GPRS遠程電表抄表系統技術方案

分類：解決方案日期：2009-08-21 09:10:47 來源：廠商

一、 項目簡介

現在，基于GSM/GPRS/CDMA公網平臺的自動抄表系統已成為了抄表行業的主流。它不僅徹底解決了上述抄表方法的不足，而且優良的網絡保障、低廉的運行費用讓用戶受益匪淺，使得建立抄表系統不需要昂貴的設備，也不受距離和空間的限制。

電能計量的及時與準確直接關系著生產運營的經濟效益，基于GSM/GPRS/CDMA公網平臺、有線電話線自動抄表系統，為用戶省去了昂貴的網絡建設和維護費用，而且沒有距離和地區的限制，只要存在手機信號的地方系統都可以穩定的運行。其中GSM短信無線抄表系統具有超低的運行費用，這也增強了系統可應用性。電表終端可以按照設定定點定時主動上報電表數據，抄表中心可以隨時主動讀取任何一塊電表的數值，而且數據自動存入數據庫，便于操作人員后期查詢。系統可以自動生成日報、月報、圖型曲線等，具有直觀、準確、高效的特點。

二、 系統組成

本系統主要由電表、GPRS智能電表數據采集終端（RTU）、GSM/GPRS/CDMA網絡、電力抄表系統管理中心（管理服務器+電力抄表系統管理軟件）等設備組成。

1、電表

可連接兩種規約類型的電子電能表，威勝規約電表和部頒規約電表。部頒標規約電表是指符合《中華人民共和國電力行業標準（DL/T 645—1997）》的多功能電能表。

2、 GPRS智能電表數據采集終端（RTU）

由藍迪通信科技公司自主開發，是該系統的核心部分之一。其主要功能：

（1） 技術原理：

LAND無線RTU是集成了模擬信號采集、過程IO控制和無線數據通信于一體的高性能測控裝置，可以直接接入標準變送器信號或儀表輸出的模擬信號、電平信號、干觸點、脈沖信號、數字信號等，是小規模過程信號實施無線測控的最佳手段。

LAND無線RTU內部具有一個高性能的微處理器，可以完成模擬信號的采集、量值轉換和濾波處理等，數據的存儲周期和上報周期可以根據用戶環境的要求而調整，多點組網的方式非常靈活，既可以選擇簡單方便的GSM短消息方式，也可以選擇高效實時的GPRS/CDMA網絡方式。監控中心的建立也是非常容易，目前流行的組態軟件都可以直接接入，同時我公司也可以提供基于互聯網WEB發布的測控系統，可以滿足大多數用戶的需求。

（2） 功能及特點：

① 配備多種接口資源，包括模擬信號采集、開關量輸入、輸出，脈沖信號輸入等；

② RS232/RS485方式的用戶數據接口，可接入電表、智能儀表等各種設備；

③ 采集傳輸控制一體化，提高了系統可靠性，降低了成本；

④ 采用工業級超低功耗高性能的嵌入式處理器；

⑤ 用戶可以編程的量程轉換和報警上下限設定；

⑥ 內設工業時鐘，精確計時；

⑦ 自動定時上報和事件觸發上報功能；

⑧ 內置大容量FLASH存儲器，數據自動記錄，支持歷史數據檢索；

⑨ 通訊協議完善，組態軟件支持，用戶免開發；

⑩ 板載GSM/GPRS/CDMA傳輸模塊，方便用戶選擇GSM、GPRS、CDMA組網方式；

⑪ 提供用戶設置軟件，開放式接口，方便與組太軟件及其它軟件連接；

⑫ 工業級設計，穩定可靠，堅固耐用；

（3） GPRS智能數據采集終端（RTU）

（4） GPRS智能數據采集終端（RTU）組網原理圖

RTU的通訊方式可以根據實際情況選擇SMS/GPRS/CDMA網絡，其他的工作參數如量程、開關量輸入模式、存儲周期、上報周期等可以通訊RTU初始化軟件予以設置。具體使用參照手冊進行即可。

3、GPRS網絡

（1）GPRS通信的特點

GPRS是目前解決移動通信信息服務的一種較完美的業務，它是以數據流量計費、覆蓋范圍廣泛、數據傳輸速度更快。GPRS的推出，為行業和企業用戶開展無線辦公提供了基礎設施平臺，為推動移動辦公的應用和發展創造了有利條件。與有線網絡相比，GPRS網絡具有租用費用低、移動辦公，不受地域制約等優點。GPRS的出現為企業和行業用戶開展無線辦公提供了一種新的選擇。

GPRS通信方式更適合于無線監測系統的通信業務。在用電的過程中有大量的數據需要工作人員及時的采集、記錄，如果這些數據都要人工采集、記錄的話勢必給工作人員巨大的工作量，而且效率不高，于是我公司根據電力行業的實際工作情況設計了一套完整的GPRS遠程電表抄表管理系統通信解決方案，可以實現用電用戶的實時數據。采集的電表參數可以通過報表輸出或者以趨勢曲線的方式顯示、打印，以便電力部門及時發現用電的異常情況，管理和服務好用戶。

（2）GPRS無線傳輸數據有以下優勢：

1、安裝簡單方便。GPRS用戶可隨意分布和移動自己的網絡點，無須擔心線路的維護或有線在移機時導致的通訊中斷。建設新的營業點無需進行拉線，埋線等工作。
2、設備投資價格低。隨著通信技術的發展，接收傳送數據的GPRS模塊已經比數傳電臺便宜的多。

3、通信資費便宜。目前各地移動公司對GPRS 資費包月比有線電話網絡資費還便宜。在GPRS網中，用戶只需與網絡建立一次連接，就可長時間的保持這種連接，并只在傳輸數據時才占用信道并被計費，保持時不占用信道不計費。這樣，營業點即不用頻繁建立連接，也不必支付傳輸間隙時的費用。

4、鏈路穩定可靠，永不掉線。

5、GPRS網絡接入速度快，提供了與現有數據網的無縫連接。

6、覆蓋較好，相比較很多無線數據網絡（集群，雙向傳呼，），其網絡覆蓋是最好的。

7、接入時間短，分組交換接入時間縮短為少于1秒，能提供快速即時的連接。

8、支持IP協議和X.25協議以及VPN組網

4、電力抄表系統管理中心（管理服務器+電力抄表系統管理軟件）

調度控制中心部分：

中心主站系統建在唐山供電公司營業處，電量采集系統作為一個單獨的獨立子系統來建設，同時為了保證供電公司內部MIS系統的安全性，電量采集系統在移動原有APN安全技術的基礎上再增加一道防火墻后和電力MIS系統相連。系統結構如下圖：

三、 系統功能

1、 硬件功能：

時間同步：所有子站的時間基準都來自主站的統一授時，保證了電量采集的時間一致性。

電量采集和凍結：

所有子站的都可以凍結制定時間的電量參數，到達上報時間后自動上報到主站。

電量數據的傳輸：子站與主站進行數據交換時，可采用以下幾種傳輸方式：

（1）、GSM/GPRS網絡方式；

（2）、CDMA無線網絡方式；

（3）有線電話線方式。

電量數據的存儲：所有子站具備大容量FLASH存儲器，可以定期存儲電量數據以便后期訪問。數據的存儲采用循環覆蓋的方式，保存期限可達一年以上。

2、 軟件功能：

3.2.1據庫設計:

本套系統采用了三層B/S結構，表述層（用戶操作界面），業務邏輯層與數據據庫層三個層次相分離，并支持Oracle、Sysbase、SQL Server等大型DBMS系統（數據庫管理系統），本系統目前采用的是SQL Server2000數據庫。

3.2.2系統曲線:

在單位供電分析中用戶可以查詢出某一個時間段的小時、日、月份、年度的曲線并且可以動態選擇所關心的數據項。可以選擇出曲線圖和柱狀圖。

3.2.3報表設計:

目前本系統有單位供電區間報表查詢，用戶可以通過選擇2個時間段，在選擇一個報表模塊會動態的輸入PDF或EXCEL報表格試的文件。用戶可以在生成的報表文件中進行編輯打印等工能。也可以跟據用戶需求，自定義報表查模板。

3.2.4數據在線實時顯示功能:

打開網站后進入在線地圖，用戶會上在線地圖的頁面上看到，供電拓撲圖上電表的實時數據。使用戶一目了然的就看到了當前的實時電表數據。如果想看更多的參數，則可以將鼠標移動到電表點位圖上，就會出現了一個詳細數據表。方便用戶查詢。

如下圖所示：

3.2.5系統權限

系統提供了一套完善的(RBAC)權限管理模式，只有當用戶被受權后才能登錄到系統，并進入受權內的操作，拒絕了非法用戶的入侵。使用戶數據的安全得到了保證

3.2.6錯誤日志查詢
當遠端設備或遠端電表出現故障，系統自動存儲下來，以便用戶進行查詢，并采取相當的措施。

3.2.7數據查詢
系統有實時數據查詢和歷史數據查詢，實時數據查詢是查看最近一次數據上報的數據，歷史數據查詢是用戶可以查詢某一時間段的數據。

3.2.8遠程命令
用戶可以進入遠程操作項的遠程命令時，發送遠程命令，如遠程召測命令，是召測當前數據的，發送完畢后，用戶就可以在實時數據中查詢到當前的數據了。也可以發送遠程補召命令，把原先沒有上報上來的數據補召回來，并存到數據庫中。

3.2.9向子站授時:用戶可以通過遠程操作項的遠程命令，發送遠程校時，為子站授時。之時子站的時間就是主站的當前時間了。子站每一個上報數據后，主站也會主動的為子站授時。以保證主站和子站時間的一致性

3.2.10電量數據的采集、入庫:數據采集程序，把采集上來的數據通過XML發送到WEB發布程序的后臺數據接收程序，WEB發布程序收到數據后并存入數據庫中。

3.2.11電量數據的補召當主站數據庫是沒有子站歷史上的某一時間的數據，主站可以通過遠程操作項的遠程命令發送遠程補召，把數據通過XML發往數據采集程序，數據采集程序在把數據發往遠端的設備。數據采集程序在把遠端設備回送的數據發往WEB發布程序的后臺并存入數據庫中。

3.2.12電量數據的考核和處理數據采集軟件把遠端電表的數據采集到主站的數據庫中，WEB發布軟件把采集上來的數據又進行了數據的分析加工和處理，并生成了用戶所需要的各種數據。以便用戶在網頁上查詢出用戶想要的數據。

3.2.13電量數據的MIS接口MIS接口軟件可以把采集軟件采集上來的數據與用戶的MIS軟件銜接上，達到了MIS軟件共享遠程電表的實時數據。

3.2.14短信通知和互動WEB發布軟件集成了GPRS/CDMA和短信通道，用戶可以通過網站的短信通知頁面。向某個用戶發送一些通知或電表數據等。

3.2.15 WEB的擴展接口WEB的發布軟件為用戶提供了WebService的各種接，為用戶在二次開發，提供了很大的方便。

3.2.16子站內電表數據的增加子站內電表數量增加不用進行任何設備的增加，用戶只需安裝電表，在主站增加子站內的電表即可。

3.2.17發電廠子站的增加增加子站時，只需增加一套子站設備，CDMA UIM卡，一條備用電話線（可以不用）。

3.2.18系統的在線升級和維護主站系統中的數據接口協議和程序源代碼對供電公司全部開放，方便了用戶數據的自由處理和再加工。

四、 系統特點

（1）組網方式靈活合理：根據用戶對電能表數據需求的不同（訪問電表數據的次數、頻率），采用不同的數據傳輸方式（短消息、GPRS、CDMA、有線電話線），將系統的運行費用降到最低。

（2）數據真實客觀、實現無誤碼抄表。全部采用數字協議，決無誤碼出現。

（3）現場施工簡單、系統可以實現遠程維護。

（4）支持多個分中心共享抄表信息。

（5）經濟效益、社會效益顯著,運行成本低廉，每個點的月消費在十元以內（短信方式）。

五、 現場所選設備

1、 GPRS傳輸采集終端：

（1）GPRS DTU：。

基本功能：

◎ 內嵌TCP/IP協議、用戶數據完全透明傳輸；

◎ 具有自動登陸網絡、斷線自動重連的功能，用戶免于維護數據鏈路；

◎ 參數設置可以通過電腦或手機遠程設置、更改；

◎ 雙重看門狗設計，長期運行不會死機；

◎ 用戶數據接口為RS232或RS485，速率可調；

◎ 支持GSM撥號、短信數據傳輸方式，用戶數據可選短信、GPRS/CDMA網絡雙通道數據通信；

◎ 128K用戶數據緩沖；

◎ 具有信號強度顯示、網絡連接和數據收發指標燈；

◎ 標準工業模塊和滑道安裝，標準工業接線端子；

◎ 工業級品質保證、性能穩定可靠；

◎ 提供用戶設置軟件、DLL或控件開放源代碼接口、方便與多種組太軟件及其它軟件連接；

◎ 組網容易，運行成本低廉。

組網方式：

采用GPRS/CDMA 數傳構筑數據采集系統時，系統可以分為中心服務器和終端設備。終端設備和GPRS/CDMA DTU模塊通過RS232或RS485相連。

中心服務器接入有四種方式：

1） 中心采用計算機加互連網固定IP地址（如寬帶接入）的方式。

中心公網固定IP：監控點直接向中心發起連接。運行可靠穩定，推薦此種方案。

2） 中心采用計算機加互連網固定域名解析（如寬帶接入）的方式。

中心公網動態IP+DNS解析服務：客戶先與DNS服務商聯系開通動態域名，監控點先采用域名尋址方式連接DNS服務器，再由DNS服務器找到中心公網動態IP，建立連接。此種方式可以大大節約公網固定IP的費用，但穩定性受制于DNS服務器的穩定，所以要尋找可靠的DNS服務商。此種方案適合小規模應用。

3） 中心采用計算機加移動APN專線，所有點都采用內網固定IP。

此種方案客戶中心通過一條2M APN專線接入移動公司GPRS網絡，雙方互聯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專網的SIM卡僅開通該專用APN，限制使用其他APN。得到APN后，給所有監控點及中心分配移動內部固定IP。移動終端和服務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。
　此種方案無論實實性，安全性和穩定性較前三種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數據點比較多、實實性要求較高的應用環境。在資金允許的情況下之最佳組網方式。

4） 中心采用計算機加GPRS MODEM的方式(APN專網固定IP)。

此種方案客戶先與移動申請APN專網業務。移動為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網的SIM卡僅開通該專用APN，限制使用其他APN。得到APN后，給所有監控點及中心分配移動內部固定IP。