GPRS無(wú)線(xiàn)電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)

        挨家挨戶(hù)敲門(mén)查電表的方式，無(wú)論是對(duì)敲門(mén)的人來(lái)講，還是對(duì)被敲門(mén)的人來(lái)講，都是一件麻煩的事情?，F(xiàn)在已有許多住宅用戶(hù)都用上了預(yù)付費(fèi)電卡，省去了查表的麻煩，但對(duì)電力部門(mén)來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)仍然是一個(gè)有待解決的問(wèn)題。

        一、方案介紹

        通過(guò)中國(guó)移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，電力部門(mén)可將工業(yè)和民用電表采集的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞到地、市、省級(jí)的集中監(jiān)控中心，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力監(jiān)測(cè)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(jiǎn)單高效的通信傳輸手段。

        中國(guó)移動(dòng)GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無(wú)線(xiàn)IP連接。在移動(dòng)通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺(tái)上構(gòu)建電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電表數(shù)據(jù)的無(wú)線(xiàn)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(diǎn)，而且設(shè)備安裝方便、維護(hù)簡(jiǎn)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(diǎn)組成，利用中國(guó)移動(dòng)現(xiàn)有的GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)，電表數(shù)據(jù)通過(guò)中國(guó)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(hù)的用電數(shù)據(jù)由復(fù)費(fèi)率電表通過(guò)RS485總線(xiàn)傳到電表集中器，電表集中器通過(guò)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(guò)協(xié)議封裝后發(fā)送到中國(guó)移動(dòng)的GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)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(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(xiàn)連接。

        二、方案優(yōu)點(diǎn)

        GPRS無(wú)線(xiàn)電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)具備如下特點(diǎn)：

        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(gè)采集點(diǎn)同時(shí)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(tái)的多機(jī)頻段“碰撞”現(xiàn)象。

        2、實(shí)時(shí)性強(qiáng)：

        GPRS具有實(shí)時(shí)在線(xiàn)的特性，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延小，并支持多點(diǎn)同時(shí)傳輸，因此GPRS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中心可以多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間快速，實(shí)時(shí)地進(jìn)行雙向通信，很好地滿(mǎn)足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。目前GPRS實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率在30Kbps左右，完全能滿(mǎn)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(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍內(nèi)覆蓋，并且擴(kuò)容無(wú)限制，接入地點(diǎn)無(wú)限制，能滿(mǎn)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(diǎn)數(shù)量眾多，分布在全省范圍內(nèi)，在無(wú)線(xiàn)GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍之內(nèi)，都可以完成對(duì)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(tái)，無(wú)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(yíng)成本低：

        采用GPRS公網(wǎng)通信，全國(guó)范圍內(nèi)均按統(tǒng)一費(fèi)率計(jì)費(fèi)，省去昂貴的漫游費(fèi)用, GPRS網(wǎng)絡(luò)可按數(shù)據(jù)實(shí)際通信流量計(jì)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(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的低成本通信。

        6、可對(duì)電表設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制：

        通過(guò)GPRS雙向系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)對(duì)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(xún)、遠(yuǎn)程開(kāi)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(gè)電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)保持實(shí)時(shí)連接。由于電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿(mǎn)足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰鳪PRS技術(shù)能很好地滿(mǎn)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(gè)監(jiān)控中心可輕松支持幾千個(gè)電表數(shù)據(jù)采集器的通信接入。

        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)，因此監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)需要一個(gè)固定的IP地址或固定的域名，各個(gè)電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)采用GPRS模塊通過(guò)IP地址或域名來(lái)訪(fǎng)問(wèn)該主機(jī)，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

        (一)系統(tǒng)組成

        1、電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)：

        電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)位于居民小區(qū)的信息中心，居民用戶(hù)的用電數(shù)據(jù)由復(fù)費(fèi)率電表首先通過(guò)RS485接口通過(guò)雙絞線(xiàn)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(guò)RS232接口與GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端相連。通過(guò)GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端內(nèi)置嵌入式處理器對(duì)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(guò) 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(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(xiàn)連接。

        電表集中器通過(guò)RS485接口直接連接到電表上，既可支持單個(gè)電表，也可以同時(shí)支持多個(gè)電表，實(shí)現(xiàn)對(duì)電表參數(shù)的采集、存儲(chǔ)、預(yù)處理或并將采集到的電表數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到配電中心;同時(shí)，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(duì)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(hào)/電信專(zhuān)線(xiàn)寬帶上網(wǎng)等，申請(qǐng)公網(wǎng)固定IP地址;可以實(shí)現(xiàn)中小容量的電表數(shù)據(jù)采集應(yīng)用。

        b)專(zhuān)網(wǎng)接入方案

        服務(wù)器采用省移動(dòng)通信公司提供的DDN專(zhuān)線(xiàn), 申請(qǐng)配置固定IP地址，與GPRS網(wǎng)絡(luò)相連。由于DDN專(zhuān)線(xiàn)可提供較高的帶寬，當(dāng)電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)數(shù)量增加，中心不用擴(kuò)容即可滿(mǎn)足需求，可實(shí)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(lái)的數(shù)據(jù)后先進(jìn)行AAA認(rèn)證，后傳送到監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)主機(jī)，通過(guò)系統(tǒng)軟件對(duì)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(jì)算機(jī)主機(jī)可進(jìn)行業(yè)務(wù)管理和計(jì)費(fèi)管理，對(duì)電力數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)、計(jì)算、存儲(chǔ)、分析、管理等，可對(duì)異常情況進(jìn)行告警，同時(shí)對(duì)用戶(hù)使用情況實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證電力局的合法收益。

        3、GPRS/GSM移動(dòng)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(shí)對(duì)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(guò)中國(guó)移動(dòng)的GPRS無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(guò)移動(dòng)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(zhuān)用數(shù)據(jù)卡，同時(shí)監(jiān)控中心對(duì)各點(diǎn)GPRS終端編號(hào)進(jìn)行登記, 并與采集點(diǎn)信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以便識(shí)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(shí)時(shí)采集電表數(shù)據(jù)。

        凡電力局授權(quán)的信息采集點(diǎn)均可以使用本系統(tǒng)：

        1、電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)必須使用移動(dòng)統(tǒng)一的APN卡，用戶(hù)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(mèng)網(wǎng)科技公司提供的GPRS移動(dòng)數(shù)據(jù)通信終端。

        3、用戶(hù)登記：符合供電局的規(guī)定。

        推薦省級(jí)配電中心通過(guò)公網(wǎng)使用APN接入到移動(dòng)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(guò)GPRS專(zhuān)線(xiàn)接入到移動(dòng)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(jì)算機(jī)主機(jī)配置固定的IP地址，各個(gè)電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)采用GPRS模塊和該主機(jī)進(jìn)行通信。

        (三)產(chǎn)品特性

        系統(tǒng)采用MRM6155 DTU無(wú)線(xiàn)透明數(shù)據(jù)傳輸終端。產(chǎn)品基于中國(guó)移動(dòng)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(diǎn)，提供標(biāo)準(zhǔn)RS232/RS485接口, 可直接與PC、單片機(jī)系統(tǒng)、RTU測(cè)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(cè)試、監(jiān)管功能，滿(mǎn)足各行業(yè)調(diào)度或控制中心與眾多遠(yuǎn)端站點(diǎn)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(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)等靈活的無(wú)線(xiàn)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(hù)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(zhǎng)期可靠工作，內(nèi)置看門(mén)狗電路

        支持永遠(yuǎn)在線(xiàn)模式，用戶(hù)可設(shè)置心跳間隔時(shí)間和心跳包，保持設(shè)備長(zhǎng)期在線(xiàn)

        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(dòng)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(hù)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(dòng)態(tài)IP+動(dòng)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(kāi)始位/停止位/奇偶校驗(yàn)可選，RTS/CTS流控可選

        支持近端和遠(yuǎn)程參數(shù)配置與訪(fǎng)問(wèn)

        支持遠(yuǎn)程喚醒

        內(nèi)置FLASH存儲(chǔ)器，能夠長(zhǎng)期保存用戶(hù)配置的參數(shù)

        支持串口升級(jí)固件程序

        支持APN數(shù)據(jù)專(zhuān)網(wǎng)業(yè)務(wù)

        抗干擾設(shè)計(jì)，適合電磁環(huán)境惡劣的應(yīng)用場(chǎng)合

        (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(lái)自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無(wú)意的破環(huán)，穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時(shí)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(zhuān)網(wǎng)模式：企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中配置APN服務(wù)器，移動(dòng)終端使用APN數(shù)據(jù)專(zhuān)網(wǎng)，由于采用數(shù)據(jù)專(zhuān)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卡的唯一性，對(duì)用戶(hù)SIM卡手機(jī)號(hào)碼進(jìn)行鑒別授權(quán)，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對(duì)SIM卡號(hào)和APN進(jìn)行綁定，劃定用戶(hù)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(hào)才能訪(fǎng)問(wèn)專(zhuān)用APN，移動(dòng)終端與數(shù)據(jù)中心采用中國(guó)移動(dòng)分配的專(zhuān)門(mén)的APN進(jìn)行無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入，普通手機(jī)的SIM卡號(hào)無(wú)法呼叫專(zhuān)門(mén)的APN。

        3、可以為每個(gè)GPRS數(shù)據(jù)傳設(shè)備單獨(dú)配置 DTU ID號(hào)和密碼，通過(guò)數(shù)據(jù)中心在其登陸時(shí)進(jìn)行應(yīng)用層認(rèn)證，其他沒(méi)有數(shù)據(jù)中心分配的DTU ID號(hào)和密碼的GPRS的設(shè)備將無(wú)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(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過(guò)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。

        四、 結(jié)論

        對(duì)于電力部門(mén)來(lái)說(shuō)，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(cái)力。因?yàn)樽冸娬緮?shù)量眾多，地理位置分散，給工作人員帶來(lái)極大的不方便。電力公司也可利用GPRS移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)對(duì)各重要電力節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控,自動(dòng)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(shí)間并節(jié)省專(zhuān)線(xiàn)建設(shè)成本。