GPRS無線電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)

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挨家挨戶敲門查電表的方式，無論是對敲門的人來講，還是對被敲門的人來講，都是一件麻煩的事情。現(xiàn)在已有許多住宅用戶都用上了預(yù)付費(fèi)電卡，省去了查表的麻煩，但對電力部門來說，數(shù)據(jù)統(tǒng)計和實時監(jiān)測仍然是一個有待解決的問題。

GPRS無線電力遠(yuǎn)程抄表方案介紹

中國移動GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺上構(gòu)建電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，實現(xiàn)電表數(shù)據(jù)的無線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，縮短建設(shè)周期，降低建設(shè)成本的優(yōu)點，而且設(shè)備安裝方便、維護(hù)簡單。

GPRS電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)由位于電力局的配電中心和位于居民小區(qū)的電表數(shù)據(jù)采集點組成，利用中國移動現(xiàn)有的GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)，電表數(shù)據(jù)通過中國移動的GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。居民小區(qū)的所有電表首先連接到電表集中器，居民用戶的用電數(shù)據(jù)由復(fù)費(fèi)率電表通過RS485總線傳到電表集中器，電表集中器通過RS232接口與GPRS DTU透明數(shù)據(jù)傳輸終端連接，電表數(shù)據(jù)經(jīng)過協(xié)議封裝后發(fā)送到中國移動的GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，通過GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送至配電數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)電表數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的實時在線連接。

GPRS無線電力遠(yuǎn)程抄表方案優(yōu)點

GPRS無線電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)具備如下特點：

1、可靠性高：

與SMS短信息方式相比，GPRS DTU采用面向連接的TCP協(xié)議通信，避免了數(shù)據(jù)包丟失的現(xiàn)象，保證數(shù)據(jù)可靠傳輸。中心可以與多個采集點同時進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，互不干擾。GPRS網(wǎng)絡(luò)本身具備完善的頻分復(fù)用機(jī)制，并具備極強(qiáng)的抗干擾性能，完全避免了傳統(tǒng)數(shù)傳電臺的多機(jī)頻段“碰撞”現(xiàn)象。

2、實時性強(qiáng)：

GPRS具有實時在線的特性，數(shù)據(jù)傳輸時延小，并支持多點同時傳輸，因此GPRS監(jiān)測數(shù)據(jù)中心可以多個監(jiān)測點之間快速，實時地進(jìn)行雙向通信，很好地滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求。目前GPRS實際數(shù)據(jù)傳輸速率在30Kbps左右，完滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率的需求。

3、集抄范圍廣：

GPRS網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實現(xiàn)全國范圍內(nèi)覆蓋，并且擴(kuò)容無限制，接入地點無限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。由于環(huán)保信息采集點數(shù)量眾多，分布在全省范圍內(nèi)，在無線GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍之內(nèi)，都可以完成對集抄的控制和管理。

4、系統(tǒng)建設(shè)成本低：

由于采用GPRS公網(wǎng)平臺，無需建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，只需安裝設(shè)備就即可，建設(shè)成本低；也免去了網(wǎng)絡(luò)維護(hù)費(fèi)用。

5、系統(tǒng)運(yùn)營成本低：

采用GPRS公網(wǎng)通信，全國范圍內(nèi)均按統(tǒng)一費(fèi)率計費(fèi)，省去昂貴的漫游費(fèi)用, GPRS網(wǎng)絡(luò)可按數(shù)據(jù)實際通信流量計費(fèi)，(1分-3分/1K字節(jié))，也可以按包月不限流量收費(fèi)，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)的低成本通信。

6、可對電表設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制：

通過GPRS雙向系統(tǒng)還可實現(xiàn)對電表設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，如遠(yuǎn)程參數(shù)調(diào)整、遠(yuǎn)程狀態(tài)查詢、遠(yuǎn)程開關(guān)控制等操作。

7、系統(tǒng)的傳輸容量大，擴(kuò)容性能好：

配電數(shù)據(jù)中心要和每一個電表數(shù)據(jù)采集點保持實時連接。由于電表數(shù)據(jù)采集點數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，而GPRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要；由于系統(tǒng)采用成熟的TCP/IP通信架構(gòu)，具備良好的擴(kuò)展性能，一個監(jiān)控中心可輕松支持幾千個電表數(shù)據(jù)采集器的通信接入。

GPRS無線電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)構(gòu)建

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由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò)，因此監(jiān)測中心計算機(jī)需要一個固定的IP地址或固定的域名，各個電表數(shù)據(jù)采集點采用GPRS模塊通過IP地址或域名來訪問該主機(jī)，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

系統(tǒng)組成

1、電表數(shù)據(jù)采集點：

電表數(shù)據(jù)采集點位于居民小區(qū)的信息中心，居民用戶的用電數(shù)據(jù)由復(fù)費(fèi)率電表首先通過RS485接口通過雙絞線連接到位于小區(qū)信息中心的電表集中器，電表集中器再通過RS232接口與GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端相連。通過GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端內(nèi)置嵌入式處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到GSM網(wǎng)絡(luò)，通過 GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送至電力公司數(shù)據(jù)中心電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，實現(xiàn)電表數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的實時在線連接。

電表集中器通過RS485接口直接連接到電表上，既可支持單個電表，也可以同時支持多個電表，實現(xiàn)對電表參數(shù)的采集、存儲、預(yù)處理或并將采集到的電表數(shù)據(jù)實時傳送到配電中心；同時，電表集中器還可將配電中心發(fā)送的遙控指令傳給電表控制模塊，對電表進(jìn)行控制操作。

2、配電中心。

a）公網(wǎng)接入方案

服務(wù)器采用公網(wǎng)方式接入Internet，如ADSL撥號/電信專線寬帶上網(wǎng)等，申請公網(wǎng)固定IP地址；可以實現(xiàn)中小容量的電表數(shù)據(jù)采集應(yīng)用。

b）專網(wǎng)接入方案

服務(wù)器采用省移動通信公司提供的DDN專線, 申請配置固定IP地址，與GPRS網(wǎng)絡(luò)相連。由于DDN專線可提供較高的帶寬，當(dāng)電表數(shù)據(jù)采集點數(shù)量增加，中心不用擴(kuò)容即可滿足需求，可實現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)采集應(yīng)用。

監(jiān)控中心RADIUS服務(wù)器接受到GPRS網(wǎng)絡(luò)傳來的數(shù)據(jù)后先進(jìn)行AAA，后傳送到監(jiān)控中心計算機(jī)主機(jī)，通過系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行還原顯示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這樣進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信安全性能。

配電中心計算機(jī)主機(jī)可進(jìn)行業(yè)務(wù)管理和計費(fèi)管理，對電力數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗、計算、存儲、分析、管理等，可對異常情況進(jìn)行告警，同時對用戶使用情況實時監(jiān)控，保證電力局的合法收益。

3、GPRS/GSM移動數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)：

電表集中器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)空中接口功能模塊同時對數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼處理，轉(zhuǎn)換成在公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送的格式，通過中國移動的GPRS無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，終傳送到監(jiān)控中心IP地址。

系統(tǒng)方案

各電表使用GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端，通過移動的GPRS網(wǎng)絡(luò)與配電中心相連。

電表使用GPRS普通數(shù)據(jù)卡或APN專用數(shù)據(jù)卡，同時監(jiān)控中心對各點GPRS終端編號進(jìn)行登記, 并與采集點信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以便識別和維護(hù)處理。采集中心運(yùn)行數(shù)據(jù)采集中心系統(tǒng)軟件，實時采集電表數(shù)據(jù)。

凡電力局授權(quán)的信息采集點均可以使用本系統(tǒng)：

1、電表數(shù)據(jù)采集點必須使用移動統(tǒng)一的APN卡，用戶使用本卡只能用于與供電局?jǐn)?shù)據(jù)中心通信。

2、終端設(shè)備使用夢網(wǎng)科技公司提供的GPRS移動數(shù)據(jù)通信終端。

3、用戶登記：符合供電局的規(guī)定。

推薦省級配電中心通過公網(wǎng)使用APN接入到移動GPRS網(wǎng)，這種方式成本比較低，安全性比較高，而且速度和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量都保障；也可以通過GPRS專線接入到移動GPRS網(wǎng)，這種方式成本高，安全性高、穩(wěn)定可靠。

由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò)，配電中心計算機(jī)主機(jī)配置固定的IP地址，各個電表數(shù)據(jù)采集點采用GPRS模塊和該主機(jī)進(jìn)行通信。

產(chǎn)品特性

系統(tǒng)采用MRM6155 DTU無線透明數(shù)據(jù)傳輸終端。產(chǎn)品基于中國移動的GPRS網(wǎng)絡(luò)，具有高性能、高可靠及抗干擾能力強(qiáng)等特點，提供標(biāo)準(zhǔn)RS232/RS485接口, 可直接與PC、單片機(jī)系統(tǒng)、RTU測控終端、PLC、GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)集中器等連接，具有遠(yuǎn)程診斷、測試、監(jiān)管功能，滿足各行業(yè)調(diào)度或控制中心與眾多遠(yuǎn)端站點之間的數(shù)據(jù)采集和控制。

? 高度集成GPRS和TCP/IP技術(shù)，可實現(xiàn)點對點，點對多點等靈活的無線組網(wǎng)方式

? 內(nèi)置嵌入式CPU完成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，支持PPP、ICMP、TCP、UDP、DNS等協(xié)議，為用戶數(shù)據(jù)提供透明傳輸通道

? 性能穩(wěn)定，保證野惡劣環(huán)境下長期可靠工作，內(nèi)置看門狗電路

? 支持永遠(yuǎn)在線模式，用戶可設(shè)置心跳間隔時間和心跳包，保持設(shè)備長期在線

? 在網(wǎng)絡(luò)故障或中心關(guān)閉等情況下，DTU具有條件恢復(fù)后自動重連功能

? DTU能夠工作在全透明傳輸方式下保證100%不丟失，除非網(wǎng)絡(luò)故障

? DTU能夠工作在全透明傳輸模式和用戶指令模式，以給DTU傻瓜型和靈活性雙重角色

? 支持中心為固定IP方式或動態(tài)IP+動態(tài)域名解析方式

? 提供RS232/RS485/RS422通訊接口，波特率可選擇，從300bps到115200bps，開始位/停止位/奇偶校驗可選，RTS/CTS流控可選

? 支持近端和遠(yuǎn)程參數(shù)配置與訪問

? 支持遠(yuǎn)程喚醒

? 內(nèi)置FLASH存儲器，能夠長期保存用戶配置的參數(shù)

? 支持串口升級固件程序

? 支持APN數(shù)據(jù)專網(wǎng)業(yè)務(wù)

? 抗干擾設(shè)計，適合電磁環(huán)境惡劣的應(yīng)用場合

安全措施

由于電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的特殊性，本系統(tǒng)需要極高的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主要是防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán)，穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時不間斷運(yùn)行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運(yùn)行。

1、APN數(shù)據(jù)專網(wǎng)模式：企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中配置APN服務(wù)器，移動終端使用APN數(shù)據(jù)專網(wǎng)，由于采用數(shù)據(jù)專網(wǎng),服務(wù)器與公網(wǎng)Internet隔離,可以有效避免非法入侵。

2、用SIM卡的性，對用戶SIM卡手機(jī)號碼進(jìn)行鑒別授權(quán)，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對SIM卡號和APN進(jìn)行綁定，劃定用戶可接入某系統(tǒng)的范圍,只有屬于指定行業(yè)的SIM卡手機(jī)號才能訪問專用APN，移動終端與數(shù)據(jù)中心采用中國移動分配的專門的APN進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)接入，普通手機(jī)的SIM卡號無法呼叫專門的APN。

3、可以為每個GPRS數(shù)據(jù)傳設(shè)備單獨配置 DTU ID號和密碼，通過數(shù)據(jù)中心在其登陸時進(jìn)行應(yīng)用層，其他沒有數(shù)據(jù)中心分配的DTU ID號和密碼的GPRS的設(shè)備將無法登錄進(jìn)入系統(tǒng)，系統(tǒng)的安全性進(jìn)一步增強(qiáng)。

4、數(shù)據(jù)加密：可對整個數(shù)據(jù)傳送過程進(jìn)行加密保護(hù)。

5、網(wǎng)絡(luò)接入安全鑒定機(jī)制：采用防火墻軟件，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)和安全防范功能，保障系統(tǒng)安全。

結(jié)論

對于電力部門來說，遠(yuǎn)程變電站抄表一直是一件非常頭疼的事情，需要投入大量的人力、物力和財力。因為變電站數(shù)量眾多，地理位置分散，給工作人員帶來極大的不方便。電力公司也可利用GPRS移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)對各重要電力節(jié)點進(jìn)行監(jiān)控,自動讀取相關(guān)數(shù)據(jù)并加以分析，還可進(jìn)一步進(jìn)行遠(yuǎn)程控制或設(shè)備維護(hù)，可減少人力資源、縮短修護(hù)時間并節(jié)省專線建設(shè)成本。