工控摘要：傳統(tǒng)的電力抄表管理是采用人工方式進(jìn)行抄收和結(jié)算的，具有一致性差、管理難度大等問(wèn)題。由于電表分布點(diǎn)多、面廣、環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)，自動(dòng)抄表系統(tǒng)一直難以實(shí)用化，其中的主要因素是缺少實(shí)用、可靠、廉價(jià)的數(shù)據(jù)傳輸手段和抄表終端?，F(xiàn)在也有許多住宅用戶都用上了預(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)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(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*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，居民用戶的用電數(shù)據(jù)由復(fù)費(fèi)率電表通過(guò)485傳到電表集中器，電表集中器通過(guò)RS232口與GPRS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)在線連接。
　　
　　二、方案優(yōu)點(diǎn)
　　
　　GPRS無(wú)線電力遠(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(wú)時(shí)延，無(wú)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)?？珊芎玫臐M足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。
　　
　　2、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，進(jìn)行參數(shù)調(diào)整、開(kāi)關(guān)等控制操作。
　　
　　3、建設(shè)成本少低：
　　
　　由于采用GPRS的無(wú)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(jiàn)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(wú)線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。而且，擴(kuò)容無(wú)限制，接入地點(diǎn)無(wú)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?，而GPRS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(yíng)成本低。
　　
　　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)，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。
　　
　?。ㄒ唬┫到y(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(guò)RS485接口通過(guò)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(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：
　　
　　配電中心服務(wù)器申請(qǐng)配置固定IP地址，采用省移動(dòng)通信公司提供的DDN專線，與GPRS網(wǎng)絡(luò)相連。由于DDN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(lái)的數(shù)據(jù)后*行AAA認(rèn)證，后傳送到配電中心計(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。
　　
　　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)用戶使用情況實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證*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)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)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，zui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模塊和該主機(jī)進(jìn)行通信。
　　
　　（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。
　　
　　電表使用移動(dòng)通信公司統(tǒng)一的STK卡，同時(shí)配電中心對(duì)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**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STK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(wú)線通訊終端設(shè)備使用中聯(lián)視訊提供的GPRS移動(dòng)數(shù)據(jù)通信終端。
　　
　　3、用戶登記：符合*的規(guī)定。
　　
　　推薦省級(jí)配電中心通過(guò)公網(wǎng)使用VPN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專線接入到移動(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HAR301內(nèi)嵌式GPRSDTU模塊或者HAR305/306DTU無(wú)線數(shù)傳終端。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*力強(qiáng)等特點(diǎn)，提供標(biāo)準(zhǔn)232數(shù)據(jù)口可直接與計(jì)算機(jī)、RTU、PLC、GPS接收機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)據(jù)終端等連接，傳輸速率達(dá)171Kbps，內(nèi)嵌式GPRSDTU模塊可以通過(guò)TTL信號(hào)內(nèi)嵌在采集器和電表中，方便安裝。具有遠(yuǎn)程診斷、測(cè)試、監(jiān)管功能，滿足各行業(yè)調(diào)度或控制中心與眾多遠(yuǎn)端站之間的數(shù)據(jù)采集和控制。
　　
　　1、支持850/900/1800/1900MHz四頻GSM/GPRS，可適用于所有國(guó)家。
　　
　　2、接口：TTL、RS232、RS485。
　　
　　3、系統(tǒng)理論傳輸速率171Kbps，實(shí)際傳輸速率40Kbps。
　　
　　4、支持透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換。
　　
　　5、支持VPN安全功能。
　　
　　6、安裝靈活、使用方便、可靠。
　　
　　（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*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專網(wǎng)模式：利用SIM卡的*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(guó)移動(dòng)分配的專門的APN進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對(duì)SIM卡和APN進(jìn)行綁定，只有屬于行業(yè)的SIM卡才能訪問(wèn)APN。普通的GPRS終端無(wú)法呼叫專門的APN。
　　
　　2、對(duì)于特定用戶，可通過(guò)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(méi)有數(shù)據(jù)中心分配的用戶ID和密碼的移動(dòng)終端將無(wú)法登錄進(jìn)入系統(tǒng)，系統(tǒng)的安全性進(jìn)一步增強(qiáng)。
　　
　　3、安全的防火墻過(guò)濾，設(shè)置防火墻軟件保障系統(tǒng)安全。
　　
　　四、結(jié)論
　　
　　對(duì)于電力部門來(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)省專線建設(shè)成本。