本站原创关键词：无线抄表；ZigBee；智能电网；电力管理信息系统
作者简介：王爱民（1971-），男，天津人，凌云工业股份有限公司上海分公司，工程师；刘俊强（1970-），男，河北邯郸人，凌云工业股份有限公司上海分公司，工程师。（上海 200000）
1007-0079（2013）23-0215-02
计算机技术的发展，通信技术的不断提高，计算机在电力行业各个领域了广泛的应用，并越来越普及。在我国，几乎每个地区的电力部门都已实现了用电收费管理自动化。并且现代企业管理改善和效率提升等需求的发展，对大型设备和设施的运转状况进行准确实时的监控，制定和执行准确的维修和巡检计划，实时采集设备、设施的能耗数据，确保设备安全，制约和降低维修成本等，这样就使得传统人工抄表方式存在的理由就更加突出，抄表困难也各电力部门管理上的主要理由。
一、现存缺陷
引发以上理由的理由主要可归结为以下几点：1.巡查时间长
厂区规模的增大，厂区内配电设备的增加，抄表人员进行一次巡查抄表的时间也在增加。
2.人工数据存在误差
传统的人工抄表不仅效率低，易出差错，且人为抄表不可能在同一时间读取电能表的读数，无法进行电能的精确计算。
3.电量考核滞后
由于人工抄表，抄表数据实时性差，使得企业各部门电量考核滞后，给能源管理带来负面理由。
4.各管理部门负担较重
抄表率低、周期长、统计速度慢等严重影响了这些部门的经济效益。
5.管理费用开支过高
配电设备越来越多，所需的手动抄表的管理人员和操作人员也要相应增加，这势必会严重制约着企业的发展。
二、解决方案
基于上述种种理由，并适应智能电网[1]和的电网电力管理信息系统（MIS）[2]建设的迫切要求，集抄系统无疑是电力管理信息化的一个，而且其先天的优势也人的认可。但是理想和现实存在一定差距，目前的集抄系统绝大多数属于有线的集抄方案，该方案的应用不容乐观，甚至企业电力管理部门将其视为一块“心病”，92%以上的抄表成功率对于现实而言也不大，抄表人员还要为没有成功读表数据的电能表进行人工抄表。此外，有线的抄表系统投资成本巨大，加上硬件设施，一个中小规模的厂区也要十万元以上，且施工周期长，和部门例如市政、自来水、煤气、电信等协调，至少1至2个月的工期，同时由于线缆是埋入地下，让故障修复变得不可制约，维护压力巨大。当然其他还有些方案，例如自带采集功能的载波电表等方案，但是都因为成本、技术和实施理由未很好的推广。企业的电力管理部门要求抄表工作不仅仅是抄回表码，还要关注电能表的现场情况，例如是否有偷电现象、电能表烧毁、电能表损坏等。近年来，无线通信技术的发展，抄表行业出现了基于G、GPRS等收费使用频段，以及基于红外、蓝牙、ZigBee技术等免使用频段的无线抄表方式。前一种基于G、GPRS等收费使用频段的方式稳定性较好，但按实际使用流量收费，且工作频段高峰期拥挤，实时性较差，而后一种基于红外、蓝牙、ZigBee技术等免使用频段的方式费用低，实时性好。本文一种基于ZigBee的无线抄表系统方案，可以实现企业抄表系统的远程智能化管理。
三、系统构成
一般来讲，无线抄表系统[3]的构建主要是无线网络的构建，无线抄表系统分为三个：数据采集、无线组网和数据管理，可由电表集抄中心、智能电表、无线传感器网络、公网等构成，形成多层分布式结构。本文所使用的无线抄表系统结构如图1所示。厂房每层楼的电表经RS-485总线与本层的采集器相连，采集的电表数据经过采集器收集后由本厂房的路由设备将其汇总并发出，不同厂房之间的路由设备经过无线网络协议组成一种网状厂区无线网络。对于厂区这种实际工业环境，由于地形、干扰等种种因素的影响，不能实时保证网络中每条通道的可行性，这种网状无线网络，当某条通道出现暂时性理由时，其他路径仍可以达到目的地，从而保证了数据传输的可靠性。网络中的电表数据经过器的整理，GPRS公网发送给集抄中心。集抄中心接收到数据后进行电表数据的记录以及费用的核算。
厂区网状无线网络协议免费频段的ZigBee协议。ZigBee[4]协议是一种可靠的无线传输网络协议，与G和CDMA类似。ZigBee的无线传输模块的作用类似于移动网络的基站，通讯距离适中，而且可以根据实际的无限扩展网络规模。和G与GPRS两种常用的网络协议相比，其不同之处是此种网络出现最初的目的是解决工业生产自动化中制约数据的传输理由，从实际出发具有使用方便、传输可靠、低廉等显著特点。其自2001年出现以来工业界的广泛关注，并迅速发展。时至今日，ZigBee协议已一种世界认可的标准网络连接协议，其优势也在不断扩展。
1.低功耗
由于ZigBee的传输速率低，发射功率仅为1mW，而且了休眠模式，功耗低，因此ZigBee设备非常省电。据估算，ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间，这是其他无线设备望尘莫及的。
2.成本低
ZigBee模块的初始成本在6美元左右，估计很快就能降到1.5—2.5美元，并且ZigBee协议是免专利费的。低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。