一种在自动抄表系统中采集数据的方法和装置 所属技术领域
本发明属于电能表自动抄表技术领域，特别涉及一种载波电能表数据采集终端。
背景技术
采用低压电力线载波作为通信方案，是目前国际上自动抄表系统发展的重要方向。在我国的供电网络中，由于用户所用的电表类型参差不齐，导致集中抄表遇到了一些问题，如全电子式电能表和机电脉冲式电能表的电能数据不能统一抄读。针对这个问题，最近也有相关研究，2007年8月29日公布的中国专利ZL200620062399.7公开了一种“基于总线式模块化远程抄表终端”，它采用了能够插接各功能模块的总线电路底板，CAN总线经底板上的端口与模块相连，从而适用同时采集脉冲电能表和RS485电能表电量数据的需要；而在2008年8月6日公布的中国专利ZL200720155562.9又公开了“一种载波电能量采集终端”，它比专利ZL200620062399.7有所创新，即去掉了总线电路底板，光耦脉冲采集模块与RS485通信模块都与单片机相连，在采集脉冲时通过一个外供电源(12V)给无源电表供电从而适应不同的电表。
这两种电能表数据采集终端都是通过改良内部结构来适用从不同结构的电能表上采集用电数据的需要，但如果在三相四线的供电网络中，有的用户家中采用单相用电，有的用户家中采用三相用电，则目前还没有一种电能表采集器能够适应这种在同一供电网络中单相用电和三相用电同时存在的情况，即不能在同一供电网络中同时从不同用电方式的电能表上统一采集电量数据。同时，在同一供电网络中由于单相表的接线方式不同且缺乏统一管理，三相火线之间容易出现负载不平衡，影响了电网的有效利用。
除此之外，如果电能表数据采集器和电能表被窃电者非法开箱或开盖，却没有被发现和记录，则不仅会造成国家电费收入流失，而且还损坏了电能表数据采集器和电能表等电力设施。
【发明内容】
为解决背景技术中的不足之处，本发明提供了一种在自动抄表系统中采集数据的方法和装置。在三相四线的供电网络中，它采用电能表用户分组的数据采集方法，从而适用了在同一供电网络中从不同用电方式的电能表上采集电量数据的需要，实现了电网的有效利用；同时，它能够检测到电能表数据采集器、与电能表数据采集器连接的电能表是否被非法开箱，防止窃电情况发生。
为实现上述目的，本发明提供了一种在自动抄表系统中采集数据的方法，其特征在于：在由主站、集中器、电能表数据采集器和电能表组成的自动抄表系统中，电能表数据采集器先接收主站通过RS485通信发送来的配置参数，然后根据自身内部程序通过RS485总线定时抄读电能表的用电量和继电器状态，并根据预定的配置参数对抄读信息进行运算和存储；
在抄读完电能表的电量数据后，电能表数据采集器通过载波通信将电能表数据回传到主站或集中器；
在主站发命令执行对用户通断电操作时，电能表数据采集器通过载波接收总站传来的命令，并经RS485通信方式将命令发送给和它相连的电能表；
在电能表数据采集器根据开箱检测程序实时检测表箱状态时，若为非法开箱，则电能表数据采集器保存非法开箱状态及开箱次数，并通过RS485通信方式向和它连接的电能表发继电器全跳闸命令，同时，将非法开箱状态及开箱次数回传至主站或集中器。
本发明还提供了一种在自动抄表系统中采集数据的装置，它包括电能表数据采集器、用于装电能表数据采集器和电能表的大表箱，电能表数据采集器主要由单片机、存储模块、RS485通信模块、电力线载波通信模块、非法开箱检测模块和电源模块组成，其中：
存储模块通过I2C总线与单片机相连，存储模块存储的数据通过I2C总线与单片机相互传送，由单片机对相关的数据进行处理；
RS485通信模块通过RS485总线将命令信息发给电能表，并采集电能表的用电量和继电器状态；
电力线载波通讯模块通过载波通道，将采集到的电量数据、继电器状态、开箱信息上传给主站或集中器；
非法开箱检测模块，它连接在单片机的I/O口上，同时通过两根导线与大表箱相连，用于检测大表箱是否被非法开箱，如有非法开箱情况发生，则启动跳开电能表数据采集器下的所有电能表的继电器，并通过单片机记录非法开箱的次数和时间。
电源模块为三相电源模块，采用三相四线电网供电。
本发明的有益效果是，它在自动抄表系统中提供了一种采集电能表数据的方法和装置，具体到，在三相四线的供电网络中，它采用了电能表用户分组采集数据的方法，从而适应了在同一供电网络中从不同用电方式的电能表上采集电量数据的需要，同时，避免了三相火线负载不平衡，实现了电网的有效利用；同时，它能够检测到电能表数据采集器或电能表是否被非法开箱，并将相关信息记录，从而防止窃电情况发生。
【附图说明】
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本发明的应用示意图
图2是本发明中电能表数据采集器的结构方框图
图3是本发明的电量抄读流程图
图4是本发明非法开箱检测程序的工作流程图
图5是本发明中电能表数据采集器内非法开箱检测模块的电路原理图
【具体实施方式】
下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。
如图1所示，在三相四线的供电网络中，由主站、集中器、电能表数据采集器和电能表组成地自动抄表系统是这样实现对电能表进行数据采集的。
首先，电能表数据采集器先接收主站通过RS485通信发送来的配置参数，配置参数包括用户分组信息，用户分组的步骤如下：
第一步，根据电能表数据采集器中存储器的容量将电能表根据所属用户的不同分为1-N组，一个用户为一组，每组的信息包括1个组号和3个表号，每个用户可安装1～3块单相电能表，若该用户家中只有一块单相电能表，则其他两个表号空缺部位数据设置为0，同样，若该用户家中只有两块单相电能表，则另一个表号空缺部位数据设置为0；
第二步，确保三相火线负载平衡，如果用户家有三块单相表，则该用户家中的三块单相表可视为一块三相表，且这三块单相表分别连接在三条不同的火线上；如果用户家有两块单相表，这两块单相表也分别联接在两条不同的火线上。
其次，电能表数据采集器将接收来的配置参数储存至自身的存储器；
然后，电能表数据采集器根据单片机的程序设定，定时抄读其所连接的电能表的电量数据；
最后，在抄读完所有电能表的电量数据后，电能表数据采集器通过载波通信将电量数据回传到主站或集中器。
如图2所示，本发明中电能表数据采集器主要由单片机、存储模块、RS485通信模块、电力线载波通信模块、非法开箱检测模块和电源模块组成，其中：
存储模块通过I2C总线与单片机相连，存储模块存储的数据通过I2C总线与单片机相互传送，由单片机对相关的数据进行处理；
RS485通信模块通过RS485总线将命令信息发给电能表，并采集电能表的用电量和继电器状态；
电力线载波通讯模块通过载波通道，将采集到的电量数据、继电器状态、开箱信息上传给主站或集中器；
非法开箱检测模块，它连接在单片机的I/O口上。在实际的现场应用中，电能表数据采集器和与它连接的电能表被安装在一个大表箱中，电能表数据采集器内的非法开箱检测模块有两根导线与大表箱相连接，如果大表箱被打开，则非法开箱检测模块的常开开关闭合，非法开箱检测模块连接在单片机的I/O口的电平发生变化，通过这种方式，电能表数据采集器检测到开箱的信息，如果根据程序的设置检测到是非法开箱，则启动跳开该采集器下的所有电能表的继电器，并通过单片机记录非法开箱的次数和时间。
电源模块为三相电源模块，采用三相四线电网供电。
如图3所示，本发明采取用户分组抄表的方式抄读连接的电能表电量数据包括以下步骤：
在步骤S101，流程开始；
在步骤S102，启动定时抄读电量程序；
在步骤S103，判断第1组表第1块表的电量数据是否有效，不为0则为有效数据；
在步骤S104，确认第1组表第1块表的电量数据为有效数据，通过RS485接口对其发送抄读电量数据的命令；
在步骤S105，抄读完第1组表第1块表的电量数据后，继续抄读第第1组表第2块表；并判断第2块表的电量数据是否有效，不为0则为有效数据；
在步骤S106，确认第1组表第2块表的电量数据为有效数据，通过RS485接口对其发送抄读电量数据命令；
在步骤S107，抄读完第1组表第2块表的电量数据后，继续抄读第第1组表第3块表；并判断第3块表的电量数据是否有效，不为0则为有效数据；
在步骤S108，确认第1组表第3块表的电量数据为有效数据，通过RS485接口对其发送抄读电量数据命令；
在步骤S109，依照前述抄读第1组电能表电量数据的形式抄读下一组的电能表电量数据；
在步骤S110，判断1-N组电表的电量数据是否抄读完成，如果抄读完成了，则将所有组的电量数据存入存储器；否则，则在现完成组数的基础上加1，流程进入步骤S103继续抄读至N组的电量数据；
在步骤S111，将所有抄读信息保存至存储器；
在步骤S112，流程结束。
如图4所示，本发明的非法开箱检测程序包括以下步骤：
步骤S201，流程开始，系统启动开箱检测程序；
步骤S202，检测电能表数据采集器中的单片机I/O口的电平是否有变化，若有变化，则单片机计算开箱总次数加1；否则，流程进入步骤S206；
步骤S203，检测开箱状态，开箱状态在安装前被系统设置为允许开箱状态或不允许开箱状态，若单片机I/O口的电平有变化且当前为允许开箱状态，则判定该次开箱是正常开箱，流程直接进入步骤S206；若单片机I/O口的电平有变化但当前为不允许开箱状态，则判定该次开箱是非法开箱；
步骤S204，当确定该次开箱为非法开箱后，单片机计算非法开箱次数加1；
步骤S205，电能表采集器向其连接的所有电能表发出跳闸命令；
步骤S206，流程结束。
如图5所示，本发明非法开箱检测模块主要由常开开关K，光耦U9，片组R13、R14、R15以及片容C5、C7组成。常开开关K通过导线与大表箱连接，光耦U9的“MCU检测”管脚连接在单片机I/O口上，当有开箱情况时，常开开关K闭合，光耦U9给单片机的I/O口相反的电平，单片机根据I/O电平的变化检测大表箱开合状态，然后根据非法开箱检测程序判断出此次是否为非法开箱，并进行信息的记录；如果是非法开箱，则向电能表发出继电器跳开的命令。