GPRS电力远程抄表系统

电力是社会文化生活和工业生产中最主要的能源之一，随着我国经济飞速发展以及人民生活水平不断提高，电力作为未来社会的重要能源，必向市场化、信息化发展，根据国家电力部门“厂网分开”的总体规化，电力部门将成为以管理电网为主的企业，伴随着我国城乡“一户一表”建设改造工程已逐步进入尾声，电力管理问题无疑被提升到新的工作日程中来。就目前城乡电网管理工作来看，传统的技术和管理手段，已经无法适应新的形式，在配电自动化和电力通信系统方面已明显滞后。GPRS电力远程抄表系统由此应运而生。
自动抄表作为配电自动化的一部分，必须顾及到配电自动化系统的总体规化和发展。必须有良好的灵活性，可持续发展性，更需要有电力规化的适应性。就现有自动抄表技术方式主要有：
（1）、 有线方式 此技术较为成熟，操作简单，因其前期布线量，投入人力资源多，后期维护工作量大，容易被人为破坏，故不利于推广。
（2）、 公用电话网方式 此系统技术成熟，维护工作量少，但系统运行有固定费用，且不能覆盖所有用电场所，不利于长期发展规化。
（3）、 电力载波方式 就现有技术及成本而言，现在是用的比较普遍由于利用电力线作为数据传输的载体，信道建设投入少，且不易被破坏；但实时监控亟待完善。
（4）、GPRS网络方式 具有实时性强、可进行远程控制、覆盖范围广、建设成本少低等特点，就现有技术及成本而言，最适宜普及和推广

一、方案介绍

通过中国移动的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高У耐ㄐ糯涫侄巍?nbsp;
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电力局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网络，电表数据通过中国移动的GPRS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，完全能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、系统结构
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WTE0401G或者WTE0601G GPRS DTU相连。通过DTU对数据进行处理、协议封装后通过 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。
配电中心服务器采用省移动通信公司提供的网络专线，与GPRS网络相连。由于网络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网络传来的数据后先进行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，保证电力局的合法收益。

3、GPRS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，最终传送到配电中心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 DTU和该主机进行通信。

（二）系统方案
各电表使用北京飞旗公司GPRS透明数据传输终端（DTU），通过移动的GPRS网络与配电中心相连。
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。
凡电力局授权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SIM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北京飞旗公司提供的GPRS DTU。
3、用户登记：符合电力局的规定。
推荐省级配电中心通过GPRS专线接入到移动GPRS网，这种方式成本虽高，但安全性高、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WTE0401G或者WTE0601G GPRS DTU和该主机进行通信。

（三）产品特性
系统采用WTE0401G GPRS DTU ，WTE0601G GPRS DTU。该DTU是一款基于移动2.5G GPRS网络平台、主要由GPRS无线通信模块、数据处理和通信控制电路、接口控制电路和电源等部分组成。无线通信模块采用SIMCOM公司的GPRS模块，具有无线空中接口和串行通信接口，能完成射频（RF）信号和基带信号的处理；终端控制器采用ATMEL公司的工业级ARM处理器，并在此平台上移植了嵌入式操作系统和相关的网络协议软件，运行稳定可靠、能实时高效地处理多个系统任务。接口控制电路能支持RS232、RS485、以太网、SIM卡等多种设备接口，终端通信时的最大功耗为2A，空闲时仅为20mA。机卡分离的即插即用型终端，内置TCP/IP/UDP协议栈，数据传输速率最高达115.2Kbps。支持永远在线，可通过AT命令进行远程控制，采用简单而有效的加密/解密方法，提供一定级别的安全性。支持话音业务、电路型数据业务和分组数据业务，提供音频接口，方便维护操作；支持双音多频（DTMF），支持全速率、增强型全速率和半速率；支持定点发送方式和小区广播方式的短消息业务；可以快速建立高速的Internet连接，可根据用户要求进行协议转换，完成透明数据传输，支持专用协议的开发，实现与用户专用数据源的对接。

基本功能 支持多数据中心
使用方便、灵活、可靠
支持点对点、点对多点对等数据传输
支持双频GSM/GPRS
短消息数据备用通道
标准的AT命令界面
STM卡特殊功能配置
支持RS-232/485标准串口
数据终端永远在线
通过串口进行软件升级
支持A5/1&A5/5加密算法
支持图形界面远程配置与维护
增强功能 自诊断与串口告警输出
透明数据传输与协议转换
EMC抗干扰设计，适合电磁恶劣环境应用
支持虚拟数据专用网
极好的低温和高温工作性能

（四）安全措施
由于电力远程抄表系统的特殊性，本系统需要极高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卡的唯一性，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，只有属于指定行业的SIM卡才能访问专用APN。普通手机号的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。应用GPRS远程自动抄表后，勿需人工上门，杜绝了人为因素在抄表收费中的失误，避免电费漏失，为电力部节约人力资源，从而有不可估量的经济效益，同时为电力部门提供了用户用电量及缴费情况的查询，从而避免“关系电、权利电、人情电”，对改善服务质量，提高电力部门形象，具有明显的社会效益。
综上所述，GPRS远程自动抄表在电力管理自动化中应用是非常适合我国国情的，充分利用现有资源和技术，GPRS远程自动抄表系统必将在城乡电网中大放异彩，为电力部门创造出更加辉煌的业绩。