電力是社會(huì)文化生活和工業(yè)生產(chǎn)中最主要的能源之一，隨著我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展以及人民生活水平不斷提高，電力作為未來社會(huì)的重要能源，必向市場化、信息化發(fā)展，根據(jù)國家電力部門“廠網(wǎng)分開”的總體規(guī)化，電力部門將成為以管理電網(wǎng)為主的企業(yè)，伴隨著我國城鄉(xiāng)“一戶一表”建設(shè)改造工程已逐步進(jìn)入尾聲，電力管理問題無疑被提升到新的工作日程中來。就目前城鄉(xiāng)電網(wǎng)管理工作來看，傳統(tǒng)的技術(shù)和管理手段，已經(jīng)無法適應(yīng)新的形式，在配電自動(dòng)化和電力通信系統(tǒng)方面已明顯滯后。GPRS電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)由此應(yīng)運(yùn)而生。
自動(dòng)抄表作為配電自動(dòng)化的一部分，必須顧及到配電自動(dòng)化系統(tǒng)的總體規(guī)化和發(fā)展。必須有良好的靈活性，可持續(xù)發(fā)展性，更需要有電力規(guī)化的適應(yīng)性。就現(xiàn)有自動(dòng)抄表技術(shù)方式主要有：
（1）、 有線方式 此技術(shù)較為成熟，操作簡單，因其前期布線量，投入人力資源多，后期維護(hù)工作量大，容易被人為破壞，故不利于推廣。
（2）、 公用電話網(wǎng)方式 此系統(tǒng)技術(shù)成熟，維護(hù)工作量少，但系統(tǒng)運(yùn)行有固定費(fèi)用，且不能覆蓋所有用電場所，不利于長期發(fā)展規(guī)化。
（3）、 電力載波方式 就現(xiàn)有技術(shù)及成本而言，現(xiàn)在是用的比較普遍由于利用電力線作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體，信道建設(shè)投入少，且不易被破壞；但實(shí)時(shí)監(jiān)控亟待完善。
（4）、GPRS網(wǎng)絡(luò)方式 具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、覆蓋范圍廣、建設(shè)成本少低等特點(diǎn)，就現(xiàn)有技術(shù)及成本而言，最適宜普及和推廣 一、方案介紹 通過中國移動(dòng)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(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У耐ㄐ糯涫侄巍?nbsp;
中國移動(dòng)GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線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(diǎn)，而且設(shè)備安裝方便、維護(hù)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(diǎn)組成，利用中國移動(dòng)現(xiàn)有的GPRS網(wǎng)絡(luò)，電表數(shù)據(jù)通過中國移動(dòng)的GPRS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485傳到電表集中器，電表集中器通過RS232口與GPRS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(dòng)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(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。 二、方案優(yōu)點(diǎn)
GPRS電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)具備如下特點(diǎn)：
1、實(shí)時(shí)性強(qiáng)：
由于GPRS具有實(shí)時(shí)在線特性，系統(tǒng)無時(shí)延，無需輪巡就可以同步接收、處理多個(gè)/所有數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)。可很好的滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。
2、可對電表設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制：
通過GPRS雙向系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)對電表設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，進(jìn)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(tái)，只需安裝好設(shè)備就可以，不需要為遠(yuǎn)程抄表進(jìn)行專門布線，前期投資少、見效快，后期升級(jí)、維護(hù)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(kuò)容無限制，接入地點(diǎn)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：
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)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰鳪PRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。
6、數(shù)據(jù)傳送速率高：
每個(gè)電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)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(dá)171.2kbit/s，目前GPRS實(shí)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、通信費(fèi)用低：采用包月計(jì)費(fèi)方式，運(yùn)營成本低。 三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
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。 （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，居民用戶的用電數(shù)據(jù)由復(fù)費(fèi)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WTE0401G或者WTE0601G GPRS DTU相連。通過DTU對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、協(xié)議封裝后通過 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(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。
電表集中器通過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，對電表進(jìn)行控制操作。
2、配電中心。
配電中心服務(wù)器采用省移動(dòng)通信公司提供的網(wǎng)絡(luò)專線，與GPRS網(wǎng)絡(luò)相連。由于網(wǎng)絡(luò)專線可提供較高的帶寬，當(dāng)電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)數(shù)量增加，中心不用擴(kuò)容即可滿足需求。
配電中心RADIUS服務(wù)器接受到GPRS網(wǎng)絡(luò)傳來的數(shù)據(jù)后先進(jìn)行AAA認(rèn)證，后傳送到配電中心計(jì)算機(jī)主機(jī)，通過系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行還原顯示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
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，可對異常情況進(jìn)行告警，同時(shí)對用戶使用情況實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證電力局的合法收益。
 3、GPRS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(shí)對數(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，通過中國移動(dòng)的GPRS無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，最終傳送到配電中心IP地址。
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 DTU和該主機(jī)進(jìn)行通信。 （二）系統(tǒng)方案
各電表使用北京飛旗公司GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端（DTU），通過移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)與配電中心相連。
配電中心對各電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)進(jìn)行登記，保存相關(guān)資料以便識(shí)別和維護(hù)處理。各電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)運(yùn)行系統(tǒng)軟件，支持24小時(shí)實(shí)時(shí)在線，實(shí)現(xiàn)信息采集點(diǎn)24小時(shí)傳送采集的電表數(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SIM卡，用戶使用本卡只能用于與配電中心的數(shù)據(jù)通信功能。
2、無線通訊終端設(shè)備使用北京飛旗公司提供的GPRS DTU。
3、用戶登記：符合電力局的規(guī)定。
推薦省級(jí)配電中心通過GPRS專線接入到移動(dòng)GPRS網(wǎng)，這種方式成本雖高，但安全性高、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WTE0401G或者WTE0601G GPRS DTU和該主機(jī)進(jìn)行通信。 （三）產(chǎn)品特性
系統(tǒng)采用WTE0401G GPRS DTU ，WTE0601G GPRS DTU。該DTU是一款基于移動(dòng)2.5G GPRS網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、主要由GPRS無線通信模塊、數(shù)據(jù)處理和通信控制電路、接口控制電路和電源等部分組成。無線通信模塊采用SIMCOM公司的GPRS模塊，具有無線空中接口和串行通信接口，能完成射頻（RF）信號(hào)和基帶信號(hào)的處理；終端控制器采用ATMEL公司的工業(yè)級(jí)ARM處理器，并在此平臺(tái)上移植了嵌入式操作系統(tǒng)和相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件，運(yùn)行穩(wěn)定可靠、能實(shí)時(shí)高效地處理多個(gè)系統(tǒng)任務(wù)。接口控制電路能支持RS232、RS485、以太網(wǎng)、SIM卡等多種設(shè)備接口，終端通信時(shí)的最大功耗為2A，空閑時(shí)僅為20mA。機(jī)卡分離的即插即用型終端，內(nèi)置TCP/IP/UDP協(xié)議棧，數(shù)據(jù)傳輸速率最高達(dá)115.2Kbps。支持永遠(yuǎn)在線，可通過AT命令進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，采用簡單而有效的加密/解密方法，提供一定級(jí)別的安全性。支持話音業(yè)務(wù)、電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，提供音頻接口，方便維護(hù)操作；支持雙音多頻（DTMF），支持全速率、增強(qiáng)型全速率和半速率；支持定點(diǎn)發(fā)送方式和小區(qū)廣播方式的短消息業(yè)務(wù)；可以快速建立高速的Internet連接，可根據(jù)用戶要求進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，完成透明數(shù)據(jù)傳輸，支持專用協(xié)議的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)與用戶專用數(shù)據(jù)源的對接。 基本功能 支持多數(shù)據(jù)中心
使用方便、靈活、可靠
支持點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)對等數(shù)據(jù)傳輸
支持雙頻GSM/GPRS
短消息數(shù)據(jù)備用通道
標(biāo)準(zhǔn)的AT命令界面
STM卡特殊功能配置
支持RS-232/485標(biāo)準(zhǔn)串口
數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線
通過串口進(jìn)行軟件升級(jí)
支持A5/1&A5/5加密算法
支持圖形界面遠(yuǎn)程配置與維護(hù)
增強(qiáng)功能 自診斷與串口告警輸出
透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換
EMC抗干擾設(shè)計(jì)，適合電磁惡劣環(huán)境應(yīng)用
支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)
極好的低溫和高溫工作性能 （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(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(dòng)分配的專門的APN進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)接入，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對SIM卡和APN進(jìn)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(jī)號(hào)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(gè)移動(dòng)終端分配特定的用戶ID和密碼， 其他沒有數(shù)據(jù)中心分配的用戶ID和密碼的移動(dòng)終端將無法登錄進(jìn)入系統(tǒng)，系統(tǒng)的安全性進(jìn)一步增強(qiáng)。
3、安全的防火墻過濾，設(shè)置防火墻軟件保障系統(tǒng)安全。 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(cái)力。因?yàn)樽冸娬緮?shù)量眾多，地理位置分散，給工作人員帶來極大的不方便。應(yīng)用GPRS遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表后，勿需人工上門，杜絕了人為因素在抄表收費(fèi)中的失誤，避免電費(fèi)漏失，為電力部節(jié)約人力資源，從而有不可估量的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)為電力部門提供了用戶用電量及繳費(fèi)情況的查詢，從而避免“關(guān)系電、權(quán)利電、人情電”，對改善服務(wù)質(zhì)量，提高電力部門形象，具有明顯的社會(huì)效益。
綜上所述，GPRS遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表在電力管理自動(dòng)化中應(yīng)用是非常適合我國國情的，充分利用現(xiàn)有資源和技術(shù)，GPRS遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)必將在城鄉(xiāng)電網(wǎng)中大放異彩，為電力部門創(chuàng)造出更加輝煌的業(yè)績。
|
