GPRS無線電力遠程抄表系統(tǒng)

        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?，F(xiàn)在已有許多住宅用戶都用上了預付費電卡，省去了查表的麻煩，但對電力部門來說，數據統(tǒng)計和實時監(jiān)測仍然是一個有待解決的問題。

        一、方案介紹

        通過中國移動的GPRS網絡系統(tǒng)，電力部門可將工業(yè)和民用電表采集的電力系統(tǒng)數據實時傳遞到地、市、省級的集中監(jiān)控中心，以實現(xiàn)對電力監(jiān)測設備的統(tǒng)一監(jiān)控和分布式管理。GPRS網絡可為電力系統(tǒng)提供了簡單高效的通信傳輸手段。

        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)務平臺上構建電力遠程抄表系統(tǒng)，實現(xiàn)電表數據的無線數據傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網絡，縮短建設周期，降低建設成本的優(yōu)點，而且設備安裝方便、維護簡單。

        GPRS電力遠程抄表系統(tǒng)由位于電力局的配電中心和位于居民小區(qū)的電表數據采集點組成，利用中國移動現(xiàn)有的GPRS/GSM網絡，電表數據通過中國移動的GPRS/GSM網絡進行傳輸。居民小區(qū)的所有電表首先連接到電表集中器，居民用戶的用電數據由復費率電表通過RS485總線傳到電表集中器，電表集中器通過RS232接口與GPRS DTU透明數據傳輸終端連接，電表數據經過協(xié)議封裝后發(fā)送到中國移動的GPRS數據網絡，通過GPRS數據網絡將數據傳送至配電數據中心，實現(xiàn)電表數據和數據中心系統(tǒng)的實時在線連接。

        二、方案優(yōu)點

        GPRS無線電力遠程抄表系統(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，避免了數據包丟失的現(xiàn)象，保證數據可靠傳輸。中心可以與多個采集點同時進行數據傳輸，互不干擾。GPRS網絡本身具備完善的頻分復用機制，并具備極強的抗干擾性能，完全避免了傳統(tǒng)數傳電臺的多機頻段“碰撞”現(xiàn)象。

        2、實時性強：

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

        3、集抄范圍廣：

        GPRS網絡已經實現(xiàn)全國范圍內覆蓋，并且擴容無限制，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)保信息采集點數量眾多，分布在全省范圍內，在無線GSM/GPRS網絡的覆蓋范圍之內，都可以完成對集抄的控制和管理。

        4、系統(tǒng)建設成本低：

        由于采用GPRS公網平臺，無需建設網絡，只需安裝設備就即可，建設成本低;也免去了網絡維護費用。

        5、系統(tǒng)運營成本低：

        采用GPRS公網通信，全國范圍內均按統(tǒng)一費率計費，省去昂貴的漫游費用, GPRS網絡可按數據實際通信流量計費，(1分-3分/1K字節(jié))，也可以按包月不限流量收費，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)的低成本通信。

        6、可對電表設備進行遠程控制：

        通過GPRS雙向系統(tǒng)還可實現(xiàn)對電表設備進行遠程控制，如遠程參數調整、遠程狀態(tài)查詢、遠程開關控制等操作。

        7、系統(tǒng)的傳輸容量大，擴容性能好：

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

        三、系統(tǒng)構建

        由于GPRS通信是基于IP地址的數據分組通信網絡，因此監(jiān)測中心計算機需要一個固定的IP地址或固定的域名，各個電表數據采集點采用GPRS模塊通過IP地址或域名來訪問該主機，從而進行數據通信。

        (一)系統(tǒng)組成

        1、電表數據采集點：

        電表數據采集點位于居民小區(qū)的信息中心，居民用戶的用電數據由復費率電表首先通過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透明數據傳輸終端相連。通過GPRS透明數據傳輸終端內置嵌入式處理器對數據進行處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到GSM網絡，通過 GPRS網絡傳送至電力公司數據中心電力遠程抄表系統(tǒng)，實現(xiàn)電表數據和數據中心系統(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)對電表參數的采集、存儲、預處理或并將采集到的電表數據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，對電表進行控制操作。

        2、配電中心。

        a)公網接入方案

        服務器采用公網方式接入Internet，如ADSL撥號/電信專線寬帶上網等，申請公網固定IP地址;可以實現(xiàn)中小容量的電表數據采集應用。

        b)專網接入方案

        服務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網絡相連。由于DDN專線可提供較高的帶寬，當電表數據采集點數量增加，中心不用擴容即可滿足需求，可實現(xiàn)大容量數據采集應用。

        監(jiān)控中心RADIUS服務器接受到GPRS網絡傳來的數據后先進行AAA認證，后傳送到監(jiān)控中心計算機主機，通過系統(tǒng)軟件對數據進行還原顯示，并進行數據處理，這樣進一步增強了系統(tǒng)數據通信安全性能。

        配電中心計算機主機可進行業(yè)務管理和計費管理，對電力數據進行校驗、計算、存儲、分析、管理等，可對異常情況進行告警，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移動數據傳輸網絡。

        電表集中器采集的數據經GPRS/GSM網絡空中接口功能模塊同時對數據進行解碼處理，轉換成在公網數據傳送的格式，通過中國移動的GPRS無線數據網絡進行傳輸，最終傳送到監(jiān)控中心IP地址。

        (二)系統(tǒng)方案

        各電表使用GPRS透明數據傳輸終端，通過移動的GPRS網絡與配電中心相連。

        電表使用GPRS普通數據卡或APN專用數據卡，同時監(jiān)控中心對各點GPRS終端編號進行登記, 并與采集點信息進行關聯(lián)，以便識別和維護處理。采集中心運行數據采集中心系統(tǒng)軟件，實時采集電表數據。

        凡電力局授權的信息采集點均可以使用本系統(tǒng)：

        1、電表數據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數據中心通信。

        2、終端設備使用夢網科技公司提供的GPRS移動數據通信終端。

        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使用APN接入到移動GPRS網，這種方式成本比較低，安全性比較高，而且速度和網絡服務質量都保障;也可以通過GPRS專線接入到移動GPRS網，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地址的數據分組通信網絡，配電中心計算機主機配置固定的IP地址，各個電表數據采集點采用GPRS模塊和該主機進行通信。

        (三)產品特性

        系統(tǒng)采用MRM6155 DTU無線透明數據傳輸終端。產品基于中國移動的GPRS網絡，具有高性能、高可靠及抗干擾能力強等特點，提供標準RS232/RS485接口, 可直接與PC、單片機系統(tǒng)、RTU測控終端、PLC、GPS接收機、數據集中器等連接，具有遠程診斷、測試、監(jiān)管功能，滿足各行業(yè)調度或控制中心與眾多遠端站點之間的數據采集和控制。

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

        內置嵌入式CPU完成復雜的網絡協(xié)議，支持PPP、ICMP、TCP、UDP、DNS等協(xié)議，為用戶數據提供透明傳輸通道

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

        支持永遠在線模式，用戶可設置心跳間隔時間和心跳包，保持設備長期在線

        在網絡故障或中心關閉等情況下，DTU具有條件恢復后自動重連功能

        DTU能夠工作在全透明傳輸方式下保證100%不丟失，除非網絡故障

        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

        支持近端和遠程參數配置與訪問

        支持遠程喚醒

        內置FLASH存儲器，能夠長期保存用戶配置的參數

        支持串口升級固件程序

        支持APN數據專網業(yè)務

        抗干擾設計，適合電磁環(huán)境惡劣的應用場合

        (四)安全措施

        由于電力遠程抄表系統(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小時不間斷運行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運行。

        1、APN數據專網模式：企業(yè)內部網絡中配置APN服務器，移動終端使用APN數據專網，由于采用數據專網,服務器與公網Internet隔離,可以有效避免非法入侵。

        2、用SIM卡的唯一性，對用戶SIM卡手機號碼進行鑒別授權，在網絡側對SIM卡號和APN進行綁定，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卡手機號才能訪問專用APN，移動終端與數據中心采用中國移動分配的專門的APN進行無線網絡接入，普通手機的SIM卡號無法呼叫專門的APN。

        3、可以為每個GPRS數據傳設備單獨配置 DTU ID號和密碼，通過數據中心在其登陸時進行應用層認證，其他沒有數據中心分配的DTU ID號和密碼的GPRS的設備將無法登錄進入系統(tǒng)，系統(tǒng)的安全性進一步增強。

        4、數據加密：可對整個數據傳送過程進行加密保護。

        5、網絡接入安全鑒定機制：采用防火墻軟件，設置網絡鑒權和安全防范功能，保障系統(tǒng)安全。

        四、 結論

        對于電力部門來說，遠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移動數據網絡對各重要電力節(jié)點進行監(jiān)控,自動讀取相關數據并加以分析，還可進一步進行遠程控制或設備維護，可減少人力資源、縮短修護時間并節(jié)省專線建設成本。