電費、煤氣費、水費、暖氣費與每個人的生活息息相關，而人工抄表時間長、效率低、統計不准確、人員成本高等弊端十分明顯。如果考慮到階梯電價、分時電價等分時計費，以及電能質量（PQ）檢測和實時故障報警，完全不可能完成人工抄表。
隨著科技的進步，在行業協會和各大公司的推動下，加上國家層面的宏觀調控，遠程集中抄表系統已逐漸成熟、定型的解決方案，並向國內外推廣。
YINT還充分利用自身在保護裝置方面的技術和資源，在遠程集中抄表系統中發揮著重要作用。多維設計電路保護方案，實現更優化、更安心的遠程集中抄表系統，供智能電錶AMR、採集器和集中器設計工程師參考。
集中計量系統一般由終端智能表（水、電、氣、熱）、採集器、集中器、後端主站四級組成，如下圖所示。
終端智能表Smart Meter是很接地氣、很貼近用戶的，甚優可以進入家庭計量，比如北方地區的智能電錶、水錶、煤氣表、供暖用熱量表等。
圖2 智能電錶、燃氣表、水錶、熱量表示例圖（圖片來源網絡）
智能終端表的主要功能是進行終端計量和費控管理，從用戶終端採集電、水、氣、熱的使用信息並向用戶顯示反饋相關信息，如用量、當前階梯電價、預充餘額等。
用戶終端採集的信息需要從採集器實時（或分段）上傳到服務器後端，管理後端還需要下發相關費控或安心認證管理指令，因此智能終端表還集成了通信模塊，普通終端表採用RS485、電力載波、紅外等通信方式。如圖3所示，為智能電錶的組成框圖。
銀特針對智能電錶、智能水錶、智能燃氣表、智能熱量表的電源管理和通信電路設計了可靠、完整的電路保護解決方案，並擁有各種測試標準下的相關測試數據，歡迎智能終端表計設計工程師諮詢和參考。
2.2 收集器
智能終端表一般為每戶一表，部分單位樓宇採用集中表表安裝，即一個單位的表表整齊地排在一個位置。在這種情況下，可以應用採集器來集中採集每個電錶的數據。通常在附近安裝採集器，通過採集電錶脈衝或RS232等通信方式（可根據電錶數量選擇不同類型的採集器）來管理12、32或64個電錶，然後將這些電錶的數據通過電力載波上傳到集中器。
這還可以降低終端儀表的複雜性和總體成本。如圖4所示，採集器的主要功能是向終端表計發送採集命令，並接收終端表計預處理後的信息，通過無線GPRS或有線方式上傳到集中器或服務器雲端。
圖4 遠程集中計量系統採集器組成框圖
採集器與智能終端儀表一般採用RS485、電力載波、MBUS等方式進行命令和數據通信，上位集中器可採用GPRS、4G、PSTN、以太網、NB-IoT、LoRa等有線或無線網絡進行數據通信。
2.3 集中器
集中器是遠程集中抄表系統的中央管理和控制設備。負責定時讀取終端數據、系統命令傳輸、數據通信、網絡管理、事件記錄、水平數據傳輸等功能。功能與上述收集器功能劃分。
2.4 後台主站（服務器、數據管理、雲端）
後台主站用於管理界面，如任務管理、數據查詢、計費等。
無線遠傳水錶的系統架構及管理平台功能如下圖所示：
圖5 智能水錶的組成框圖
3. 遠程採集系統的保護電路
銀特針對遠程採集系統的終端智能電錶、採集器、集中器等硬件電路設計保護方案，通過分析電源、信號接口等關鍵區域可能存在的雷擊、浪湧、靜電等電磁兼容風險，提供多維有效的電路保護方案。主要方案有：
3.1 電壓採樣採集電路
對於智能電錶來說，需要採集電壓信號，而單相電錶和三相電錶的電壓和採樣方式是不同的。下圖所示為單相電錶的電壓採集輸入端子。
圖6 單相智能電錶電壓採集輸入
YINT建議使用壓敏電阻進行輸入過壓保護。推薦型號為14D或20D產品，電壓為470V（單相220V）～820V（三相380V）：
表1 YINT公司14D、20D壓敏電阻選型參數
3.2 電流採樣採集電路
在智能電錶的電流採集輸入端，常採用TVS進行浪湧保護，以保護後續計量芯片。
圖7 智能電錶電流採集輸入接口電路
YINT推薦TVS型號為SMBJ6.5CA或P6SMB6.8CA。其部分參數如下：
表2 YINT SMBJ6.5CA和P6SMBJ6.8CA的選型參數
3.3 電力線載波通信的PLC接口電路
電力線載波PLC（Power Line Communication）有很多應用場景。載波電路通過FSK等方式將通信信號加載到電力線上，並接收其他系統通過電力線傳輸來的信號並解調相關數據。
下圖所示為電力載波接口電路。
圖8 電力載波接口電路
表3 電力載波接口電路語音保護推薦器件
3.4 RS485通訊接口電路
RS485通訊常用於採集器與智能電錶之間，或者採集器與集中器之間。由於電磁環境複雜且不可控，RS485芯片經常受到浪湧和靜電衝擊的影響，導致系統或器件損壞。
數字。圖9 RS485通訊接口保護電路原理圖
YINT推薦RS485通訊口，採用ESDSM712靜電防護裝置。 ESDSM712採用7V、12V不對稱內部結構，可以抑制RS485雙線共模12V和差模14V的靜電或浪湧。主要參數為：
表4 ESDSM712保護器件的選定參數
3.5 芯片供電保護
對於系統中的關鍵芯片，TVS的電源輸入端可以利用TVS的ps級響應速度和精確的箝位特性來保護芯片的電源端免受浪湧影響。
圖10 主芯片電源保護電路原理圖
銀特推薦主MCU供電側浪湧保護器：SMF5.0CA
表5 SMF5.0CA選定的特性參數
3.6 無線通訊天線保護
對於採集器或集中器的無線通信模塊，往往需要對天線接口端進行靜電防護，防止來自天線端的靜電干擾，影響無線通信模塊的正常工作。
圖11 天線收發模塊保護電路原理圖
YINT推薦使用低容量小封裝靜電保護器件ESDLC5V0D9B，封裝為SOD923，電容低優0.5pF，靜電可達±30kV。
4.總結
隨著物聯網的發展，越來越多的物聯網表計被開發出來用於遠程集中抄表系統，通信方式也發生了很多變化。 YINT也一直跟踪技術趨勢，投入人力物力研究新應用場景下的防護解決方案，為廣大技術工程師提供設計參考。
5. 參考文獻
（輕微地）
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