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基于GPRS無線通信技術的電力自動抄表系統(tǒng)

2010年10月13日 16:33:04人氣：1808來源：上海正偉數(shù)字技術有限公司

前言

解決當前我國電力抄表領域存在的估抄、漏抄、錯抄以及抄表不及時等現(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)樽詣映硎俏覈娏π袠I(yè)亟待解決的重大難題。

自動抄表系統(tǒng)目前主要采用有線通信技術和電力線載波通信技術。有線通信技術作為傳統(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、網(wǎng)絡技術的迅猛發(fā)展，同時伴隨著數(shù)字化程度的提高，無線遠程控制及無線遠程抄表已經(jīng)成為未來電力管理的必然選擇。

GPRS通信技術簡介

通用分組無線業(yè)務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，目的是給移動用戶提供高速無線IP或X.25服務。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?。GPRS與其他無線方式的應用比較如下：

傳輸方式比較內(nèi)容	GPRS	短消息	無線數(shù)傳電臺
覆蓋范圍	全國	全國	不大于20KM
建設費用	一般	低	高
施工難度	較低	低	高
施工周期	較短	較短	長
計費方式	流量無月租或流量包月	條/0.1元	占頻費
運行費用	較低	較高	一般
通信速率	較高	一般	低
誤碼率	較低	較高	高
可靠性	較高	一般	低
群收群發(fā)	支持	不支持	不支持
傳輸時延	短	長	短
網(wǎng)絡協(xié)議	支持	不支持	不支持
維護成本	低	低	高

GPRS理論帶寬可達171.2Kbit/s，實際應用帶寬大約在40～100Kbit/s，GPRS采用分組交換技術，每個用戶可同時占用多個無線信道，同一無線信道又可以由多個用戶共享，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)絡資源。GPRS永遠在線，按流量計費，從而提供了一種、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、點多分散、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)設計

GPRS電力遠程自動抄表系統(tǒng)由電表數(shù)據(jù)采集部分、GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端（DTU）、*的配電數(shù)據(jù)中心三大塊組成，電表數(shù)據(jù)通過中國移動的GPRS/GSM 網(wǎng)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(shù)據(jù)由復費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)送到中國移動的GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，通過GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡和INTERNET公網(wǎng)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。

在網(wǎng)絡上兩臺主機要實現(xiàn)直接通訊（不通過中轉(zhuǎn)）必要條件是：至少有臺主機IP 地址具有固定性和*性。安裝普通SIM卡的GPRS通訊模塊的IP地址是隨機的，同時考慮到大部分用戶的上位機 IP 地址也是隨機的，所以系統(tǒng)通過具有固定IP地址的網(wǎng)絡代理服務器來負責網(wǎng)絡數(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)通訊的基礎條件。網(wǎng)絡代理服務器可采用ADSL、LAN等INTNERNET公網(wǎng)連接。上位機建立在局域網(wǎng)內(nèi)，增加系統(tǒng)的安全性。

啟動 GPRS 數(shù)據(jù)傳輸終端后，它會根據(jù)預先設定在其內(nèi)部的 IP 地址或域名來主動訪問網(wǎng)絡代理服務器，通過代理服務器和監(jiān)控中心建立 TCP/IP，當主站要向某個監(jiān)控終端提出數(shù)據(jù)請求時，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，終端響應后通過GRPS數(shù)據(jù)傳輸終端把數(shù)據(jù)網(wǎng)絡代理服務器端口，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，采用這種方式組成點對多點網(wǎng)絡具有實時性好、安全性高的特點，但相對系統(tǒng)通過Internet（CMNET），用戶的實現(xiàn)成本費用相對較高。

系統(tǒng)功能

系統(tǒng)功能主要由系統(tǒng)設置、數(shù)據(jù)采集、資料錄入、用量查詢、用電監(jiān)控、異常分析、報表生成、系統(tǒng)維護、計費業(yè)務、自動報警n個部分組成。

1、系統(tǒng)設置：系統(tǒng)設置主要進行系統(tǒng)網(wǎng)絡的建立和初始參數(shù)設置，包括集中器設置，包括設置抄表日，凍結(jié)表的時間等。

2、數(shù)據(jù)采集：數(shù)據(jù)采集主要進行廣播抄表點抄單表、全抄電表、抄凍結(jié)數(shù)據(jù)、零點抄表和實時點抄。

3、資料錄入：資料錄入主要進行用戶、表信息錄入、集中器資料錄入。

4、系統(tǒng)維護：系統(tǒng)維護主要進行事務日志年、月、日查詢、系統(tǒng)通訊和定時操作的設置、系統(tǒng)操作員密碼和權限的管理、數(shù)據(jù)安全備份維護。

5、用量查詢：用量查詢主要進行日用量日月、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。具體的查詢時間可由查詢的時間來調(diào)整確定。

6、用電監(jiān)控：用電監(jiān)控主要是實時監(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)絡運行情況。

7、報表生成：報表生成主要是生成日、月年用量報表和報表預覽打印。

8、自動報警：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；傾斜或移動報警等其他功能。

系統(tǒng)特點

GPRS無線電力遠程抄表系統(tǒng)具備如下特點：

1、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，進行參數(shù)調(diào)整、開關等控制操作。

2、實時性強：

由于GPRS 具有實時在線特性，系統(tǒng)無時延，無需輪巡就可以同步接收、處理多個或所有數(shù)據(jù)采集點的數(shù)據(jù)?？珊芎玫臐M足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求。

3、集抄范圍廣：

GPRS 覆蓋范圍廣，在無線GSM/GPRS 網(wǎng)絡的覆蓋范圍之內(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。

4、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，完滿足本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率（≥10Kbps）的需求。

5、系統(tǒng)的傳輸容量大：

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?，?span>GPRS技術能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。

6、建設成本少低：

由于采用 GPRS 的無線公網(wǎng)平臺，只需安裝好設備就可以，不需要為遠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；

7、通信費用低：

采用包月計費方式，運營成本低。

系統(tǒng)典型應用

1. 居民用戶抄表系統(tǒng)

a.電表：1.0級單相靜止式（電子式）電度表，具有光耦脈沖輸出功能。

b.內(nèi)容：電量；其他

c.形式：自動抄表；定時上報；實時查詢

d.告警功能：開箱告警；停電告警

2.大集團用戶抄表系統(tǒng)

a.電表：三相有功無功多功能表，有功0.5級、無功2級，具有RS-485通訊接口，電力部DL/T645通訊規(guī)約?；蛘呤褂茫喝嘤泄唾M率表，有功1級，具有RS-485通訊接口，電力部DL/T645通訊規(guī)約

b.內(nèi)容：實現(xiàn)電能量（有功、無功）的計量和功率因數(shù)、電壓、電流、頻率等參數(shù)的測量。

c.系統(tǒng)功能：

（1）設置電能表的參數(shù)，讀取各種計量和管理數(shù)據(jù)；

（2）抄表數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、查詢、備份、報表、圖表生成；

（3）廠站管理；

（4）自動抄表、定時上報、實時查詢等；

（5）掉電數(shù)據(jù)保存；

（6）瞬時量數(shù)據(jù)的綜合處理；

（7）系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份、存檔和向外輸出數(shù)據(jù)；

（8）歷史數(shù)據(jù)事件記錄功能；

（9）實時報警；

（10）根據(jù)線路上的表計關系計算線路損耗；

（11）可提供多路模擬量、開關量輸入，實現(xiàn)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、傾斜或移動報警等其他功能；

（12）遠程控制斷電功能；

3.變電站抄表系統(tǒng)

a.電表：三相有功無功多功能表。

b.內(nèi)容：

（1）電壓、電流；

（2）有功正、反向分時電量；無功四象限分時電量；

（3）有功正、反向分時zui大需量及發(fā)生時間；

（4）無功正、反向分時zui大需量及發(fā)生時間；

（5）斷相時間、次數(shù)及斷相期間用電量；

（6）負荷曲線。

c.形式：自動抄表；定時上報；實時查詢。

d.告警功能：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；傾斜或移動報警等其他功能。

總結(jié)

對于電力部門來說，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。因為電表數(shù)量眾多，地理位置分散，給工作人員帶來極大的不方便。采用GPRS網(wǎng)絡遠程數(shù)據(jù)通信方法解決了此問題，同時也解決了遠程監(jiān)測系統(tǒng)通信問題，比起其它有線通信方式有著不可比擬的*性。由于采用的是無線模式，數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩缘玫搅撕艽蟮奶岣摺ｋS著GPRS網(wǎng)絡的逐漸完整和應用技術的不斷成熟，GPRS在其它工業(yè)領域的應用必將越來越廣闊。

上海正偉數(shù)字技術有限公司

：褚世濤

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： 171187075@

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關鍵詞：GSM 數(shù)據(jù)傳輸無線數(shù)傳電臺

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基于GPRS無線通信技術的電力自動抄表系統(tǒng)

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