|
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(yù)付費電卡，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。
一、方案介紹
通過中國移動的GPRS網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)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(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)控和分布式管理。GPRS網(wǎng)絡(luò)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(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)費率電表通過485傳到電表集中器，電表集中器通過RS232/RS485口與GPRS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。
二、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)用機制，并具備極強的抗干擾性能，完全避免了傳統(tǒng)數(shù)傳電臺的多機頻段“碰撞”現(xiàn)象。
2、實時性強：由于GPRS具有實時在線特性，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。
2、可對電表設(shè)備進行遠(yuǎn)程控制：通過GPRS雙向系統(tǒng)還可實現(xiàn)對電表設(shè)備進行遠(yuǎn)程控制，進行參數(shù)調(diào)整、開關(guān)等控制操作。
3、建設(shè)成本少低：由于采用GPRS的無線公網(wǎng)平臺，只需安裝好設(shè)備就可以，不需要為遠(yuǎn)程抄表進行專門布線，前期投資少、見效快，后期升級、維護成本低；
4、集抄范圍廣：GPRS覆蓋范圍廣，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。而且，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。
5、系統(tǒng)的傳輸容量大，擴容性能好：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。
6、數(shù)據(jù)傳送速率高：每個電表數(shù)據(jù)采集點每次數(shù)據(jù)傳輸量在10Kbps之內(nèi)。GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送速率理論上可達171.2kbit/s，目前GPRS實際數(shù)據(jù)傳輸速率在40Kbps左右，完全能滿足本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率（≥10Kbps）的需求。
7、系統(tǒng)運營成本低：采用GPRS公網(wǎng)通信，全國范圍內(nèi)均按統(tǒng)一費率計費，省去昂貴的漫游費用, GPRS網(wǎng)絡(luò)可按數(shù)據(jù)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。
三、系統(tǒng)構(gòu)建
由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò)，配電中心計算機主機配置固定的IP地址，各個電表數(shù)據(jù)采集點采用GPRS模塊和該主機進行通信。
（一）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接口或RS485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)后先進行AAA認(rèn)證，后傳送到監(jiān)控中心計算機主機，通過系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進行還原顯示，并進行數(shù)據(jù)處理，這樣進一步增強了系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信安全性能。
配電中心計算機主機可進行業(yè)務(wù)管理和計費管理，對電力數(shù)據(jù)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。
圖1 GPRS電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)方案
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)GSM網(wǎng)絡(luò)空中接口功能模塊同時對數(shù)據(jù)進行解碼處理，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(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終端編號進行登記, 并與采集點信息進行關(guān)聯(lián)，以便識別和維護處理。采集中心運行數(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、無線通信終端設(shè)備使用深圳信道科技提供的GPRS移動數(shù)據(jù)通信終端。
3、用戶登記：符合電力局的規(guī)定。
推薦省級配電中心通過公網(wǎng)使用VPN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)，配電中心計算機主機配置固定的IP地址，各個電表數(shù)據(jù)采集點采用GPRS模塊和該主機進行通信。
（三）產(chǎn)品特性
系統(tǒng)采用EC116X系列GPRS無線數(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等特點，提供標(biāo)準(zhǔn)232/485數(shù)據(jù)接口可直接與計算機、單片機系統(tǒng)、RTU測控終端、PLC、GPS接收機、數(shù)據(jù)集中器等連接，傳輸速率達171Kbps，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)端站之間的數(shù)據(jù)采集和控制。
1、支持GSM/GPRS 900／1800／1900MHz三頻
2、符合ETSI GSM Phase 2+標(biāo)準(zhǔn)
3、提供RS232/RS485接口
4、系統(tǒng)理論傳輸速率171Kbps，實際傳輸速率40Kbps。
5、支持透明數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線或工作模式選擇
6、支持中心為固定IP或動態(tài)數(shù)據(jù)中心域名
7、支持APN數(shù)據(jù)專網(wǎng)業(yè)務(wù)
8、支持自動心跳，保持永久在線
9、心跳報告時間間隔用戶可自行設(shè)定
10、支持近端/遠(yuǎn)程配置與維護
11、短信息服務(wù)，支持PDU和BLOCK模式
12、全部采用工業(yè)接口
13、整機低功耗技術(shù)，在線待機電流<20mA
14、先進的電源技術(shù)，輸入電壓范圍寬
15、內(nèi)置防浪涌、防過流設(shè)計
16、硬件看門狗設(shè)計，防止死機
17、優(yōu)化電磁兼容設(shè)計，適合電磁環(huán)境惡劣和要求較高的應(yīng)用需求
18、適應(yīng)低溫、高溫等特殊工作環(huán)境
19、安裝靈活、使用方便、可靠。
（四）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專網(wǎng)模式：利用SIM卡的唯一性，劃定用戶可接入某系統(tǒng)的范圍，可以有效避免非法入侵。采用中國移動分配的專門的APN進行無線網(wǎng)絡(luò)接入，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對SIM卡和APN進行綁定，只有屬于指定行業(yè)的SIM卡才能訪問專用APN。普通手機號的GPRS終端無法呼叫專門的APN。
2、對于特定用戶，可通過數(shù)據(jù)中心給每個移動終端分配特定的ID和密碼，其他沒有數(shù)據(jù)中心分配的ID和密碼的移動終端將無法登錄進入系統(tǒng)，系統(tǒng)的安全性進一步增強。
3、硬件自動復(fù)位功能，設(shè)備意外引起死機和掉網(wǎng)，通過自動復(fù)位可重新上電工作。
四、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)點進行監(jiān)控，自動讀取相關(guān)數(shù)據(jù)并加以分析，還可進一步進行遠(yuǎn)程控制或設(shè)備維護，可減少人力資源、縮短修護時間并節(jié)省專線建設(shè)成本。
|
