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無線聯網最佳解決方案
電力遠程GPRS無線抄表系統應用方案
北京東方訊科技發展有限公司
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一、系統概述
隨著無線通信數字網絡的發展，無線遠程自動抄表已成為發展的必然趨勢，其應用領域極為廣闊。目前基于儀器、儀表分布點多面廣，其遠程抄表大多仍沿用有線傳輸方式，線路維護量很大。由于電話線公用，通訊時經常發生沖突，既影響了數據的傳輸也對電調部門的正常工作造成了干擾，并且此種方式對通訊部門程控交換機正常、穩定的運行也有一定的影響。為保證傳輸質量，若采用專線方式，投資成本太高；采用中國移動 GPRS無線數字網的通訊方式，很好地解決了遠程抄表數傳路由的瓶頸問題。用戶上網可以免受斷線的痛苦。使用GPRS無線組網方案，數據實現分組發送和接收，用戶就可以總是在線且按流量計費，迅速降低了服務成本。
本系統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，與傳統的人工抄表、電話線抄表相比，極大地提高了效率。除了準確、實時抄表外，還提供了設備管理功能，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。并提供停電數據保護功能，在停電48--72小時內仍可抄表和監控。本系統結合移動公司的短信平臺，在告警時，可根據具體內容發短信給相關的管理人員。本系統提供豐富的接口，可與電業系統的MIS系統鏈接或進行二次開發。抄表軟件系統數據庫為SQL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數量沒有限制。
二、系統特點
1、建設周期短，成本低：
GPRS無線網絡可為電力系統提供了簡單高效的通信傳輸手段。中國移動GPRS系統可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRS業務平臺上構建電力遠程抄表系統，實現電表數據的無線數據傳輸具有可充分利用現有網絡，縮短建設周期，降低建設成本的優點，而且設備安裝方便、維護簡單。
2、實時性強：
由于GPRS具有實時在線特性，系統無時延，無需輪巡就可以同步接收、處理所有數據采集點的數據。可很好的滿足系統對數據采集和傳輸實時性的要求。
3、可對電表設備進行遠程控制：
通過GPRS雙向通訊方式還可實現對電表設備進行遠程控制，進行參數調整、開關等控制作用。
4、集抄范圍廣：
GPRS覆蓋范圍廣，在無線GSM/GPRS網絡的覆蓋范圍之內，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、鄉鎮和跨地區的接入需求。
5、系統的傳輸容量大：
配電數據中心要和每一個電表數據采集點保持實時連接。由于電表數據采集點數量眾多，系統要求能滿足突發性數據傳輸的需要，而GPRS技術能很好地滿足傳輸突發性數據的需要。
6、數據傳送速率高：
每個電表數據采集點每次數據傳輸量在10Kbps之內。GPRS網絡傳送速率理論上可達
171.2kbit/s，目前GPRS實際數據傳輸速率在40Kbps左右，完全能滿足本系統數據傳輸速率（≥10Kbps）的需求。
7、通信費用低：采用包月計費方式，運營成本低。
8、系統易于擴展和維護。
三、系統組成
居民用戶的用電數據由付費電表通過RS485傳到電表集中器，電表集中器通過RS232/RS485串口與GPRSDTU連接，電表數據經過協議封裝后發送到中國移動的GPRS數據網絡，通過GPRS數據網絡將數據傳送至配電數據中心，實現電表數據和數據中心系統的實時在線連接。 整個系統有電度表和數據采集終端、GPRS DTU、監控中心三大部分組成。
1、主站：監控中心
監控中心主要組成部分裝有系統軟件的計算機（服務器或PC機），配置一個固定或動態IP能連入Internet和數據采集端進行數據通信。為了是數據通信更加安全的話可以監控中心可以采用移動公司提供的DDN專線與GPRS網絡相連，由于DDN專線可提供較高的帶寬，當電表數據采集點數量增加，中心不用擴容即可滿足需求。配電中心RADIUS服務器接受到GPRS網絡傳來的數據后先進行AAA認證，后傳送到配電中心計算機主機，通過系統軟件對數據進行還原顯示，并進行數據處理。 配電中心計算機主機可進行業務管理和計費管理，對電力數據進行校驗、計算、存儲、分析、管理等，可對異常情況進行告警，同時對用戶使用情況實時監控，保證電力局的合法收益。
2、從站：數據采集終端
從站為現場各采集站點，本方案采用CG12 GPRS DTU主要適用于現場在戶外，無任何有線或其它通訊鏈路的情況。 1）GPRS DTU和電表一對多的連接方式
若變電站的電表很集中,可采用一臺集中器或采集器通過RS485將集中的電表并聯,并實時采集電表信息,然后通過RS232串口線將GPRS DTU接到集中器或采集器上。 GPRS DTU將集中器或采集器采集到各電表的信息，再經由 GPRS無線網絡經過NET地址轉換協議連入互聯網，最后傳輸到主控中心的服務器上。 2）GPRS DTU和電表一對一的連接方式
若電表比較分散，將每塊電表通過RS485/RS232串口線連接一臺GPRS DTU。此時 GPRS DTU直接將每塊電表的信息通過 GPRS無線網絡經過NET地址轉換協議連入互聯網，最后傳輸到主控中心服務器上。 3、GPRS DTU功能及特點
無線通訊部分主要是借助GPRS DTU通過GPRS無線網絡進行數據采集端和監控中心之間的數據通訊工作。
DTU是指數據終端設備（Data Terminal unit)，可以理解為下位GPRS發射終端，在進行通信時，在它的作用下對所傳信息進行格式轉換和數據整理校驗。
GPRS DTU全稱GPRS數據傳輸單元，在國內目前實際上對GPRS DTU具有更加明確的約定：GPRS DTU是專門用于將串口數據通過GPRS網絡進行傳送的GPRS無線設備。
◆內部集成TCP/IP協議棧
GPRS DTU內部封裝了PPP撥號協議以及TCP/IP協議棧并且具有嵌入式操作系統，從硬件上，它可看作是嵌入式PC與無線GPRS MODEM的結合；它具備GPRS/CDMA撥號上網以及TCP/IP數據通信的功能。
◆提供串口數據雙向轉換功能
GPRS/CDMA DTU提供了串行通信接口，包括RS232,RS485,RS422等都屬于常用的串行通信方式，而且GPRS/CDMA DTU在設計上大都將串口數據設計成“透明轉換”的方式，也就是說GPRS/CDMA DTU可以將串口上的原始數據轉換成TCP/IP數據包進行傳送，而不需要改變原有的數據通信內容。因此，GPRS/CDMA DTU可以和各種使用串口通信的用戶設備進行連接，而且不需要對用戶設備作改動。
◆支持自動心跳，保持永久在線
GPRS/CDMA通信網絡的優點之一就是支持GPRS/CDMA終端設備永久在線，因此典型的GPRS/CDMA DTU在設計上都支持永久在線功能，這就要求DTU包含了上電自動撥號、采用心跳包保持永久在線（當長時間沒有數據通信時，移動網關將斷開DTU與中心的連接，心跳包就是DTU與 數據中心在連接被斷開之前發送一個小數據包，以保持連接不被斷開）、支持斷線自動重連、自動重撥號等特點。 ◆支持參數配置，永久保存
GPRS/CDMA DTU作為一種通信設備，其應用場合十分廣泛。在不同的應用中，數據中心的IP地址及端口號，串口的波特率等都是不同的。因此，GPRS/CDMA DTU都應支持參數配置，并且將配置好的參數保存內部的永久存儲器件內（一般為FLASH或EEPROM等）。一旦上電，就自動按照設置好的參數進行工作。
◆支持用戶串口參數設置
不同用戶設備的串口參數有所不同，DTU連接用戶設備的串口時，要根據用戶設備串口的實際參數對DTU端進行相應設置，保證用戶設備的正常通信和可靠數據傳輸。
◆符合工業化設計適應惡劣環境能力更強
◆ RS232 串口速率高達230400 bps
◆ 支持RS232 三線標準或九線標準
◆ 內置TCP/IP 協議棧，支持TCP/UDP 網絡協議
◆ 數據終端永遠在線
◆ 掉線自動重撥功能
◆ 通過超級終端類似于AT 指令方式或專用設置程序來設置通信參數
◆ 設備之間透明傳輸/非通明傳輸
◆ 支持靜態IP 或域名方式連接遠程主機
◆ 供電：+5V，可根據客戶需要提供寬電壓產品+5V~ +40V
◆ 耗電：待機狀態230~330mA；上網狀態450~460mA；傳輸狀態460~470mA
◆ 工作溫度：-40℃ ~ +70℃
◆ 儲存溫度：-50℃ ~ +85℃
◆ 支持RS232/RS485/RS422串口進行通訊
4、電度表
計量并顯示用戶的用電情況，將用電信息通過RS232/RS485傳輸到GPRS DTU，然后GPRS DTU通過GPRS無線網絡傳輸到監控中心。這三個主要的組成部份是相互關聯的主從關系
根據抄表對向的不同我們設計以下三種抄表模式：
居民用戶抄表系統
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。
1）采集器：
（1）24個I/O口，可帶24戶電度表
（2）停電數據保護
（3）帶后備電源，停電后仍可抄表
2）抄表內容：
（1）電量
（2）其他
3）抄表形式：
（1）自動抄表
（2）定時上報
（3）實時查詢
4）告警內容：
（1）開箱告警
（2）停電告警
5）技術指標：
（1）系統容量：
采集器容量：最多接24塊電表；
系統容量：原則上不受限制，實際可根據需要和主站電腦的容量確定；
（2）通信距離：
采集器與電表：采用雙芯多股線，對于機械表，距離≤500m；對于電子式電表，距離≤50m，主站與采集器：采用GPRS網絡作為通信介質，距離不受限制；
（3）通信成功率:
主站與采集器之間，采用基于可靠連接的TCP/IP協議，通信成功率為100%，
大集團用戶抄表系統；
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