智能远程抄表系统的设计

智能远程抄表系统的设计

丁文强

内蒙古电力（集团）有限责任公司包头供电局 内蒙古 包头 014030

摘要：电力行业发展至今不具备可替代性，是我国基础建设中非常重要的基础能源。电力抄表是人们生活中常见的行为，需要抄表人员挨家挨户地登记，这种传统的工作方式浪费了大量的劳动力和成本，所以基于这样一种考虑，设计了一款智能电表，它能够实现远程抄表的功能，这将大大解放了电力公司员工的双手，提高工作效率。

关键词：智能远程；抄表系统设计

引言

近年来，很多先进技术运用到各行业中，使其自身发展极为迅速，为我国经济建设的不断进步贡献力量。电力用户数量的增加使电力抄表压力持续提高，而电力生产方面对于计划调度以及经济调度的提升，也使负荷用电时段呈现出增加的趋势，导致电力供需之间矛盾的凸显。为实现对这一问题的有效解决，实现削峰填谷，促进电力能源的合理化利用，应用远程自动抄表技术提高计量计费与控制质量具有非常重要的现实意义。

1 图片切割处理

电表数字是连在一起的，需要进行分割，然后对单个数字进行识别处理。图像分割，可以看作是通过图像的某些特征或者某些特征的相关集合，例如灰度，颜色，纹理等等的相似性原则，从而对某些图像的像素进行分类，把图像的平面分成具有一些一致性的不重叠的区域。图像分割的常用方法有基于阈值的分割方法，基于边缘的分割方法，基于区域的分割方法，基于图论的分割方法，基于能量泛函的分割方法等。阈值法的主要原理是通过图像的灰度特征从而得到计算灰度相关阈值，然后把每一个像素的灰度值和规定好的阈值进行数值上的比较，并且通过相关的计算机语言算法把比较的结果放入到较合适的组中。比如边缘法、区域法、图论法、能量泛函法等等。边缘法指的是对灰度值的边缘进行检测，但是对噪声比较敏感是一个不足点。当噪声的频率较大时，即使其幅值很小，也可能会导致错误的测试结果。所以我们通常需要结合滤波器一同使用。比较常见的有Sobel算子等。区域法是通过相似性原则将我们所获取的图像区分为不同的模块，通常会使用种子区域生长、区域分裂合并和分水岭等方法。图论法是将图像分割与图的最小剪切问题进行融合。其实质便是将特定的边移除，将图像分成为几个子图，从而完成对目标图像的分割。因为每一个像素之间都会被赋予一个权值。由此可见，图论法对目标的形状并不敏感，有可能会出现运算时间过长的问题。能量泛函法主要指的是基于活动轮廓模型的相关算法，其基本原理是通过连续曲线来表示所需的目标边缘，而分割过程便是求解能量泛函的最小值的过程，可以使用欧拉方程来实现这个需求，当能量达到最小时其曲线位置就是我们目标轮廓所在。图像分割技术一直以来与信息领域的其他学科有着许许多多的内在联系，数学、人工智能、计算机等学科中新理论和新技术的出现，蕴育出了许多结合特定理论的分割方法，例如基于小波分析的多尺度分割技术、基于人工神经网络的分割技术、基于随机场理论的分割技术等，新的分割方法出现，使得图像分割的研究趋向实用化、智能化、多样化。

2 集中器总体设计

根据设计需求,集中器主要包括了如下几个模块:1.GPRS通信模块;2.信息处理模块;3.M-BUS模块;4.供电部分。其中,GPRS模块工作时可将热量表中的信息通过网络传输到监控中心,进行数据的储存和管理。信息处理模块可以对采集到的信息进行处理,并对集中器的动作进行指挥。M-BUS可以实现电平的相互转换。供电部分为系统的正常运行提供电源。集中器在系统中实现了实时采集数据的功能,可以利用网络进行数据传输;同时,实现了根据流量计算电费的功能。针对同一用户,可广泛收集用户接受与发送的一系列数据,以此来计算出相对应的费用。为了精确计费,集中器的数据采集功能具有高速传输性能,能够将用户的数据流量信息快速传递到监控中心进行统计储存,同时快速向用户发送指令,保证系统的正常运行。

3 软件设计

1.系统主程序设计，系统主要实现电能数据的抄写、存储、显示与远程传输，通过单片机模块与其他传感器的交互可以实现这些功能。2.无线通信部分软件设计，采用wifi作为无线通信模块，由于wifi通信协议在手机、电脑等移动设备中广泛使用，所以用户可以随时连接系统，进而将电能数据发送给上位机。在设计的无线通信模块中，需要对系统的wifi通信模式进行配置。3.显示部分软件设计显示模块采用了LCD1602，该模块由于已经集成了对应的字符库，所以可以通过软件的调用来实现对字符和数字的显示。根据统计，LCD1602一共包含了一百六十多组字符，这些字符存储在LCD上的寄存器中，需要通过指令的控制来进行调用。4.存储部分软件设计，数据存储部分需要单片机配置IIC通信协议，IIC通信协议是一种高速总线通信方式，通过将时钟线和数据线分开通信，实现了比串口通信更加快速的通信方式。设计通过在单片机处理器上配置模拟IIC来实现与存储芯片的通信.

4 GPRS系统结构

GeneralPacketRadioService（缩写为GPRS）为通用分组无线服务技术，属于一类被GSM移动电话用户所应用的新型移动数据业务。针对GPRS与GSM进行对比，二者之间有诸多相同之处，包括频率段、频率宽度、无线调制标准、突发结构以及调频规则等。可以说GPRS是以GSM为基础，继而加入SGSN、GGSN以及PCU分组控制单元等关键部件。SGSN属于GPRS服务的支持节点，用于向MS供给服务，能够与VLR/MSC/EIR相互结合，以实现切换、漫游以及登记等相关移动式管理功能。SGSN还可以针对逻辑链路作建立、维护以及释放等管理，并实现无线资源的管理。此外，SGSN还能针对MS主叫或被叫供给数据转发、地址翻译与加密、压缩等相关管理功能。GGSN是GPRS网关的支持节点，从本质上说属于一个路由器（亦或是网关），能够给GPRS以及公共数据网络供给X.25或X.75的互联协议。GGSN能够对不同GPRS相互间的联系形成支持，支持和交换网之间的互通，具备路由功能。除此之外，GGSN能够实现对IP协议以及X.121协议的支持，并且IP协议不但能够接入到ISDN网，还能接入到Internet网络。虽然GPRS和GSM之间有许多共同之处，但在资源利用方面，GPRS能够展现出更强的合理性与优越性，这主要是由于GPRS是通过分组数据的方式展开传输活动，并不像GSM需要固定占用无线通道。

5 主站系统的构建

物联网远程抄表系统的主站系统主要由个人计算机和应用软件两个部分构成。个人计算机是行为应用指挥的终端，通过和应用软件的合作，充分保证指挥的科学性。主站系统从根本上来说是发布任务，并进行问题解决的核心部分，所以占据着重要的地位。主站性的构建有几个目的，第一是对动态数据库的设置，管理监控系统的动态数据库用于存放现场数据及上下值等数据内容。第二是设置通讯标志，以此来保证通讯任务的定时通讯。

结语

总而言之，远程抄表系统加以设计具有非常良好的实用性，属于电力系统未来发展的重要趋势之一，值得广大电力工作者投入更多的时间和精力对其进行深入研究，以提高其整体应用效果，为广大国民提供稳定性和质量更高的电能供给服务，为国家经济建设注入源源不断的活力。

参考文献

[1]郑欢欢,钱宇坤.基于远程抄表系统的设计[J].工业计量,2019,29(04):23-26.

[2]高勐.供电远程抄表系统中无线与有线通信技术的应用分析[J].广播与电视技术,2018,45(10):81-83.

[3]赵欣.电力远程抄表系统中的应用[J].电子制作,2017(11):87.