清華大學電機系 鄧文 趙偉
南通林洋電子有限公司 顧錦源 胡生
摘 要：綜述了與電能量自動抄取相關的電子式電度表及電能數據遠傳通訊技術在近幾年的發展狀況，又注意到電能、燃氣、水及熱量自動抄表技術融為一體的進步趨熱，并對網絡化測量條件下電能自動抄表技術可能的進展做了預測。
關鍵詞：電子式電度表；自動抄表；載波通訊；無線移動通訊
1 引言
自動抄表（Automatic Meter Reading-AMR）是指采用通訊和計算機網絡等技術自動讀取和處理表計數據。發展電能自動抄表技術是提高用電管理水平的需要，也是網絡和計算機技術迅速發展的必然。在用電管理方面，采用自動抄表技術，不僅能節約人力資源，更重要的是可提高抄表的準確性，減少因估計或謄寫而造成帳單出錯，使供用電管理部門能及時準確獲得數據信息。由于電力用戶因此不再需要與抄表者預約上門抄表時間，還能迅速查詢帳單，故這種技術越來越受到用戶歡迎。
隨著電價的改革，供電部門為迅速出帳，需要從用戶處盡快獲取更多的數據信息，如電能需量、分時電量和負荷曲線等，自動抄表為實現上述要求提供了切實可行的技術手段。隨著現代電子技術的發展，通訊技術和計算機網絡技術都有了飛速進步，而二者的結合又進一步演化出許多新的通訊方式和通訊系統，為自動抄表即自動抄表系統的實現提供了更多的現實可能。 不難理解，電子式電度表及其與抄表主機的通訊是自動抄表系統的關鍵所在。
2 電子式電度表
電能計量和管理的需要以及電子技術的發展，使電子式電度表在20世紀70年代就已出現。隨著數字電子技術的飛速進步，電子式電度表的功能逐漸增多并日臻完善。
電子式電度表一般由電能測量機構和數據處理機構兩部分組成，根據電能測量機構的不同，又分為機電脈沖式電度表和全電子式電度表兩大類。 機電脈沖式電度表沿用感應系電度表的測量機構，其數據處理機構則由電子電路和計算機控制系統實現，因而，機電脈沖式電度表是一種電子線路與機電轉換單元相結合的半電子式電度表。
機電脈沖式電度表技術開發的重點放在有關電能管理的數據處理方面，使之能夠進行本地和遠地的數據傳輸以及遙測和遙控。機電脈沖式電度表以感應系電度表為基礎，繼承了感應系電度表結構牢固、長期運行可靠和價格低廉的優點，因而在民用電能計量領域被廣泛采用。
全電子式電度表不再使用感應系測量機構，而是由乘法器完成對電功率的測量。由于它沒有傳統電度表上的旋轉機構，因而又被稱為“靜止式電度表”或“固態電度表”。 近年來，各種新型電子式電度表不斷推出，型號各異，功能眾多，但其基本原理相同，主要功能可歸為三個方面：計量、計費功能，包括分時計量、最大需量計量和預付費等；保護功能，包括過電流、過電壓保護與防竊電等；通訊功能，可以是紅外通訊、無線電通訊或載波通訊等。
3 常見的自動抄表通訊方式
（1）按信道介質分，常見的自動抄表通訊有光纖通訊、電話線通訊和無線通訊三種方式。 a）光纖通訊具有頻帶寬、傳輸速率高、傳輸距離遠和抗干擾能力強等特點，非常適合上層通訊網的要求。隨著光纖技術的發展和廣泛應用，自動抄表系統中有可能更多地使用光纖。
b）由于電話在城鎮的迅速普及，利用現有電話網進行數據通訊是一個經濟有效的方案。利用電話網通訊，只需在數據集中器和工作主站處加裝調制解調器即可，其傳輸速率可達56Kbps。但電話線通訊的線路接通時間較長，一般要幾秒到十幾秒。還有，我國的廣大鄉村、小城鎮還沒普及電話。
c)對于分布分散的集中器，利用無線方式進行數據通訊是一種較好的選擇。目前我國已有車載無線通訊自動抄表系統投入運行。但無線通訊方式需要慎重選擇頻點，并需申請頻點使用權。
（2）若按連接方式分，則自動抄表系統的通訊方式主要有星型和總線型連接方式。
a）星型連接通訊是以工作主站為中心，以星型發散的形式分別通過通訊信道，與分散于各地的集中器連接，形成1對N的連接形式。這種方式下信道通訊數據量大，要求有一定的傳輸速率和頻寬。
b）總線型通訊以一條串行總線連接各分散的采集器或電度表，實行各節點的互連。這種方式下，信道上節點多，傳輸速率也不會很高，一般用于底層的電能數據的采集。常見的有RS-485總線網和低壓電力線載波通訊網。由于電力線完全由電力部門控制，如果用電力線實施載波通訊，不需要再投資鋪設通訊線路，不僅可大大節約資金投入，且還具有維護量小的特點；否則，用低壓電力線作通訊信道可以實現靈活的“即插即用”。尤其是近年來擴頻通訊技術的較成功應用，使得低壓電力線載波通訊越來越多地用于自動抄表系統。利用低壓電力線作為自動抄表系統的底層數據通道，成本低、方便準確。
通訊方式的選擇是設計自動抄表系統的首要任務，它直接關系到系統的性能。具體確定通訊方式時需要綜合考慮系統面對的對象、用戶的分布、用戶的數量、地理條件、期望達到以的目標以及系統的擴展升級和與其他網絡的兼容，等等。因此，上述的各種通訊方式不應該是孤立的，而且任何一種通訊方式在不同的系統中的應用效果也不盡相同。
南通林洋電子有限公司 顧錦源 胡生
摘 要：綜述了與電能量自動抄取相關的電子式電度表及電能數據遠傳通訊技術在近幾年的發展狀況，又注意到電能、燃氣、水及熱量自動抄表技術融為一體的進步趨熱，并對網絡化測量條件下電能自動抄表技術可能的進展做了預測。
關鍵詞：電子式電度表；自動抄表；載波通訊；無線移動通訊
1 引言
自動抄表（Automatic Meter Reading-AMR）是指采用通訊和計算機網絡等技術自動讀取和處理表計數據。發展電能自動抄表技術是提高用電管理水平的需要，也是網絡和計算機技術迅速發展的必然。在用電管理方面，采用自動抄表技術，不僅能節約人力資源，更重要的是可提高抄表的準確性，減少因估計或謄寫而造成帳單出錯，使供用電管理部門能及時準確獲得數據信息。由于電力用戶因此不再需要與抄表者預約上門抄表時間，還能迅速查詢帳單，故這種技術越來越受到用戶歡迎。
隨著電價的改革，供電部門為迅速出帳，需要從用戶處盡快獲取更多的數據信息，如電能需量、分時電量和負荷曲線等，自動抄表為實現上述要求提供了切實可行的技術手段。隨著現代電子技術的發展，通訊技術和計算機網絡技術都有了飛速進步，而二者的結合又進一步演化出許多新的通訊方式和通訊系統，為自動抄表即自動抄表系統的實現提供了更多的現實可能。 不難理解，電子式電度表及其與抄表主機的通訊是自動抄表系統的關鍵所在。
2 電子式電度表
電能計量和管理的需要以及電子技術的發展，使電子式電度表在20世紀70年代就已出現。隨著數字電子技術的飛速進步，電子式電度表的功能逐漸增多并日臻完善。
電子式電度表一般由電能測量機構和數據處理機構兩部分組成，根據電能測量機構的不同，又分為機電脈沖式電度表和全電子式電度表兩大類。 機電脈沖式電度表沿用感應系電度表的測量機構，其數據處理機構則由電子電路和計算機控制系統實現，因而，機電脈沖式電度表是一種電子線路與機電轉換單元相結合的半電子式電度表。
機電脈沖式電度表技術開發的重點放在有關電能管理的數據處理方面，使之能夠進行本地和遠地的數據傳輸以及遙測和遙控。機電脈沖式電度表以感應系電度表為基礎，繼承了感應系電度表結構牢固、長期運行可靠和價格低廉的優點，因而在民用電能計量領域被廣泛采用。
全電子式電度表不再使用感應系測量機構，而是由乘法器完成對電功率的測量。由于它沒有傳統電度表上的旋轉機構，因而又被稱為“靜止式電度表”或“固態電度表”。 近年來，各種新型電子式電度表不斷推出，型號各異，功能眾多，但其基本原理相同，主要功能可歸為三個方面：計量、計費功能，包括分時計量、最大需量計量和預付費等；保護功能，包括過電流、過電壓保護與防竊電等；通訊功能，可以是紅外通訊、無線電通訊或載波通訊等。
3 常見的自動抄表通訊方式
（1）按信道介質分，常見的自動抄表通訊有光纖通訊、電話線通訊和無線通訊三種方式。 a）光纖通訊具有頻帶寬、傳輸速率高、傳輸距離遠和抗干擾能力強等特點，非常適合上層通訊網的要求。隨著光纖技術的發展和廣泛應用，自動抄表系統中有可能更多地使用光纖。
b）由于電話在城鎮的迅速普及，利用現有電話網進行數據通訊是一個經濟有效的方案。利用電話網通訊，只需在數據集中器和工作主站處加裝調制解調器即可，其傳輸速率可達56Kbps。但電話線通訊的線路接通時間較長，一般要幾秒到十幾秒。還有，我國的廣大鄉村、小城鎮還沒普及電話。
c)對于分布分散的集中器，利用無線方式進行數據通訊是一種較好的選擇。目前我國已有車載無線通訊自動抄表系統投入運行。但無線通訊方式需要慎重選擇頻點，并需申請頻點使用權。
（2）若按連接方式分，則自動抄表系統的通訊方式主要有星型和總線型連接方式。
a）星型連接通訊是以工作主站為中心，以星型發散的形式分別通過通訊信道，與分散于各地的集中器連接，形成1對N的連接形式。這種方式下信道通訊數據量大，要求有一定的傳輸速率和頻寬。
b）總線型通訊以一條串行總線連接各分散的采集器或電度表，實行各節點的互連。這種方式下，信道上節點多，傳輸速率也不會很高，一般用于底層的電能數據的采集。常見的有RS-485總線網和低壓電力線載波通訊網。由于電力線完全由電力部門控制，如果用電力線實施載波通訊，不需要再投資鋪設通訊線路，不僅可大大節約資金投入，且還具有維護量小的特點；否則，用低壓電力線作通訊信道可以實現靈活的“即插即用”。尤其是近年來擴頻通訊技術的較成功應用，使得低壓電力線載波通訊越來越多地用于自動抄表系統。利用低壓電力線作為自動抄表系統的底層數據通道，成本低、方便準確。
通訊方式的選擇是設計自動抄表系統的首要任務，它直接關系到系統的性能。具體確定通訊方式時需要綜合考慮系統面對的對象、用戶的分布、用戶的數量、地理條件、期望達到以的目標以及系統的擴展升級和與其他網絡的兼容，等等。因此，上述的各種通訊方式不應該是孤立的，而且任何一種通訊方式在不同的系統中的應用效果也不盡相同。
