自動抄表技術是將電能計量數據自動採集、傳輸和處理的系統。按照採集數據的方式不同，自動抄表技術可分為本地自動抄表系統和遠程自動抄表系統兩種。
基本介紹
- 中文名：自動抄表技術
- 外文名：Automatic Meter Reading Technology
構成特點,現狀,發展趨勢,國家標準,
構成特點
典型的自動抄表技術主要由前端採集子系統、通信子系統和中心處理子系統等三部分組成。
前端採集子系統
按照採集數據的方式不同，自動抄表技術可分為本地自動抄表系統和遠程自動抄表系統兩種。本地自動抄表系統的電能表一般加裝紅外轉換裝置，把電量轉換為紅外信號，抄表時操作人員到現場使用攜帶型抄表微型計算機，非接觸性地讀取數據。遠程自動抄表系統由電子式電能表或加裝了光電轉換器的機電脈衝式電能表構成系統的最前端，它們把用戶的用電量以電脈衝的形式傳遞給上一級數據採集裝置。目前實際套用的遠程自動抄表系統大多採用兩級式數據匯集結構，即由安裝於用戶生活小區單元的採集器收集十幾到幾十個電能表的讀數，而安裝在配電變壓器下的集中器則負責定期從採集器讀取數據。
通信子系統
通信子系統是把數據傳送到控制中心的信道。為了適應不同的環境條件以及成本要求，通信子系統的構成有多種方案。按照通信介質的不同，通信子系統主要有光纖傳輸、無線傳輸、電話線傳輸和低壓電力線載波傳輸等四種。光纖通信具有頻頻寬、傳輸速率高、傳輸距離遠以及抗干擾性強等特點，適合上層通信網的要求。但因其安裝結構受限制且成本高，故很少在自動抄表系統中使用。無線通信適用於用戶分散且範圍廣的場合，在某個頻點上以散射通信方式進行無線通信。其優點是傳輸頻帶較寬，通信容量較大(可與幾千個電能表通信)，通信距離遠(幾十千米，也可通過中繼站延伸)。目前，GPRS無線通信網路為無線抄表系統的實施提供了高效、便捷、可靠的數據通道。主要缺點是需申請頻點使用權，且如果頻點選擇不合理，相鄰信道會相互干擾。租用電話線通信是利用電話網路，在數據的發出和接收端分別加裝數據機。該方法的數據傳輸率較高且可靠性好，投資少；不足之處是線路通信時間較長(通常需幾秒甚至幾十秒)。低壓電力線載波通信利用低壓電力線作為系統前端的數據傳輸信道。其基本原理是：在傳送數據時，先將數據調製到高頻載波上，經功率放大後耦合到電力線上。此高頻信號經電力線路傳輸到接收方，接收機通過耦合電路將高頻信號分離，濾去干擾信號後放大，再經解調電路還原成二進制數位訊號。電力線載波直接利用配電網路，免去了租用線路或占用頻段等問題，降低了抄表成本，有利於運營管理，發展前景十分廣闊。但是，如何抑制電力線上的干擾，提高通信可靠性仍是亟待解決的問題。
中心處理子系統
中心處理子系統主要由中心處理工作站以及相應的軟體構成，是整個自動抄表技術的最上層，所有用戶的用電信息通過信道匯集到這裡，管理人員利用軟體對數據進行匯總和分析，作出相應的決策。如果硬體允許，還可直接向下級集中器或電能表發出指令，從而對用戶的用電行為實施控制，如停、送電遠程操作。
現狀
電能表
感測器、自動化儀表以及積體電路技術的發展，使得無論是機電脈衝式還是電子式電能表已能夠較好地滿足當今電能計量自動抄表技術的需要。預計今後相當一段時間內，自動抄表技術的終端採集裝置將以機電脈衝式電能表和電子式電能表兩種儀表為主。
採集器和集中器
採集器和集中器是匯聚電能表電量數據的裝置，由單片機、存儲器和接口電路等構成，現在已經出現了較成熟的產品。
通信信道
通信子系統是電能計量自動抄表技術中的關鍵。數據通信方式的選取要綜合考慮地理環境特點、用戶用電行為、技術水平、管理體制和投資成本等因素。國內外對於不同通信方式各有側重，在西方已開發國家，對於電能計量自動抄表技術的研究起步較早，電力系統包括配電網路較規範、完備，所以低壓電力線載波技術被廣泛套用；在我國，受條件所限，較多使用電話線通信。近來，隨著對擴頻技術研究的深入，低壓電力線載波中干擾大的問題逐步得到解決，因此，低壓電力線載波通信方式在電能計量自動抄表技術中的套用有逐步推廣的趨勢。
發展趨勢
電力線載波通信
電力線載波通信，是將信息調製為高頻信號(一般為50～500kHz)併疊加在電力線路上進行通信的技術。其優勢是利用電力線作為通信信道，不必另外鋪設通信信道，大大節省投資，維護工作量少，可靈活實現“即插即用”。目前，國內10kV以上電壓等級的高壓電力線載波技術已經較成熟，但低壓電力網路上的載波通信還未能達到令人滿意的水平，這在一定程度上制約了電能計量自動抄表技術在我國的實際套用。
無線擴頻通信
擴頻技術是一種無線通信方式，把傳送的信息轉換為數位訊號，然後由擴頻碼發生器產生的擴頻碼序列去調製數位訊號，以擴展信號的頻譜，通過相關接收，用相同的頻碼序列解擴，最後經信息解調，恢復出原始信息。擴頻通信距離一般可達幾十千米，其最大的優點在於抗干擾能力較強，因此具有較強的安全保密性。擴頻技術在自動抄表技術的典型套用方式是：採集器通過電力線載波把數據傳至集中器，再由設定在集中器附近的擴頻電台把數據傳送給中央處理站的接收電台。
複合通信
在套用於自動抄表技術中的所有通信模式中，各種通信模式都有優缺點，任何一種採用單一通信技術的方案均很難完全滿足需要。為解決這類矛盾，提出了複合通信方案。複合通信方案是在自動抄表的不同通信階段採用不同的通信方式，組成實現電能自動抄表的複合通信網路。在數據傳輸量不太大、傳輸距離較近的底層數據採集階段(電能表到採集器，採集器到集中器)，可以採用如紅外、低壓電力線載波甚至點對點的通信方式；而在集中器到中央處理站段，則可採用電纜、電話線或無線通信等。選擇什麼樣的複合方式，需根據實際情況統籌考慮。混合使用的各種通信方式之間要有很好的相容性，不能相互干擾，這其中涉及到運籌學、最優規劃等方面的研究與設計。
自動抄表的安全性
自動抄表的安全性主要包括自動抄表過程的安全性和中心處理子系統的計算機網路安全性。自動抄表技術的抄表過程是分散的採集器、集中器與中心處理站間交換數據的過程。通信中既要保證所抄數據的安全、可靠傳輸，又必須確保中心處理子系統不會受到來自傳輸網路的意外攻擊。中心處理子系統的安全性主要是指其包含的計算機網路安全性，而主要的安全隱患來自以下4個方面：黑客、病毒、合法人員的失誤和網路系統自身的脆弱性。保護及防範的措施是綜合運用密碼技術、身份驗證技術、訪問控制技術、防火牆技術、安全核心技術、網路反病毒技術、信息泄漏防治技術、網路安全漏洞掃描技術和入侵檢測技術等。
國家標準
《自動抄表系統 第1部分：總則》（GB/T 19882.1-2005）《Automatic Meter Reading System Part 1:General Principles》於2006年4月1日實施。
《自動抄表系統 第2部分：低壓電力線載波抄表系統》（GB/T 19882.2-2010）《Automatic meter reading system - Part 2：Distribution line carrier meter reading system》於2011年6月1日實施。
《自動抄表系統 第3部分：套用層數據交換協定》（GB/T 19882-2007）《Automatic meter reading system - Part 3: Application layer data exchange protocols》於2007年12月1日實施。
《自動抄表系統低層通信協定》（GB/T 19897-2005）《Automatic Meter Reading System Lower Layer Communication Protocol》於2006年4月1日實施。
