利用其他领域成果 推动自动抄表进步

利用其他领域成果推动自动抄表进步摘要：在简要介绍自动抄表技术的发展背景及系统构成、综述目前该技术研究状况和发展趋势的基础上指出：自动抄表的安全性问题应受到足够重视；且要积极吸收和利用其他领域的科研成果，以推动自动抄表技术的不断完善和更快进步。关键字：自动抄表1引言自动抄表技术（AutomaticMeterReading）是将数据自动采集、传输和处理应用于电能供用与管理系统中的一项新技术。它从根本上克服了传统的人工抄表模式的弊端，给电能管理的现代化带来了新的希望。目前，美国等发达国家已把自动抄表技术广泛用于配电管理。我国对自动抄表技术的研究起步较晚，但是发展速度很快。随着电力市场管理改革的不断深入、对自动抄表技术的研究必将成为热点与方向。2自动抄表技术的发展背景采用传统抄表方式人工挨家挨户抄取电能表数据，不可避免地存在以下问题：统计数据不准确，无法真实反映用户用电情况；操作难以规范化，造成不明损失增加；数据采集不及时，无法实时反映系统状况，不能对用户行为进行有效监控；且耗费人工多，成本高，效率低。显然，上述弊端使得人工抄表管理模式不能适应电力体制的改革，也直接阻碍了诸如分时电价运营、预支电费等先进管理模式的推行。自动抄表技术就是在技术与管理两方面急待进步、改革的迫切需求下逐渐发展起来的。3自动抄表系统的构成典型的自动抄表系统主要由前端采集子系统、通信子系统和中心处理子系统等三部分组成。3．1前端采集子系统按照采集数据方式的不同，自动抄表系统可以被大致划分为本地和远程两种。本地抄表系统所使用的电度表一般加装红外转换装置，把电量转换为红外信号，抄表时操作人员到现场使用便携抄表微机在红外可视的距离内非接触地读取数据。电子式电度表或加装了光电转换器的机电脉冲式电度表构成远程采集系统的最前端。它们把用户的用电量以电脉冲的形式传递给上了一级数据采集装置。目前实际应用的远程自动抄表系统大多采用两级式数据汇集结构，即由安装于小区单元的采集器收集十几到几十个电度表的读数，而安装在配电变压器下的集中器则负责定期从采集器读取数据。3．2通信子系统通信子系统是把数据传送到控制中心的信通。为了适应不同的环境条件以及成本要求，通信子系统的构成有多种方案。按照通信介质的不同通信子系统主要有：光纤传输、无线传输、电话线传输和低压电力线载波传输等四种。纤通信具有频带宽、传输速率高、传输距离远以及抗干扰性强等特点，适合上层通信网的要求。但因其安装结构受限制且成本高，故很少在自动抄表系统中使用。无线通信适用于用户分散且范围广的情况。综合考虑成本和可靠性等问题，一般采取装设小型无线电台，在200MHZ～400MHZ频率范围内的某个频点上以散射通信方式进行无线通信。其特点是传输频带较宽，通信容量较大（可与几千块电度表通信），通信距离远（几十公里，并可通过中继站延伸）；主要缺点是需申请频点使用权，且如果频点选择不合理，相邻信道会相互干扰。租用电话线通信是利用现成的电话网络，只需在数据的发出和接收端分别加装调制解调器（MODEM）。该方法的数据传输率较高且可靠性好，一次性投资小；不足是线路接通时间较长（通常需几秒甚至几十秒），当集中器数已较多时，集中器到控制中心的通信效率将明显降低。另外，若租用电话线路多，其租用费也很可观，因此不适合大容量系统。低压电力载波通信是自动抄表技术的研究热点。它利用低压电力线作为系统前端的数据传输通道。其基本原理是：在发送数据时，先将数据调制到一高频载波上，再经功率放大后耦合到电力线上。此高频信号经电力线路传输到接收方，接收机通过耦合电路将高频信号分离出来，滤去干扰信号后放大，再经解调电路还原成二进制数字信号。电子载波直接利用配电线网络，免去了租用线路或占用频段等问题，降低了抄表成本，并且有利于运营管理，发展前景十分广阔。但是，目前如何抑制电力线上的干扰，提高通信可靠性仍是亟待解决的问题。按照线路连接结构的不同，通信系统可分为星型和总线型两种类型。星型通信系统是以中心处理工作站为中心点，以发散的形式分别通过通信信道与集中器连接，形成一对多的连接构架。信道通信数据量较大，要求有一定的传输速率和带宽。一般光纤、无线和电话线通信都采用该连接方式。总线型通信系统是为克服星型连接的不足而采用的。它以一条串行总线连接各分散的采集器或电度表，实现各节点的互连；特点是信道上节点较多，传输速率不高，传输距离短，因此一般用于底层（采集器、集中器层）电能数据的采集。低压电力线载波以及RS～485总线网是常见的总线型结构。除上述之外，在某些局部区域或小范围通信场合，点对点的通信方式也被使用，即特定的两点间使用专线通信。如红外抄表微机就是一例。另一个例子是20mA电流环，它采用以20mA电流为逻辑“1”、零电流为逻辑“0”的制式通信；由于使用了光电耦合技术，可以实现电气隔离，提高了系统的防雷击、防静电击穿能力，但是因其布线成本高，所以应用十分有限。3．3中心处理子系统爸严畜汤中心处理子系榆统主要由中心层处理工作站以豪及相应的软件债构成，是整个败自动抄表系统腐的最上层，所黑有用户的用电秤信息通过信道权都汇集到这里千，管理人员再喝利用软件对数其据进行汇总和浊分析，以便做维出相应的决策墨。如果硬件允案许，还可直接扛向下级集中器茶或电度表发出浓指令，从而对屑用户的用电行享为实施控制。赖由于抄表获得吴的数据量很大删；因此要求中坦心工作站的硬忘件必须有一定肢的运算和存储解能力；而在软举件上首先要求笔操作系统应稳虏定可靠；其次毕，抄表软件必飞须具有处理海否量数据的能力闯。典型的抄表刺软件具有如下旨功能：训（体1乖）远程设定抄钢表集中器和采裁集器内的参数要；哨（潮2持）抄收整个系娘统中所有电度骆表的数据；谊（疤3拍）使中央控制康站可远程地对刮用户电度表进窄行断电和送电孤控制；父（凉4头）运行数据库鸽，生成用电量息日报、月报表迟，进行电费结宋算；乳（辱5牺）使系统可进堤行查询管理，提对异常用电户寿给予告警提示拘，以配合检查翁。扛备壮4葡燃自动抄表技术啄的发展现状咱赴歌建传感器、自动脆化仪表以及集柔成电路技术的主进步，使得无辫论是机电脉冲李式还是全电子洗式电度表已能烛够较好地满足穴现今自动抄表违技术的需要。毕对于机电脉冲核式电度表，只产需在表内安装堆光电转换模块怜和相应的接口古，即可实现反纯映用电量的电区信号输出。这弄类模块和接口干具备成本低廉骡、小巧且易于雨拆装等特点，匙因此列目前仍酿在大量使用的故感应系电度表禾的改装是可行膜且易于实现的贱。对于全电子奇式电度表，可画直接读取其电勒脉冲输出。有晚的新型全电子肃式电度表本身受安装有多种接独口；适用于模赢拟、数字等各锋种通信模式。港今后相当一段牌时间内，自动欣抄表系统的终桌端采集装置将忠以上述两种仪梅表为主。望差确肌再则，汇集数毙据的采集器和宜集中器等装置贤，可通过单片衬机、存储器和冒接口电路等方船便地实现，并黄且已经有了较勾成熟的产品。坑因此，数据采牛集并不构成自愈动抄表技术中瞎的难点。厘响基滔事实上，通信嘴子系统是自动圈抄表技术中的阶关键，也占据命了投资的相当啦大部分。数据头通信方式的选梨取要综合考虑挤如地理环境特内点、用户用电昏行为、技术水驶平、管理体制矿和投资成本等召因素。很多情季况下，某种方配式最终被选用昂并不表示经济邻利益和技术要卖求的最大满足流，而只映是权衡了各方榨面条件后的折贿中。这就给研笨究留下了空间烈。据参考文献火，前述的几种循通信方式在实挨际系统中均有好应用。国内外幻对于不同通信滴方式的侧重有杏所不同。在西窑方发达国家，敞对于自动抄表被技术的研究起楼步较早且比较牲深入；且它们脑的电力系统包讽括配电网络也比相当规范、完询备。所以，低龙压电力载波技彩术得到了相对绕广泛的、成功厅的应用。而在嗽我国，受技术平水平所限，则咏较多使用电话肾线通信。近来主，随着对扩频梅技术研究的深醉入，低压电力梳线载波中干扰求大的问题正逐品渐得到解决。素因此，低压电溉力线教波在自观动抄表技术中善的应用有逐渐哲推广的趋势。搭晃鹅题由于电力部力纺实际应用的需抬求以及自动抄王表技术自身完室善的需要，近联两年在该领域滚形成了以下一逢些研究热点和之进步趋向。拍荐院5种．慎1角锹扩频技术与无萌线扩频通信烈答赏拍扩频技术最早纳被用在军事通端信领域，近年轮来发展迅速。限简单地讲，扩际频技术就是把怜发送的信息转尸换为数字信号奴，然后由扩频候码发生器产生价的扩频码序列歼音调制数字信轰号，以展宽信品号的频谱；接鹅收端通过相关算接收，并用与柳发射端相同的已扩频码序列去丧解扩；最后经召信息解调，恢脊复出原始所传号输的信息。扩旧频的本质是一汁种对信号的调顶制方式，可配捐合多种通信方顿式使用。它将基干扰信号的频脚谱展宽，使其我变得频谱很宽错而功率谱密度危很低。在接收逼端经窄带滤波子后，遍布很宽饿带宽的干扰信才号的大部分被店滤除，所残留陵部分的能量已边很低，而有用显信号被压缩还钟原成窄带信号倚，顺利通过滤滩波器，从而增谣大了信噪比。博众蹄同另外，由于依究据相关原理进岛行接收，发、圈受双方必须使尘用完全相同的伯扩频码序列，及而且扩频通信说在负信嗓比情剥况下仍能正常朱工作，因此具那有较强的安全览保密性。扩频走技术种类较多处，主要包括直存接序列扩展频侄谱（简燃称御“塔直抓扩芝”糕）、跳频、跳源时、线性调频址等。直扩技术误因其简单并易谈于实现，故应程用最为广泛。丑嚼仓丢将扩频技术应渴用于无线通信钱即为无线扩频察通信。其距离滋一般在几十公前里，最大的优费点在于使无线框通信的抗干扰希能力明显加强执。被扩频信号杀的输出信噪比发与输入信噪比耐的比值正比于存扩频信号的射拨频带责与信息兆带宽的比值。什无线扩频通信日实际上是一种灾点对点的通信摆，相互通信的慧两点必须有工出作在相同频率垂的发射／接收框电台以及符合顿增益要求且极往化方向相同的裂天线。两电台驰间必须可视，婆即设有山脉或层高大建筑物阻屡隔，否则会影维响通信效果。篮润客你一种典型的应浸用无线扩频技血术的自动抄表切系统的通信过得程是：采集器轿通过电力线载浴波把数据传至悬集中器，再由窜设置在集中器街附近的扩频电圾台招数据发送杨给中央处理站绣的接收电台。骗实际应用中，沾接收电台一般扒安装在车辆上珍，采集数据时陆只需开车在小捏范围内行驶一鸭遍，即可将集们中器中的用户陕用电数据收集痰起来。这样就股避免了因地形龙或障碍造成的灰通信阻隔。源5更．蒜2煎蝴低压电力线载派波通信羽滨嚷夹电力线载波通苹信，是将信息压调制为高频信贪号（一般卖为坐50kH葱z笔～昼500kH杂z思）叠加在电力喜线路上进行通致信的技术。其趣优势在于电力说线属电力部门伪完全控制的通医信信道，不必志另外铺设通信仆信道，也可不学用或少用公用面通信信道；电厕力线是所有住厕房和建筑物的武基础设施，以之电力线作为通哈信信道，可大啄大节省铺设通伍信信道的投资验；几乎不需要光维护或维护量饼极小；且以电焰力线为通信信循道，可以灵活桌地实将现侧“蛇即插即奏用棋”糊。陈驱恨咸目前，国愈内尚10k狭V万以上等级的高闻压电力线载波磁技术已较成熟鸡，但低压电力缘网络上的载波魂通信还未能达躁到令人满意的栽水平。这在一须定程度上制约速了自动表技术污在我国的实际棚应用。国外虽雨然有较为成熟补的低压电力线屡载波技术，但见将使用该技术俯进行通信的自滋动抄表系统直吩接用于我国，闪效果却不如人躁意。其原因在仰于，我国对低莲压电器电磁兼欲容性的控制远捐没有西方发达富国家严格，且饶对低压电力网轻上存在的电磁纪污染的治理也广很不得力，造问成低压电力网脑上干扰大，结迈果严重影响着项载波通信的质径量。另外，用幻户负载千变万顾化造成网络传矿输特性复杂且肾为时变，很难匀以准确的数学干模型加以表征盐。因此，强干就扰是低压电力扁线载波技术必阶须跨截止的障绑碍。显然，从算规范用户负载哪特性、提高电搜磁兼容水平等饶方面来解决此险类问题，在短旅期内难以实现疫。可行的出路秋，可能是寻找蕉抗干能力强的肤载波方式，以格增强通信设备怨的电磁兼容能涛力。认锅彻臂值得一提的是请：由于扩频技省术具有优良的病抗噪特性，因胖此将扩频编码毙方式用于低压指电力线载波通国信成为自动抄匆表领域中又一兄个研究热点。抢使用了扩频技怠术的低压电力斜线载波通信可亮以在很大程度喘上解决上文所滤提出的问题，哲且不必付出高读昂的代价。同颜时，官还避免哑了无线扩频通瞧信所面临的诸另如受地形限制薪等弊端。猪甲侨5呢．惭3钟乒复合通信方案熊军特增在自动抄表技嫁术应用到的所茎有通信模式中甜，各种方案都从存在着不同程帅度的缺陷，尤延其是我国目前卫的低压电力网距络问题更多，引亦即任何一种勿采用单一技术狭的通信方案均遭很难完全满足惯客户的多重要龙求。即使在很两大程度上达到密了要求。但须指付出的代价却掩难以承受。为涌解决这类矛盾称，复合通信方例案被提出。所畜谓复台通信方调案，即是在自蹄动抄表的不同毫通信阶段采用柔不同的通信方遍式，组成实现续电能自动抄表继用复合通信网善络。对于数据部传输量不太大师。传输距离较城近的底层数据回采集阶段（电生度表到采集器胆，采集器到集璃中器）可以使课用如红外、低停压电力线载波乐甚至点对点驱的滑20m展A牙电流环等技术碑；而对于由集挑中器到中央处籍理站段，则可怖采用电缆、电颗话线或无线通陈信等。选择什岸么样的方式相格互配合，需根直据实际情况统勿筹考虑。混合犯使用的备种通攀信方式之间要窗有很好的相容臭性，不能相互银干扰，这其中遗涉及到运筹学秃．最优规划等垃方面的研究与宣设计。铲5挠．埋4任拿自动抄表过程活中的通信安全挠稼肃脚通信技术应用粘的迅速普及，缝已使得通信安尸全不容忽视。坦自动抄表系统付由于涉及到电狡力经济运营，导它关联着电力友用户与电力部纸门两者的经济局利益，因此自嘴动抄表全过程萝中的通信安全水也显得尤为重快要。目前，对友于这方面的研狸究还很少。即五便是咱动化程箭度很高的自动腾抄表系统，也诚还不能完全杜润绝窃电等不法琴行为的发生，软而自动抄表系绒统中的通信子另系统，更是容诵易被侵害的环廉节。应该注意书到，当前国内勇投入使用的自腔动抄表系统大毛多采用的是租偏用电话线或网拥络专线进行通围信，其网络安巨全性明显要比接无线扩频、光倒缆通信塞，较约容易被侵入攻纵击。一旦恶意追的攻击发生，东轻则造成所传芒输的耗用电能誓的数据被审改着或丢失，重则殃还可能导致整大个自动抄表系孤统的崩溃，其旋经济损失将不林可估量。而目伶前实际运行的探自动抄表系统蚂中较少考虑安捷全因素，这将渠给系统的稳定薄可靠运营埋下揪隐患。关于通殊信安全方面（皱尤其是计算机差网络通信安全育）已经有很多亡好的理论与技龟术，迫切需要伟进行的工作是护把这些技术移长植到自动抄表项系统中来，以梢设计出符合自歪动抄表系统实太际的、安全有岭效的通信网络解解决方案。盼因昏5缠．酸4蛾．属1狂眼计算机网络安楼全概述凯刚视砖所谓网络安全沫是指：利用网冰络管理控制和齿技术措施，保晨证在一个网络拒环境里，信息殖数据的机密性亮、完整性和可灌使用性受到保吧护，它包括网犬络系统安全和迈网络信息安全粒两个方面。随滥着网络技术的浓迅猛发展，计柔算机网络安全仿性问题的重要境程度迅速提升击中。一般来讲裁，网络安全隐伐患主要来自以挤下四个方面：隆黑客、病毒、鼻合法人员的失仿误和网络系统音自身的脆弱性裹。其中，前两耀种最容易发生鲜，造成的危害专严重且不易防赵范。据美国联冠邦调查局统计超，美国近期每柿年因信息和网爸络安全问题所碌造成的损失高逆达飞亿美元怨。旋199情6皱年美国金融时远报曾报道，平剪均烫每穗2齐0软秒就发生一起租入侵因特网计悦算机的事件。剃貌皆眯信息技术的进虏步在给人们生懂活带来巨大便扩利的同时，也摘造就了一批招扮用先进攻击手暗段的黑客。综之合起来，黑客气进行攻击的方艘法主要有：口虚令猜测；地址倦欺骗剪；鞠TC贤P惊盗用；窃听；等业务否决；对储城名和基础设悠施的破坏；利形用治We艺b讲破坏数据库哀；颂“偷社会工咳程茂”薯（这种攻击方到式主要是通过装一些日常社会推交往获取有用献信息，从而利欠用这些信息进补行攻击。如通滤过窃听别人的办谈话、通过收已集被攻击对象善的废弃文件等排获取一些完整案或不完整的有窃利于攻击的信扫息）；病毒携聪带。坐妖希趁与攻击方法相变对应，计算机古网络安全防范散技术有以下几色种：密码技术污；身份验证技葡术；访问控制磁技术；防火墙尾技术；安全内乡核技术；网络痰反病毒技术；梨信息泄目防治倾技术；网络安吼全漏洞扫描技菜术；入侵检测弓技术等。密码退技术是最基本职的安全措施，优其原理是利用饲加密算法对数锅据进行加密。悔所谓密码实际裳上是含有一个粱参数钉的诞k愁的变换，寨即寿C=E鼓k册（化m万），其疗中客m稀是信息，也叫蜜明文兴；冷C撒是密文者，割E垦k待是含锈有役k相的变换；参踏数纷k槐称做密钥。目懒前加密技术主步要有两大纱类：一类是基纷于对称密钥加神密的算法，也驳称私钥算法；纤另一类是基于久非对称容钥的艘加容算法，也标称公钥算法，协例如椭圆曲线鸟法蛋、缎D养－盛H辨算法龙及弄RS亏A蛾算法等。互腥株5殿．夕4牛．丙2侍浸计算机网络安朴全与自动抄表尖系统详袄解生计算机网络所举具有的覆盖面触广、传输速率前高以及传输可渣靠性强等特点蚁，使它成为可县用于自动抄表戚系统的一个很份好媒介。尽管没目前投入使用娃的自动抄表系占统中较少采用吗这种媒介进行究通信，但是可容以预见，如何究合理有效地的动运作计算机网箩络来实现自动唐抄表数据的传套输，必将成为逼该领域的又一膊个进步趋向。龙精衬财有计算机网络职的介入，网络卖安全问题就不宵可避免。相比译之下，利用计驴算机网络通信券较之自动抄表尖技术中所采用资的其他通信方伤式更容易受到夏攻击。计算机号网络本身的缺奴陷、漏洞构成蜓内因；而对于素计算机网络的抛攻击的易于实乏施性成为外因意。通常黑客对遍某个特定网络香发动攻击，所魔需要的除了一认定的技术外，右仅仅是一台廉洗价计算机和与量该网络的物理侦连接。另一个运值得关注的问物题是：一旦自换动抄表系统采巧用了计算机网丝络通信（特别门是圆像映Intern卵e早t灰这样大型的开株放式网络），闸它将面临上述骗各种危险因素催的挑战。而且沸，并不是所有毒的安全措施和辫技术都能用于雀提高抄表系统荷的安全性，因次为自动抄表系拐统有其自身的呼特点。肺盯慌港自动抄表系统恐的通信是日分烂布在较广范围雕内的采集器、酒集中器与中心猛处理站间交换找数据的过程。艺其网络结构一泽般属于集线器火式（多点通过堡集线器连接到涝服务器）。