵌入式系统已愈加趋于智能化,开发嵌入式智能系统必然是未来嵌入式系统发展的方向。
本论文主要针对目前研究广泛的局域网无线数据传输系统,利用嵌入式技术进行系统开发设计,以期实现无线局域网数据的传输,并以此和广大同行分享。
1 局域网无线传输嵌入式系统硬件设计
1.1 系统结构设计
该系统为一个时分信道的局域无线通信系统,由若干终端(公共信息终端机)和一个中心站(公共信息服务器)组成。每个终端只与中心站进行点与点通信。
中心服务器可以采用性能较高的32位CPU/MPU,可以使用键盘输入和LCD接口;有丰富的I/O资源,比如USB,Ethernet接口。用户可以通过TCP/IP和别的主机或Internet联网。中心服务器具备较大的信道容量,并且有良好的扩充性。中心服务器的发射功率,灵敏度,通信速率与无线收发模块有关。用户终端采用智能电源管理技术,具备较低的功耗和较小的体积。系统的框图如图1所示。
图1系统的硬件结构框图
在本系统实际应用中,无线终端对处理速度有严格的需求,仅靠单DSP系统已经不能适应超大运算量的要求,尤其是在运算量大,处理复杂,数据吞吐量也很大的情况,必须采用实时性强、精度高和具备高数据吞吐量连接网络的大规模并行处理系统。在本系统中采用DSP并行处理系统来实现。它是一种可重构的、可扩展的通用系统,一方面,可以通过灵活的软件编程来适应处理问题的变化和算法的发展;另一方面, 可以通过简单的硬件扩展来适应处理规模的变化。
1.2 并行DSP处理系统架构设计
目前的嵌入式系统开发,许多并行处理系统采用共享总线来实现一种共享存储器通信机制。这种共享存储器通信机制虽然仍被用来实现处理器间的数据传输,但是却已经慢慢显露出它的不足。只要系统中处理器的数目不是太多,整个系统的数据吞吐量不会受到太大的影响。然而,今天的大多数处理器(如SHARC)都是单周期机制,即对存储器的存取都发生在一个时钟周期,这样,处理器都连接到一个共享存储器的系统中,势必存在着总线竞争问题,存储器的数据吞吐量受到很大的影响。
为了解决上述问题,在本论文中,通过一种称为“初级/次级”总线网络的思想可以缓解这种总线竞争。在该系统中,先由一个背板总线作为初级总线体系,DMA控制器及FIFO构成的桥接电路使初级总线和次级总线彼此分离,每个次级总线都与系统中的一部分DSP处理器及存储器相连,这部分DSP之间通过次级总线形成相邻的模式,彼此通信只需要通过次级总线,不用影响初级总线和其他次级总线,从而缓解了对共享总线的竞争。在该并行处理系统中,位于初级总线上的某个处理器发起一次数据传输操作,这里假定初级总线和次级总线的数据吞吐量是不同的,桥接电路起到了数据缓冲的作用。
2 嵌入式系统软件的设计
由于该局域网无线数据传输系统采用uClinux 操作系统管理系统的资源,相对于传统的单片机,更类似一台微型计算机系统,具有更强的性能和不同于传统单片机的软件设计方法,其软件结构包括加载程序、uClinux内核、系统调用接口和应用程序。
加载程序负责在加电后对微处理器进行必要的硬件设置,初始化内存,并把uClinux 内核映像从Flash 中复制到内存,把控制权交给内核,使内核运行,最终使应用程序运行。uClinux内核作为应用程序控制系统硬件的接口,提供应用程序对硬件的间接访问,在具体设计中,对微处理器中内置A/D 转换器的操作、对键盘的操作以及对LCD的操作由在uClinux下编写的设备驱动程序完成,这些驱动被编译进uClinux 的内核。
基于μClinux应用系统工作时,首先对CPU初始化,接着进行操作系统初始化,主要任务控制块初始化(TCB),TCB优先级表初始化;空任务的创建;新任务创建,并可在新创建的任务中在创建其他的新任务,最后调用OSSTART()函数启动多任务调度。
3 结论
本文对嵌入式系统的设计与开发进行了初步的探索,设计了一种运用DSP和嵌入式实时操作系统中移植的方法来实现的局域无线数据传输系统,该系统可以应用在电力监控、电力抄表、导盲、气象监测、工业控制、金融无线交易系统、交通图像实时监控系统、煤矿安全系统等诸多领域,具有较强的实用价值,因而是值得推广的,同时这些研究也为后续的研究工作打下了必要的基础。
参考文献
[1]唐伟,张建波,范文宾.基于GPRS技术的远程抄表系统设计[J].电力系统通信,2004(11):38-40.
对此进行简要分析。
[关键词]提高；抄核收智能化；管理水平；电力公司；发展
中图分类号：F426.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）22-0290-01
近年来，国内电力企业的电费管理工作已获得一定的成就，但是电费的管理模式仍然相对落后，与欧美国家的管理模式存在一定的差距。现阶段人们对用电量的需求与日俱增，用电的方式也多种多样，而且电力产品价格的层次也被拉开距离，在电费的管理工作中毫无疑义增加了不少的困难。所以，对目前电力企业电费抄核收管理的状况一定要引起足够的重视，若是发现其缺失，应当第一时间采取切实有效地措施进行创新，这是每个供电企业摆在面前一定要重视的问题。随着我国电网企业使用与推广智能化装置系统，现阶段电力局对电费抄核收工作越来越重视。由于传统的手工电费抄核收工作存在诸多的缺点，已难以满足当前的发展需求。所以，为了能够适应当代人们的生活需求与企业未来的发展，电费的抄核收工作一定要紧跟时代脉搏，同时应不断地创新管理模式，从而能够实现供电企业经济效益的最大化。
一.我国电力智能化的现状
我国是―个人口大国，对于一切资源的需求度也是非常高的，但是资源的有限性与人口之间的矛盾还是比较明显的，其中最为普遍的就是电力资源与水资源等。就拿电力资源为例，无论是在工业生产上还是在人们的日常生活之上，电力资源的需求量是比较高的，所以这也就间接的造成了我国对于电力资源发展以及管理的关注以及更新。
其实，我国电力智能化的起步相对于一些国家而言发展是比^早的，其中应用的最为普遍的就是智能电表以及抄表工作之中抄核收自动化技术的运用。但是由于我国技术发展的局限性以及一些电力资源方面的专家学者多追求理论研究，以及学术论文的撰写而忽视了技
术的创新，从而导致了我国电力智能化发展的滞后性以及技术多引进于国外发达国家的局面。而且这在一定程度之上也限制了我国的电力事业的发展以及创新。
二.我国电力营销中存在的问题
就目前我国国家形势来讲，我国的电力市场出现了部分垄断的情况，我国电力市场中并没有能够与电力公司匹敌的对手，并且电力公司目前的管理形式较为单一，这促使许多供电公司的专职销售人员十分匮乏，并且其中只有较少高素质的销售人员，整体上都缺乏专业人士的指导，并且没有专业人士的调查结果，也不能够很好地了解当前我国电力使用情况。这些不利因素都导致了我国电力企业整体都不容乐观。与此同时，电力企业缺少适当的刺激与有效的营销动力。目前，我国供电产业在市场上占有的比例较大，只有少部分个体户加入到了电力开发的活动当中，其规模还不够大，并且开销巨大，不能够有效地促使竞争市场的竞争率提升，也不能够推动电力企业的改革。
由于受到了传统经济意义体制上的约束，供电人员的服务意识明显有所局限，很多供电产业的营销模式较为薄弱，并且经常处于被动状态，如果不能主动接触客户，只是被动地等待用电客户上门寻求服务，那么供电产业将会中断，很多供电产业管理人员的意识还停留在原始的供电管理模式，并没有转变到现实经济体制下的营销模式中来，与终端用户的要求有所出入，导致供电企业的基础设施和基础管理工作不到位，且用户所需的信息无法进行共享，更有一些企业的业务无法正常进行运转。
二.提高抄核收智能化管理水平的制胜策略
（1）全面推行数据计量采集，创新抄表管理模式
对人员职责与业务流程进一步细化，对采集覆盖范围内的高、低压用户，统一实施远程自动抄表方式，使数据计量全采集得到实现。为更好更快地提高自动抄表准确率，完善营销应用系统的各种业务功能，在抄表核算过程中，人工核对档案可改变为提前对档案的正确性自动进行分析；人工制定抄表计划、数据准备、数据抄录等工作可改变为集中自动处理；人为监管可改变为集中监控实时处理过程；人工复核可改变为系统提前智能复核分析，从而实现了实时高效、集约智能的抄表管理模式。
不断强化抄表管理，使核算应用水平得到有效提高。根据每月监督抄表情况，若发现异常情况时须现场核实加以处理；严格认真根据采集数据进行核算电费，坚决杜绝一些人为调整底码现象的出现；严格按照规定执行轮流调换抄表工作人员。
（2）优化抄核作业流程，实施智能核算电费
积极组织开展智能抄核试点工作，对于居民客户用电选择系统自动核算以及人工处理异常的手法，而对于非居民客户用电可选择系统和人工结合的核算方法，核算系统可全面组织进行梳理核算规则项，同时对工作职责与业务流程有所清晰，让系统权限设置等问题得到有效规范，认真寻找出工作方面的薄弱之处以及进行有效管控，对电费核算及校核信息系统规则有所完善，能够使智能化核算能力得到一定的提高，从而可以使电费抄核管理水准获得很大程度的提升。
（3）积极实施自动对账业务，提升电费账务处理自动化水准
以建设银行作为一个试点，积极实施账务对账及记账自动化业务，让账务自动化管理水准得到一定的提高。以营销业务系统作为一个基础，经由编制符合要求的接口程序，制定相关的业务规范，让营销系统数据与银行数据两者之间的关系创建关联，可以从营销系统中获得准确解款单数据，还能够实时地从银行中获得正确的进账单数据，使电力收费信息与银行回单自动销账及到账确认得以实现，营销系统到账确认之后能够接收到信息自动生成记账凭证，同时可以对科目汇总账、明细账进行自动登记。营销系统经由接收银行数据之后，全自动给予每条银行对账单独有的票据号码，按照网银记录与记账凭证进行自动检核，然后可生成银行存款余额调节表。对营销系统在途资金、银行资金的使用、银行未达账项与电费回收情况能够实时进行掌握，从而能够使资金管理水平得到提高。
（4）积极开拓缴费方式多元化，提高优质服务水准
积极拓展缴费方式多元化，对社会上资源应当充分加以利用，实施代收电费业务。尽全力积极推广智能互动网站的应用，让网上缴费方式得以实现；与建行、工行、农行、邮政储蓄银行等进行友好合作，使银行代扣电费、电话缴费、手机微信缴费得以实现；同时还可以支持支付宝网上缴费等方式。
结束语
随着社会的发展以及人民生活水平的逐渐提高，抄核收工作在原本工作条件和工作要求上展现了比较大的改变，要求也越来越高，已经逐渐由全人工转化为网络通信时代，应当学会利用各种现代化的装置以及技术手段，通过辅助系统提供的数据信皂尉我们的抄表、算费以及收费工作进行监控，便于提高抄核收工作质量和管理水平，为优质的服务工作提供最有力保障。要顺应信息化发展的需求，通过先进技术系统的实施来跟上时代的发展，达到电费抄核收管理模式的不停创新。供电企业应当要对现阶段电费的抄核收管理现状采取认真的解析，当发现问题时要采取措施加以及时解决，争取让企业的管理与运营更上一层楼。
参考文献
论文关键词：强化；实训教学；提升；技能水平
随着我国农村电网电力设备越来越先进，电力设备智能化程度越来越高，打造一支优秀的高技能农电人员队伍，肩负起农村电网运行维护、建设与发展的责任意义重大。江苏省电力公司也在“十二五”实训规划中明确指出，要构建一个“开放式、全覆盖、高层次、精品化”的“大实训”格局。
目前，江苏省农电人员总数为46000余人，其中中级工43100余人，高级工2400余人，技师64人。江苏省连云港职业技能训练基地担负着全省农电人员的单元制实训及技能鉴定工作，其中高技能实训作为一项核心工作，今年以来已完成了2000余人的高级工实训鉴定、200人的技师实训及鉴定工作。在多年的教学实训中，就如何做好农电人员的高技能实训工作，进行了以下几方面探索与实践。
一、明确实训方向，拓宽实训思路，满足实训需求
在进行农电人员高技能实训中，根据国家颁布的《农村配电营业工》的职业鉴定标准、省电力公司的各项实训考核标准，根据其岗位要求，加大了高级工到技师的高技能实训、考核、鉴定力度。结合当前农村供电所的实际工作需要，从实用性出发，为达到效果最大化，构建一个农电人员从初级工、高级工、技师、高级技师的阶梯式人才结构。主要做法有以下几点：
（1）实训人员上，精选一批具备资格的、关键岗位的人员进行高层次的技能实训。一般通过普考、调考、推荐等多种形式选拔人才、重点实训，提高他们的业务技术整体水平，使其成为各个重要工作岗位上的技术骨干，成为高技能人才。农电人员作为电力企业的重要组成部分，从事的运行维护管理工作越来越多，技术要求越来越高，作用越来越大，地位也越来越重要。因此，打造一批高技能的优秀农电人员，是教学实训的一项重要工作。
（2）实训内容上，做到使农电人员具备一人多能，一岗多职的能力，不断提高他们的整体素质。在全国农电人员实训大纲中，要求农电人员应具备法律法规、电工基础知识、配电营业操作技能、职业道德和优质服务等四个方面的知识。农电人员是一个综合性岗位，他们担负着供电区域内的高、低压电力客户的用电业务受理、抄表、收费、事故抢修、内外线施工、低压装表接电、运行维护等工作，又要开展优质服务。因此，无论从工作需要出发，还是从企业发展的角度，加大实训力度，不断提升农电人员的各个层面的技术知识水平，是电力行业不断发展，不断创新的需要。
（3）实训中坚持高要求、高标准。根据国家电网的有关标准，企业的实际需求，在配电运行、装表接电、营销抄核收三个专业方向，编制了中级工、高级工、技师的农电人员单元制实训教材。现行的农电人员管理体制中，一部分人员是由农民工组成的，文化水平、各项工作技能比较低。虽然近几年通过考核选拔，招用了一些大学毕业生，但其整体素质仍然参差不齐，技能操作水平与现代电力企业的标准要求有着很大的距离。因此，我们在配电运行、装表接电、营销抄核收三个专业方向开办了单元制实训班。实训人员必须参加四期实训，完成从电工基础理论到各个专业的严格实训，并通过各专业的技能考试和理论考试。
（4）实训形式不拘一格，灵活多样。采用不同形式、不同方法，因地、因时、因人而定。根据各个单位的不同特性，开设了网络学院，开发了“农电人员教学实训、考试系统”，利用多媒体技术，进行全方位的理论技能训练。可以在各市、县、局及营业所远程操作，实训内容全面，涵盖了农电人员所需的各专业方向知识及考试题库，利用三维动画、摄像等技术形象地制作了电工基础知识和多项技能操作项目的课件，理论联系实际，简单易学。
（5）实训过程中处处从企业的需要，工作的实际出发，实实在在地抓好每一项目实训工作，对每一个环节的内容都落到实处。结合农电人员的具体情况，进行针对性的实训，不搞形式主义，不搞一刀切，落实实训效果。通过实训，有效地提高农电人员的整体综合素质，培养他们的学习兴趣，促进他们的学习自觉性，形成由“让我学”到“我要学”的转变。
考核中，“严”字当头，严格考试考核。成立了专门的考评机构，由省公司、上级主管部门、专业机构和各个专业的专家组成，有统一的考核标准和要求，必须通过配电运行、装表接电、营销抄核收三个专业方向单元制实训，并考试合格的人员，才能进行技能鉴定。在鉴定中，坚持一严到底的原则。树立“严”是爱，“松”是害的思想。针对电力这一有着高危险的特殊行业，严要求就是对从业人员的生命安全负责，对国家和企业的财产安全负责。
二、加强实训管理，发挥实训师的能力，提升实训效果
参加农电高技能实训的人员，都是来自各个岗位的骨干人员，有一定的工作经验。对此，教学实训内容也从以往的教他们如何做，提升为让他们如何去分析问题，解决问题，这对老师的授课水平和教学内容也提出了更高的要求。在课程设计和教学管理中，更加侧重对实际工作能力提高的培养。我们运用先进的实训思路指导教学实训工作，做好确定实训需求、设计和策划实训、实施实训、评价实训结果四个阶段工作，并对这四阶段工作进行全程监视，发现问题及时解决，持续改进和完善各阶段教学工作，进一步地提高实训质量。在具体教学实训工作过程中，体现了以下几方面的特点。 1.实训需求到位，教学课程设计合理
由于农村电网规模大、地域分布广、工作内容多，因此实训需求也会多种多样。在实训意见征集过程中，我们充分发挥了电力企业信息系统网络优势，在网络上公开实训课程及实训资源，调查农电人员的实训需求，听取他们对实训的意见，并据此对课程的内容和教学时间都做了相应的调整，加大了实训课程在整个教学过程中的比重，理论课程改为远程网络教学模式，通过网络学院，农电人员可以不受时间和地点的限制，灵活掌握学习时间。
2.实训中做到针对性和有效性相结合
实训的对象都来自农电工作的主要技术管理岗位，有一定的工作实践经验，遵循成人学习特点，实训前要求他们带着问题来学习，教师则根据他们提出的形形的实际问题，进行归纳整理，依据教材，更好地把握教学的重点内容，使实训更好与实际相结合，提高他们解决工作中实际问题的能力，提高实训的实用性。同时，为了能够给学员提出的问题一个满意的答案，要求老师必须不断地学习新知识、新技术、新理念，提高自身教学实训能力，对实训老师也提出了更高的要求。
3.实训过程体现科学规范和可操作性
农电人员技能实训强调以技能训练为主，可以根据不同实训内容、实训对象，采取不同的实训形式和方法，使实训科目更加生动，更易于理解接受。简化知识点，使用口诀帮助他们更好地理解和掌握所学的知识。根据农电人员每个人都有丰富的工作经历、一定的技能水平的状况，在教学中，经常采用角色扮演的授课方式，加强互动，让学员从自身扮演的不同角色中，对实际案例进行剖析，发现存在的问题，找出解决问题的方法，加深印象，达到事半功倍的作用。
4.发挥实训师的能力，拓宽实训视野
实训基地的实训老师都是来自全省电力行业的专家及有丰富专业技术能力的人员。为了更好地完成高技能实训教学，我们在进行课堂教学的基础上，配合以讲座研讨、案例分析、实战模拟、辅导答疑等多种教学方式，使其更贴近实际，更注重实效。确保让农电人员在有限的实训时间内，尽快地学习到电力知识的精髓，掌握电力领域的前沿新知，提升每位农电人员自身的综合素质和分析解决问题的能力。另外，开展参观考察、拓展演练也是在教学实训中经常运用的一种教学模式。
5.加强对实训教学质量的监督管理
实训管理人员坚持每天对正常教学秩序进行巡视督导，经常随机到教室听课，到实训现场实地了解实训情况，参与重要课程教案的编写，定期举办有关教学内容、实训形式的研讨，组织试讲、听课。实现了实训过程管理常态化，使实训教学工作在控、有序进行。
三、完善实训设备，满足实训需求，强化实训效果
运用模块式、组合式、插件式技术，全能完备的教学系统，先进的技能实训设备，多功能的操作训练场地，做实做好各专业方向的高技能实训教学。
1.实训技能实训设备是提高农电人员实训质量的重要保证
职业实训基地具有鲜明的电力职业特点，所有实训项目、设备都围绕电力企业生产技术、营销服务各专业的实训需求而设立，以提高农电人员操作技能为主旨。根据实训项目的特点、实训的需求，模拟真实的工作场景，设计研发了一系列的技能训练装置和设备，制订了一系列的实训设备技术标准、实训技能操作规范、实训场地管理标准。在实训项目和实训装置的设置上，坚持一切为满足实际出发的教学实训原则，将实际工作中的各种技能精心梳理，综合集成，在一套实训装置上能够模拟多种实际工作场景，完成相关专业的多项技能教学实训需要。
2.职业技能实训基地坚持基本技能训练和专业技能训练相结合的原则
研究探讨利用计算机仿真技术，采取模拟仿真设备真实再现设备故障。电能计量装置错误接线模拟系统进行教学实训就是一个典型的例子，在实训教学中，它能够使学员直观地了解和熟悉较常见的设备故障现象，正确判断计量装置的接线情况，分析三相三线接线制、三相四线接线制计量系统的工作原理，研究现场接线对电能计量准确性的影响，进而正确计算线损、追补电量，提高电力计量工作人员的技能工作能力。
3.应用多媒体和网络远程教学等先进技术
由视频服务器和客户端组成远程教学实训系统，散布在全省各个营业部的员工都可以利用电力专用的局域网远程连接，直接远程登陆，实现交互式的远程视频教学。远程教学过程中，主讲老师可以控制，实现了教学内容的设置转变、分屏的变化、组织试卷、视频教学、网络考试等。视频服务器可以部署在省公司局网的任何位置，安装了客户端软件的PC机器或便携式笔记本，可以监控各终端的情况，允许分会场发言，转发分会场视音频，与主会场进行互动交流，具有极强的灵活性和主动性。系统支持多路混音，可以实现数据交流、桌面共享、文字聊天、文件传输等功能。
摘 要 本文叙述了监控系统的发展情况、构成情况、监控系统软件特点及监控系统的功能,从根本上改变传统维护模式。本论文共分为三节,第一节概述,简要介绍了通信电源集中监控系统的定义。第二节通信电源集中监控系统的应用的目的、优点
关键词 动力及环境监控 通信电源 智能化 标准化
一、概述
随着通信业务的迅速发展,通信设备的大量增加,需要使用大量的动力设备。动力设备不仅种类繁多,而且位置分散,无疑增加了维护的难度。维护人员不但要巡视重要局房,经常对重要的设备数据或信号进行抄表和测试,更要求能对系统出现的故障做出快速响应。
随着通信企业改革的不断深入,对维护效率的提出了更高的要求。不少局站可能无人值守或少人值守,需要通过一定的远程监控手段实时了解设备的运行状态。动力设备及环境集中监控系统正是适应这一要求,实现远程监控和集中管理,不但能有力的保障通信设备的正常运行和设备安全,同时可提高通信企业维护效率。
二、动力及环境监控系统的定义
动力设备及环境集中监控系统实现对分布的动力系统、空调系统、机房环境和安全保卫系统进行遥测、遥信、遥控、遥调的四遥功能,把现场、分散、人工的巡视和操作变成远程、集中的维护和管理。通过监控系统的实时监控、报表自动化、故障告警与处理、智能分析、数据视频联动等监测手段来提高维护管理水平,保证动力、空调设备的正常运行和机房安全。
三、动力及环境 监控系统的目的
通信电源集中监控技术在通信电源的应用,标志着通信电源的维护和管理从人工看守式的维护管理模式向计算机集中监控和管理模式转换,其目的:
1.实现少人或无人值守,实现集中维护、集中管理
电源集中监控的基本目的,是对网上运行的电源设备进行实时自动监控,实现少人或无人值守,改变过去由人员看守的落后维护方式。用准确、快速、真实的数据全面表现设备及系统的运行状况,是实现集中维护、集中管理的根本保证。在我国发达地区,通信能力迅猛发展,电源空调设备、维护工作量成倍增加,由于选用先进设备,采用电源空调集中监控技术,做到了维护人员基本不增加。实践已证实电源空调集中监控能够达到减少值守人员、提高维护水平、提高劳动生产率的作用。
2.为维护提供真实技术数据,推进科学维护管理方式
监控建立的最终目的是在少人或无人值守的条件下实现新的具有科学性的维护管理方式的运作。大量的实时数据,直观的反映设备、系统的真实状态。通过对监测数据的科学处理、分析,可定性或定量地对设备、系统工作品质给予准确的评价。可以以大量的技术数据为依据,指导设备的检修维护,采用专家系统,制定科学合理的设备维护计划。充分利用设备的自动化功能,使用科学的操作程序,把过去落后、复杂的监测方式、方法进行改进提炼,并通过先进的自动监测手段,把设备维护工作变的简单、轻松、准确、高效。如把发电机组的自启动带载试验和直流系统、大型UPS供电系统的电池组容量核对性检查工作巧妙结合,统一安排,集中监测,可同时获取多种设备的监测数据。在专家系统的支持下,得出准确的分析结果,由此指导设备的故障预防检修及更换。在这里,需要重申一点的是:实现集中监控后的设备维护,仍然需要技术精湛、经验丰富的电源专家,进行必要的设备检修与集中监控管理。集中监控管理系统将为无人值守、集中维护管理做出巨大贡献。
3.推动电源设计及产品自动化功能的合理性、实用性
延续至今的电源设计,是依据传统的经验、模式而进行。有些设计参量的确定,如,设备及系统的容量冗余、备件数量等,缺乏大量的数据验证其合理性。使用电源监控后,可获得电源品质、真实用电量、系统供电能力等参数,将准确指导设备系统的更新设计及选型。根据市电品质和发电机组响应时间,提出更合理的直流系统、大型UPS供电系统的放电时间。能有效的节约投资和能源。集中监控的应用,对电源产品自动化功能的合理性、实用性及设计也将产生极大的促进。
4.推动通信机房的环境集中监控的建设与完善
电源空调集中监控系统中明确了环境监控的相关内容,首先使电源、空调机房的环境有了统一的集中监控管理要求。这一确定,将推动通信机房监控的完善性。如在综合通信机房中主要通信设备及系统的监控,大多数为国外设备厂家所创,对环境及安全内容,不能全面包括,按那样创建的监控系统有很大缺陷,是不完善的。而电源、空调集中监控系统的设计是基于我国电信行业的实际情况,充分考虑到对通信机房环境监控的要求及发展趋势,从而补充、完善了综合通信机房的集中监控内容,使其更具全面性。
5.培养了一大批复合型维护、管理人才
电源监控的推广应用,迫使从事电源、空调维护管理人员必需对电源监控和计算机应用技术认真学习。通过技术讲座、技术谈判、实际工程应用,培养了一大批电源、空调维护管理全能人才。一大批懂监控和计算机应用技术的新生力量也加盟到电源、空调维护管理行列,一大批复合型维护、管理人才将在电源监控的推广应用中产生。
四、结束语
随着通信技术、计算机控制技术和网络技术的不断发展,通信电源监控系统必将呈现一个崭新的面貌。通信电源集中监控系统作为电信网运行维护的重要支撑手段,将发挥越来越重要的作用。
参考文献:
1.1课题的研究意义1
1.2智能电度表的发展情况2
1.2.1机电结合的电度表2
1.2.2全电子式电度表3
1.2.3无线抄表5
1.3本设计电度表的主要特点5
2.智能电度表的硬件设计7
2.1工作原理7
2.2硬件电路设计8
2.2.1本设计核心芯片89C20519
2.2.2A/D转换器TLC54915
2.2.3看门狗监控器的选择X2504515
2.2.4通讯总线的选择RS-485总线19
2.3本设计电度表的误差分析27
2.3.1机械表芯测量误差28
2.3.2电子检测误差28
3.软件设计30
3.1软件设计的思想和方法30
3.2软件流程图31
4.结论33
致谢36
参考文献：3
1.绪论
1.1课题的研究意义
随着国民经济的不断发展,电力已经成为国家的最重要能源。近年来，我国电力系统有了很大的发展，特别是作为基础自动化的变电站综合自动化更是方兴未艾，其中电度量对电力部门来说是一个非常重要的参数。就民用电力来说,由于人民物质生活的极大丰富,生活质量迅速提高,对电力的需求也越来越大。但是,当前居民用电的管理过于落后,居民用电管理收费多年来一直采用先用电、后抄表、再付费的传统作业方式。
在社会走向信息化,网络化,电力系统大踏步现代化的今天,手工抄表更是与无人值班等高度的自动化形成了鲜明对比,成为制约供电系统现代化管理的一大障碍。就系统的完整性而言,电力系统从发电,配电,传输一直到区域变电所已基本实现网络化管理,而唯独用户终端没有和网络连接上,造成了系统的不完整,直接或间接的影响了系统潜能的发挥。
居民用电绝大多数实行“分表制”,即若干集中居住的家庭(一个居住单元或若干居住单元的集合)使用一个总的电表,每户装一个分电表,电力部门抄表员抄收总电表的电量,作为居民交付电费的依据。居委会或物业管理部门还需去抄取各家电表的读数,按比例收取电费。
这种用电管理模式,给居民带来诸多不便,而且增加了管理人员的工作。1998年开始在全国范围内实行电力城网、农网改造，使得电度表数量迅速增大，抄表的工作量就会越来越大，因此在电网改造过程中实现自动抄表是非常必要的，同时也是电能管理进步的要求。据统计,仅电力部
门的抄表队伍人数就数以万计,且人为方式弊端多,工作效率低,给管理部门造成了人力、物力、时间上的极大浪费。
为了适应社会的需要,保证用户安全、合理、方便地用电,对传统的电表和用电的管理模式进行改造,使之符合社会发展的需要就显得很有必要。要实现电表集中自动抄表,其前提是电表需首先实现智能化,这样才能实现数据出户,以达到集中抄表的目的。要实现自动抄表，就要使电度表具有远传功能，而常用的电度表多为感应式机械电度表，这种表具有运行可靠、结构简单、价格便宜的优点，但不具有远传功能。
正是由于以上背景,智能电度表应运而生。所谓智能电度表,就是应用计算机技术,通讯技术等,形成以智能芯片(如CPU)为核心,具有电功率计量计时、记费、与上位机通讯、用电管理等功能的电度表。
1.2智能电度表的发展情况
1.2.1机电结合的电度表
第一类机电结合的电度表,是在原有的机械表的基础上,加装电子式计数装置和相应的控制、通讯电路,或加上IC卡读写接口以实现自动计量计费和控制;其基本结构是在原有机械电度表的转盘上打孔或涂(贴)上能吸收光线的材料,通过光电转换,将机械转盘的转动变换成电脉冲信号,再进行相应的计数处理。这类电度表由于其计量原理没有改动,其计量精度和特性与机械表完全一样,而成本相对较高,其优势在于能充分利用现已安装使用中的大量的机械电度表,且其计量原理为大众所熟悉而容易接受。
另一类机电结合的电度表则是采用电子式计量电路在获得数字式脉冲信号后,通过微型电机驱动字码转轮得到电能计数值,这种结构是最简洁可行的电子式电度表的方案,但遗憾的是其对计量电路的要求较高,即要求所有的表都按一个固定的比例将电能值转换为对应数量的数字脉冲,才能按正确的速度驱动微电机以转动字轮。这个比例就是所谓的电表常数(mp/kwH),由于电路中所用的决定脉冲速度的定时元件大都是参数离散性较大的阻容元件,为了保证电度表的计量精度和产品的一致性,就必须在生产过程中加强对元件的筛选和对半成品的调校,也就是说要增加相应的人力物力的投入并要延长生产周期,从而使电度表的生产费用和成本有所增加。另外这种结构的电度表在数据收集和用户缴费方式上与老式的机械表没什么区别,应属淘汰产品。
1.2.2全电子式电度表
全电子式电度表则是当今国内最先进的一类电度表,其采用先进的单片机技术和专门设计的电能测量集成电路,具有计量精度高、可防止窃电、自身损耗低和可靠性高等特点。其中的一些型号还具有复式计费功能。由于此类电度表的用电量数据已经数字化,可以很方便地与各种数据收集传送电路配合组成自动计量计费的系统,是现行家用电度表的换代产品,该类产品的大量使用将节省供电部门大量的抄表计算工作,并能及时回收电费(先付费后用电),具有巨大的经济效益和社会效益。
关于抄表方案,国内近几年流行以下几种模式:
1）总线制集中抄表:电表部分采用智能电表,各户智能电表信号线并接在一根总线上,总线连接到楼下转接器,各楼转接器与小区的集中器相连,由集中器集中供电。
2）电力载波抄表:电力载波集中抄表系统是直接利用现有低压输电线路进行数据传输的集中抄表系统,省去了铺线工程,优势明显。该系统集微电子技术、通讯技术和计算机技术于一体的高新产品,具有高可靠且安装简单等显著特点,广泛适用于城市及农村的电表、气表抄收、计费和监控。但由于电力线是给用电设备传送电能的,而不是用来传送数据的,所以电力线对数据传输有许多限制:(1)配电变压器对力载波信号有阻隔作用,所以电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传送;(2)不同信号耦合方式对电力载波信号损失不同;(3)电力线存在本身固有的脉冲干扰。另外电力线上的高削减、高噪声、高变形,使电力线成为一个不理想的通信媒介,但由于现代通信技术的发展,使电力线载波通信成为可能,其中数据信号的信噪比决定传输距离的远近。电力线载波通信的关键就是选用一个功能强大的电力线载波专用Modem芯片。
系统组成:
(1)远传表。具有脉冲输出的水表、电表、气表、热表等计量表为远传表,其计量方式与传统表一样,不同的是在原基表上增加了脉冲输出功能,每个脉冲代表一定的计量值。采集器通过远传表脉冲输出端口采集脉冲。
(2)采集器。我公司研制的采集器能同时采集水表、电表、气表、热表等输出的脉冲信息,并将这些脉冲信息转换成计量认可的物理量,存储在各采集器的存储器中,通过管理微机,可以查询系统中任意一户的耗能信息,并在管理微机的抄表等命令下将用户信息上传。
(3)转换器。转换器的主要任务为:完成与采集器的数据通信工作,向采集器下达电量数据冻结命令,定时循环接收采集器的电量数据或根据系统要求接收某个电表或某组电表的数据。根据系统要求完成与主站的通讯,将用户用电数据等主站需要的信息传送到主站数据库中。下行通道指的是转换器与采集器之间的通信线路,主要有总线抄表系统、载波抄表系统和红外抄表系统等三种方式。通信信道上行通道指的是转换器与主站之间的通信线路,可以采用电话、无线、专线等通信介质。
(4)系统管理软件功能。系统管理软件以通讯为基础,以数据库为核心,提供数据处理、查询、统计、报表、备份等功能;采用面向对象和模块化相结合的方法,灵活支持不同客户的要求,如特殊格式报表,权限控制等;持客户原有的管理系统,可与其它管理软件接口,提供数据接口和通讯接口,具有网络通讯功能;可同时管理多个小区,对各小区设置通讯参数;电表管理,设置电表的原始参数、地址、及其状态;费率管理,可任意设置多种费率,设置能源的单价;用户管理,管理和控制每户的用量,管理用户的结算式;实时抄表功能,系统可抄取各能源表的实时数据;费用自动计算,实现将公共能源损耗平均分摊或按比例分摊到每户并根据查表数据和单价,自动计算每产应交费用,以便向用户收费;打印功能,打印各用户费用清单;查询功能,可随时查询任一户、任一单元全部住户及整个小区内所有住户的耗能信息。
1.2.3无线抄表
无线抄表是利用空间的无线信道实现数据传送的,这样的抄表方式毋须置疑是最为简单、方便的抄表模式,甚至在最近建设部某通讯规约的讨论稿中也初定了三表无线抄表使用的无线电频点,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、空间抗扰等也对其稳定工作有较大影响,同时无
线电表产品自身也存在功耗等问题,因此该模式概念上虽然都很好,但真正大面积推广应用还有相当的历程。
旧的事物消亡,新的事物产生,是辩证唯物主义发展观中事物发展规律必然趋势,同样智能电表的发展是也是随着科学技术的不断进步而必然前进的,市场的需求也进一步推动了该产业的进步,因此,无论各地的用电管理部门还是智能电表生产厂家,都迫切需要有一个规范化的标准,以使目前的电表行业早日步入规范化、标准化的发展道路。
1.3本设计电度表的主要特点
本设计电度表是在机械式电度表的基础上加入了微处理单元电子电路，实现了自动抄表，同机械式电度表相比，主要有以下几个特点：
1）电度表的窗口值完全复制
微处理单元能将电度表的窗口值完全复制，即内存单元中的读数值与该表计数器窗口显示值无差。该特点优于任何一种以脉冲式电度表。因为脉冲累计式的产品不可避免地丢漏脉冲而产生误差。
2）无需设置初值
任何一类脉冲表，开始工作时都不可避免要设置初使值，每当抢修、停电（计算机系统）、核表等都如此，而本产品不需要。因而大大地方便了电度表的安装与使用。
3）可靠的计量性能
因不改变原基表测量电路及元件，仅对其机械计数器进行光电编码，复制计数器窗口值，这样就保证了原基表的测量精度。
4）方便的召唤读出方式
当上位机下发读表指令时，微处理单元校核指令正确后读表，通过RS-485上发窗口值，这样即取即读，节约了通道资源，同时保证了数据传输的可靠性。
5）功耗少
因采用了召唤读出方式，且处理单元所用芯片为低功耗CMOS电路，所以未召唤读表时，编码器不加电，耗能极低。
2.智能电度表的硬件设计
2.1工作原理
此智能电度表的技术核心部分是对感应式机械电度表的机械计数器直读并远传，它由以光电器件为核心的偏码器和以单片机为核心的处理器两部分组成。
编码器就是对原有的机械计数器进行改造，加装光电编码装置，它由底板和垂直插板构成，计数器的字鼓上开有两个不同型状的透光孔，在立板的电路上焊有对称分布放置的发射及接收微封装光电耦合对管。这样
当计数器的字鼓置于两个立片之间时，就能根据发射接收对管和字鼓上透光孔相对位置的变化编制出不同的二进制码。
处理器以单片机为核心的电路构成。CPU通过串行接口收到的远端上位机下发的读表命令后，它逐位读取各位计数器字鼓对应的接收管的电压（每个字鼓有五对发射接收对管），据电压的不同按照特定的编码原则，把每个字鼓上的窗口值转换成相应的BCD码。并通过RS-485送出读数值。
由于选用了具有内置程序存贮器和串行通讯口的89C2051单片机，使得电路得到很大的简化，体积也相对地减小，可以在不改动电度表内部结构的基础上把微处理单元安装于电度表内，达到计量不出表。从而提高了计量的准确性和可靠性。另外，还可用程序追踪判定读数正误，更提高了计数器的数值读数的准确度。当CPU通过RS-485收到上位机发出的读表命令时，把命令中的地址码与从X25045中读出的本表地址码比较，当其一致时开始读表；首先把CPU的P1.7置低电平，选通TLC549，使放大的电流加到电度表计数器中的发射管；通过P1.0、P1.1、P1.2和P1.3分时选通每片CD4051，而通过P1.4、P1.5和P1.6实现CD4051的八选一，这样就可以把30路接收管的电压分时加至TLC549的模入端，CPU从TLC549读入对应的数字量；然后再置P1.7为高电平，停止读表。把采集到的值经过特定的编码方式进行编码、查表，可确定电度表计数器的示值。通过RS-485把本次的读表示值上传给上位机，完成本次的读表操作。
2.2硬件电路设计
在本设计智能电度表的硬件电路设计部分中，CPU采用了单片机AT89C2051。单片机89C2051是20脚双列直插且具有2K字节的FlashMemory作为程序存储器，128字节的内部RAM，P3口是双功能端口。
4片CD4051组成输入信号选择电路，接收来自30只接收管的电压信号。
30路信号选通进入A/D转换器TLC549，TLC549是8脚双列直插的八位串行A/D转换器，转换时间是17us，I/O时钟频率可达1.1MHz。
SN75LBC184是具有瞬变电压抑制的RS-485收发器,能防雷电和抗静电作用,具有热关断保护；总线上可挂64个收发器,传送数据速率在100kbit/S时通信距离可达1200m。
X25045是可编程看门狗监控E2PROM，它把可编程看门狗定时器、电压监控和E2PROM组合在单一封装之内；外部I/O采用串行操作，512X8位串行E2PROM，本机用于存放本表的地址号；看门狗定时器有1.4S、60mS、200mS可选。电压监控在电源电压低至1V时，复位信号有效。
硬件结构框图如图2.1
图2.1微处理单元硬件结构
2.2.1本设计核心芯片89C2051
ATMEL89系列单片机是ATMEL公司的8位Flash单片机系列。这个系列单片机的最大特点就是在片内含有Flash存储器，因此，有着十分广泛的用途，特别是在便携式、省电和特殊信息保存的仪器和系统中显得尤为适用。
在小型控制系统中，活跃着89C2051单片机这类简单适用的微处理器。它不仅包括了运算器和控制器，还有小规模的存储器以及输入输出接口。可以独立地完成数据的采集、处理，与仪表或PC机进行串行通讯或接受仪表发送的数据。
89系列单片机是以8031技术为核心构成的器件。所以，它和8051系列单片机是完全兼容的系列产品。这个系列对于以8051为核心的系统来说，是十分容易进行取代和构造的。因此，用89系列单片机取代8051的系统设计是轻而易举的事。采用89C2051芯片作为中央处理芯片，由于该单片机采用静态时钟方式，所以节省电能，这对于降低产品的功耗十分有用。
对于一般的OTP产品，一旦错误编程就成了废品。而89C2051芯片内部采用了Flash存储器：89C2051芯片是一个带有2kBFlash可编程、可擦除只读存储器（EEPROM）的低压、高性能8位CMOS微型计算机。
因而，在89C2051芯片的使用过程中，错误编程之后仍可以重新编程，直到正确为止，故不存在废品。可以反复进行系统试验。每次试验可以编入不同的程序，这样可以保证用户的系统设计达到最优。而且随着用户的需要和产品的更新换代，还可以不断地进行修改，使系统能够不断追随用户的最新要求，与时俱进。在一般情况下，可以重新使用1000次左右。
它采用了ATMEL的高密非易失存储技术制造，并且和工业标准MCS-51指令集和引脚结构兼容。通过在单块芯片上组合通用的CPL和Flash存储器，使89C2051成为一款强劲的微型计算机。它为许多嵌入式控制应用提供了高度灵活和成本低的解决办法。
1)89C2051芯片
89C2051芯片除提供以下标准功能：2kBFlash存储器；128字节RAM；它还具有15条1/0引线；2个16位定时器/计数器；1个5向量2级中断结构；1个全双工串行口；1个精密模拟比较器以及片内振荡器和时钟电路。此外，89C2051是用可降到0频率的静态逻辑操作设计的，并支持两种可选的软件节电工作方式。空闲方式停止CPU工作，但允许RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统继续工作。掉电方式保存RAM内容，但振荡器停止工作，并禁止所有其他部件的工作直到下一个硬件复位。
主要性能参数：
·MCS-51产品指令系统完全兼容
·2K字节可重擦写闪速存储器
·1000次擦写周期
·2.7—6V的工作电压范围
·全静态操作：0HZ—24MHZ
·两极加密程序存储器
·128×8字节内部RAM
·15个可编程I/O口线
·两个16位定时器/计数器
·6个中断源
·可编程串行UART通道
·可直接驱动LED的输出端口
·内置一个模拟比较器
·低功耗空闲和掉电模式
AT89C2051的引脚结构如图2.2
图2.289C2051引脚结构
引脚功能:
·VCC电源电压
·GND地
·P1口：P1口是一组8位双相I/O口，P1.2—P1.7提供内部上拉电阻主要是考虑它们分别是内部精密比较器的同相输入端（AINO）和反相输入端（AIN1），如果需要应在外部接上拉电阻。Pl口输出缓冲器可吸收20M电流并可直接驱动LED。当P1口引脚写入“1”时可作输入端，当引脚Pl.2-Pl.7用作输入并被外部拉低时，它们将因内部的上拉电阻而输出电流。
·P3口接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。
·RST:复位输入。RST引脚一旦变成两个机器周期以上高电平，所有的I/O口都将复制到“1"(高电平)状态，当振荡器正在工作时，持续两个机器周期以上的高电平便可完成复位，每个机器周期为12个振荡时钟周期。
·XTALl:振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。
·XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。
振荡器特征：
XTAL1,XTAL2为片内振荡器的反相放大器的输入和输出端，如下图所示。可采用石英晶体或陶瓷振荡器组成时钟振荡器，如需从外部输入时钟驱动AT89C2051，时钟信号从XTAL1输入，XTAL2应悬空。由于输入到内部电路是经过一个2分频触发器，所以输入的外部时钟信号无需特殊要求，但它必须符合电平的最大值和最小值及时序规范。
2)AT89C2051指令的约束条件：
AT89C2051是经济型低价位的微控制器，它含有2k字节的Flash闪速程序存储器，指令系统与MCS-51完全兼容，可使用MCS-51指令系统对其进行编程。但是在使用某些有关指令进行编程时，须注意一些事项和跳转或分支有关的指令有一定的空间约束，使目的地址能安全落在AT89C2051的2k字节的物理程序存储器空间内。对于2k字节存储器的AT89C2051来说，LJMP7EOH是一条有效指令，而LJMP900H则为无效指令。
(1)分支指令
对于LCALL,LJMP,ACALL,AJMP,SJMP,JMP@A+DPTR等指令，只要记住这些分支指令的目的地址在程序存储器大小的物理范围(AT89C2051程序地址空间为:OOOH-7FFH单元)，这些无条件分支指令就会正确执行，超出物理空间的限制会出现不可预知的程序出错。
CJNE[……],DJNZ[……],JB,JNB,JC,JNC,JBC,JZ,JNZ等这些条件转移指令的使用与上述原则一样，同样，超出物理空间的限制也会引起不可预知的程序出错。至于中断的使用，80C51系列硬件结构中已保留标准中断服务子程序的地址。
(2）与MOVX相关的指令，数据存储器
AT89C2051包含128字节内部数据存储器，这样，AT89C2051的堆栈深度局限于内部RAM的128字节范围内，它既不支持外部数据存储器的访问，也不支持外部程序存储器的执行，因此程序中不应有MOVX[……指令。一般的80C51汇编器即使在违反上述指令约束而写入指令时仍对指令进行汇编，用户应了解正在使用的AT89C2051微控制器的存储器物理空间和约束范围，适当地调整所使用的指令寻址范围以适应AT89C2051。
AT89C2051可使用对芯片上的两个加密位进行编程(P)或不编程(U)来得到，功能如表2.3所示
表2.3
空闲模式:
在空闲模式下，CPU保持睡眠状态而所有片内的外设仍保持激活状态，这种方式由软件产生。此时，片内RAM和所有特殊功能寄存器的内容保持不变。空闲模式可由任何允许的中断请求或硬件复位终止。P1.0和P1.1在不使用外部上拉电阻的情况下应设置为“0",或者在使用上拉电阻的情况下设置为“1"
应注意的是:在用硬件复位终止空闲模式时，AT89C2051通常从程序停止一直到内部复位获得控制之前的两个机器周期处恢复程序执行。在这种情况下片内硬件禁止对内部RAM的读写，但允许对端口的访问，要消除硬件复位终止空闲模式对端口意外写入的可能，原则上进入空闲模式指令的下一条指令不应对端口引脚或外部存储器进行访问。
掉电模式:
在掉电模式下，振荡器停止工作，进入掉电模式的指令是最后一条被执行的指令，片内RAM和特殊功能寄存器的内容在终止掉电模式前被冻结。退出掉电模式的唯一方法是硬件复位，复位后将重新定义全部特殊功能寄存器但不改变RAM中的内容，在Vcc恢复到正常工作电平前，复位应无效，且必须保持一定时间以使振荡器重启动并稳定工作。P1.0和P1.1在不使用外部上拉电阻的情况下应设置为“0",或者在使用外部上拉电阻时应设为“1"。
2.2.2A/D转换器TLC549
TLC549是以8位开关电容逐次逼近A/D转换器为基础而构造的CMOSA/D转换器。它设计成能通过3态数据输出与微处理器或设备串行接口。TLC549仅用输入/输出时钟和芯片选择输入作数据控制。TLC549的I/OCLOCK输入频率最高可达1.1MHz。
TLC549的使用与较复杂的TLC540和TLC541非常相似；不过，TLC549提供了片内系统时钟，它通常工作在4MHz且不需要外部元件。片内系统时钟使内部器件的操作独立于串行输入/输出端的时序并允许TLC549象许多软件和硬件所要求的那样工作。I/OCLOCK和内部系统时钟一起可以实现高速数据传送，对于TLC549为每秒40,000次的转换速度。TLC549的其他特点包括通用控制逻辑，可自动工作或在微处理器控制下工作的片内采样-保持电路，具有差分高阻抗基准电压输入端，易于实现比率转换（ratiometricconversion）、定标（scaling）以及与逻辑和电源噪声隔离的电路。整个开关电容逐次逼近转换器电路的设计允许在小于17μs的时间内以最0±0.5最低有效位（LSB）的精度实现转换。
2.2.3看门狗监控器的选择X25045
看门狗电路一般有软件看门狗和硬件看门狗两种。软件看门狗不需外接硬件电路，但系统需要出让一个定时器资源，这在许多系统中很难办到，
而且若系统软件运行不正常，可能导致看门狗系统也瘫痪。硬件看门狗是真正意义上的“程序运行监视器”，如计数型的看门狗电路通常由555多谐振荡器、计数器以及一些电阻、电容等组成，分立元件组成的系统电路较为复杂，运行不够可靠。
1)X25045芯片
X25045是美国Xicor公司的生产的标准化8脚集成电路，它将EEPROM、看门狗定时器、电压监控三种功能组合在单个芯片之内，大大简化了硬件设计，提高了系统的可靠性，减少了对印制电路板的空间要求，降低了成本和系统功耗，是一种理想的单片机芯片。
X25045引脚如图2-4所示。
图2.4X25045引脚结构
其引脚功能如下
CS：片选择输入；SO：串行输出，数据由此引脚逐位输出；SI：串行输入，数据或命令由此引脚逐位写入X25045；SCK：串行时钟输入，其上升沿将数据或命令写入，下降沿将数据输出；WP：写保护输入。当它低电平时，写操作被禁止；Vss：地；Vcc：电源电压；RESET：复位输出。
X25045在读写操作之前，需要先向它发出指令，指令名及指令格式如表2.5所示。
表2.5X25045指令及其含义
指令名指令格式操作
WREN00000110设置写使能锁存器（允许写操作）
WRDI00000100复位写使能锁存器（禁止写操作）
RDSR00000101读状态寄存器
WRSR00000001写状态寄存器
READ0000A8011把开始于所选地址的存储器中的数据读出
WRITE0000A8010把数据写入开始于所选地址的存储器
2)X25045看门狗电路设计
X25045芯片内包含有一个看门狗定时器，可通过软件预置系统的监控时间。在看门狗定时器预置的时间内若没有总线活动，则X25045将从RESET输出一个高电平信号，经过微分电路C2、R3输出一个正脉冲，使CPU复位。图2电路中，CPU的复位信号共有3个：上电复位(C1、R2)，人工复位(S、R1、R2)和Watchdog复位(C2、R3)，通过或门综合后加到RESET端。C2、R3的时间常数不必太大，有数百微秒即可，因为这时CPU的振荡器已经在工作。
看门狗定时器的预置时间是通过X25045的状态寄存器的相应位来设定的。X25045状态寄存器共有6位有含义，其中WD1、WD0和看门狗电路有关，其余位和EEPROM的工作设置有关。如表2.6所示。
表2.6X25045状态寄存器
D7
D6D5D4D3D2D1D0
X
XWD1WD0BL1BL0WELWIP
WD1＝0，WD0=0，预置时间为1.4s。WD1＝0，WD0=1，预置时间为0.6s。WD1＝1，WD0=0，预置时间为0.2s。WD1＝1，WD0=1，禁止看门狗工作。
看门狗电路的定时时间长短可由具体应用程序的循环周期决定，通常比系统正常工作时最大循环周期的时间略长即可。编程时，可在软件的合适地方加一条喂狗指令，使看门狗的定时时间永远达不到预置时间，系统就不会复位而正常工作。当系统跑飞，用软件陷阱等别的方法无法捕捉回程序时，则看门狗定时时间很快增长到预置时间，迫使系统复位。X25045的看门狗电路使用十分方便。X25045内部还集成了512BEEPROM和电压运行监视系统，只需这样一块芯片，外加晶振和复位电路就可以组成单片机的应用系统，非常适合于便携式仪器和嵌入式系统的设计。
3)软件看门狗技术
我们知道看门狗的作用就是防止程序发生死循环，或者说程序跑飞。硬件看门狗是利用了一个定时器，来监控主程序的运行，也就是说在主程序的运行过程中，我们要在定时时间到之前对定时器进行复位如果出现死循环，或者说PC指针不能回来。那么定时时间到后就会使单片机复位。
软件看门狗技术的原理和这差不多，只不过是用软件的方法实现，我们还是以51系列来讲，我们知道在51单片机中有两个定时器，我们就可以用这两个定时器来对主程序的运行进行监控。我们可以对T0设定一定的定时时间，当产生定时中断的时候对一个变量进行赋值，而这个变量在主程序运行的开始已经有了一个初值，在这里我们要设定的定时值要小于主程序的运行时间，这样在主程序的尾部对变量的值进行判断，如果值发生了预期的变化，就说明T0中断正常，如果没有发生变化则使程序复位。对于T1我们用来监控主程序的运行，我们给T1设定一定的定时时间，在主程序中对其进行复位，如果不能在一定的时间里对其进行复位，T1的定时中断就会使单片机复位。在这里T1的定时时间要设的大于主程序的运行时间，给主程序留有一定的的裕量。而T1的中断正常与否我们再由T0定时中断子程序来监视。这样就够成了一个循环，T0监视T1，T1监视
主程序，主程序又来监视T0，从而保证系统的稳定运行。
2.2.4通讯总线的选择RS-485总线
1)RS-485通讯标准
RS-485是美国电气工业联合会(EIA)制定的利用平衡双绞线作传输线的多点通讯标准。它采用差分信号进行传输，最大传输距离可以达到1.2km，最大可连接32个驱动器和收发器，接收器最小灵敏度可达士200mV。由此可见，RS-485通讯协议正是针对远距离、高灵敏度、多点通讯制定的标准。
RS-485通讯标准允许在电路中可以有多个发送器。它允许一个发送器驱动多个负载设备，负载设备可以是被动发送器、接收器或收发器组合单元。RS-485在一对平衡传输的两端都配置终端匹配电阻，其发送器、接收器、组合收发器可以挂在平衡传输线的任何位置，实现在数据传输中多个驱动器和接收器共用同一传输线的应用。
在自动化领域，随着分布式控制系统的发展，迫切需要一种总线能适合远距离的数字通信。在RS-422标准的基础上，EIA研究出了一种支持多节点、远距离和接收高灵敏度的RS-485总线标准。RS-485标准采有用平衡式发送，差分式接收的数据收发器来驱动总线，具体规格要求：
（1）接收器的输入电阻RIN≥12kΩ
（2）驱动器能输出±7V的共模电压
（3）输入端的电容≤50pF
（4）输出电压1.5V（终端电阻的大小与所用双绞线的参数有关）
（5）接收器的输入灵敏度为200mV（即（V+）-（V-）≥0.2V，表示信号“0”（V+）-（V-）≤-0.2V，表示信号“1”）
因为RS-485的远距离、多节点（32个）以及传输线成本低的特性，使得EIARS-485成为工业应用中数据传输的首选标准。
2)异步串行通信接口标准与RS—485标准总线
集控器与分机间数据通信必然要使用异步串行通信接口，标准的异步串行通信接口主要有(l)RS—232C、RS—232E；(2)RS—449(RS—422、RS—423、RS—485)；(3)20毫安电流环(4)USB通用接口。
其中RS—449和20毫安电流环可用于中长距离通信。为保证可靠数据通信，在选用通信接口标准时，须注意两点；一是通信速度和通信距离，二是抗干扰能力。通常的串行通信接口的电气特性，都有满足可靠传输时的最大传输速率和最大传输距离指标，这两个指标之间具有相关性，适当地降低传输速率可提高传输距离，反之亦然。串行通信接口在保证不超过其使用范围时都有一定的抗干扰能力，但在某些环境中，干扰往往十分恶劣，因此在选择通信介质、接口标准时要注意其抗干扰能力，并采取必要的抗干扰措施。
例如，在中远程传输时，使用RS—422能有效抑制共模信号干扰；使用加毫安电流环技术，可大大降低对噪声的敏感程度。提高有线基带传输距离的有效技术有:
(l)降低波特率。
信号的衰减与信号频率有很大关系，降低波特率可减小衰减，使通信距离增大，但却同时降低了系统控制的反应速度。
(2)加粗通信线直径。
选用线径粗的传输线可以有效地减小传输衰减，但势必增加成本。
(3)增大发送端驱动电压和电流。
选用输出电压和电流较大的驱动器芯片，可明显增大通信距离。
(4)提高接收端灵敏度。
(5)采用中继方式。
对于第一种异步串行通信接口，RS—232C使用广泛，但缺陷明显。采用RS—232C标准时，其所用的驱动器和接收器芯片采用的是单端电路，易引入附加电平：一是来自于干扰，二是由于两端地电平不同而导致接收器产生错误的数据输出。
RS—232C规定最大负载电容为2500PF，这个电容限制了传输距离和传输速率，且TTL/RS—232C转换电路属非平衡电压型线电路，不具有抗共模干扰特性，如果TTL电平信号直接进行有线传输，由于受信号反射波噪声、信号阶跃失真、信号幅度衰减等多种不利因素的影响，其有效传输距离非常有限，通常最大不过十几米。故在一般情况下，RS—232C只用于短距通信(15米内)。若要远距通信，需加MODEM。可以看出，要实现中长距离数据传输，可采用RS—449和20毫安电流环。20毫安电流环是将电压信号通过光耦隔离转换成电流信号，广泛应用于点对点的通讯中，但是用电流环实现总线式点对多点的通信却比较困难，这是因为电流环是靠电流传送信号的，输入阻抗低，线路的损耗也较大，这样，很难保证最远端的节点正确接收到信息。当然，在一定的条件下用电流环实现点对多点
的通信也是可以的，但距离只能限制在2.5公里以内，更重要的是若用电流环来实现总线网，网络容量非常有限，例如在一个有32个分机节点的总线网内，集控器向所有分机发送信号时，其信号电流大小至少为32*0.02=0.64安，产生这样大的电流对系统来说要求过高。
鉴于RS—232C的缺陷，制定了RS—449标准。RS—449标准与RS—232C兼容，但增加了许多内容，可支持较高的数据传送速率、较远的数据传送距离，提供平衡电路改进接口的电气特性等等。RS—423/422标准是RS—449的子集，RS—422A是“平衡电压数字接口电路的电气特性”标准，采用双绞线传送信号，通过传输线驱动器，把逻辑电平变换成电位差，完成始端的信息传送；通过传输线接收器，把电位差变换成逻辑电平，完成终端的信息接收。
而RS—485是RS—422A的变型，同样使用专用的接收、发送芯片，这种类型的芯片一般是差分平衡式的，即采用差分式接收和发送数据，提高了抗共模干扰的能力，因此传输距离可达1200米左右，非常适合于本系统。RS—485是一种多发送器的标准，它扩展了RS—422A的性能，允许双绞线上一个发送器驱动32个负载设备。负载设备可以是接收器或收发器。RS—485每个通道要用两条信号线，如果其中一条是逻辑“1”状态，另一条就是逻辑“0”状态。RS—485电路由发送器、平衡连结电缆、电缆终端负载、接收器几部分组成。驱动器输出为±2~12V，接收器可检测到的输入信号电平可低到200mV。
平衡驱动器的两个输出端分别为+Vl和—Vl，故差分接收器的输入信号电压V2=+VI—(—VI)=2VI，两者间不共地，这样既可削弱干扰的影响，又可获得更长的传输距离及允许更大的信号衰减。可用于RS—485总线网差分平衡收发的芯片有MC3486/MC3487、MAX48X/49X系列、MAX148OA/1480B等，本系统采用差分平衡收发芯片MAX489完成集控器与分机间数据通信。MAX48X/49X是MAXIM公司生产的适用于RS—422/RS—485标准的差分平衡收发芯片系列，其中MAX488~491可用于全双工通信，其余仅能用于半双工通信。使用MAX489组成的全双工总线通信网，网络上最大可挂32个收发站。
在差分平衡系统中，一般采用双绞线做为信号传输线。由于双绞线在长度、方向上完全对称，因此它们受到的外界干扰程度完全相同，干扰信号以共模形式出现。在接收器的输入端共模干扰受到抑制，所以可实现信号的可靠传送。
另外，信号在传输线上传送，若遇到阻抗不连续的情况，会出现反射现象，从而影响信号的远距离传送，因此必须采用电阻匹配的方法来消除反射。双绞线的特性阻抗一般为110~130Ω。通常在传输线末端接120Ω的电阻，进行阻抗匹配。
3)影响RS-485总线通讯速度和通信可靠性的三个因素
(1)在通信电缆中的信号反射
在通信过程中，有两种信号因导致信号反射：阻抗不连续和阻抗不匹配。阻抗不连续，信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有，信号在这个地方就会引起反射，如图1所示。这种信号反射的原理，与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。消除这种反射的方法，就必须在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗连续。由于信号在电缆上的传输是双向的，因此，在通讯电缆的另一端可跨接一个同样大小的终端电阻。
从理论上分析，在传输电缆的末端只要跨接了与电缆特性阻抗相匹配的终端电阻，就再也不会出现信号反射现象。但是，在实现应用中，由于传输电缆的特性阻抗与通讯波特率等应用环境有关。特性阻抗不可能与终端电阻完全相等，因此或多或少的信号反射还会存在。
引起信号反射的另个原因是数据收发器与传输电缆之间的阻抗不匹配。这种原因引起的反射，主要表现在通讯线路处在空闲方式时，整个网络数据混乱。信号反射对数据传输的影响，归根结底是因为反射信号触发了接收器输入端的比较器，使接收器收到了错误的信号，导致CRC校验错误或整个数据帧错误。
在信号分析，衡量反射信号强度的参数是RAF（RefectionAttenuationFactor反射衰减因子）。
它的计算公式如式（2-1）
RAF=20lg(Vref/Vinc)（2-1）
式中：Vref—反射信号的电压大小；Vinc—在电缆与收发器或终端电阻连接点的入射信号的电压大小。具体的测量方法如图3所示。例如，由实验测得2.5MHz的入射信号正弦波的峰-峰值为+5V，反射信号的峰-峰值为+0.297V，则该通讯电缆在2.5MHz的通讯速率时，它的反射衰减因子为：
RAF=20lg(0.297/2.5)=-24.52dB（2-2）
要减弱反射信号对通讯线路的影响，通常采用噪声抑制和加偏置电阻的方法。在实际应用中，对于比较小的反射信号，为简单方便，经常采用加偏置电阻的方法。在通讯线路中，如何通过加偏置电阻提高通讯可靠性的原理，后面将做详细介绍。
（2）在通讯电缆中的信号衰减
第二个影响信号传输的因素是信号在电缆的传输过程中衰减。一条传输电缆可以把它看出由分布电容、分布电感和电阻联合组成的等效电路。电缆的分布电容C主要是由双绞线的两条平行导线产生。导线的电阻在这里对信号的影响很小，可以忽略不计。信号的损失主要是由于电缆的分布电容和分布电感组成的LC低通滤波器。
PROFIBUS用的LAN标准型二芯电感（西门子为DP总线选用的标准电缆），在不同波特率时的衰减系数如表2-7所示。
表2-7电缆的衰减系数
通讯波特率16MHz4MHz38.4kHz9.6kHz
衰减体系数（1km)≤42dB≤22dB≤4dB≤2.5dB
（3）在通讯电缆中的纯阻负载
影响通讯性能的第三个因素是纯阻性负载（也叫直流负载）的大小。这里指的纯阻性负载主要由终端电阻、偏置电阻和RS-485收发器三者构成。
在叙述EIARS-485规范时曾提到过RS-485驱动器在带了32个节点，配置了150Ω终端电阻的情况下，至少能输出1.5V的差分电压。一个接收器的输入电阻为12kΩ。按这样计算，RS-485驱动器的负载能力为：RL=32个输入电阻并联||2个终端电阻=（（12000/32）×（150/2））/（12000/32）+（150/2））≈51.7Ω
现在比较常用的RS-485驱动器有MAX485、DS3695、MAX1488/1489以及和利时公司使用的SN75176A/D等，其中有的RS-485驱动器负载能力可以达到20Ω。在不考虑其它诸多因素的情况下，按照驱动能力和负载的关系计算，一个驱动器可带节点的最大数量将远远大于32个。
在通讯波特率比较高的时候，在线路上偏置电阻是很有必要的。它的作用是在线路进入空闲状态后，把总线上没有数据时（空闲方式）的电平拉离0电平。这样一来，即使线路中出现了比较小的反射信号或干扰，挂接在总线上的数据接收器也不会由于这些信号的到来而产生误动作。通过下面的例子，可以计算出偏置电阻的大小：终端电阻Rt1=Rr2=120Ω；假设反射信号最大的峰-峰值Vref≤0.3Vp-p，则负半周的电压Vref≤0.15V;终端的电阻上由反射信号引起的反射电流Iref≤0.15/(120||120)=2.5mA。
一般RS-485收发器（包括SN75176）的滞后电压值为50mV，即：（Ibias-Iref）×（Rt1||Rt2）≥50mV；于是可以计算出偏置电阻产生的偏置电流Ibias≥3.33mA+5V=Ibias(R上拉+R下拉+（Rt1||Rt2）)
通过式2可以计算出R上拉=R下拉=720Ω在实际应用中，RS-485总线加偏置电阻有两种方法：
（1）把偏置电阻平衡分配给总线上的每一个收发器。这种方法给挂接在RS-485总线上的每一个收发器加了偏置电阻，给每一个收发器都加了一个偏置电压。/
（2）在一段总线上只用一对偏置电阻。这种方法对总线上存在大的反射信号或干扰信号比较有效。值得注意的是偏置电阻的加入，增加了总线的负载。
4)RS-485总线的负载能力和通讯电缆长度之间的关系
在设计RS-485总线组成的网络配置（总线长度和带负载个数）时，应该考虑到三个参数：纯阻性负载、信号衰减和噪声容限。纯阻性负载、信号衰减这两个参数，在前面已经讨论过，现在要讨论的是噪声容限（NoiseMargin）。RS-485总线接收器的噪声容限至少应该大于200mV。前面的论述者是在假设噪声容限为0的情况下进行的。在实际应用中，为了提高总线的抗干扰能力，总希望系统的噪声容限比EIARS-485标准中规定的好一些。从下面的公式能看出总线带负载的多少和通讯电缆长度之间的关系：
Vend=0.8(Vdriver-Vloss-Vnoise-Vbias)(2-3)
其中：Vend为总线末端的信号电压，在标准测定时规定为0.2V；Vdriver为驱动器的输出电压（与负载数有关。负载数在5～35个之间，Vdriver=2.4V；当负载数小于5，Vdriver=2.5V；当负载数大于35，Vdriver≤2.3V）；Vloss为信号在总线中的传输过程中的损耗（与通讯电缆的规格和长度有关），由表2-7提供的标准电缆的衰减系数，根据公式衰减系数b=20lg(Vout/Vin)可以计算出Vloss=Vin-Vout=0.6V(注：通讯波特率为9.6kbps，电缆长度1km，如果特率增加，Vloss会相应增大)；Vnoise为噪声容限，在标准测定时规定为0.1V；Vbias是由偏置电阻提供的偏置电压（典型值为0.4V）。
式（2-3）中乘以0.8是为了使通信电缆不进入满载状态。从式（2-3）可以看出，Vdriver的大小和总线上带负载数的多少成反比，Vloss的大小和总线长度成反比，其他几个参数只和用的驱动器类型有关。因此，在选定了驱动器的RS-495总线上，在通信波特率一定的情况下，带负载数的多少，与信号能传输的最大距离是直接相关的。具体关系是：在总线允许的范围内，带负载数越多，信号能传输的距离就越小；带负载数据少，信号能传输的距离就发越远。
5)分布电容对RS-485总线传输性能的影响
电缆的分布电容主是由双绞线的两条平行导线产生。另外，导线和地之间也存在分布电容，虽然很小，但在分析时也不能忽视。分布电容对总
线传输性能的影响，主要是因为总线上传输的是基波信号，信号的表达方式只有“1”和“0”。在特殊的字节中，例如0x01，信号“0”使得分布电容有足够的充电时间，而信号“1”到来时，由于分布电容中的电荷来不及放电，(Vin+)—(Vin-)-还大于200mV，结果使接爱误认为是“0”，而最终导致CRC校验错误，整个数据帧传输错误。
由于总线上分布影响，导致数据传输错误，从而使整个网络性能降低。解决这个有两个办法：
（1）降低数据传输的波特率。
（2）使用分布电容小的电缆，提高传输线的质量。
RS-485通讯标准的特点是抗干扰能力强、传输速率高、传输距离远。在采用双绞线，不用MODEM的情况下，在100kbps的传输速率时，可传送1200m，若速率9600bps，则传送距离可达1500m。它允许的最大传输速率为1OMbps传输距离为15m时)。RS485通讯标准允许平衡电缆上连接32个发送器/接收器对，目前已在许多方面得到应用，尤其是在多点通信系统中，是一个很有发展前途的串行通信接口标准。
2.3本设计电度表的误差分析
自九十年代起,智能电度表逐渐进入市场。目前已在电能计量仪表中占有一定的份量,国内外的生产厂家数目日益增多。由于电度表是计费的依据,关系到供电单位和用电者的权益,所以双方对于计量误差都很重视。
电度表的误差和任何测量工具一样是在所难免的。在工程设计方面,自然是必须力求其降至最低,但极需配合市场的接受能力划出一个界限,不能漫无限制地改进。在选用智能电度表时,应注意性能和价格的关系,必要时可以参考前面的表格。对太廉价的产品,应进一步查询考证其测量准确度的可靠程度。
目前智能电度表依其对电量的检测方式,可分为全电子式和机电一体式两类。因此对电度表而言,无论是全电子式、机械式或机电一体式都是在可能的价格范围内对电压u(t)及电流i(t)作最精密的测量,然后以最精密的时间积分而得到最准确的电量。
全电子式电度表最大的弱点在于当电子线路受到损害之后,所有的资料将完全损失,很容易造成争议。所以有厂家采用步进电机和CPU控制的脉冲发生机构相连,以机械方式辅助记录。但这种做法一方面增加成本,另一方面由于步进电机经常发生遗漏脉冲的现象,常常使得机械记录和电子记忆有明显的差异。这种误差由于其是动态发生的,所以无从估计。
机电一体式电度表的测量误差来源有两方面,一是机械表芯对电量测量的误差,另一是电子部份检测机械表芯时的误差。
2.3.1机械表芯测量误差
机械表芯是将被测电量转换成铝盘的旋转圈数,然后以机械计数器显
示。这种测量方式已使用了数十年之久,所有误差都有规范可循,成为一种完全成熟的技术。最重要的是这种计量方法已得到售电和用电双方广泛的支持与接受,采用这种单元作为计费基础完全能被市场认可。由于计数器不会因为电路的冲击而变动,所以当发生异常现象而使电表损毁时，机械表芯仍能维持损毁前的最后记录,可供参考。
2.3.2电子检测误差
在机电一体式结构中,电子电路必须从机械表芯旋转元件(铝盘)读取转动量作为计量资料。常用的读取方式可分为电磁式和光电式两大类。
(1)电磁式读头误差
电磁式读头是基于霍尔效应的原理,在表芯转轴上加装一永磁转子,和在表芯支架上安置一电磁检测芯片而成。每当转子通过检测芯片附近时,将使检测芯片产生一感应脉冲。计算此脉冲量可测得转动量。由于磁场本身并无明显的界限,所以脉冲产生的门槛就没有清晰的界限。在快速旋转时,这种现象造成的影响不大。但由于铝盘的旋转速度会随着负载的不同而有很大的差异,可能快至每秒1圈以上,也可能慢到每5分钟1圈或更低,所以当此模糊界限通过霍尔集成块时,不论是由于机械振动或电路振荡,都可能造成多重脉冲而引起误差。加滤波电路的办法又因转速覆盖的范围太广,使得适当的时间常数非常难以决定。此外,由于额外的磁元件引入到表芯之中,或多或少会干扰电磁测量部件而使测量误差进一步增加。
(2)光电式读头误差
光电式读头有遮断式和反射式两种,它们都是由一个红外线发光二极管及一个光敏三极管组成。如果用遮断式,就必须在表芯内增加一个与铝盘同步同轴转动的扇形盘,来间断性地遮断红外线的通过,在光敏三极管上造成脉冲。反射式则以铝盘做反射面,只要将适当的扇形区域涂黑阻止反射,即可产生所需的脉冲。不管是遮断式还是反射式,其扇形区的界限都不可能非常的光洁,再加上铝盘转动速度的范围极广,因此与电磁式一样,在超低速时如何避免误读是一个极具挑战性的技术难题。
3.软件设计
3.1软件设计的思想和方法
工业用智能电度表，主要用于电力部门的发电厂、变配电站进行电能的收费、计划、统计电量等。其次用于工业大用户，进行电能量的计量，收费和工业自动化等方面。因此电能的采集一般由集中器或RTU下表发命令完成。电度表本身收到的命令有两类：即设置表号（表地址）命令和读表命令。
软件主要完成的功能有主程序、串口中断子程序两部分。其中主程序完成I/O电平、X25045的设置；看门狗定时常数设为1.4S，并且在主程序中循环复位定时常数。
串口中断子程序完成设置表号、读表和上传计数值。上位机向电度表发送的命令格式为：“EB90EB90表地址码命令码校验码”，“EB90EB90”为同步字节，命令码为“00”并且表地址编码的最高位为“1”时，表示设置表号，而“01”表示读表。电度表向上位机发送格式为：“EB90EB90表地址码表计数值（六位BCD码）校验码”。
3.2软件流程图
图3-1主程序流程图
图3-2串口中断子程序框图
4.结论
本论文主要研究了智能电度表的硬件设计，在硬件的研制过程中考虑到了可靠性及实用性。但是由于研究时间和条件上的限制，本设计还有许多需要改进的地方。比如，在软件的设计中，只是笼统的给出了软件流程图，没有具体的程序，由于时间上的限制，没有全部完成非常遗憾。希望可以在以后的时间加以完善。智能电度表在我国具有巨大的发展潜力，虽然起步较晚，但势头非常迅猛。在鉴于我国幅员辽阔，各地、乃至同一城市不同区域的电网结构、电网布局以及负荷情况都不相同的实际情况下，本着降低成本、提高可靠性的原则，因地制宜地开发出各种适宜的智能电度表。这样，一个城市或电业局可以真正实现电能自动监测、调度管理系统，使我国的电能自动化管理水平向前迈进一大步。
在一些城市住宅建设发展较快的城市，已经有多个智能化小区安装了智能电度表。对于电力行业管理者来说，对各类不同用户的不同用电负荷可以进行准确地记录，是智能电度表最吸引他们的地方。业内人士预言，随着各种智能电度表产品的问世，“人工抄表”退出历史舞台，智能抄表系统“一统天下”的日子不远了。
①社会效益分析
(1)智能电度表为“一户一表”工程的实施提供了有力支持。
(2)智能电度表能够使抄表人员从抄抄写写中解放出来，投身到“优质服务”中去。
(3)智能电度表能够避免抄、核、收环节中人为造成的人情电、关系电和抄表差错等一系列因素，减轻了居民负担。
②管理效益分析
(l)智能电度表能够提高抄表质量，避免估抄、漏抄和错抄。
(2)缩短抄表周期，避免因工作量大而导致的“双月抄表”现象。
(3)智能电度表可实现“同步抄表”。即总表和分表同时抄录，有利于线损计算。
(4)智能电度表可实现对用户异常用电的实时监控，遏止窃电现象。
③经济效益分析
(l)节省人力的效益：智能电度表可节省几十名至几百名工作人员，假如
每个抄表员每月抄表1000户，每人年薪1.5万元。智能电度表可直接经
济效益达几十至几百万元。
(2)降损效益：智能电度表系统能够挽回线损损失。它带来的利益不仅仅
只局限于直接经济效益。实际上，其所带来的隐含的、间接的经济效益则
远高于直接带来的经济效益。
智能电度表的新技术展望主要是电能表和智能抄表技术的新技术展望。各种智能电度表都有其特点，有其相适应的应用环境和存在条件，我们在现有技术的基础上，结合各种系统的优势和长处，使其扬长避短发挥出更大的优势。
（1）、网络化电度表
电能计量信息网络是一个由电能计量与智能抄表系统集成的新概念，其中电度表本身应带有上网接口并具备通讯能力。设计好网络的硬件编码、技术指标与功能、通信规约、软件平台与数据格式统一，要做到原有各系统接口统一与兼容。实现实时抄表、实时计量与分析实时管理。
（2）、多用户智能化电子式电度表
这种模式是多个用电户共取一个公共电压，而每个用电户的电源进线处只需装一个CT即可，这些采集到的电流、电压信号就地由微处理器处理。所有用电户的用电信息都交由设在异地的一台微机来处理、记录和存储，见不到传统意义上电度表的踪影了。
1）基于移动无线网络(GSM)的抄表系统
GSM智能抄表是一种基于智能小区完善的硬件环境发展起来的自动抄表技术。这种完善的硬件环境主要是指完善的居民住宅小区智能化管理系统，主要包括住户信息管理、安防(防盗防入侵系统；电视监控；门禁系统)和通讯(闭路电视；电话程控交换机；无线基站)等功能模块。其智能抄表的基本思路是：所有用户的数据通过蜂窝移动无线网GSM以短信息(SMS)的模式上传到GSM网的SMS中心；SMS中心将接收到的数据通过专线传递给用电管理部门等的数据处理服务器。由于现在GSM网的覆盖面已几乎遍及全国，故构建这种智能抄表系统时，完全可以利用现成的GSM无线网而不需再新建基站，而且，这样的智能抄表系统一旦开发成功，可直接向有需求的地方推广，不需因地域的不同而进行改造。
2）INTERNET抄表
现代居民住宅小区智能化管理系统的一个最新发展动态是“一切都上网”，宽带网线路建设及网络花费一天天降低，使这一切变得越来越现实，有线电视、IP电话、远程医疗、网上购物等全方位服务，可视电话以及电表，水表和防盗/防灾探测报警器等都联到网上，由居民区的物业管理部门完成对本小区所有居民用户的生活和消费的网络化管理。在这样的网络化管理模式下，智能抄表只是该系统所具有众多功能中的一种，随着这种管理系统的不断完善和健全，智能抄表在其中所占的成本消耗将会不断下降。
3）蓝牙技术
蓝牙技术(1998年出现，是一种采用2.4GHzIMS[Industrial，scientificandMedical]频谱的短程无线技术，主要用来打破现时一般以红外线或电缆线联系不同产品时受到的限制，能够在约几十米的距离内无需连接电缆线或红外接口就可进行数据交换。蓝牙技术的迅速扩展给我们以新的启发：能否将蓝牙技术用于自动抄表?有人说，蓝牙技术离能真正实用还需
一、两年的时间；还有人认为，蓝牙技术不会往自动抄表方向“伸腿”，因为相对于现在的蓝牙芯片来讲，有些已有抄表技术的成本比较低；但有人想到，对那些利用现有自动抄表技术很难抄到的所谓“死角”处的电度表，利用蓝牙技术可能再好不过了。蓝牙技术到底能否在智能抄表方面获得应用无需争论，但作为从事微机化测量技术与仪器仪表研发的工程技术人员，应该在每一项新的计算机、网络、通讯和微电子技术诞生之后就立即着手考虑，它能否给自己所从事的科研带来革新性的发展和变化。
致谢
经过几个月的努力，我终于完成了智能电度表的硬件设计，可以说是如释重负，倍感轻松，在此对老师们的指导和教育表示由衷地感谢。
在此，首先我要向我的指导老师张伟，致以衷心的感谢。他工作认真负责，一丝不苟，及时的询问我们做课程设计的进度。对同学的帮助不是简单告诉，而是让我们用自己掌握的知识进行探索，最后，在一起经过激烈的讨论，得出结果，使我们能够形成自己的学习方法。并且督促我们养成良好的学习习惯和严谨的科学作风。最重要的是，张老师反复强调对待困难不要轻易放弃，要坚持不懈。这不仅使我顺利的完成课题，更培养了自己乐观向上的科研精神，这种精神也会无形的鞭策我在以后的工作学习中做事认真，精益求精。
另外，我还要感谢在这四年中所有教过我的老师们，正是他们的辛勤工作，使我在这四年之内学到了丰富的知识，培养我自学自立的学习风格，在不断的学习中完善自我，充实自我。在此我再次表达我对所有教导过我的老师们的诚挚谢意！
最后，要感谢我身边的同学们，在遇到许多自己不懂的问题时，他们给我不小的帮助，是他们不断的支持我做完最后的工作。在这里对他们表示真心的感谢！
参考文献：
[l]赵洪山等低成本多用户智能电度表的设计华北电力大学2000
[2]卢章发智能电度表的研究广东工学院1996
[3]焦阳智能电度表系统的研制河北轻化工学院1997
[4]姚存治等智能电表及远程集中抄表的现状和发展趋势
河南职业技术师范学院2004
[5]赵海兰等智能电度表的设计与研究沙洲职业工学院2005
[6]朱彤等智能多用户电能表的开发与应用重庆邮电学院2001
[7]薛建生智能电度表的误差分析与修正辽宁大学1996
[8]王子章智能电度表军械工程学院1996
[9]罗崇熙等智能电度表计量误差分析《电机电器技术》2001
[10]林聪仁等多功能电度表的关键技术厦门大学1997
[11]胡汉才单片机原理及其接口技术清华大学出版社2002
[12]徐惠民等单片微型机原理接口及应用北京邮电大学2000
[13]张毅刚等MCS-51单片机应用设计哈尔滨工业大学1997
[14]张振容等MCS-51单片机原理及实用技术人民邮电出版社2000
