电力远程抄表系统中集中器硬件的设计与实现

【摘要】随着社会的不断发展，电力系统在运行的过程中也在不断完善。其中，电力远程抄表的工作模式得到了高效地普及。由于传统的人工抄表的形式和现如今电力系统的发展现状不相符，因此，工作人员需要对抄表工作的形式进行改进和完善。在电力远程抄表系统，集中器硬件是研究人员研究的重点。本文中，笔者主要对电力远程抄表系统中的集中器硬件的设计和实现等方面进行深入介绍和分析，希望能够给相关的电力行业工作人员提供借鉴和参考。

【关键词】自动抄表系统；集中器；嵌入式系统

目前，电力行业在对电力资源进行管理的过程中主要是以远程抄表，智能缴费的形式为主。主要是由于人工抄表不仅工作量相对较大，精准度也无法保证。采用智能卡付费的形式给用户带来了较大的便利。随着电子技术、通信技术以及计算机等技术的高效发展电力系统发展中的嵌入式技术逐渐趋于成熟。集中器作为远程电力抄表系统运行的核心部位，研究人员对其设计形式以及实现形式进行探讨和分析具有一定的现实性和可行性。

1、集中器的硬件设计与实现的重要性

远程抄表系统在运行的过程中主要以集中器的功能和性质为主。集中器主要是通过各种智能仪表以及模块的形式来实现数据的采集和传输，最终对各种不同类型的信息进行储存。在这一过程中信道形式比较特殊，在上行通信信道和服务器相互连接的过程中，上行通信信道主要采用的是公用网络。另外，由于集中器所包含的模块类型比较复杂，数量较多。研究人员只有对各种硬件模块进行研究，才能够提升电力远程抄表工作的效率，促进通信方式的科学性和规范性。

2、集中器的硬件

2.1中央处理器

集中器硬件设备的中央处理器结构处于核心位置，其芯片性能以及系统性符合集中器硬件设计的要求。通常情况下，计数人员在对远程抄表系统进行研究和优化的过程中，集中器硬件所选择的芯片类型主要是AT系统的芯片，同时还需要加设各种全套的外围设备。不仅如此，网口结构和控制器也是不可缺少的结构类型。由于芯片的系统功能较强大，因此，外部组件的件数也可以逐渐减少。

2.2存储模块的设计

无论是哪种类型的芯片，都含有外设接口。芯片内部的存储器在无法满足实际要求时，需要进行不断扩展。通常情况下，储存器的主要作用是存储系统的程序。电表上的相关数据主要应该存储在Flash存储器或者是内存卡上。在内存方面如果存储空间足够大，就没有必要进行扩展。

2.3上行通讯模块的设计

第一，MODEM通信设计。集中器在上行通讯模块运行的过程中主要的功能就是实现内置MODEM和上位机之间的通讯。这种通讯方式属于有线通讯的一种。用户只需要将电话线接入到端口位置就可以实现远程通讯。在上位机开始拨号的过程中，集中器上面的指示灯会处于常亮的状态。在命令执行完毕之后，集中器的指示灯和MODEM的指示灯都会熄灭。集中器的上位机指示灯是判定通讯进程的重要指示，保证通信模块的灵活性和稳定性是设计工作的重点之所在。研究人员要将这方面作为通讯模块设计重点，加强模块结构和主板之间的联系。

第二，红外通信设计。所谓的红外通讯技术主要是采用红外线的形式来对数据进行传递，同样属于无线通讯技术的一种。这种通讯形式不仅价格低廉，而且在联接的过程中保密性较高，损耗程度较低。但是，这种通信设计形式在距离和速度方面受到严重的限制，在测试方面的应用价值还有待提升。

集中器下端部位有一个红色的按钮，在抄表的过程中可以将终端设备和集中器相互连接。在指示红灯闪亮几次之后，就可以根据具体的指示来进行操作。在红外通讯指示灯熄灭之后，集中器可就可以退出红外通讯状态。红外信号在进行转化以及传输的过程中主要采用的是不同类型芯片形式，在提升调制解调作用的基础上，提升了信号传输的高效性和整体效率。在实际的电力抄表应用的过程中，工作人员需要对抄表现场的检测工作加强重视，同时对于集中器的各项参数进行科学合理地控制。为了保证远程抄表工作进行的高效性和准确性，需要在实际的工作中选择素质相对较高或者是对操作技能掌握程度较强的工作人员。而且集中器设备的红外功能比较突出。

2.4下行通讯模块的设计

人们经常说的下行通讯，主要是指集中器和相关的终端设备所进行的数据传输。从项目设计工作中可以看出，AT系列的芯片可以用户上行和下行通讯设备当中。而TX和RX系列芯片仅仅可以用户下行通讯的终端设备当中。在下行通讯模块设计的过程中，主要涉及到的就是载波形式的通信口，芯片以及各种串口、控制口等等。加强数据的传递是集中器设备的最终工作目标，提升设计的科学性和规范性也可以有效地提升电力远程抄表工作的高效性。

第一，载波通信设计。下行载波通讯模块的主控芯片是专为面向未来的开放式自动抄表智能信息家电以及远程监控系统而设计的单芯片片上系统，它除了具有功能强大的微处理器外尤其在高精度模/数转换以及电力线载波通讯方面具有更大的优势，它的扩频通信单元是PL2000系列专用电力线载波通信集成电路的升级内核具有更强的抗干扰能力更高的数据通信速率和更大的软件可配置灵活性。

第二，RS-485设计。在电力通讯方案的设计中，下行通讯除了采用低压电力载波通讯方式以外，还经常利用RS-485总线通讯方式。因为这样组网方式就较为灵活既可使用RS-485总线和低压电力载波混合的方式组网，也可以使用可靠性比较高的全485方案组网。而且可用于RS-485接口的芯片种类也越来越多实现这种通讯的技术也相当成熟。

2.5JTAG的设计

本设计采用SAM-ICE仿真器调试程序，SAM-ICE是专为ATMEL的AT91系列ARM处理器设计的JTAG仿真器.标准的JTAG接口是4線，分别为测试模式选择、测试时钟、测试数据输入和测试数据输出，JAG测试允许多个器件通过AG接口串联在一起，形成一个AG链，能实现对各个器件分别测试，JAG接口还常用于对FLASH器件进行编程.通过JTAG接口可对芯片内部的所有部件进行访问，因而是开发调试嵌入式系统的一种简洁高效的手段。

3、结束语

集中器通过MODEM通信方式接收来自上行信道的主站命令，处理器将接受到的命令转换为一条或者多条内部可执行的命令，从而提取历史数据或参数，并对数据进行协议封装传送给上行信道。上行信道将数据按照原路径传送给服务器，同时，通过下行信道抄收各种用户终端的用电量数据信息，并进行存储从而实现智能化抄表工作.这种基于ARM芯片的集中抄表系统是可行的、有效的，它代表着技术发展的新趋势也将会有广泛的应用前景。

参考文献

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作者简介

崔晖，男，1968.9-，辽宁大连人，高级工程师，本科学历，研究方向为电能计量.