GPRS電力遠程自動(dòng)抄表系統最新解決方案

1 概述

隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，在原有的人工手動(dòng)抄表中已經(jīng)發(fā)展到遠程智能抄表，通過(guò)現有的網(wǎng)絡(luò )智能化的從遠端把需要的數據采集到一起，那么，在很多必須無(wú)人值守的設備或監測點(diǎn)，不適合搭建有線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò )。若采用光纖或電臺的方式實(shí)現無(wú)線(xiàn)通訊，不僅設備投入耗資巨大，而且不適應移動(dòng)的需要。

隨著(zhù)新一代移動(dòng)通訊業(yè)務(wù)的產(chǎn)生和全面投入，無(wú)線(xiàn)移動(dòng)數據通訊的應用也越來(lái)越廣泛。安全的數據傳輸和永遠在線(xiàn)特點(diǎn)，配合按流量收費的資費方式，使GPRS通訊在工業(yè)控制、環(huán)境保護、道路交通、商務(wù)金融、移動(dòng)辦公、零售服務(wù)等行業(yè)中的應用具有無(wú)可比擬的性?xún)r(jià)比優(yōu)勢。采用GPRS無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò )的移動(dòng)IP通訊，既可獨立作為數傳通道，也可作為已經(jīng)架設光纖、數傳電臺等方式的輔助手段。

GPRS遠程抄表系統是廈門(mén)四信通信科技有限公司和系統集成商合作開(kāi)發(fā)的基于GPRS技術(shù)的用電管理自動(dòng)抄表系統。它由電度表、F2103 GPRS IP MODEM(GPRS DTU)、采集器及中心服務(wù)器組成。采集器實(shí)時(shí)采集用戶(hù)的用電數據，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )把數據匯集到服務(wù)器。具有采集數據快速準確，能快速生成用電統計分析,交費單據等特點(diǎn)，與傳統的人工抄表、電話(huà)線(xiàn)抄表相比，極大地提高了效率。

本系統除了準確、實(shí)時(shí)抄表外，還提供了設備管理功能，如告警：開(kāi)箱告警、停電告警、逆相告警、超溫告警、過(guò)載告警等;控制：對欠費用戶(hù)進(jìn)行拉閘等。并提供停電數據保護功能，在停電48--72小時(shí)內仍可抄表和監控。本系統結合聯(lián)通公司的短信平臺，在告警時(shí)，可根據具體內容發(fā)短信給相關(guān)的管理人員。

本系統提供豐富的接口，可與電業(yè)系統的MIS系統鏈接或進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。

抄表軟件系統數據庫為ORACLE數據庫，運行于WIN98/2000/XP、NT的操作系統，易于使用。軟件所能管理的用戶(hù)數量沒(méi)有限制。

2項目分析

本系統由電度表，采集器，F2103 GPRS IP MODEM傳輸終端，帶系統軟件的主站組成。手持終端是本系統的補充，在系統出現意外時(shí)進(jìn)行人工抄表。

2.1系統組成

2.1.1 電能表： A)三相有功無(wú)功多功能表，有功0.5級、無(wú)功2級，具有RS485通訊接口，電力部DL/T645通訊規約?；蛘呤褂茫築)三相有功復費率表，有功1級，具有RS-485通訊接口，電力部DL/T645通訊規約。

2.1.2 采集器：采集器主要特征如下：采用24個(gè)I/O口，可帶24戶(hù)電度表，停電數據保護，帶后備電源，停電后仍可抄表。

2.1.3 傳輸終端： 傳輸終端采用廈門(mén)四信的F2103，實(shí)時(shí)永久在線(xiàn)，內嵌自主知識產(chǎn)權的TCP/IP協(xié)議棧，透明傳輸，同時(shí)支持RS232和RS485，支持多種工作模式，支持虛擬數據專(zhuān)用網(wǎng)。

2.1.4 中心軟件系統：基于ORACLE數據庫的抄表軟件，用戶(hù)數量無(wú)限制，安全可靠，運行和處理速度快 ，功能豐富完善。

2.2 系統總架構

多個(gè)電表通過(guò)RS485通信接口把電表數據傳到采集集中器上，采集集中器通過(guò)RS485通信接口和四信通信的IP modem(F2103)連接，遠程數據中心服務(wù)器可以使用APN專(zhuān)線(xiàn)或普通ADSL等作為網(wǎng)絡(luò )接入。當F2103通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )連接到遠程數據中心服務(wù)器主機，建立透明數據通道后，采集終端產(chǎn)生的數據只要送到串口，F2103就會(huì )把收到的數據原封不動(dòng)地發(fā)送到數據中心服務(wù)器主機;同時(shí)服務(wù)器主機下發(fā)的命令通過(guò)通道傳輸到F2103后，F2103通過(guò)串口送到采集終端，從而實(shí)現了數據雙向透明傳輸。系統拓撲圖如下圖所示：

2.3系統功能

(1)設置電能表的參數，讀取各種計量和管理數據;

(2)抄表數據的統計、查詢(xún)、備份、報表、圖表生成;

(3)廠(chǎng)站管理;

(4)自動(dòng)抄表、定時(shí)上報、實(shí)時(shí)查詢(xún)等;

(5)掉電數據保存;

(6)瞬時(shí)量數據的綜合處理;

(7)系統數據備份、存檔和向外輸出數據;

(8)歷史數據事件記錄功能;

(9)實(shí)時(shí)報警;

(10)根據線(xiàn)路上的表計關(guān)系計算線(xiàn)路損耗;

(11)可提供多路模擬量、開(kāi)關(guān)量輸入，實(shí)現開(kāi)箱告警、停電告警、逆相告警、超溫告警、過(guò)壓告警、過(guò)流告警、過(guò)載告警、傾斜或移動(dòng)報警等其他功能;

(12)遠程控制斷電功能;

(13)采集的參數豐富，如：a.當前、上月、正向有功、反向有功、無(wú)功四象限的總及尖、峰、平、谷四費率電量;b.正向、反向、有功、無(wú)功的最大需量及最大需量發(fā)生時(shí)間;c有功功率、無(wú)功功率、三相電壓、三相電流、功率因數;d失壓累計次數、失壓累計時(shí)間、集抄器停電起止時(shí)間等;e單位時(shí)間負荷曲線(xiàn)、三相電流曲線(xiàn)、三相電壓曲線(xiàn)、有功功率曲線(xiàn)、無(wú)功功率曲線(xiàn)、功率因數曲線(xiàn)。

3項目架構實(shí)施

3.1 傳輸模塊與采集終端連接

四信的F2103無(wú)線(xiàn)傳輸模塊同時(shí)支持RS232/485接口，可通過(guò)RS232/485與終端通訊。本系統采用的是485的接口方式。F2103和采集器的接線(xiàn)線(xiàn)序如下：

3.2 數據中心網(wǎng)絡(luò )接入方式分析

1. APN專(zhuān)線(xiàn)接入

中心采用APN專(zhuān)線(xiàn)， 所有點(diǎn)都采用內網(wǎng)固定IP，客戶(hù)中心通過(guò)一條2M APN專(zhuān)線(xiàn)接入移動(dòng)公司GPRS網(wǎng)絡(luò )，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有固定IP地址進(jìn)行廣域連接，在GGSN與移動(dòng)公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。

為客戶(hù)分配專(zhuān)用的APN，普通用戶(hù)不得申請該APN。用于GPRS專(zhuān)網(wǎng)的SIM卡才能進(jìn)入專(zhuān)網(wǎng)APN，防止其他非法用戶(hù)的進(jìn)入。

用戶(hù)在內部建立RADIUS服務(wù)器，作為內部用戶(hù)接入的遠程認證服務(wù)器(或在A(yíng)PN路由器內，啟用路由器本地認證功能)。只有通過(guò)認證的用戶(hù)才允許接入，用以保證用戶(hù)內部安全。

用戶(hù)在內部建立DHCP服務(wù)器(或在A(yíng)PN路由器內，啟用DHCP功能)，為通過(guò)認證的用戶(hù)分配用戶(hù)內部地址。移動(dòng)終端和服務(wù)器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個(gè)傳輸過(guò)程中可能的泄漏。雙方采用防火墻進(jìn)行隔離，并在防火墻上進(jìn)行IP地址和端口過(guò)濾。

中心采用APN專(zhuān)線(xiàn)接入的方式，在實(shí)時(shí)性，安全性和穩定性表現優(yōu)異，適合于安全性要求較高、數據點(diǎn)比較多、實(shí)時(shí)性要求較高的應用環(huán)境。在資金允許的情況下之最佳組網(wǎng)方式。

2. ADSL撥號連接(動(dòng)態(tài)公網(wǎng)IP地址)

中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP+DNS解析服務(wù)的?？蛻?hù)先與DNS服務(wù)商聯(lián)系開(kāi)通動(dòng)態(tài)域名，IP MODEM先采用域名尋址方式連接DNS服務(wù)器，再由DNS服務(wù)器找到中心公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP，建立連接。此種方式可以大大節約公網(wǎng)固定IP的費用，但穩定性受制于DNS服務(wù)器的穩定，所以要尋找可靠的DNS服務(wù)商。此種方案適合小規模應用。

3. 通過(guò)固定公網(wǎng)IP連接

中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定IP服務(wù)的。此種方案先向INTERNET運營(yíng)商申請ADSL等寬帶業(yè)務(wù)，中心有公網(wǎng)固定IP的。IP MODEM直接向中心發(fā)起連接。雖然申請固定IP費用比較貴，但其運行可靠穩定，組網(wǎng)方式簡(jiǎn)易方便，深受廣大用戶(hù)的青睞，一般推薦此種方案。

3.3 無(wú)線(xiàn)數據傳輸方式

傳輸設備采用廈門(mén)四信的F2103，其功能齊全，性能穩定，簡(jiǎn)單易用，它是一款工業(yè)級別的無(wú)線(xiàn)傳輸終端，已經(jīng)廣泛地應用在各種各樣的工業(yè)，金融場(chǎng)合。

終端設備和傳輸設備連接好后，設置好各種通訊參數，工作模式后，在傳輸設備F2103中填入數據中心的地址和應用程序的端口號。這樣當終端設備數據傳給傳輸設備F2103，F2103就會(huì )把數據透明地傳輸到中心。終端設備支持多種中心模式(主備中心，多中心)，多種激活模式(電話(huà)，短信，數據)，多種工作模式(TCP，UDP，telnet等)，方便用戶(hù)組網(wǎng)和各種系統需求。心跳包機制，注冊包機制，數據幀可控，重連機制等多種機制不僅保證設備實(shí)時(shí)在線(xiàn)，而且穩定可靠，同時(shí)方便客戶(hù)根據現場(chǎng)的情況，來(lái)設置各種傳輸參數，進(jìn)而達到最佳效果。

3.4 數據中心軟件平臺構建

抄表系統的核心部分是系統軟件，它遵循DL/T645部標通訊規約，并有擴展性。

具有四信通信的GPRS無(wú)線(xiàn)模塊的中心端軟件建有多種方式，對于傳入數據的方式的不同，我們提供不同的軟件來(lái)幫助客戶(hù)快速地實(shí)現中心端的數據接收和現場(chǎng)設備的管理。

目前四信提供三種方式的中心接口：

首先是對于組態(tài)軟件，目前很多組態(tài)軟件廠(chǎng)家已經(jīng)集成了四信通信的驅動(dòng)了，可以直接配置使用;其次對于原本是讀串口的程序，為了兼容原來(lái)的系統而不做開(kāi)發(fā)工作，我們提供一個(gè)虛擬串口軟(TCP2COM);最后是對于想開(kāi)發(fā)自己獨有的數據中心軟件的客戶(hù)，會(huì )提供一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫及四信公司的測試版數據中心軟件，不僅開(kāi)放源碼還全程協(xié)助客戶(hù)進(jìn)行自己數據中心軟件和功能的開(kāi)發(fā)?？蛻?hù)可能通過(guò)動(dòng)態(tài)鏈接庫快速開(kāi)發(fā)一個(gè)靈活的，穩定的，功能齊全的終端管理和數據交互的中心軟件。

如下是該系統的中心站軟件：第一個(gè)圖式web界面的，第二個(gè)圖是用VB開(kāi)發(fā)的中心站。

在系統安全方面，本公司除了采用大型、多用戶(hù)的ORACLE數據庫、系統對用戶(hù)實(shí)現分級授權管理和提供防火墻功能及完善的數據備份功能外，對網(wǎng)絡(luò )無(wú)線(xiàn)數據監控中心還提供了安全技術(shù)解決方案，以確保數據安全可靠。

4.設備的特點(diǎn)和參數

1.電能表

DTS866型三相四線(xiàn)電子式有功電子式電能表，使用在供電部門(mén)、工廠(chǎng)、企業(yè)、商業(yè)、農業(yè)的動(dòng)力、照明設備的有功電能計量。用于計量頻率為50Hz的交流三相有功電能,并電量采用計度器顯示，讀數直觀(guān)便于抄表,本儀表可擴展紅外和RS485通訊功能，為三相電能測量提供先進(jìn)、可靠的計量工具。本儀表符合標準DL/T 645-1997《多功能表通訊規約》和GB/T 17215.321-2008《1級和2級靜止式交流有功電度表》。

2.F2103通信模塊

F2103 GPRS IP MODEM采用高性能嵌入式處理器，以實(shí)時(shí)操作系統為軟件支撐平臺，內嵌自主知識產(chǎn)權的TCP/IP協(xié)議棧。為用戶(hù)提供高速，穩定可靠，數據終端永遠在線(xiàn)，多種協(xié)議轉換的虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )。針對網(wǎng)絡(luò )流量控制的用戶(hù)，產(chǎn)品支持語(yǔ)音，短信，數據觸發(fā)上線(xiàn)以及超時(shí)自動(dòng)斷線(xiàn)的功能。同時(shí)也支持雙數據中心備份，以及多數據中心同步接收數據等功能。公司產(chǎn)品已廣泛應用于金融，水利，環(huán)保，電力，郵政，氣象等行業(yè)。

它具有豐富的軟件功能：

1. 智能防掉線(xiàn)，支持在線(xiàn)檢測，在線(xiàn)維持，掉線(xiàn)自動(dòng)重撥，確保設備永遠在線(xiàn)。

2. 支持RSA，RC4加密算法

3. 支持虛擬數據專(zhuān)用網(wǎng)(APN)

4. 透明數據傳輸與協(xié)議轉換，支持多種工作模式

5. 支持數據中心動(dòng)態(tài)域名和IP地址訪(fǎng)問(wèn)

6. 支持雙數據中心備份

7. 支持多數據中心

8. 支持短信、語(yǔ)音、數據等喚醒方式以及超時(shí)斷開(kāi)網(wǎng)絡(luò )連接。

9. 支持短消息備份及告警。

10. 多重軟硬件看門(mén)狗

11. 數據包傳輸狀態(tài)報告。

12. 標準的AT命令界面

13. 可以用做普通撥號MODEM

14. 支持telnet功能。

15. 支持遠程配置，遠程控制

16. 通過(guò)串口軟件升級

17. 同時(shí)支持LINUX和WINDOWS操作系統

5.總結

GPRS電力遠程抄表系統采用廈門(mén)四信通信的F2103 GPRS傳輸終端，實(shí)現了實(shí)時(shí)在線(xiàn)，永遠在線(xiàn)，穩定可靠的數據傳輸。在成熟的GPRS網(wǎng)絡(luò )上構建無(wú)線(xiàn)數據網(wǎng)絡(luò )，使在電力遠程抄表實(shí)現無(wú)線(xiàn)數據傳輸的成本和技術(shù)大為降低。而且廈門(mén)四信通信的F2103 GPRS傳輸終端工業(yè)級設計，組網(wǎng)靈活，安全可靠，實(shí)時(shí)在線(xiàn)的特點(diǎn)很適合運用在電力行業(yè)。