前言
解決當(dāng)前我國電力抄表領(lǐng)域存在的估抄、漏抄、錯抄以及抄表不及時等現(xiàn)象,將電表數(shù)據(jù)的采集由傳統(tǒng)的人工抄表轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣映硎俏覈娏π袠I(yè)亟待解決的重大難題。
自動抄表系統(tǒng)目前主要采用有線通信技術(shù)和電力線載波通信技術(shù)。有線通信技術(shù)作為傳統(tǒng)方法,系統(tǒng)的穩(wěn)定性很好,但鋪線工程量大,容易被人為損壞,而且如果居民樓建成后,再在墻壁表面拉線,居民難以接受。電力線載波抄表在國內(nèi)也始終沒有得到大范圍應(yīng)用,其主要原因是國內(nèi)電力線路本身所帶的大量諧波干擾問題沒有得到很好解決,在數(shù)據(jù)傳送過程中,經(jīng)常出現(xiàn)錯碼、丟碼的情況,使數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大誤差。隨著無線通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，同時伴隨著數(shù)字化程度的提高，無線遠程控制及無線遠程抄表已經(jīng)成為未來電力管理的必然選擇。
GPRS通信技術(shù)簡介
通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新無線數(shù)據(jù)傳數(shù)業(yè)務(wù)，目的是給移動用戶提供高速無線IP或X.25服務(wù)。在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于INTERNET連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。GPRS與其他無線方式的應(yīng)用比較如下：
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傳輸方式
比較內(nèi)容 |
GPRS |
短消息 |
無線數(shù)傳電臺 |
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覆蓋范圍 |
全國 |
全國 |
不大于20KM |
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建設(shè)費用 |
一般 |
低 |
高 |
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施工難度 |
較低 |
低 |
高 |
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施工周期 |
較短 |
較短 |
長 |
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計費方式 |
流量無月租
或流量包月 |
條/0.1元 |
占頻費 |
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運行費用 |
較低 |
較高 |
一般 |
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通信速率 |
較高 |
一般 |
低 |
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誤碼率 |
較低 |
較高 |
高 |
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可靠性 |
較高 |
一般 |
低 |
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群收群發(fā) |
支持 |
不支持 |
不支持 |
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傳輸時延 |
短 |
長 |
短 |
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網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 |
支持 |
不支持 |
不支持 |
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維護成本 |
低 |
低 |
高 |
GPRS理論帶寬可達171.2Kbit/s，實際應(yīng)用帶寬大約在40～100Kbit/s，GPRS采用分組交換技術(shù)，每個用戶可同時占用多個無線信道，同一無線信道又可以由多個用戶共享，資源被有效的利用。GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源。GPRS永遠在線，按流量計費，從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、點多分散、中小流量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。
系統(tǒng)設(shè)計
GPRS電力遠程自動抄表系統(tǒng)由電表數(shù)據(jù)采集部分、GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端（DTU）、電力局的配電數(shù)據(jù)中心三大塊組成，電表數(shù)據(jù)通過中國移動的GPRS/GSM 網(wǎng)絡(luò)進行傳輸。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)費率電表通過串口傳到電表集中器，電表集中器通過串口與 GPRS 透明數(shù)據(jù)傳輸終端（DTU）連接，電表數(shù)據(jù)經(jīng)過協(xié)議封裝后發(fā)送到中國移動的GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，通過GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和INTERNET公網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送至配電數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)電表數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的實時在線連接。
在網(wǎng)絡(luò)上兩臺主機要實現(xiàn)直接通訊(不通過中轉(zhuǎn))必要條件是：至少有臺主機IP 地址具有固定性和唯一性。安裝普通SIM卡的GPRS通訊模塊的IP地址是隨機的，同時考慮到大部分用戶的上位機 IP 地址也是隨機的，所以系統(tǒng)通過具有固定IP地址的網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器來負責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路建立和數(shù)據(jù)收發(fā)的透明中轉(zhuǎn)，完成系統(tǒng)通訊的基礎(chǔ)條件。網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器可采用ADSL、LAN等INTNERNET公網(wǎng)連接。上位機建立在局域網(wǎng)內(nèi)，增加系統(tǒng)的安全性。
啟動 GPRS 數(shù)據(jù)傳輸終端后，它會根據(jù)預(yù)先設(shè)定在其內(nèi)部的 IP 地址或域名來主動訪問網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器，通過代理服務(wù)器和監(jiān)控中心建立 TCP/IP，當(dāng)主站要向某個監(jiān)控終端提出數(shù)據(jù)請求時，它會根據(jù)IP地址和ID號來找到的終端，將命令下發(fā)到該終端，終端響應(yīng)后通過GRPS數(shù)據(jù)傳輸終端把數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器端口，通過端口映射轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控中心主站，完成系統(tǒng)的一次通訊過程。
現(xiàn)今，由于移動公司可以通過為客戶開通特定的APN 和發(fā)行特殊的SIM卡，使得用這張 SIM 卡獲得的動態(tài)IP 地址每一次都不變。也就是說可以做到 SIM卡和IP地址綁定，同時監(jiān)控中心主站也可以通過專線方式直接接入 GPRS 移站，并獲得一個固定的 IP 地址，這樣，GPRS 無線數(shù)據(jù)終端無需路由到 Internet網(wǎng)絡(luò)，采用這種方式組成點對多點網(wǎng)絡(luò)具有實時性好、安全性高的特點，但相對系統(tǒng)通過Internet(CMNET)，用戶的實現(xiàn)成本費用相對較高。
系統(tǒng)功能
系統(tǒng)功能主要由系統(tǒng)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、資料錄入、用量查詢、用電監(jiān)控、異常分析、報表生成、系統(tǒng)維護、計費業(yè)務(wù)、自動報警n個部分組成。
1、系統(tǒng)設(shè)置：系統(tǒng)設(shè)置主要進行系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的建立和初始參數(shù)設(shè)置，包括集中器設(shè)置，包括設(shè)置抄表日，凍結(jié)表的時間等。
2、數(shù)據(jù)采集：數(shù)據(jù)采集主要進行廣播抄表點抄單表、全抄電表、抄凍結(jié)數(shù)據(jù)、零點抄表和實時點抄。
3、資料錄入：資料錄入主要進行用戶、表信息錄入、集中器資料錄入。
4、系統(tǒng)維護：系統(tǒng)維護主要進行事務(wù)日志年、月、日查詢、系統(tǒng)通訊和定時操作的設(shè)置、系統(tǒng)操作員密碼和權(quán)限的管理、數(shù)據(jù)安全備份維護。
5、用量查詢：用量查詢主要進行日用量日月、年查詢，月用量月、年查詢，年用量年查詢、凍結(jié)數(shù)據(jù)查詢分析。具體的查詢時間可由查詢的時間來調(diào)整確定。
6、用電監(jiān)控：用電監(jiān)控主要是實時監(jiān)控電表狀態(tài)，控制用戶的上、斷電操，檢測 GPRS集中器和GPRS網(wǎng)絡(luò)運行情況。
7、報表生成：報表生成主要是生成日、月年用量報表和報表預(yù)覽打印。
8、自動報警：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。
系統(tǒng)特點
GPRS無線電力遠程抄表系統(tǒng)具備如下特點：
1、可對電表設(shè)備進行遠程控制：
通過GPRS 雙向系統(tǒng)還可實現(xiàn)對電表設(shè)備進行遠程控制，進行參數(shù)調(diào)整、開關(guān)等控制操作。
2、實時性強：
由于GPRS 具有實時在線特性，系統(tǒng)無時延，無需輪巡就可以同步接收、處理多個或所有數(shù)據(jù)采集點的數(shù)據(jù)。可很好的滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求。
3、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，擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。
4、數(shù)據(jù)傳送速率高：
每個電表數(shù)據(jù)采集點每次數(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171.2kbit/s，目前 GPRS實際數(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。
5、系統(tǒng)的傳輸容量大：
配電數(shù)據(jù)中心要和每一個電表數(shù)據(jù)采集點保持實時連接。由于電表數(shù)據(jù)采集點數(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、建設(shè)成本少低：
由于采用 GPRS 的無線公網(wǎng)平臺，只需安裝好設(shè)備就可以，不需要為遠程抄表進行專門布線，前期投資少、見效快，后期升級、維護成本低；
7、通信費用低：
采用包月計費方式，運營成本低。
系統(tǒng)典型應(yīng)用
1. 居民用戶抄表系統(tǒng)
a.電表：1.0級單相靜止式（電子式）電度表，具有光耦脈沖輸出功能。
b.內(nèi)容：電量；其他
c.形式：自動抄表 ；定時上報；實時查詢
d.告警功能：開箱告警；停電告警
2.大集團用戶抄表系統(tǒng)
a.電表：三相有功無功多功能表，有功0.5級、無功2級，具有RS-485通訊接口，電力部DL/T645通訊規(guī)約。或者使用：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
b.內(nèi)容：實現(xiàn)電能量（有功、無功）的計量和功率因數(shù)、電壓、電流、頻率等參數(shù)的測量。
c.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；
3.變電站抄表系統(tǒng)
a.電表：三相有功無功多功能表。
b.內(nèi)容：
（1）電壓、電流；
（2）有功正、反向分時電量；無功四象限分時電量；
（3）有功正、反向分時最大需量及發(fā)生時間；
（4）無功正、反向分時最大需量及發(fā)生時間；
（5）斷相時間、次數(shù)及斷相期間用電量；
（6）負荷曲線。
c.形式：自動抄表；定時上報；實時查詢。
d.告警功能：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。
總結(jié)
對于電力部門來說，抄表一直是一件非常頭疼的事情，需要投入大量的人力、物力和財力。因為電表數(shù)量眾多，地理位置分散，給工作人員帶來 極大的不方便。采用GPRS網(wǎng)絡(luò)遠程數(shù)據(jù)通信方法解決了此問題，同時也解決了遠程監(jiān)測系統(tǒng)通信問題，比起其它有線通信方式有著不可比擬的優(yōu)越性。由于采用的是無線模式，數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩缘玫搅撕艽蟮奶岣摺ｋS著GPRS網(wǎng)絡(luò)的逐漸完整和應(yīng)用技術(shù)的不斷成熟，GPRS在其它工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用必將越來越廣闊。
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