GPRS電力遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)最新解決方案

1  概述

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

隨著新一代移動(dòng)通訊業(yè)務(wù)的產(chǎn)生和全面投入，無(wú)線移動(dòng)數(shù)據(jù)通訊的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。安全的數(shù)據(jù)傳輸和永遠(yuǎn)在線特點(diǎn)，配合按流量收費(fèi)的資費(fèi)方式，使GPRS通訊在工業(yè)控制、環(huán)境保護(hù)、道路交通、商務(wù)金融、移動(dòng)辦公、零售服務(wù)等行業(yè)中的應(yīng)用具有無(wú)可比擬的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。采用GPRS無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)IP通訊，既可獨(dú)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(tái)等方式的輔助手段。

GPRS遠(yuǎn)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(dòng)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(shí)時(shí)采集用戶的用電數(shù)據(jù)，通過(guò)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(zhǔn)確，能快速生成用電統(tǒng)計(jì)分析,交費(fèi)單據(jù)等特點(diǎn)，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(zhǔn)確、實(shí)時(shí)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(guò)載告警等;控制：對(duì)欠費(fèi)用戶進(jìn)行拉閘等。并提供停電數(shù)據(jù)保護(hù)功能，在停電48--72小時(shí)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(tái)，在告警時(shí)，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(jìn)行二次開發(fā)。

抄表軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)為ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)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(xiàng)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(bǔ)充，在系統(tǒng)出現(xiàn)意外時(shí)進(jìn)行人工抄表。

2.1系統(tǒng)組成

2.1.1 電能表： A)三相有功無(wú)功多功能表，有功0.5級(jí)、無(wú)功2級(jí)，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(fèi)率表，有功1級(jí)，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(gè)I/O口，可帶24戶電度表，停電數(shù)據(jù)保護(hù)，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(shí)時(shí)永久在線，內(nèi)嵌自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TCP/IP協(xié)議棧，透明傳輸，同時(shí)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(kù)的抄表軟件，用戶數(shù)量無(wú)限制，安全可靠，運(yùn)行和處理速度快 ，功能豐富完善。

2.2 系統(tǒng)總架構(gòu)

多個(gè)電表通過(guò)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(guò)RS485通信接口和四信通信的IP modem(F2103)連接，遠(yuǎn)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(dāng)F2103通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)連接到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心服務(wù)器主機(jī)，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(huì)把收到的數(shù)據(jù)原封不動(dòng)地發(fā)送到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器主機(jī);同時(shí)服務(wù)器主機(jī)下發(fā)的命令通過(guò)通道傳輸?shù)紽2103后，F(xiàn)2103通過(guò)串口送到采集終端，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)雙向透明傳輸。系統(tǒng)拓?fù)鋱D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(jì)量和管理數(shù)據(jù);

(2)抄表數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、查詢、備份、報(bào)表、圖表生成;

(3)廠站管理;

(4)自動(dòng)抄表、定時(shí)上報(bào)、實(shí)時(shí)查詢等;

(5)掉電數(shù)據(jù)保存;

(6)瞬時(shí)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(shí)時(shí)報(bào)警;

(10)根據(jù)線路上的表計(jì)關(guān)系計(jì)算線路損耗;

(11)可提供多路模擬量、開關(guān)量輸入，實(shí)現(xiàn)開箱告警、停電告警、逆相告警、超溫告警、過(guò)壓告警、過(guò)流告警、過(guò)載告警、傾斜或移動(dòng)報(bào)警等其他功能;

(12)遠(yuǎn)程控制斷電功能;

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

3 項(xiàng)目架構(gòu)實(shí)施

3.1 傳輸模塊與采集終端連接

四信的F2103無(wú)線傳輸模塊同時(shí)支持RS232/485接口，可通過(guò)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(diǎn)都采用內(nèi)網(wǎng)固定IP，客戶中心通過(guò)一條2M APN專線接入移動(dòng)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(jìn)行廣域連接，在GGSN與移動(dòng)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(qǐng)?jiān)揂PN。用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡才能進(jìn)入專網(wǎng)APN，防止其他非法用戶的進(jìn)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(yuǎn)程認(rèn)證服務(wù)器(或在APN路由器內(nèi)，啟用路由器本地認(rèn)證功能)。只有通過(guò)認(rèn)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(guò)認(rèn)證的用戶分配用戶內(nèi)部地址。移動(dòng)終端和服務(wù)器平臺(tái)之間采用端到端加密，避免信息在整個(gè)傳輸過(guò)程中可能的泄漏。雙方采用防火墻進(jìn)行隔離，并在防火墻上進(jìn)行IP地址和端口過(guò)濾。

中心采用APN專線接入的方式，在實(shí)時(shí)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(diǎn)比較多、實(shí)時(shí)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(hào)連接(動(dòng)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(dòng)態(tài)IP+DNS解析服務(wù)的?？蛻粝扰cDNS服務(wù)商聯(lián)系開通動(dòng)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(dòng)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(fèi)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(guò)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(yùn)營(yíng)商申請(qǐng)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(qǐng)固定IP費(fèi)用比較貴，但其運(yùn)行可靠穩(wěn)定，組網(wǎng)方式簡(jiǎn)易方便，深受廣大用戶的青睞，一般推薦此種方案。

3.3 無(wú)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(jiǎn)單易用，它是一款工業(yè)級(jí)別的無(wú)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(chǎng)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(hào)。這樣當(dāng)終端設(shè)備數(shù)據(jù)傳給傳輸設(shè)備F2103，F(xiàn)2103就會(huì)把數(shù)據(jù)透明地傳輸?shù)街行?。終端設(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(jī)制，注冊(cè)包機(jī)制，數(shù)據(jù)幀可控，重連機(jī)制等多種機(jī)制不僅保證設(shè)備實(shí)時(shí)在線，而且穩(wěn)定可靠，同時(shí)方便客戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況，來(lái)設(shè)置各種傳輸參數(shù)，進(jìn)而達(dá)到最佳效果。

3.4 數(shù)據(jù)中心軟件平臺(tái)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(biāo)通訊規(guī)約，并有擴(kuò)展性。

具有四信通信的GPRS無(wú)線模塊的中心端軟件建有多種方式，對(duì)于傳入數(shù)據(jù)的方式的不同，我們提供不同的軟件來(lái)幫助客戶快速地實(shí)現(xiàn)中心端的數(shù)據(jù)接收和現(xiàn)場(chǎng)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(duì)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(dòng)了，可以直接配置使用;其次對(duì)于原本是讀串口的程序，為了兼容原來(lái)的系統(tǒng)而不做開發(fā)工作，我們提供一個(gè)虛擬串口軟(TCP2COM);最后是對(duì)于想開發(fā)自己獨(dú)有的數(shù)據(jù)中心軟件的客戶，會(huì)提供一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)及四信公司的測(cè)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(jìn)行自己數(shù)據(jù)中心軟件和功能的開發(fā)。客戶可能通過(guò)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)快速開發(fā)一個(gè)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(gè)圖式web界面的，第二個(gè)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(kù)、系統(tǒng)對(duì)用戶實(shí)現(xiàn)分級(jí)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(duì)網(wǎng)絡(luò)無(wú)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(diǎn)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(dòng)力、照明設(shè)備的有功電能計(jì)量。用于計(jì)量頻率為50Hz的交流三相有功電能,并電量采用計(jì)度器顯示，讀數(shù)直觀便于抄表,本儀表可擴(kuò)展紅外和RS485通訊功能，為三相電能測(cè)量提供先進(jìn)、可靠的計(jì)量工具。本儀表符合標(biāo)準(zhǔn)DL/T 645-1997《多功能表通訊規(guī)約》和GB/T 17215.321-2008《1級(jí)和2級(jí)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(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺(tái)，內(nèi)嵌自主知識(shí)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(yuǎn)在線，多種協(xié)議轉(zhuǎn)換的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量控制的用戶，產(chǎn)品支持語(yǔ)音，短信，數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以及超時(shí)自動(dòng)斷線的功能。同時(shí)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(cè)，在線維持，掉線自動(dòng)重?fù)?，確保設(shè)備永遠(yuǎn)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?jǐn)?shù)據(jù)中心動(dòng)態(tài)域名和IP地址訪問(wèn)

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(yǔ)音、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時(shí)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(bào)告。

12. 標(biāo)準(zhǔn)的AT命令界面

13. 可以用做普通撥號(hào)MODEM

14. 支持telnet功能。

15. 支持遠(yuǎn)程配置，遠(yuǎn)程控制

16. 通過(guò)串口軟件升級(jí)

17. 同時(shí)支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng)

5.總結(jié)

GPRS電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)采用廈門四信通信的F2103 GPRS傳輸終端，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)在線，永遠(yuǎn)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(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，使在電力遠(yuǎn)程抄表實(shí)現(xiàn)無(wú)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(jí)設(shè)計(jì)，組網(wǎng)靈活，安全可靠，實(shí)時(shí)在線的特點(diǎn)很適合運(yùn)用在電力行業(yè)。