前言
解決當(dāng)前我國電力抄表領(lǐng)域存在的估抄、漏抄,、錯(cuò)抄以及抄表不及時(shí)等現(xiàn)象,將電表數(shù)據(jù)的采集由傳統(tǒng)的人工抄表轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)抄表是我國電力行業(yè)亟待解決的重大難題,。
自動(dòng)抄表系統(tǒng)目前主要采用有線通信技術(shù)和電力線載波通信技術(shù)。有線通信技術(shù)作為傳統(tǒng)方法,系統(tǒng)的穩(wěn)定性很好,但鋪線工程量大,容易被人為損壞,而且如果居民樓建成后,再在墻壁表面拉線,居民難以接受,。電力線載波抄表在國內(nèi)也始終沒有得到大范圍應(yīng)用,其主要原因是國內(nèi)電力線路本身所帶的大量諧波干擾問題沒有得到很好解決,在數(shù)據(jù)傳送過程中,經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)碼,、丟碼的情況,使數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大誤差,。隨著無線通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展,，同時(shí)伴隨著數(shù)字化程度的提高,，無線遠(yuǎn)程控制及無線遠(yuǎn)程抄表已經(jīng)成為未來電力管理的必然選擇,。

GPRS通信技術(shù)簡(jiǎn)介
通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新無線數(shù)據(jù)傳數(shù)業(yè)務(wù),，目的是給移動(dòng)用戶提供高速無線IP或X.25服務(wù)。在此信道上提供TCP/IP連接,，可以用于INTERNET連接,、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。GPRS與其他無線方式的應(yīng)用比較如下：

GPRS理論帶寬可達(dá)171.2Kbit/s,，實(shí)際應(yīng)用帶寬大約在40～100Kbit/s,，GPRS采用分組交換技術(shù)，每個(gè)用戶可同時(shí)占用多個(gè)無線信道,，同一無線信道又可以由多個(gè)用戶共享,，資源被有效的利用。GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù),，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源,。GPRS永遠(yuǎn)在線，按流量計(jì)費(fèi),，從而提供了一種高效,、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的,、突發(fā)性的和頻繁的,、點(diǎn)多分散、中小流量的數(shù)據(jù)傳輸,，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸,。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)
GPRS電力遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)由電表數(shù)據(jù)采集部分、GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端（DTU）,、電力局的配電數(shù)據(jù)中心三大塊組成,，電表數(shù)據(jù)通過中國移動(dòng)的GPRS/GSM 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。居民小區(qū)的所有電表首先連接到電表集中器,，居民用戶的用電數(shù)據(jù)由復(fù)費(fèi)率電表通過串口傳到電表集中器,，電表集中器通過串口與 GPRS 透明數(shù)據(jù)傳輸終端（DTU）連接，電表數(shù)據(jù)經(jīng)過協(xié)議封裝后發(fā)送到中國移動(dòng)的GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),，通過GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和INTERNET公網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送至配電數(shù)據(jù)中心,，實(shí)現(xiàn)電表數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線連接。

圖：GPRS電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)示意圖

在網(wǎng)絡(luò)上兩臺(tái)主機(jī)要實(shí)現(xiàn)直接通訊(不通過中轉(zhuǎn))必要條件是：至少有臺(tái)主機(jī)IP 地址具有固定性和唯一性,。安裝普通SIM卡的GPRS通訊模塊的IP地址是隨機(jī)的,，同時(shí)考慮到大部分用戶的上位機(jī) IP 地址也是隨機(jī)的,，所以系統(tǒng)通過具有固定IP地址的網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器來負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路建立和數(shù)據(jù)收發(fā)的透明中轉(zhuǎn)，完成系統(tǒng)通訊的基礎(chǔ)條件,。網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器可采用ADSL,、LAN等INTNERNET公網(wǎng)連接。上位機(jī)建立在局域網(wǎng)內(nèi),，增加系統(tǒng)的安全性,。
啟動(dòng) GPRS 數(shù)據(jù)傳輸終端后，它會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定在其內(nèi)部的 IP 地址或域名來主動(dòng)訪問網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器,，通過代理服務(wù)器和監(jiān)控中心建立 TCP/IP,，當(dāng)主站要向某個(gè)監(jiān)控終端提出數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，它會(huì)根據(jù)IP地址和ID號(hào)來找到的終端,，將命令下發(fā)到該終端,，終端響應(yīng)后通過GRPS數(shù)據(jù)傳輸終端把數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器端口，通過端口映射轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控中心主站,，完成系統(tǒng)的一次通訊過程,。
現(xiàn)今，由于移動(dòng)公司可以通過為客戶開通特定的APN 和發(fā)行特殊的SIM卡,，使得用這張 SIM 卡獲得的動(dòng)態(tài)IP 地址每一次都不變,。也就是說可以做到 SIM卡和IP地址綁定，同時(shí)監(jiān)控中心主站也可以通過專線方式直接接入 GPRS 移站,，并獲得一個(gè)固定的 IP 地址,，這樣，GPRS 無線數(shù)據(jù)終端無需路由到 Internet網(wǎng)絡(luò),，采用這種方式組成點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)具有實(shí)時(shí)性好,、安全性高的特點(diǎn)，但相對(duì)系統(tǒng)通過Internet(CMNET),，用戶的實(shí)現(xiàn)成本費(fèi)用相對(duì)較高,。

系統(tǒng)功能
系統(tǒng)功能主要由系統(tǒng)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集,、資料錄入,、用量查詢、用電監(jiān)控,、異常分析,、報(bào)表生成、系統(tǒng)維護(hù),、計(jì)費(fèi)業(yè)務(wù),、自動(dòng)報(bào)警n個(gè)部分組成。
1、系統(tǒng)設(shè)置：系統(tǒng)設(shè)置主要進(jìn)行系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的建立和初始參數(shù)設(shè)置,，包括集中器設(shè)置,，包括設(shè)置抄表日，凍結(jié)表的時(shí)間等,。
2,、數(shù)據(jù)采集：數(shù)據(jù)采集主要進(jìn)行廣播抄表點(diǎn)抄單表、全抄電表,、抄凍結(jié)數(shù)據(jù),、零點(diǎn)抄表和實(shí)時(shí)點(diǎn)抄。
3,、資料錄入：資料錄入主要進(jìn)行用戶,、表信息錄入、集中器資料錄入,。
4、系統(tǒng)維護(hù)：系統(tǒng)維護(hù)主要進(jìn)行事務(wù)日志年,、月,、日查詢、系統(tǒng)通訊和定時(shí)操作的設(shè)置,、系統(tǒng)操作員密碼和權(quán)限的管理,、數(shù)據(jù)安全備份維護(hù)。
5,、用量查詢：用量查詢主要進(jìn)行日用量日月,、年查詢，月用量月,、年查詢,，年用量年查詢、凍結(jié)數(shù)據(jù)查詢分析,。具體的查詢時(shí)間可由查詢的時(shí)間來調(diào)整確定,。
6、用電監(jiān)控：用電監(jiān)控主要是實(shí)時(shí)監(jiān)控電表狀態(tài),，控制用戶的上,、斷電操，檢測(cè) GPRS集中器和GPRS網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況,。
7,、報(bào)表生成：報(bào)表生成主要是生成日、月年用量報(bào)表和報(bào)表預(yù)覽打印,。
8,、自動(dòng)報(bào)警：開箱告警；停電告警,；逆相告警,；超溫告警,；過壓告警；過流告警,；過載告警,；傾斜或移動(dòng)報(bào)警等其他功能。

系統(tǒng)特點(diǎn)
GPRS無線電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)具備如下特點(diǎn)：
1,、可對(duì)電表設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制：
通過GPRS 雙向系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)對(duì)電表設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制,，進(jìn)行參數(shù)調(diào)整、開關(guān)等控制操作,。
2,、實(shí)時(shí)性強(qiáng)：
由于GPRS 具有實(shí)時(shí)在線特性，系統(tǒng)無時(shí)延,，無需輪巡就可以同步接收,、處理多個(gè)或所有數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)?？珊芎玫臐M足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求,。
3、集抄范圍廣：
GPRS 覆蓋范圍廣,，在無線GSM/GPRS 網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍之內(nèi),，都可以完成對(duì)集抄的控制和管理。而且,，擴(kuò)容無限制,，接入地點(diǎn)無限制，能滿足山區(qū),、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求,。
4、數(shù)據(jù)傳送速率高：
每個(gè)電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)每次數(shù)據(jù)傳輸量在10Kbps 之內(nèi),。GPRS 網(wǎng)絡(luò)傳送速率理論上可達(dá)171.2kbit/s,，目前 GPRS實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率在40Kbps左右，完全能滿足本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率（≥10Kbps）的需求,。
5,、系統(tǒng)的傳輸容量大：
配電數(shù)據(jù)中心要和每一個(gè)電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)保持實(shí)時(shí)連接。由于電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)數(shù)量眾多,，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，而GPRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。
6,、建設(shè)成本少低：
由于采用 GPRS 的無線公網(wǎng)平臺(tái),，只需安裝好設(shè)備就可以，不需要為遠(yuǎn)程抄表進(jìn)行專門布線，前期投資少,、見效快,，后期升級(jí)、維護(hù)成本低,；
7,、通信費(fèi)用低：
采用包月計(jì)費(fèi)方式，運(yùn)營成本低,。

系統(tǒng)典型應(yīng)用
1. 居民用戶抄表系統(tǒng)
a.電表：1.0級(jí)單相靜止式（電子式）電度表,，具有光耦脈沖輸出功能。
b.內(nèi)容：電量,；其他
c.形式：自動(dòng)抄表 ,；定時(shí)上報(bào)；實(shí)時(shí)查詢
d.告警功能：開箱告警,；停電告警

2.大集團(tuán)用戶抄表系統(tǒng)
a.電表：三相有功無功多功能表,，有功0.5級(jí)、無功2級(jí),，具有RS-485通訊接口,，電力部DL/T645通訊規(guī)約?；蛘呤褂茫喝嘤泄?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
b.內(nèi)容：實(shí)現(xiàn)電能量（有功、無功）的計(jì)量和功率因數(shù),、電壓,、電流、頻率等參數(shù)的測(cè)量,。
c.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、過壓告警,、過流告警,、過載告警、傾斜或移動(dòng)報(bào)警等其他功能,；
（12）遠(yuǎn)程控制斷電功能,；

3.變電站抄表系統(tǒng)
a.電表：三相有功無功多功能表。
b.內(nèi)容：
（1）電壓,、電流,；
（2）有功正、反向分時(shí)電量,；無功四象限分時(shí)電量,；
（3）有功正、反向分時(shí)最大需量及發(fā)生時(shí)間,；
（4）無功正,、反向分時(shí)最大需量及發(fā)生時(shí)間；
（5）斷相時(shí)間,、次數(shù)及斷相期間用電量,；
（6）負(fù)荷曲線。
c.形式：自動(dòng)抄表,；定時(shí)上報(bào),；實(shí)時(shí)查詢。
d.告警功能：開箱告警,；停電告警,；逆相告警；超溫告警,；過壓告警,； 過流告警,；過載告警；傾斜或移動(dòng)報(bào)警等其他功能,。
總結(jié)
對(duì)于電力部門來說,，抄表一直是一件非常頭疼的事情，需要投入大量的人力,、物力和財(cái)力,。因?yàn)殡姳頂?shù)量眾多，地理位置分散,，給工作人員帶來 極大的不方便,。采用GPRS網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信方法解決了此問題,，同時(shí)也解決了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通信問題,，比起其它有線通信方式有著不可比擬的優(yōu)越性。由于采用的是無線模式,，數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩缘玫搅撕艽蟮奶岣?。隨著GPRS網(wǎng)絡(luò)的逐漸完整和應(yīng)用技術(shù)的不斷成熟,，GPRS在其它工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用必將越來越廣闊。