淺談自動抄表技術在電能計量領域中的應用

賈 玲

（山西省計量監督檢定測試所，山西太原 030002）

傳統人工抄表，需要經過抄表人員親自登門抄表、收工校對、人工收費等復雜程序，常常會導致大量的人力物力浪費、數據信息不同步、人為誤差大等不良后果，不利于現代電力運營企業的管理。隨著電力運營企業規模的不斷擴大，用戶對電能服務質量也提高到一個新的水平，傳統的手工抄表，已經不能滿足現代電力運營企業的發展要求。遠程智能抄表系統可以有效克服傳統人工抄表的弊端，能夠實時動態的了解電能消耗數據，便于電力運營管理人員的管理，提高了電能綜合管理的自動化技術。

1 電能遠程自動抄表管理系統

目前，電力運營商普遍采用遠程電能自動抄表系統，代替了傳統的人工抄表，大大提高了抄表的速度、精度和管理效率，避免了不必要的人力物力浪費。遠程電能抄表系統，由安裝在用戶終端的電子式電能表、電能數據采集模塊、通信傳輸模塊、數據綜合管理模塊等部分組成。通過視頻系統，將電能數據進行自動讀取，通過通信網絡，將所獲得的數據信息實時動態地傳輸到計算機綜合管理系統，再通過計算機內部程序，進行電力用戶的電能數據綜合分析判斷，從而實現了對用戶電能消費的遠程自動化管理，實現了電能數據讀取、分析判斷為一體的綜合電能采集。

自動抄表系統，是個分層分布式系統，先通過對應的采集器將電力用戶的電能數據進行采集收集，并通過RS-485通信網絡將電能數據傳輸給數據集中器，便于數據的集中儲存控制，并通過上行通道將電能數據傳輸給自動抄表管理系統進行電能數據的綜合處理。智能抄表系統的總體邏輯分層結構如圖1所示。

大型的電力運營商所采用自動抄表系統，通常為本地抄表方式和遠程抄表方式相結合的綜合智能抄表系統，其系統的總體拓撲結構圖如圖2所示。

圖1 智能抄表系統邏輯分層結構

圖2 綜合智能抄表系統拓撲結構圖

從圖2可以看出，電力用戶所采用的電表形式不一樣時，所采用的數據讀取裝置也有所不同。對于老式電力用戶而言，由于大多采用機電脈沖式電能表，此時進行電能自動采集系統改進時，就需要加裝載波采集終端，利用光電轉換技術，將電能信息轉換為系統默認的電子信號脈沖；而對于新電力用戶而言，由于大多采用電子式載波電表，因此不需要進行相應的電能信息轉換。將所采集到的有線或無線電能數據，通過RS-485通信總線，將控制區內的所有電力用戶電能信息收集到綜合載波集中器中，并通過市話電話線傳送到計算機綜合管理終端，通過MODEM調制器，將電能數據轉換為計算機系統語言，供給集中抄表系統計算機進行相應的數據統計、分析。

2 電能數據圖像處理與數字識別

利用計算機對電能數據圖像進行處理的手段，即為電能數據圖像處理技術，對通過系統自動采集到的電能數據圖像，需要經過圖像信號處理和電能數字識別兩大步驟。利用計算機可以將電能數據圖像上的數據信息，進行相應的提取，供給遠程自動抄表系統進行相應的自動控制管理。

2.1 圖像采集器

圖像采集器通常是安裝于與載波終端模塊中，形成獨立的電力線載波電能數據圖像采集單元，圖像采集器由視頻監控單元、COMS圖像傳感器單元、工作環境照明、微處理器單元、數據存儲RAM單元及RS-485通信網絡單元組成的綜合圖像自動采集傳輸系統，其具體的邏輯系統框圖如圖3所示。

圖3 圖像采集器系統結構

圖3 中，利用10萬級以上的高像素低端COMS圖像傳感器，對電力用戶前端的電表數據進行采集。當系統開始工作時，單片機控制核心就開始動態掃描傳輸通道，是否有數據采集或數據傳輸命令，當單片機獲得上一級電能數據采集命令時，就會自動打開COMS圖像傳感器和系統照明電路，對電能數據進行拍攝。單片機自動將拍攝到的圖像進行處理，設置成JPEG圖片格式，并保存到圖像儲存單元RAM中。若單片機獲得數據傳輸命令時，就會通過RS-485數據通信網絡，將所得的電能信息傳輸給自動抄表系統計算機主控單元，進行相應的數據提取和數字識別處理，最終獲得電力用戶電能詳細的實時動態數據信息。

2.2 電能圖象特征提取

要完成電能遠程抄表功能，就需要將圖像采集器自動拍攝的電能圖形，進行相應的數字化處理。圖形特征值提取，是圖形數字識別的有效手段。通過對圖像上的數據鏡像字符分割、統一化處理等技術，將攝像頭拍攝的電能數據圖像所含的電能數據信息，從電能信息模擬化特征狀態提取為控制核心計算機默認的二維代碼，提高計算機的數據處理效率。自動抄表控制系統計算機，將獲得的大小相同、性質相近的電能數據進行統一分析、管理，并制定相應的數據表格和圖線，供給電力營銷運營人員進行日常的判斷，進行經濟合理的電能分配，提高了電能的服務質量，有利于電能的綜合自動化管理。

3 模擬實驗分析

為了驗證利用圖像處理器構成的遠程自動抄表綜合管理系統的可靠性，對系統做了相應的試驗，通過圖像自動采集裝置采集100組數據進行裝置的驗證。現將相應的實驗結構列表如表1所示。

表1 實驗數據對比表

經過相應的實驗分析，在100組數據中，除了一組數據出現錯誤外，其余99組數據通過圖像自動采集器采集傳輸，并通過數字識別，獲得的電能數據都是正確的，而且整個數據的正確率高達99%，說明該系統可以滿足電能遠程自動抄表的精度要求。對于錯誤的數據，從計算機系統中將對應的數據圖像調出分析，發現該組數據圖像上的7588.30中的“3”字所含的幀有誤，由此可以判斷，錯誤的原因是圖像采集器在圖像拍攝過程中，受到外界物體的影響，在計算機圖像識別時，錯誤地將“3”字識別為“8”字，從而導致電能數據采集的錯誤。因此，利用圖像采集器形成了圖像處理過程中，應該利用前后幾次不同的采集圖像進行比對，綜合判斷數據，防止由于外界原因導致數字識別出現誤差。

4 結束語

本文主要介紹了遠程電能自動抄表管理系統的邏輯結構及其組成，利用圖像采集器對電力用戶前端電能數據圖像進行拍攝采集，并通過數據處理、存儲、傳輸等單元將電能數據傳輸到智能遠程抄表系統終端，利用計算機進行相應的圖像數據數字識別等手段，形成對應的電力用戶電能消耗數據表格和圖線，從而完成電能遠程抄表和智能管理工作，并將對于的數據提供給電力運營商進行相應的預判和分析，有效提高電能的服務質量。利用圖像采集單元形成的智能遠程抄表管理系統，可以有效減少電力抄表的人力物力，提高了電能數據處理效率，增強了運營商電能合理經濟的計量管理水平，具有較大的工程實用價值。

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