GPRS远程电表抄表系统技术方案

分类：解决方案日期：2009-08-21 09:10:47 来源：厂商

一、 项目简介

现在，基于GSM/GPRS/CDMA公网平台的自动抄表系统已成为了抄表行业的主流。它不仅彻底解决了上述抄表方法的不足，而且优良的网络保障、低廉的运行费用让用户受益匪浅，使得建立抄表系统不需要昂贵的设备，也不受距离和空间的限制。

电能计量的及时与准确直接关系着生产运营的经济效益，基于GSM/GPRS/CDMA公网平台、有线电话线自动抄表系统，为用户省去了昂贵的网络建设和维护费用，而且没有距离和地区的限制，只要存在手机信号的地方系统都可以稳定的运行。其中GSM短信无线抄表系统具有超低的运行费用，这也增强了系统可应用性。电表终端可以按照设定定点定时主动上报电表数据，抄表中心可以随时主动读取任何一块电表的数值，而且数据自动存入数据库，便于操作人员后期查询。系统可以自动生成日报、月报、图型曲线等，具有直观、准确、高效的特点。

二、 系统组成

本系统主要由电表、GPRS智能电表数据采集终端（RTU）、GSM/GPRS/CDMA网络、电力抄表系统管理中心（管理服务器+电力抄表系统管理软件）等设备组成。

1、电表

可连接两种规约类型的电子电能表，威胜规约电表和部颁规约电表。部颁标规约电表是指符合《中华人民共和国电力行业标准（DL/T 645—1997）》的多功能电能表。

2、 GPRS智能电表数据采集终端（RTU）

由蓝迪通信科技公司自主开发，是该系统的核心部分之一。其主要功能：

（1） 技术原理：

LAND无线RTU是集成了模拟信号采集、过程IO控制和无线数据通信于一体的高性能测控装置，可以直接接入标准变送器信号或仪表输出的模拟信号、电平信号、干触点、脉冲信号、数字信号等，是小规模过程信号实施无线测控的最佳手段。

LAND无线RTU内部具有一个高性能的微处理器，可以完成模拟信号的采集、量值转换和滤波处理等，数据的存储周期和上报周期可以根据用户环境的要求而调整，多点组网的方式非常灵活，既可以选择简单方便的GSM短消息方式，也可以选择高效实时的GPRS/CDMA网络方式。监控中心的建立也是非常容易，目前流行的组态软件都可以直接接入，同时我公司也可以提供基于互联网WEB发布的测控系统，可以满足大多数用户的需求。

（2） 功能及特点：

① 配备多种接口资源，包括模拟信号采集、开关量输入、输出，脉冲信号输入等；

② RS232/RS485方式的用户数据接口，可接入电表、智能仪表等各种设备；

③ 采集传输控制一体化，提高了系统可靠性，降低了成本；

④ 采用工业级超低功耗高性能的嵌入式处理器；

⑤ 用户可以编程的量程转换和报警上下限设定；

⑥ 内设工业时钟，精确计时；

⑦ 自动定时上报和事件触发上报功能；

⑧ 内置大容量FLASH存储器，数据自动记录，支持历史数据检索；

⑨ 通讯协议完善，组态软件支持，用户免开发；

⑩ 板载GSM/GPRS/CDMA传输模块，方便用户选择GSM、GPRS、CDMA组网方式；

⑪ 提供用户设置软件，开放式接口，方便与组太软件及其它软件连接；

⑫ 工业级设计，稳定可靠，坚固耐用；

（3） GPRS智能数据采集终端（RTU）

（4） GPRS智能数据采集终端（RTU）组网原理图

RTU的通讯方式可以根据实际情况选择SMS/GPRS/CDMA网络，其他的工作参数如量程、开关量输入模式、存储周期、上报周期等可以通讯RTU初始化软件予以设置。具体使用参照手册进行即可。

3、GPRS网络

（1）GPRS通信的特点

GPRS是目前解决移动通信信息服务的一种较完美的业务，它是以数据流量计费、覆盖范围广泛、数据传输速度更快。GPRS的推出，为行业和企业用户开展无线办公提供了基础设施平台，为推动移动办公的应用和发展创造了有利条件。与有线网络相比，GPRS网络具有租用费用低、移动办公，不受地域制约等优点。GPRS的出现为企业和行业用户开展无线办公提供了一种新的选择。

GPRS通信方式更适合于无线监测系统的通信业务。在用电的过程中有大量的数据需要工作人员及时的采集、记录，如果这些数据都要人工采集、记录的话势必给工作人员巨大的工作量，而且效率不高，于是我公司根据电力行业的实际工作情况设计了一套完整的GPRS远程电表抄表管理系统通信解决方案，可以实现用电用户的实时数据。采集的电表参数可以通过报表输出或者以趋势曲线的方式显示、打印，以便电力部门及时发现用电的异常情况，管理和服务好用户。

（2）GPRS无线传输数据有以下优势：

1、安装简单方便。GPRS用户可随意分布和移动自己的网络点，无须担心线路的维护或有线在移机时导致的通讯中断。建设新的营业点无需进行拉线，埋线等工作。
2、设备投资价格低。随着通信技术的发展，接收传送数据的GPRS模块已经比数传电台便宜的多。

3、通信资费便宜。目前各地移动公司对GPRS 资费包月比有线电话网络资费还便宜。在GPRS网中，用户只需与网络建立一次连接，就可长时间的保持这种连接，并只在传输数据时才占用信道并被计费，保持时不占用信道不计费。这样，营业点即不用频繁建立连接，也不必支付传输间隙时的费用。

4、链路稳定可靠，永不掉线。

5、GPRS网络接入速度快，提供了与现有数据网的无缝连接。

6、覆盖较好，相比较很多无线数据网络（集群，双向传呼，），其网络覆盖是最好的。

7、接入时间短，分组交换接入时间缩短为少于1秒，能提供快速即时的连接。

8、支持IP协议和X.25协议以及VPN组网

4、电力抄表系统管理中心（管理服务器+电力抄表系统管理软件）

调度控制中心部分：

中心主站系统建在唐山供电公司营业处，电量采集系统作为一个单独的独立子系统来建设，同时为了保证供电公司内部MIS系统的安全性，电量采集系统在移动原有APN安全技术的基础上再增加一道防火墙后和电力MIS系统相连。系统结构如下图：

三、 系统功能

1、 硬件功能：

时间同步：所有子站的时间基准都来自主站的统一授时，保证了电量采集的时间一致性。

电量采集和冻结：

所有子站的都可以冻结制定时间的电量参数，到达上报时间后自动上报到主站。

电量数据的传输：子站与主站进行数据交换时，可采用以下几种传输方式：

（1）、GSM/GPRS网络方式；

（2）、CDMA无线网络方式；

（3）有线电话线方式。

电量数据的存储：所有子站具备大容量FLASH存储器，可以定期存储电量数据以便后期访问。数据的存储采用循环覆盖的方式，保存期限可达一年以上。

2、 软件功能：

3.2.1据库设计:

本套系统采用了三层B/S结构，表述层（用户操作界面），业务逻辑层与数据据库层三个层次相分离，并支持Oracle、Sysbase、SQL Server等大型DBMS系统（数据库管理系统），本系统目前采用的是SQL Server2000数据库。

3.2.2系统曲线:

在单位供电分析中用户可以查询出某一个时间段的小时、日、月份、年度的曲线并且可以动态选择所关心的数据项。可以选择出曲线图和柱状图。

3.2.3报表设计:

目前本系统有单位供电区间报表查询，用户可以通过选择2个时间段，在选择一个报表模块会动态的输入PDF或EXCEL报表格试的文件。用户可以在生成的报表文件中进行编辑打印等工能。也可以跟据用户需求，自定义报表查模板。

3.2.4数据在线实时显示功能:

打开网站后进入在线地图，用户会上在线地图的页面上看到，供电拓扑图上电表的实时数据。使用户一目了然的就看到了当前的实时电表数据。如果想看更多的参数，则可以将鼠标移动到电表点位图上，就会出现了一个详细数据表。方便用户查询。

如下图所示：

3.2.5系统权限

系统提供了一套完善的(RBAC)权限管理模式，只有当用户被受权后才能登录到系统，并进入受权内的操作，拒绝了非法用户的入侵。使用户数据的安全得到了保证

3.2.6错误日志查询
当远端设备或远端电表出现故障，系统自动存储下来，以便用户进行查询，并采取相当的措施。

3.2.7数据查询
系统有实时数据查询和历史数据查询，实时数据查询是查看最近一次数据上报的数据，历史数据查询是用户可以查询某一时间段的数据。

3.2.8远程命令
用户可以进入远程操作项的远程命令时，发送远程命令，如远程召测命令，是召测当前数据的，发送完毕后，用户就可以在实时数据中查询到当前的数据了。也可以发送远程补召命令，把原先没有上报上来的数据补召回来，并存到数据库中。

3.2.9向子站授时:用户可以通过远程操作项的远程命令，发送远程校时，为子站授时。之时子站的时间就是主站的当前时间了。子站每一个上报数据后，主站也会主动的为子站授时。以保证主站和子站时间的一致性

3.2.10电量数据的采集、入库:数据采集程序，把采集上来的数据通过XML发送到WEB发布程序的后台数据接收程序，WEB发布程序收到数据后并存入数据库中。

3.2.11电量数据的补召当主站数据库是没有子站历史上的某一时间的数据，主站可以通过远程操作项的远程命令发送远程补召，把数据通过XML发往数据采集程序，数据采集程序在把数据发往远端的设备。数据采集程序在把远端设备回送的数据发往WEB发布程序的后台并存入数据库中。

3.2.12电量数据的考核和处理数据采集软件把远端电表的数据采集到主站的数据库中，WEB发布软件把采集上来的数据又进行了数据的分析加工和处理，并生成了用户所需要的各种数据。以便用户在网页上查询出用户想要的数据。

3.2.13电量数据的MIS接口MIS接口软件可以把采集软件采集上来的数据与用户的MIS软件衔接上，达到了MIS软件共享远程电表的实时数据。

3.2.14短信通知和互动WEB发布软件集成了GPRS/CDMA和短信通道，用户可以通过网站的短信通知页面。向某个用户发送一些通知或电表数据等。

3.2.15 WEB的扩展接口WEB的发布软件为用户提供了WebService的各种接，为用户在二次开发，提供了很大的方便。

3.2.16子站内电表数据的增加子站内电表数量增加不用进行任何设备的增加，用户只需安装电表，在主站增加子站内的电表即可。

3.2.17发电厂子站的增加增加子站时，只需增加一套子站设备，CDMA UIM卡，一条备用电话线（可以不用）。

3.2.18系统的在线升级和维护主站系统中的数据接口协议和程序源代码对供电公司全部开放，方便了用户数据的自由处理和再加工。

四、 系统特点

（1）组网方式灵活合理：根据用户对电能表数据需求的不同（访问电表数据的次数、频率），采用不同的数据传输方式（短消息、GPRS、CDMA、有线电话线），将系统的运行费用降到最低。

（2）数据真实客观、实现无误码抄表。全部采用数字协议，决无误码出现。

（3）现场施工简单、系统可以实现远程维护。

（4）支持多个分中心共享抄表信息。

（5）经济效益、社会效益显著,运行成本低廉，每个点的月消费在十元以内（短信方式）。

五、 现场所选设备

1、 GPRS传输采集终端：

（1）GPRS DTU：。

基本功能：

◎ 内嵌TCP/IP协议、用户数据完全透明传输；

◎ 具有自动登陆网络、断线自动重连的功能，用户免于维护数据链路；

◎ 参数设置可以通过电脑或手机远程设置、更改；

◎ 双重看门狗设计，长期运行不会死机；

◎ 用户数据接口为RS232或RS485，速率可调；

◎ 支持GSM拨号、短信数据传输方式，用户数据可选短信、GPRS/CDMA网络双通道数据通信；

◎ 128K用户数据缓冲；

◎ 具有信号强度显示、网络连接和数据收发指标灯；

◎ 标准工业模块和滑道安装，标准工业接线端子；

◎ 工业级品质保证、性能稳定可靠；

◎ 提供用户设置软件、DLL或控件开放源代码接口、方便与多种组太软件及其它软件连接；

◎ 组网容易，运行成本低廉。

组网方式：

采用GPRS/CDMA 数传构筑数据采集系统时，系统可以分为中心服务器和终端设备。终端设备和GPRS/CDMA DTU模块通过RS232或RS485相连。

中心服务器接入有四种方式：

1） 中心采用计算机加互连网固定IP地址（如宽带接入）的方式。

中心公网固定IP：监控点直接向中心发起连接。运行可靠稳定，推荐此种方案。

2） 中心采用计算机加互连网固定域名解析（如宽带接入）的方式。

中心公网动态IP+DNS解析服务：客户先与DNS服务商联系开通动态域名，监控点先采用域名寻址方式连接DNS服务器，再由DNS服务器找到中心公网动态IP，建立连接。此种方式可以大大节约公网固定IP的费用，但稳定性受制于DNS服务器的稳定，所以要寻找可靠的DNS服务商。此种方案适合小规模应用。

3） 中心采用计算机加移动APN专线，所有点都采用内网固定IP。

此种方案客户中心通过一条2M APN专线接入移动公司GPRS网络，双方互联路由器之间采用私有固定IP地址进行广域连接，在GGSN与移动公司互联路由器之间采用GRE隧道。为客户分配专用的APN，普通用户不得申请该APN。用于GPRS专网的SIM卡仅开通该专用APN，限制使用其他APN。得到APN后，给所有监控点及中心分配移动内部固定IP。移动终端和服务器平台之间采用端到端加密，避免信息在整个传输过程中可能的泄漏。双方采用防火墙进行隔离，并在防火墙上进行IP地址和端口过滤。
　此种方案无论实实性，安全性和稳定性较前三种方案都有大大提高，适合于安全性要求较高、数据点比较多、实实性要求较高的应用环境。在资金允许的情况下之最佳组网方式。

4） 中心采用计算机加GPRS MODEM的方式(APN专网固定IP)。

此种方案客户先与移动申请APN专网业务。移动为客户分配专用的APN，普通用户不得申请该APN。用于GPRS专网的SIM卡仅开通该专用APN，限制使用其他APN。得到APN后，给所有监控点及中心分配移动内部固定IP。