第一部分 概述
隨著(zhù)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)展到遠程智能抄表，通過(guò)現有的網(wǎng)絡(luò )智能化的從遠端把需要的數據采集到一起，那么，在很多必須無(wú)人值守的設備或監測點(diǎn)，不適合搭建有線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò )。若采用光纖或電臺的方式實(shí)現無(wú)線(xiàn)通訊，不僅設備投入耗資巨大，而且不適應移動(dòng)的需要。
隨著(zhù)新一代移動(dòng)通訊業(yè)務(wù)的產(chǎn)生和全面投入，無(wú)線(xiàn)移動(dòng)數據通訊的應用也越來(lái)越廣泛。安全的數據傳輸和永遠在線(xiàn)特點(diǎn)，配合按流量收費的資費方式，使GPRS通訊在工業(yè)控制、環(huán)境保護、道路交通、商務(wù)金融、移動(dòng)辦公、零售服務(wù)等行業(yè)中的應用具有無(wú)可比擬的性?xún)r(jià)比優(yōu)勢。采用GPRS無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò )的移動(dòng)IP通訊，既可獨立作為數傳通道，也可作為已經(jīng)架設光纖、數傳電臺等方式的輔助手段。
GPRS遠程抄表系統是廈門(mén)四信通信科技有限公司和系統集成商合作開(kāi)發(fā)的基于GPRS技術(shù)的用電管理自動(dòng)抄表系統。它由電度表、F2103 GPRS IP MODEM、采集器及中心服務(wù)器組成。采集器實(shí)時(shí)采集用戶(hù)的用電數據，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )把數據匯集到服務(wù)器。具有采集數據快速準確，能快速生成用電統計分析,交費單據等特點(diǎn)，與傳統的人工抄表、電話(huà)線(xiàn)抄表相比，極大地提高了效率。
本系統除了準確、實(shí)時(shí)抄表外，還提供了設備管理功能，如告警：開(kāi)箱告警、停電告警、逆相告警、超溫告警、過(guò)載告警等；控制：對欠費用戶(hù)進(jìn)行拉閘等。并提供停電數據保護功能，在停電48--72小時(shí)內仍可抄表和監控。本系統結合聯(lián)通公司的短信平臺，在告警時(shí)，可根據具體內容發(fā)短信給相關(guān)的管理人員。
本系統提供豐富的接口，可與電業(yè)系統的MIS系統鏈接或進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。
抄表軟件系統數據庫為ORACLE數據庫，運行于WIN98/2000/XP、NT的操作系統，易于使用。軟件所能管理的用戶(hù)數量沒(méi)有限制。
第二部分 項目分析
本系統由電度表，采集器，F2103 GPRS IP MODEM傳輸終端，帶系統軟件的主站組成。手持終端是本系統的補充，在系統出現意外時(shí)進(jìn)行人工抄表。
2.1系統組成
2.1.1 電能表： A）三相有功無(wú)功多功能表，有功0.5級、無(wú)功2級，具有RS485通訊接口，電力部DL/T645通訊規約�；蛘呤褂茫築）三相有功復費率表，有功1級，具有RS-485通訊接口，電力部DL/T645通訊規約。
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(hù)電度表，停電數據保護，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(mén)四信的F2103，實(shí)時(shí)永久在線(xiàn)，內嵌自主知識產(chǎn)權的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，支持虛擬數據專(zhuān)用網(wǎng)。
2.1.4 中心軟件系統：基于ORACLE數據庫的抄表軟件，用戶(hù)數量無(wú)限制，安全可靠，運行和處理速度快 ，功能豐富完善。
系統總架構
多個(gè)電表通過(guò)RS485通信接口把電表數據傳到采集集中器上，采集集中器通過(guò)RS485通信接口和四信通信的IP modem（F2103）連接，遠程數據中心服務(wù)器可以使用APN專(zhuān)線(xiàn)或普通ADSL等作為網(wǎng)絡(luò )接入。當F2103通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )連接到遠程數據中心服務(wù)器主機，建立透明數據通道后，采集終端產(chǎn)生的數據只要送到串口，F2103就會(huì )把收到的數據原封不動(dòng)地發(fā)送到數據中心服務(wù)器主機；同時(shí)服務(wù)器主機下發(fā)的命令通過(guò)通道傳輸到F2103后，F2103通過(guò)串口送到采集終端，從而實(shí)現了數據雙向透明傳輸。系統拓撲圖如下圖所示：
2.3系統功能
（1）設置電能表的參數，讀取各種計量和管理數據；
（2）抄表數據的統計、查詢(xún)、備份、報表、圖表生成；
（3）廠(chǎng)站管理；
（4）自動(dòng)抄表、定時(shí)上報、實(shí)時(shí)查詢(xún)等；
（5）掉電數據保存；
（6）瞬時(shí)量數據的綜合處理；
（7）系統數據備份、存檔和向外輸出數據；
（8）歷史數據事件記錄功能；
（9）實(shí)時(shí)報警；
（10）根據線(xiàn)路上的表計關(guān)系計算線(xiàn)路損耗；
（11）可提供多路模擬量、開(kāi)關(guān)量輸入，實(shí)現開(kāi)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)報警等其他功能；
（12）遠程控制斷電功能；
（13）采集的參數豐富，如：a.當前、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；d失壓累計次數、失壓累計時(shí)間、集抄器停電起止時(shí)間等；e單位時(shí)間負荷曲線(xiàn)、三相電流曲線(xiàn)、三相電壓曲線(xiàn)、有功功率曲線(xiàn)、無(wú)功功率曲線(xiàn)、功率因數曲線(xiàn)。
第三部分 項目架構實(shí)施
3.1 傳輸模塊與采集終端連接
四信的F2103無(wú)線(xiàn)傳輸模塊同時(shí)支持RS232/485接口，可通過(guò)RS232/485與終端通訊。本系統采用的是485的接口方式。F2103和采集器的接線(xiàn)線(xiàn)序如下：
3.2 數據中心網(wǎng)絡(luò )接入方式分析
APN專(zhuān)線(xiàn)接入
中心采用APN專(zhuān)線(xiàn)， 所有點(diǎn)都采用內網(wǎng)固定IP，客戶(hù)中心通過(guò)一條2M APN專(zhuān)線(xiàn)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(hù)分配專(zhuān)用的APN，普通用戶(hù)不得申請該APN。用于GPRS專(zhuān)網(wǎng)的SIM卡才能進(jìn)入專(zhuān)網(wǎng)APN，防止其他非法用戶(hù)的進(jìn)入。
用戶(hù)在內部建立RADIUS服務(wù)器，作為內部用戶(hù)接入的遠程認證服務(wù)器（或在A(yíng)PN路由器內，啟用路由器本地認證功能）。只有通過(guò)認證的用戶(hù)才允許接入，用以保證用戶(hù)內部安全。
用戶(hù)在內部建立DHCP服務(wù)器（或在A(yíng)PN路由器內，啟用DHCP功能），為通過(guò)認證的用戶(hù)分配用戶(hù)內部地址。
移動(dòng)終端和服務(wù)器平臺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(zhuān)線(xiàn)接入的方式，在實(shí)時(shí)性，安全性和穩定性表現優(yōu)異，適合于安全性要求較高、數據點(diǎn)比較多、實(shí)時(shí)性要求較高的應用環(huán)境。在資金允許的情況下之最佳組網(wǎng)方式。
ADSL撥號連接（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�(hù)先與DNS服務(wù)商聯(lián)系開(kāi)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約公網(wǎng)固定IP的費用，但穩定性受制于DNS服務(wù)器的穩定，所以要尋找可靠的DNS服務(wù)商。此種方案適合小規模應用。
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運營(yíng)商申請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。雖然申請固定IP費用比較貴，但其運行可靠穩定，組網(wǎng)方式簡(jiǎn)易方便，深受廣大用戶(hù)的青睞，一般推薦此種方案。
3.3 無(wú)線(xiàn)數據傳輸方式
傳輸設備采用廈門(mén)四信的F2103，其功能齊全，性能穩定，簡(jiǎn)單易用，它是一款工業(yè)級別的無(wú)線(xiàn)傳輸終端，已經(jīng)廣泛地應用在各種各樣的工業(yè)，金融場(chǎng)合。
終端設備和傳輸設備連接好后，設置好各種通訊參數，工作模式后，在傳輸設備F2103中填入數據中心的地址和應用程序的端口號。這樣當終端設備數據傳給傳輸設備F2103，F2103就會(huì )把數據透明地傳輸到中心。
終端設備支持多種中心模式（主備中心，多中心），多種激活模式（電話(huà)，短信，數據），多種工作模式（TCP，UDP，telnet等），方便用戶(hù)組網(wǎng)和各種系統需求。心跳包機制，注冊包機制，數據幀可控，重連機制等多種機制不僅保證設備實(shí)時(shí)在線(xiàn)，而且穩定可靠，同時(shí)方便客戶(hù)根據現場(chǎng)的情況，來(lái)設置各種傳輸參數，進(jìn)而達到最佳效果。
3.4 數據中心軟件平臺構建
抄表系統的核心部分是系統軟件，它遵循DL/T645部標通訊規約，并有擴展性。
具有四信通信的GPRS無(wú)線(xiàn)模塊的中心端軟件建有多種方式，對于傳入數據的方式的不同，我們提供不同的軟件來(lái)幫助客戶(hù)快速地實(shí)現中心端的數據接收和現場(chǎng)設備的管理。
目前四信提供三種方式的中心接口：
首先是對于組態(tài)軟件，目前很多組態(tài)軟件廠(chǎng)家已經(jīng)集成了四信通信的驅動(dòng)了，可以直接配置使用；其次對于原本是讀串口的程序，為了兼容原來(lái)的系統而不做開(kāi)發(fā)工作，我們提供一個(gè)虛擬串口軟（TCP2COM）；最后是對于想開(kāi)發(fā)自己獨有的數據中心軟件的客戶(hù)，會(huì )提供一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫及四信公司的測試版數據中心軟件，不僅開(kāi)放源碼還全程協(xié)助客戶(hù)進(jìn)行自己數據中心軟件和功能的開(kāi)發(fā)�？蛻�(hù)可能通過(guò)動(dòng)態(tài)鏈接庫快速開(kāi)發(fā)一個(gè)靈活的，穩定的，功能齊全的終端管理和數據交互的中心軟件。
如下是該系統的中心站軟件：第一個(gè)圖式web界面的，第二個(gè)圖是用VB開(kāi)發(fā)的中心站。
在系統安全方面，本公司除了采用大型、多用戶(hù)的ORACLE數據庫、系統對用戶(hù)實(shí)現分級授權管理和提供防火墻功能及完善的數據備份功能外，對網(wǎng)絡(luò )無(wú)線(xiàn)數據監控中心還提供了安全技術(shù)解決方案，以確保數據安全可靠。
三．設備的特點(diǎn)和參數
1.電能表
DTS866型三相四線(xiàn)電子式有功電子式電能表，使用在供電部門(mén)、工廠(chǎng)、企業(yè)、商業(yè)、農業(yè)的動(dòng)力、照明設備的有功電能計量。用于計量頻率為50Hz的交流三相有功電能,并電量采用計度器顯示，讀數直觀(guān)便于抄表,本儀表可擴展紅外和RS485通訊功能，為三相電能測量提供先進(jìn)、可靠的計量工具。本儀表符合標準DL/T 645-1997《多功能表通訊規約》和GB/T 17215.321-2008《1級和2級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)操作系統為軟件支撐平臺，內嵌自主知識產(chǎn)權的TCP/IP協(xié)議棧。為用戶(hù)提供高速，穩定可靠，數據終端永遠在線(xiàn)，多種協(xié)議轉換的虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )。針對網(wǎng)絡(luò )流量控制的用戶(hù)，產(chǎn)品支持語(yǔ)音，短信，數據觸發(fā)上線(xiàn)以及超時(shí)自動(dòng)斷線(xiàn)的功能。同時(shí)也支持雙數據中心備份，以及多數據中心同步接收數據等功能。公司產(chǎn)品已廣泛應用于金融，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：
智能防掉線(xiàn)，支持在線(xiàn)檢測，在線(xiàn)維持，掉線(xiàn)自動(dòng)重撥，確保設備永遠在線(xiàn)。
支持RSA，RC4加密算法
支持虛擬數據專(zhuān)用網(wǎng)（APN）
透明數據傳輸與協(xié)議轉換，支持多種工作模式
支持數據中心動(dòng)態(tài)域名和IP地址訪(fǎng)問(wèn)
支持雙數據中心備份
支持多數據中心
支持短信、語(yǔ)音、數據等喚醒方式以及超時(shí)斷開(kāi)網(wǎng)絡(luò )連接。
支持短消息備份及告警。
多重軟硬件看門(mén)狗
數據包傳輸狀態(tài)報告。
標準的AT命令界面
可以用做普通撥號MODEM
支持telnet功能。
支持遠程配置，遠程控制
通過(guò)串口軟件升級
同時(shí)支持LINUX和WINDOWS操作系統
四．總結
GPRS電力遠程抄表系統采用廈門(mén)四信通信的F2103 GPRS傳輸終端，實(shí)現了實(shí)時(shí)在線(xiàn)，永遠在線(xiàn)，穩定可靠的數據傳輸。在成熟的GPRS網(wǎng)絡(luò )上構建無(wú)線(xiàn)數據網(wǎng)絡(luò )，使在電力遠程抄表實(shí)現無(wú)線(xiàn)數據傳輸的成本和技術(shù)大為降低。而且廈門(mén)四信通信的F2103 GPRS傳輸終端工業(yè)級設計，組網(wǎng)靈活，安全可靠，實(shí)時(shí)在線(xiàn)的特點(diǎn)很適合運用在電力行業(yè)。
滬公網(wǎng)安備31010802001143號
