1. 研究目的与意义
随着电能计量表由传统的机械式/电子脉冲式表发展到20世纪90年代新型固态智能多功能电子式电能表，远程自动抄表电量计费系统经历了一个由集中式转为分布式、网络式、开放式系统的发展过程。
随着电力需求市场的蓬勃发展和一户以表政策的推行，现有的抄表手段暴露出越来越多的质量和效率问题。
而使用远程自动抄表系统可以减轻用户和供电部门双方的负担,提高工作效率,更是电量管理自动化的基础,也是配电自动化系统的重要组成部分。
2. 国内外研究现状分析
国外现状：国外载波通信技术在上个世纪30年代就起步了, 60年代传到我国, 但低压载波信道, 由于技术上存在难以逾越的障碍, 一直属于通信禁区。近年随着电子技术与通信技术发展, 国内外大批资金的注入, 科研工作取得重大突破, 这就为低压电力载波通信技术的成熟创造了条件。在国外, 远程电力抄表系统的研究比国内要早十几年, 应用也很广泛, 目前已经在向利用电力线载波通信实现家庭自动化的方向上发展了。已经研究提出了统一的由国际电工委员会采纳作为IEC62056 国际标准的电能表通信协议，这就使远程电力抄表系统的发展更加规范和具有互操作特性, 使远程电力抄表系统的发展更加迅速和有了统一的方向。智能电网概念的提出对电力建设有很大的推动和指导作用。远程抄表作为电网智能化的基石，它可以实时收集终端用户的电量信息监控其工作状态，实现有序用电自动抄表和用电监控，同时为电网企业线损率管理用电分析负荷预测电价评估和营销决策提供有力的技术支持。随着科学技术的发展，特别是电力电子技术电子技术，信息技术和无线网络技术的发展和成熟，电力行业也逐步体会到科技进步带来的便利。针对智能电网方面,在美国、R本、西欧和加拿大等许多国家和地区已经广泛使用电能采集系统代替人工抄表。2004年,美国总共有971项ARM研究项目,实现2000多万电表的电能数据采集;2005年坎贝尔研发一种无线控制器,有效减少用户在高峰期的用电量,提高电能的利用效率;2006年美国IBM和电力企业合作研发一套智能化,无线化和自动化的电能采集系统,标志着智能电网概念的诞生,通过此系统电力部门实现了自动监控电网、电能数据远程采集、远一程控制送电和断电、提高电网的性能。2008年美国的波尔得成为首个智能电网城市,每户都安装了智能电表,用户能很直观地知道当时的电价。
国内现状：在我国，抄表行业中也经历了几个时代的发展，传统的手工抄表发展到预付费系统和远程自动抄表系统，今后必将朝着信息化抄表和管理一体化的新的抄表方式发展。电子技术的发展数字化社会建设的进行，抄表也同样发生了革命性的进步，出现了载波电表远抄系统，短消息远抄系统和无线网络远抄系统等功能强大而成本较低的信息化抄表系统。在国内, 远程电力抄表系统的研究, 目前处于理论转化为实际应用的关键时期, 同时也在积极开展讨论制定我国的《低压载波抄表系统国家标准》的工作。2007年中国华东电网启动关于智能电网的可行性研究项目,并规划了三步走战略:于2010年建成电网调度中心,于2020初步建成具有智能化特性的数字化电网,于2030年形成有自愈能力的智能化电网,该项目标志着中国将进入智能电网领域; 2009年,华北电网研发的能量管理系统、电网动态监控系统在京通过验收,系统有效提高电力部门的管理水平。目前，我国对抄表系统制订的相关政策正朝着抄表系统有利的发展方向进行，因此，在这样的有利情行下，民用计量表的智能化已经成为了目前抄表系统的热门。随着我国的抄表系统的行业水准不断提高，以及国家对抄表设备的监管力度的大大加强。远程电能抄表系统以及相关的产品都会被列入重点的数据计量器具范围内，因此，在不久的将来我们可以看见即将会建立起一套完备的市场准入制度。我们也可以展望未来的远程抄表系统会不断地被完善，远程自动抄表系统中电能采集终端的前途将会一片光明。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：
本次课题内容包括远程抄表技术,电能采集终端平台的硬件制作和软件设计。要求掌握局域网组网技术，嵌入式系统知识，c语言等基础开发软件，设计此终端。硬件方面搭建msp430、atmel、51系列等多类型微处理器,采用cc2420无线传输芯片，完成各类通信接口及外围设备。考虑到无线传感器网络在通信上消耗能量较大，因此选用cc2420这一符合zigbee标准的低功耗射频芯片来设计节点，它工作于ism免执照频段，使其具有超低能耗和以年计算的寿命，降低了芯片成本，符合传感器网络需要大量分布节点的特点。同时芯片还采用了csma-ca技术来避免数据发送时的竞争和冲突,减少了一部分不必要的能量消耗。软件方面包括远程无线通信程序设计、电能采集程序设计、ad-hoc网络模型搭建，采集终端平台应用协议解析系统，基于以太网的电能采集计量管理系统,嵌入式数据库设汁等。其中选用ad-hoc网络是因为其具有无中心，自组织，对等，多跳路由，动态拓扑等特点，在布式特性的网络通信环境下也可以使用，并且安全性较高。实现一个集硬件平台与软件系统的远程自动抄表电能采集终端的系统平台，使用无线的方式收集若干电能表的电能信息，进行数据预处理并传送给中央信息处理机，并逐步局域网组网，数据分析及数据融合，无线传输及系统容错等内容，最后通过反复实验对平台的内容进行测试。
研究计划：
4. 研究创新点
本课题紧密联系创新，不同于传统的电力抄表，采用电能采集终端分布式直接传输原理，使用ad-hoc网络模型，并且从网络自组织、自适应，以及网络容错方面考虑，采用CC2420芯片设计无线传输接口，完成一个低耗能，安全性较高的远程自动抄表系统中电能采集终端的设计。
