基于GPRS無線通信技術(shù)的電力自動(dòng)抄表系統(tǒng)

前言

解決當(dāng)前我國電力抄表領(lǐng)域存在的估抄、漏抄、錯(cuò)抄以及抄表不及時(shí)等現(xiàn)象,將電表數(shù)據(jù)的采集由傳統(tǒng)的人工抄表轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)抄表是我國電力行業(yè)亟待解決的重大難題。

自動(dòng)抄表系統(tǒng)目前主要采用有線通信技術(shù)和電力線載波通信技術(shù)。有線通信技術(shù)作為傳統(tǒng)方法,系統(tǒng)的穩(wěn)定性很好,但鋪線工程量大,容易被人為損壞,而且如果居民樓建成后,再在墻壁表面拉線,居民難以接受。電力線載波抄表在國內(nèi)也始終沒有得到大范圍應(yīng)用,其主要原因是國內(nèi)電力線路本身所帶的大量諧波干擾問題沒有得到很好解決,在數(shù)據(jù)傳送過程中,經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)碼、丟碼的情況,使數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大誤差。隨著無線通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，同時(shí)伴隨著數(shù)字化程度的提高，無線遠(yuǎn)程控制及無線遠(yuǎn)程抄表已經(jīng)成為未來電力管理的必然選擇。

GPRS通信技術(shù)簡介

通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新無線數(shù)據(jù)傳數(shù)業(yè)務(wù)，目的是給移動(dòng)用戶提供高速無線IP或X.25服務(wù)。在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于INTERNET連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。GPRS與其他無線方式的應(yīng)用比較如下：

GPRS理論帶寬可達(dá)

171.2Kbit/s，實(shí)際應(yīng)用帶寬大約在40～100Kbit/s，GPRS采用分組交換技術(shù)，每個(gè)用戶可同時(shí)占用多個(gè)無線信道，同一無線信道又可以由多個(gè)用戶共享，資源被有效的利用。GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源。GPRS永遠(yuǎn)在線，按流量計(jì)費(fèi)，從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、點(diǎn)多分散、中小流量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)

GPRS電力遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)由電表數(shù)據(jù)采集部分、GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端（DTU）、電力局的配電數(shù)據(jù)中心三大塊組成，電表數(shù)據(jù)通過中國移動(dòng)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)率電表通過串口傳到電表集中器，電表集中器通過串口與GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端（DTU）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(dòng)的GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，通過GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和INTERNET公網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送至配電數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)電表數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線連接。

在網(wǎng)絡(luò)上兩臺主機(jī)要實(shí)現(xiàn)直接通訊

(不通過中轉(zhuǎn))必要條件是：至少有臺主機(jī)IP地址具有固定性和唯一性。安裝普通SIM卡的GPRS通訊模塊的IP地址是隨機(jī)的，同時(shí)考慮到大部分用戶的上位機(jī)IP地址也是隨機(jī)的，所以系統(tǒng)通過具有固定IP地址的網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器來負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路建立和數(shù)據(jù)收發(fā)的透明中轉(zhuǎn)，完成系統(tǒng)通訊的基礎(chǔ)條件。網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器可采用ADSL、LAN等INTNERNET公網(wǎng)連接。上位機(jī)建立在局域網(wǎng)內(nèi)，增加系統(tǒng)的安全性。

啟動(dòng)GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端后，它會根據(jù)預(yù)先設(shè)定在其內(nèi)部的IP地址或域名來主動(dòng)訪問網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器，通過代理服務(wù)器和監(jiān)控中心建立TCP/IP，當(dāng)主站要向某個(gè)監(jiān)控終端提出數(shù)據(jù)請求時(shí)，它會根據(jù)IP地址和ID號來找到的終端，將命令下發(fā)到該終端，終端響應(yīng)后通過GRPS數(shù)據(jù)傳輸終端把數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器端口，通過端口映射轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控中心主站，完成系統(tǒng)的一次通訊過程。

現(xiàn)今，由于移動(dòng)公司可以通過為客戶開通特定的APN和發(fā)行特殊的SIM卡，使得用這張SIM卡獲得的動(dòng)態(tài)IP地址每一次都不變。也就是說可以做到SIM卡和IP地址綁定，同時(shí)監(jiān)控中心主站也可以通過專線方式直接接入GPRS移站，并獲得一個(gè)固定的IP地址，這樣，GPRS無線數(shù)據(jù)終端無需路由到Internet網(wǎng)絡(luò)，采用這種方式組成點(diǎn)對多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)具有實(shí)時(shí)性好、安全性高的特點(diǎn)，但相對系統(tǒng)通過Internet(CMNET)，用戶的實(shí)現(xiàn)成本費(fèi)用相對較高。

系統(tǒng)功能

系統(tǒng)功能主要由系統(tǒng)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、資料錄入、用量查詢、用電監(jiān)控、異常分析、報(bào)表生成、系統(tǒng)維護(hù)、計(jì)費(fèi)業(yè)務(wù)、自動(dòng)報(bào)警n個(gè)部分組成。

1、系統(tǒng)設(shè)置：系統(tǒng)設(shè)置主要進(jìn)行系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的建立和初始參數(shù)設(shè)置，包括集中器設(shè)置，包括設(shè)置抄表日，凍結(jié)表的時(shí)間等。

2、數(shù)據(jù)采集：數(shù)據(jù)采集主要進(jìn)行廣播抄表點(diǎn)抄單表、全抄電表、抄凍結(jié)數(shù)據(jù)、零點(diǎn)抄表和實(shí)時(shí)點(diǎn)抄。

3、資料錄入：資料錄入主要進(jìn)行用戶、表信息錄入、集中器資料錄入。

4、系統(tǒng)維護(hù)：系統(tǒng)維護(hù)主要進(jìn)行事務(wù)日志年、月、日查詢、系統(tǒng)通訊和定時(shí)操作的設(shè)置、系統(tǒng)操作員密碼和權(quán)限的管理、數(shù)據(jù)安全備份維護(hù)。

5、用量查詢：用量查詢主要進(jìn)行日用量日月、年查詢，月用量月、年查詢，年用量年查詢、凍結(jié)數(shù)據(jù)查詢分析。具體的查詢時(shí)間可由查詢的時(shí)間來調(diào)整確定。

6、用電監(jiān)控：用電監(jiān)控主要是實(shí)時(shí)監(jiān)控電表狀態(tài)，控制用戶的上、斷電操，檢測GPRS集中器和GPRS網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況。

7、報(bào)表生成：報(bào)表生成主要是生成日、月年用量報(bào)表和報(bào)表預(yù)覽打印。

8、自動(dòng)報(bào)警：開箱告警；停電告警；逆相告警；超溫告警；過壓告警；過流告警；過載告警；傾斜或移動(dòng)報(bào)警等其他功能。