论远程电力数据信息采集系统的研究规划及发展应用

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[摘 要]电力数据采集系统是测量技术与计算机技术相结合的产物，能够使数据进行自动的运算、存储、自动操作、逻辑判断以及远程网络传输等功能。而随着无线网络的发展，为了实现具有数据通信可靠、安装维护方便、低功耗的数据信息采集系统，基于无线传感网络的，远程的电力数据信息采集系统设计方案随之产生，大大减少了工程布线的复杂度，在降低功耗的同时，有效的提高了通信的可靠性。

[关键词]无线网络；电力数据；采集；应用

中图分类号：TP274.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0072-01

电力系统的经济运行和调度需要对变电站、水电站、配变设备以及开闭所等进行实时的监测，并且要及时将监测数据发送到管理中心的服务器上进行相应的处理。电力系统的监测点大多分布较为分散，并且范围较广，利用无线通信技术进行数据的传输能够起到事半功倍的效果。

1、基于无线网络的电力数据采集系统介绍

新型的基于无线网络的电力数据信息采集系统的建立，主要是由中心处理子系统以及前端数据采集系统两部分组成。前端数据采集系统包括采集器、集中器以及电能表等几部分，可实现对底层数据的采集。通过无线方式实现集中器和采集器之间的通信，在利用485总线实现采集器和电能表的通信，从而可实现电能表通过采集器向集中器传输数据的作用。中心处理子系统是由主站计算机及其相关软件共同构成的。主站计算机通过PSYN或是GPRS实现与前端数据采集系统中的集中器的通信，从而实现抄读及远程监控的作用，并且能够对用户电能表的数据进行分析、读取以及参数设置等。

2、无线网络数据采集系统方案简介

2.1 系统的总体方案

远程电力数据采集系统是建立在无线通信和电话通信的基础上的，可以将其细化为数据库服务器、无线网络、数据前置机以及电力数据采集终端等几部分。远程电力数据采集改变了传统的点对点拨号的方式，采用MODEM拨号上网、无线网络等进行数据信息的采集，并且在内外网服务器上建立相应的安全隔离机制，采集终端将采集的数据传送到管理中心的主服务器上，通过通信接口和GPRS数据传输终端进行连接，再经过无线网络通信协议对其封装后传送到中心服务器，从而实现电力数据信息的远程采集、控制工作。

2.2 通信的总体方案结构

远程电力数据采集系统主要是通过GPRS/CDMA的实时在线特性、系统的无时延特性以及其同步接收处理多个数据采集点的数据等来作为通信方案的，这种方案能够较好的满足系统的传输实时性以及对数据信息采集的要求。通过接口将内外服务器相连，并且只能传输指定的数据信息。

3、数据采集系统的硬件实现

前端数据信息采集系统包括采集器和集中器两部分，并且他们的硬件设置基本相同。主要就是，通过RS-45接口将集中器和GPRS模块连接，将收集到的数据转发到主站计算机。集中器的硬件设计主要分为数据存储模块、数据处理模块以及数据传输模块。数据处理模块采用高性能的16位单片机，能够确保任务的快速执行，一般均可在1个时钟周期内完成，能够实现高级编程，为软件的开发提供了便利。对于数据的存储可采用铁电随机存储器FM18L08，这种非挥发性存储器，有利于系统的扩展。对于无线数据传输模块，可以采用CWDP1205芯片进行数据的传输。

4、数据采集系统的软件设计

4.1 无线网络通信协议

根据我国的相关规定制定的无线通信协议，适用于集中器与采集器、采集器与采集器之间的无线射频载波信道通信。该协议主要可分为三层。物理层、链路层以及 应用层。物理层主要是用CWDP1205进行硬件实现，链路层能够提供可靠的无线数据传输，将应用层传输过来的长数据帧，合理的拆分成较短的数据帧，然后加上相应的包头和校验和，重新打包之后进行数据的发送传输。接收数据时，将数据进行解包处理，然后将短数据帧重新组合成完整的长数据帧，再移交给应用层。CWDP1205无线射频通道属于不稳定的通信信道，因此，需要一个辅助的机制来完成数据信息的可靠传输。

4.2 无线网络初始化设置

CWPD1205芯片是基于XE1205无线射频收到装置设计的，因此，在进行与CWDP1205通信之前，要先设置XE1205的寄存器。XE1205寄存器通过SPI总线进行数据写操作，由SDA、SCL来控制该模块的收、发等工作状态，NSS-C作为SPI的使能端，IRQ0与IRQ1是用于设定数据传送时钟和验证码的中断控制、SCK是时钟控制端、MOSI与MISO是模块内部寄存器的数据输入输出接口、DATA用于外部数据的输入输出。XE1205的内部寄存器是用来设置发送频率、工作模式以及带通滤波器的带宽等。通过2byte的设置来控制数据的收发工作，其中，1Byte包含一个读写控制位、一个停止位、一个起始位以及5位寄存器地址；2Byte在读模块中用于读取数据，在写模块中用于发送数据。当SCK处于上升沿时，改变MOSI的数据，在下降沿时采集MOSI数据。

4.3 基于无线网络的数据传输

在CWDP1205完成初始化之后，首先对传输的数据进行检测，看是否有需要用无线射频方式传输的数据，如果有责转换到相应的传输状态，对CWDP1205的寄存器进行设置，将接收模式转换为发生模式后再进行数据的发送。反之，如果没有，则寄存器仍然保持原来的空闲状态，CWDP1205则保持接收模式。无线数据的接收工作对于实现整个无线数据通信的过程是至关重要的。

5、用电信息采集系统的应用与发展

5.1 远程抄表应用

远程抄表工作是供电企业的核心业务，用电信息采集系统现场采集电能终端的信息，按照系统主站预先设定的任务参数，每天上报、补报电能表的各种电能示值数据。采集主站对其进行存储和管理。有系统对营销体系的每个抄表段发起抄写、核对、接收流程，在电能信息获取阶段点击功能按钮，利用系统数据库接口从电能数据采集系统中得到每个电力用户的抄表信息，最后完成电能信息采集与核对环节。

5.2 防窃电应用

用电信息采集系统应用具有实时监控窃电行为的功能，如果发生用户窃电、电能表出现异常数据等情况，立刻发出报警提示，使防窃电工作逐渐转为智能化。

5.3 提供优质服务

用电信息采集系统不但能够为供电企业收集用户用电信息，同时，它的开发建设也为电力用户实现信息共享、交流互动提供了可能性。用电信息采集系统能够为电力用户提供一系列优质服务，包括电力平衡度提示、用电时段提醒、用电设备报警、用电数据查询、发送停复电通知等。

6、总结

随着人们生活水平的提高，人们对于电力的需求量越来越大，而电力数据信息的采集工作在整个电力系统中占据着重要作用，因此，对于电力数据信息采集系统的设计至关重要。文章利用低功耗的单片机CWDP1205以及MSP430F149芯片，实现了基于无线网络的电力数据信息采集系统的建立。这种方法的电力数据采集系统，具有成本低、节点增加删除方便、易于安装以及抗干扰能力强O诸多特点，并且具有良好的通用性。

参考文献

[1] 陈晓燕，庞涛，石亚麋，王光强.基于无线网络的电力数据采集系统[J].低压电器，2011.