GPRS电力远程抄表系统应用方案

　　工控摘要：传统的电力抄表管理是采用人工方式进行抄收和结算的，具有一致性差、管理难度大等问题。由于电表分布点多、面广、环境复杂等特点，自动抄表系统一直难以实用化，其中的主要因素是缺少实用、可靠、廉价的数据传输手段和抄表终端。现在也有许多住宅用户都用上了预付费电卡，省去了查表的麻烦，但对电力部门来说，数据统计和实时监测仍然是一个有待解决的问题。
　　
　　一、方案介绍
　　
　　通过中国移动GPRS网络系统，电力部门可将工业和民用电表采集的电力系统数据实时传递到地、市、省级的集中监控中心，以实现对电力监测设备的统一监控和分布式管理。GPRS网络可为电力系统提供了简单的通信传输手段。
　　
　　中国移动GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建电力远程抄表系统，实现电表数据的无线数据传输具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。
　　
　　GPRS电力远程抄表系统由位于*的配电中心和位于居民小区的电表数据采集点组成，利用中国移动现有的GPRS/GSM网络，电表数据通过中国移动的GPRS/GSM网络进行传输。
　　
　　居民小区的所有电表首先连接到电表集中器，居民用户的用电数据由复费率电表通过485传到电表集中器，电表集中器通过RS232口与GPRS透明数据传输终端连接，电表数据经过协议封装后发送到中国移动的GPRS数据网络，通过GPRS数据网络将数据传送至配电数据中心，实现电表数据和数据中心系统的实时在线连接。
　　
　　二、方案优点
　　
　　GPRS无线电力远程抄表系统具备如下特点：
　　
　　1、实时性强：
　　
　　由于GPRS具有实时在线特性，系统无时延，无需轮巡就可以同步接收、处理多个/所有数据采集点的数据。可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。
　　
　　2、可对电表设备进行远程控制：
　　
　　通过GPRS双向系统还可实现对电表设备进行远程控制，进行参数调整、开关等控制操作。
　　
　　3、建设成本少低：
　　
　　由于采用GPRS的无线公网平台，只需安装好设备就可以，不需要为远程抄表进行专门布线，前期投资少、见效快，后期升级、维护成本低；
　　
　　4、集抄范围广：
　　
　　GPRS覆盖范围广，在无线GSM/GPRS网络的覆盖范围之内，都可以完成对集抄的控制和管理。而且，扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。
　　
　　5、系统的传输容量大：
　　
　　配电数据中心要和每一个电表数据采集点保持实时连接。由于电表数据采集点数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要。
　　
　　6、数据传送速率高：
　　
　　每个电表数据采集点每次数据传输量在10Kbps之内。GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/s，目前GPRS实际数据传输速率在40Kbps左右，完满足本系统数据传输速率（≥10Kbps）的需求。
　　
　　7、通信费用低：
　　
　　采用包月计费方式，运营成本低。
　　
　　三、系统构建
　　
　　由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络，配电中心计算机主机配置固定的IP地址，各个电表数据采集点采用GPRS模块和该主机进行通信。
　　
　　（一）系统组成
　　
　　1、电表数据采集点：
　　
　　电表数据采集点位于居民小区的信息中心，居民用户的用电数据由复费率电表首先通过RS485接口通过双绞线连接到位于小区信息中心的电表集中器，电表集中器再通过RS232接口与GPRS透明数据传输终端相连。通过GPRS透明数据传输终端内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到GSM网络，通过GPRS网络传送至电力公司数据中心电力远程抄表系统，实现电表数据和数据中心系统的实时在线连接。
　　
　　电表集中器通过RS485接口直接连接到电表上，既可支持单个电表，也可以同时支持多个电表，实现对电表参数的采集、存储、预处理或并将采集到的电表数据实时传送到配电中心；同时，电表集中器还可将配电中心发送的遥控指令传给电表控制模块，对电表进行控制操作。
　　
　　2、配电中心：
　　
　　配电中心服务器申请配置固定IP地址，采用省移动通信公司提供的DDN专线，与GPRS网络相连。由于DDN专线可提供较高的带宽，当电表数据采集点数量增加，中心不用扩容即可满足需求。
　　
　　配电中心RADIUS服务器接受到GPRS网络传来的数据后*行AAA认证，后传送到配电中心计算机主机，通过系统软件对数据进行还原显示，并进行数据处理。
　　
　　配电中心计算机主机可进行业务管理和计费管理，对电力数据进行校验、计算、存储、分析、管理等，可对异常情况进行告警，同时对用户使用情况实时监控，保证*的合法收益。
　　
　　3、GPRS/GSM移动数据传输网络：
　　
　　电表集中器采集的数据经GSM网络空中接口功能模块同时对数据进行解码处理，转换成在公网数据传送的格式，通过中国移动的GPRS无线数据网络进行传输，zui终传送到配电中心IP地址。
　　
　　由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络，配电中心计算机主机配置固定的IP地址，各个电表数据采集点采用GPRS模块和该主机进行通信。
　　
　　（二）系统方案
　　
　　各电表使用GPRS透明数据传输终端，通过移动的GPRS网络与配电中心相连。
　　
　　电表使用移动通信公司统一的STK卡，同时配电中心对各电表数据采集点进行登记，保存相关资料以便识别和维护处理。各电表数据采集点运行系统软件，支持24小时实时在线，实现信息采集点24小时传送采集的电表数据。
　　
　　凡**的信息采集点均可以使用本系统：
　　
　　1、电表数据采集点必须使用移动统一的STK卡，用户使用本卡只能用于与配电中心的数据通信功能。
　　
　　2、无线通讯终端设备使用中联视讯提供的GPRS移动数据通信终端。
　　
　　3、用户登记：符合*的规定。
　　
　　推荐省级配电中心通过公网使用VPN接入到移动GPRS网，这种方式成本比较低，安全性比较高，而且速度和网络服务质量都保障；也可以通过GPRS专线接入到移动GPRS网，这种方式成本高，安全性高、稳定可靠。
　　
　　由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络，配电中心计算机主机配置固定的IP地址，各个电表数据采集点采用GPRS模块和该主机进行通信。
　　
　　（三）产品特性
　　
　　系统采用HAR301内嵌式GPRSDTU模块或者HAR305/306DTU无线数传终端。产品基于中国移动的GPRS网络，具有高性能、高可靠及抗*力强等特点，提供标准232数据口可直接与计算机、RTU、PLC、GPS接收机、数码相机、数据终端等连接，传输速率达171Kbps，内嵌式GPRSDTU模块可以通过TTL信号内嵌在采集器和电表中，方便安装。具有远程诊断、测试、监管功能，满足各行业调度或控制中心与众多远端站之间的数据采集和控制。
　　
　　1、支持850/900/1800/1900MHz四频GSM/GPRS，可适用于所有国家。
　　
　　2、接口：TTL、RS232、RS485。
　　
　　3、系统理论传输速率171Kbps，实际传输速率40Kbps。
　　
　　4、支持透明数据传输与协议转换。
　　
　　5、支持VPN安全功能。
　　
　　6、安装灵活、使用方便、可靠。
　　
　　（四）安全措施
　　
　　由于电力远程抄表系统的特殊性，本系统需要*的系统安全保障和稳定性。安全保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环，稳定是指系统能够7×24小时不间断运行，即使出现硬件和软件故障，系统也不能中断运行。
　　
　　1、APN专网模式：利用SIM卡的*性，划定用户可接入某系统的范围，可以有效避免非法入侵。采用中国移动分配的专门的APN进行无线网络接入，在网络侧对SIM卡和APN进行绑定，只有属于行业的SIM卡才能访问APN。普通的GPRS终端无法呼叫专门的APN。
　　
　　2、对于特定用户，可通过数据中心给每个移动终端分配特定的用户ID和密码，其他没有数据中心分配的用户ID和密码的移动终端将无法登录进入系统，系统的安全性进一步增强。
　　
　　3、安全的防火墙过滤，设置防火墙软件保障系统安全。
　　
　　四、结论
　　
　　对于电力部门来说，远程变电站抄表一直是一件非常头疼的事情，需要投入大量的人力、物力和财力。因为变电站数量众多，地理位置分散，给工作人员带来极大的不方便。电力公司也可利用GPRS移动数据网络对各重要电力节点进行监控,自动读取相关数据并加以分析，还可进一步进行远程控制或设备维护，可减少人力资源、缩短修护时间并节省专线建设成本。