GPRS電力遠程自動抄表系統(tǒng)最新解決方案

1 概述

隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，在原有的人工手動抄表中已經(jīng)發(fā)展到遠程智能抄表，通過現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)智能化的從遠端把需要的數(shù)據(jù)采集到一起，那么，在很多必須無人值守的設(shè)備或監(jiān)測點，不適合搭建有線通訊網(wǎng)絡(luò)。若采用光纖或電臺的方式實現(xiàn)無線通訊，不僅設(shè)備投入耗資巨大，而且不適應(yīng)移動的需要。

隨著新一代移動通訊業(yè)務(wù)的產(chǎn)生和全面投入，無線移動數(shù)據(jù)通訊的應(yīng)用也越來越廣泛。安全的數(shù)據(jù)傳輸和永遠在線特點，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、移動辦公、零售服務(wù)等行業(yè)中的應(yīng)用具有無可比擬的性價比優(yōu)勢。采用GPRS無線通訊網(wǎng)絡(luò)的移動IP通訊，既可獨立作為數(shù)傳通道，也可作為已經(jīng)架設(shè)光纖、數(shù)傳電臺等方式的輔助手段。

GPRS遠程抄表系統(tǒng)是廈門四信通信科技有限公司和系統(tǒng)集成商合作開發(fā)的基于GPRS技術(shù)的用電管理自動抄表系統(tǒng)。它由電度表、F2103 GPRS IP MODEM(GPRS DTU)、采集器及中心服務(wù)器組成。采集器實時采集用戶的用電數(shù)據(jù)，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)匯集到服務(wù)器。具有采集數(shù)據(jù)快速準確，能快速生成用電統(tǒng)計分析,交費單據(jù)等特點，與傳統(tǒng)的人工抄表、電話線抄表相比，極大地提高了效率。

本系統(tǒng)除了準確、實時抄表外，還提供了設(shè)備管理功能，如告警：開箱告警、停電告警、逆相告警、超溫告警、過載告警等;控制：對欠費用戶進行拉閘等。并提供停電數(shù)據(jù)保護功能，在停電48--72小時內(nèi)仍可抄表和監(jiān)控。本系統(tǒng)結(jié)合聯(lián)通公司的短信平臺，在告警時，可根據(jù)具體內(nèi)容發(fā)短信給相關(guān)的管理人員。

本系統(tǒng)提供豐富的接口，可與電業(yè)系統(tǒng)的MIS系統(tǒng)鏈接或進行二次開發(fā)。

抄表軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫為ORACLE數(shù)據(jù)庫，運行于WIN98/2000/XP、NT的操作系統(tǒng)，易于使用。軟件所能管理的用戶數(shù)量沒有限制。

2項目分析

本系統(tǒng)由電度表，采集器，F(xiàn)2103 GPRS IP MODEM傳輸終端，帶系統(tǒng)軟件的主站組成。手持終端是本系統(tǒng)的補充，在系統(tǒng)出現(xiàn)意外時進行人工抄表。

2.1系統(tǒng)組成

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

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

2.1.3 傳輸終端： 傳輸終端采用廈門四信的F2103，實時永久在線，內(nèi)嵌自主知識產(chǎn)權(quán)的TCP/IP協(xié)議棧，透明傳輸，同時支持RS232和RS485，支持多種工作模式，支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)。

2.1.4 中心軟件系統(tǒng)：基于ORACLE數(shù)據(jù)庫的抄表軟件，用戶數(shù)量無限制，安全可靠，運行和處理速度快 ，功能豐富完善。

2.2 系統(tǒng)總架構(gòu)

多個電表通過RS485通信接口把電表數(shù)據(jù)傳到采集集中器上，采集集中器通過RS485通信接口和四信通信的IP modem(F2103)連接，遠程數(shù)據(jù)中心服務(wù)器可以使用APN專線或普通ADSL等作為網(wǎng)絡(luò)接入。當F2103通過GPRS網(wǎng)絡(luò)連接到遠程數(shù)據(jù)中心服務(wù)器主機，建立透明數(shù)據(jù)通道后，采集終端產(chǎn)生的數(shù)據(jù)只要送到串口，F(xiàn)2103就會把收到的數(shù)據(jù)原封不動地發(fā)送到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器主機;同時服務(wù)器主機下發(fā)的命令通過通道傳輸?shù)紽2103后，F(xiàn)2103通過串口送到采集終端，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)雙向透明傳輸。系統(tǒng)拓撲圖如下圖所示：

2.3系統(tǒng)功能

(1)設(shè)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(guān)系計算線路損耗;

(11)可提供多路模擬量、開關(guān)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;

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

3項目架構(gòu)實施

3.1 傳輸模塊與采集終端連接

四信的F2103無線傳輸模塊同時支持RS232/485接口，可通過RS232/485與終端通訊。本系統(tǒng)采用的是485的接口方式。F2103和采集器的接線線序如下：

3.2 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)接入方式分析

1. APN專線接入

中心采用APN專線， 所有點都采用內(nèi)網(wǎng)固定IP，客戶中心通過一條2M APN專線接入移動公司GPRS網(wǎng)絡(luò)，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有固定IP地址進行廣域連接，在GGSN與移動公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。

為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡才能進入專網(wǎng)APN，防止其他非法用戶的進入。

用戶在內(nèi)部建立RADIUS服務(wù)器，作為內(nèi)部用戶接入的遠程認證服務(wù)器(或在APN路由器內(nèi)，啟用路由器本地認證功能)。只有通過認證的用戶才允許接入，用以保證用戶內(nèi)部安全。

用戶在內(nèi)部建立DHCP服務(wù)器(或在APN路由器內(nèi)，啟用DHCP功能)，為通過認證的用戶分配用戶內(nèi)部地址。移動終端和服務(wù)器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。雙方采用防火墻進行隔離，并在防火墻上進行IP地址和端口過濾。

中心采用APN專線接入的方式，在實時性，安全性和穩(wěn)定性表現(xiàn)優(yōu)異，適合于安全性要求較高、數(shù)據(jù)點比較多、實時性要求較高的應(yīng)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)動態(tài)IP+DNS解析服務(wù)的?？蛻粝扰cDNS服務(wù)商聯(lián)系開通動態(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)動態(tài)IP，建立連接。此種方式可以大大節(jié)約公網(wǎng)固定IP的費用，但穩(wěn)定性受制于DNS服務(wù)器的穩(wěn)定，所以要尋找可靠的DNS服務(wù)商。此種方案適合小規(guī)模應(yīng)用。

3. 通過固定公網(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(wěn)定，組網(wǎng)方式簡易方便，深受廣大用戶的青睞，一般推薦此種方案。

3.3 無線數(shù)據(jù)傳輸方式

傳輸設(shè)備采用廈門四信的F2103，其功能齊全，性能穩(wěn)定，簡單易用，它是一款工業(yè)級別的無線傳輸終端，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種各樣的工業(yè)，金融場合。

終端設(shè)備和傳輸設(shè)備連接好后，設(shè)置好各種通訊參數(shù)，工作模式后，在傳輸設(shè)備F2103中填入數(shù)據(jù)中心的地址和應(yīng)用程序的端口號。這樣當終端設(shè)備數(shù)據(jù)傳給傳輸設(shè)備F2103，F(xiàn)2103就會把數(shù)據(jù)透明地傳輸?shù)街行摹＝K端設(shè)備支持多種中心模式(主備中心，多中心)，多種激活模式(電話，短信，數(shù)據(jù))，多種工作模式(TCP，UDP，telnet等)，方便用戶組網(wǎng)和各種系統(tǒng)需求。心跳包機制，注冊包機制，數(shù)據(jù)幀可控，重連機制等多種機制不僅保證設(shè)備實時在線，而且穩(wěn)定可靠，同時方便客戶根據(jù)現(xiàn)場的情況，來設(shè)置各種傳輸參數(shù)，進而達到最佳效果。

3.4 數(shù)據(jù)中心軟件平臺構(gòu)建

抄表系統(tǒng)的核心部分是系統(tǒng)軟件，它遵循DL/T645部標通訊規(guī)約，并有擴展性。

具有四信通信的GPRS無線模塊的中心端軟件建有多種方式，對于傳入數(shù)據(jù)的方式的不同，我們提供不同的軟件來幫助客戶快速地實現(xiàn)中心端的數(shù)據(jù)接收和現(xiàn)場設(shè)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)軟件廠家已經(jīng)集成了四信通信的驅(qū)動了，可以直接配置使用;其次對于原本是讀串口的程序，為了兼容原來的系統(tǒng)而不做開發(fā)工作，我們提供一個虛擬串口軟(TCP2COM);最后是對于想開發(fā)自己獨有的數(shù)據(jù)中心軟件的客戶，會提供一個動態(tài)鏈接庫及四信公司的測試版數(shù)據(jù)中心軟件，不僅開放源碼還全程協(xié)助客戶進行自己數(shù)據(jù)中心軟件和功能的開發(fā)?？蛻艨赡芡ㄟ^動態(tài)鏈接庫快速開發(fā)一個靈活的，穩(wěn)定的，功能齊全的終端管理和數(shù)據(jù)交互的中心軟件。

如下是該系統(tǒng)的中心站軟件：第一個圖式web界面的，第二個圖是用VB開發(fā)的中心站。

在系統(tǒng)安全方面，本公司除了采用大型、多用戶的ORACLE數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)對用戶實現(xiàn)分級授權(quán)管理和提供防火墻功能及完善的數(shù)據(jù)備份功能外，對網(wǎng)絡(luò)無線數(shù)據(jù)監(jiān)控中心還提供了安全技術(shù)解決方案，以確保數(shù)據(jù)安全可靠。

4.設(shè)備的特點和參數(shù)

1.電能表

DTS866型三相四線電子式有功電子式電能表，使用在供電部門、工廠、企業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)的動力、照明設(shè)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(shù)直觀便于抄表,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、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(guī)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，以實時操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺，內(nèi)嵌自主知識產(chǎn)權(quán)的TCP/IP協(xié)議棧。為用戶提供高速，穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)終端永遠在線，多種協(xié)議轉(zhuǎn)換的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。針對網(wǎng)絡(luò)流量控制的用戶，產(chǎn)品支持語音，短信，數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以及超時自動斷線的功能。同時也支持雙數(shù)據(jù)中心備份，以及多數(shù)據(jù)中心同步接收數(shù)據(jù)等功能。公司產(chǎn)品已廣泛應(yīng)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，支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設(shè)備永遠在線。

2. 支持RSA，RC4加密算法

3. 支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)(APN)

4. 透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換，支持多種工作模式

5. 支持數(shù)據(jù)中心動態(tài)域名和IP地址訪問

6. 支持雙數(shù)據(jù)中心備份

7. 支持多數(shù)據(jù)中心

8. 支持短信、語音、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時斷開網(wǎng)絡(luò)連接。

9. 支持短消息備份及告警。

10. 多重軟硬件看門狗

11. 數(shù)據(jù)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. 通過串口軟件升級

17. 同時支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng)

5.總結(jié)

GPRS電力遠程抄表系統(tǒng)采用廈門四信通信的F2103 GPRS傳輸終端，實現(xiàn)了實時在線，永遠在線，穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸。在成熟的GPRS網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，使在電力遠程抄表實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)某杀竞图夹g(shù)大為降低。而且廈門四信通信的F2103 GPRS傳輸終端工業(yè)級設(shè)計，組網(wǎng)靈活，安全可靠，實時在線的特點很適合運用在電力行業(yè)。