GPRS電表遠程自動抄表系統(tǒng)應用方案

第一部分概述

隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，在原有的人工手動抄表中已經(jīng)發(fā)展到遠程智能抄表，通過現(xiàn)有的網(wǎng)絡智能化的從遠端把需要的數(shù)據(jù)采集到一起。在很多必須無人值守的設備或監(jiān)測點，不適合搭建有線通訊網(wǎng)絡，若采用光纖或電臺的方式實現(xiàn)無線通訊，不僅設備投入耗資巨大，而且不適應移動的需要。

隨著新一代移動通訊業(yè)務的產(chǎn)生和全面投入，無線移動數(shù)據(jù)通訊的應用也越來越廣泛。安全的數(shù)據(jù)傳輸和永遠在線特點，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、商務金融、移動辦公、零售服務等行業(yè)中的應用具有無可比擬的性價比優(yōu)勢。采用GPRS無線通訊網(wǎng)絡的移動IP通訊，既可獨立作為數(shù)傳通道，也可作為已經(jīng)架設光纖、數(shù)傳電臺等方式的輔助手段。

GPRS遠程抄表系統(tǒng)是廈門才茂通信科技有限公司和系統(tǒng)集成商合作開發(fā)的基于GPRS技術(shù)的用電管理自動抄表系統(tǒng)。它由電度表、CM3150 GPRS DTU、采集器及中心服務器組成。采集器實時采集用戶的用電數(shù)據(jù)，通過GPRS網(wǎng)絡把數(shù)據(jù)匯集到服務器。具有采集數(shù)據(jù)快速準確，能快速生成用電統(tǒng)計分析,交費單據(jù)等特點，與傳統(tǒng)的人工抄表、電話線抄表相比，極大地提高了效率。

本系統(tǒng)除了準確、實時抄表外，還提供了設備管理功能，如告警：開箱告警、停電告警、逆相告警、超溫告警、過載告警等；控制：對欠費用戶進行拉閘等。并提供停電數(shù)據(jù)保護功能，在停電48--72小時內(nèi)仍可抄表和監(jiān)控。本系統(tǒng)結(jié)合移動公司的短信平臺，在告警時，可根據(jù)具體內(nèi)容發(fā)短信給相關(guān)的管理人員。

本系統(tǒng)提供豐富的接口，可與電業(yè)系統(tǒng)的MIS系統(tǒng)鏈接或進行二次開發(fā)。

抄表軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫為ORACLE數(shù)據(jù)庫，運行于WIN98/2000/XP、NT的操作系統(tǒng)，易于使用。軟件所能管理的用戶數(shù)量沒有限制。

第二部分 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)由帶系統(tǒng)軟件的主站、廈門才茂CM3150EP GPRS DTU傳輸終端、采集器及電度表組成。手持終端是本系統(tǒng)的補充，在系統(tǒng)出現(xiàn)意外時進行人工抄表。

一、 數(shù)據(jù)中心主站

運行集中抄表系統(tǒng)的計算機（服務器或PC機）稱為主站，主站通過寬帶網(wǎng)絡與終端DTU相連。中心提供互聯(lián)網(wǎng)IP地址及互聯(lián)網(wǎng)出口（端口）。

中心條件

首先用一臺能上網(wǎng)的PC機，條件必須能讓外網(wǎng)訪問的到，如運行中心軟件的PC機在局域網(wǎng)里面，則要在局域網(wǎng)路由器做端口映射到本機PC，等這些條件具備之后在本機運行一個中心DEMO，開放一個端口，運行軟件等待DTU的連接。

系統(tǒng)軟件

抄表系統(tǒng)的核心部分是系統(tǒng)軟件，它遵循DL/T645部標通訊規(guī)約，并有擴展性。

抄表軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫為ORACLE數(shù)據(jù)庫，運行于WIN98/2000/XP、NT的操作系統(tǒng)，易于使用。軟件所能管理的用戶數(shù)量沒有限制。

系統(tǒng)的功能與特點有：

(一) 安全可靠：安全性由三方面構(gòu)成：第一，ORACLE數(shù)據(jù)庫是大型的、多用戶的數(shù)據(jù)庫，它的安全性高，允許多用戶同時使用同一數(shù)據(jù)庫而不會破壞完整性，用它來做抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)引擎可以保證數(shù)據(jù)的安全；第二，系統(tǒng)對用戶實現(xiàn)分級授權(quán)管理功能，通過檢查使用者的名字和授權(quán)密碼，賦予使用者相應的操作權(quán)，借鑒銀行系統(tǒng)的密碼管理模式限制無關(guān)人員改變數(shù)據(jù)庫和硬件設置。第三，防火墻功能及完善的數(shù)據(jù)備份功能，防備系統(tǒng)受到人為的惡意攻擊，數(shù)據(jù)備份功能確保在硬件系統(tǒng)故障時，也能隨時在新的硬件設備上數(shù)據(jù)無丟失地啟動抄表系統(tǒng)。

(二) 完善的系統(tǒng)日志：系統(tǒng)日志記錄了進入系統(tǒng)，離開系統(tǒng)，收費，設置硬件，改變運行參數(shù)操作等及操作者，操作時間，凡是改變數(shù)據(jù)庫的操作都被記錄下來。

(三) 抄表速度快：抄表快、數(shù)據(jù)準確，抄表時PC機只讀采集器的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸采用1200波特率，傳輸速度快，并對每個數(shù)據(jù)塊都有效驗碼，保證了傳輸?shù)臏蚀_性。

(四) 廣播對時功能：該功能使得系統(tǒng)中的所有電能表的時間基準與PC機保持一致，對時成功后，由電池供電的電能表內(nèi)部時鐘，不再需要PC機的干預。因此，只要保證在對時時刻，PC機的時間是正確的，以后在運行的過程中，改變PC機的時鐘并不會影響電能表的時間。

(五) 自動抄表功能：按照設置的抄表開始時間和抄表間隔，到預定的抄表時刻，系統(tǒng)便會依次主動發(fā)起去抄采集器或電表內(nèi)的數(shù)據(jù)。對于抄不上數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會自動補抄或人工發(fā)命令補抄。

(六) 電量凍結(jié)功能：可以方便地定義總表，安裝和刪除總表，給總表分配分表。通過安裝適當?shù)目偙恚Y(jié)合抄凍結(jié)數(shù)據(jù)功能，就可得某一特定的時刻的總表讀數(shù)，各分表的讀數(shù)（由此得到讀數(shù)和），就可以計算出某部分電路的電能損耗，為確定電費提供依據(jù)。

(七) 電費管理功能：收電費前，統(tǒng)一抄錄一次電費數(shù)據(jù)。當確保數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)反映最近的電表讀數(shù)后，利用程序中的功能自動計算出當月用電量和電費。交納電費時，只需輸入用戶號，當月用電量和電費由程序填寫。每筆電費都有詳細記錄，便于對帳。

(八) 設備管理功能，如告警：開箱告警、停電告警、逆相告警、超溫告警、過載告警、傾斜或移動報警等；控制：對欠費用戶進行拉閘等。并提供停電數(shù)據(jù)保護功能，在停電48--72小時內(nèi)仍可抄表和監(jiān)控。本系統(tǒng)結(jié)合移動公司的短信平臺，在告警時，可根據(jù)具體內(nèi)容發(fā)短信給相關(guān)的管理人員。

本系統(tǒng)適應范圍廣泛，單相版的軟件可用于小區(qū)管理，網(wǎng)絡版的軟件可用于供電公司實現(xiàn)一座城市或地區(qū)的用電管理。

二、終端設備---采用廈門才茂通信科技有限公司CM 3150EP GPRS DTU
CM3150EP GPRS DTU采用ARM9高性能工業(yè)級嵌入式處理器，以實時操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺,超大內(nèi)存,內(nèi)嵌自主知識產(chǎn)權(quán)的TCP/IP協(xié)議棧。為用戶提供高速，穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)終端永遠在線，多種協(xié)議轉(zhuǎn)換的虛擬專用網(wǎng)絡。針對網(wǎng)絡流量控制的用戶，產(chǎn)品支持語音，短信，數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以 及超時自動斷線的功能。同時也支持雙數(shù)據(jù)中心備份，以及多數(shù)據(jù)中心同步接收數(shù)據(jù)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)。

產(chǎn)品實物圖（CM3150EP）

一、無線參數(shù)
1、 支持EGSM900/GSM1800無線網(wǎng)絡
2、 GPRS multi-slot class 10
3、 編碼方案：CS1~CS4
4、 符合SMG31bis技術(shù)規(guī)范
5、 Compliant to GSM phase 2/2+
6、 支持數(shù)據(jù)、語音、短信和傳真

二、硬件系統(tǒng)
1、 CPU：工業(yè)級高性能ARM9嵌入式處理器，帶內(nèi)存管理MMU,200MPS, 16KB Dcache,16KB Icache
2、 FLASH：8MB，可擴充到32MB
3、 SDRAM：64MB，可擴充到256MB
4、 接口：

3150P:

1個RS485串口（根據(jù)需要，可支持RS422/RS232/TTL），

串口速率： 110bps ~ 230400bps

數(shù)據(jù)位支持： 8位 或 7位

奇偶校驗位： 無 或 奇數(shù)校驗 或 偶數(shù)校驗

停止位： 1位 或 2位

流 控： 無 或 RTS/CTS

3150EP:

1個RS485接口（根據(jù)需要，可支持RS232/422）

串口速率： 110bps ~ 230400bps

數(shù)據(jù)位支持：8位 或 7位

奇偶校驗位：無 或 奇數(shù)校驗 或 偶數(shù)校驗

停止位： 1位 或 2位

流 控： 無 或 RTS/CTS

控制口：

RS-232, 115200 bps, 8 data bits,1 stop bit, no parity (8N1)

指示燈：具有電源、通信及在線指示燈。

天線接口：標準SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。

UIM卡接口：3V/5V標準的推桿式用戶卡接口。

電源接口：標準的3芯火車頭電源插座。

語音接口：標準的耳機麥克風接口。
5、 供電：
外接電源：DC 9V 500mA

寬電壓供電：DC 5-32V

通信電流：350mA

待機電流：35mA
6、 尺寸：
外形尺寸：92.7x61.3x23 mm（不包括天線及固定件）

7、 其他參數(shù):
工作環(huán)境溫度 -25~+65ºC

儲存溫度 -40~+85ºC

相對濕度 95%(無凝結(jié))

三、軟件功能
1. TCP/UDP透明數(shù)據(jù)傳輸；支持多種工作模式。心跳包技術(shù)。
2. 智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設備永遠在線。
3. 支持RSA，RC4加密算法
4. 支持虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠
5. 支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)（APN/VPDN）
6. 支持數(shù)據(jù)中心動態(tài)域名和IP地址訪問
7. 支持DNS動態(tài)獲取，防止DNS服務器異常導致的設備當機。
8. 支持雙數(shù)據(jù)中心備份
9. 支持多數(shù)據(jù)中心同時接受數(shù)據(jù)
10. 支持短信、語音、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時斷開網(wǎng)絡連接。
11. 支持短消息備份及告警。
12. 多重軟硬件看門狗
13. 數(shù)據(jù)包傳輸狀態(tài)報告。
14. 標準的AT命令界面
15. 可以用做普通撥號MODEM
16. 支持telnet功能。
17. 支持遠程配置，遠程控制
18. 通過串口軟件升級
19. 同時支持LINUX、UNIX和WINDOWS操作系統(tǒng)

DTU在應用之前首先要進行設置，通過光盤配套的參數(shù)配置軟件設置好數(shù)據(jù)中心的IP和端口及其它參數(shù)的設置，設置好之后串口和采集器串口對接， DTU上電之后根據(jù)事先設置好的中心IP和端口進行連接，成功連接到中心軟件后即可雙向透明傳輸數(shù)據(jù)。

采集器：收集電表數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)中心，它連接主站和電度表。

電度表：計量并顯示用戶的用電情況，將用電信息通過采集器傳輸?shù)紾PRS傳輸終端。

這三個主要的組成部份是相互關(guān)聯(lián)的主從關(guān)系。整個結(jié)構(gòu)如下圖所示：

根據(jù)抄表對象的不同我們設計以下三種抄表模式

1.1 居民用戶抄表系統(tǒng)

1、電表：1.0級單相靜止式（電子式）電度表，具有光耦脈沖輸出功能。

2、采集器：

（1）24個I/O口，可帶24戶電度表

（2）停電數(shù)據(jù)保護

（3）帶后備電源，停電后仍可抄表

3、抄表內(nèi)容：

（1）電量

（2）其他

4、抄表形式：

（1）自動抄表

（2）定時上報

（3）實時查詢

5、告警內(nèi)容：

（1）開箱告警

（2）停電告警

1、可增加遠程控制拉閘功能，電能表要增加內(nèi)置繼電器。

2、技術(shù)指標：

（1）系統(tǒng)容量：

采集器容量：最多接24塊電表；

系統(tǒng)容量：原則上不受限制，實際可根據(jù)需要和主站電腦的容量確定；

（2）通信距離：

采集器與電表：采用雙芯多股線，對于機械表，距離≤500m；對于電子式電表，距離 ≤50m。

主站與采集器：采用GPRS網(wǎng)絡作為通信介質(zhì)，距離不受限制；

（3）通信成功率:

主站與采集器之間，采用基于可靠連接的TCP/IP協(xié)議，通信成功率為100%。

1.2 大集團用戶抄表系統(tǒng)

1、電表：

A）三相有功無功多功能表，有功0.5級、無功2級，具有RS485通訊接口，電力部DL/T645通訊規(guī)約；

B）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(guī)約， 實現(xiàn)電能量（有功、無功）的計量和功率因數(shù)、電壓、電流、頻率等參數(shù)的測量；

2、采集器：

（1）帶一個與終端通訊的RS485接口，三個用于報警監(jiān)測的開關(guān)量輸入口和三個用于遠程控制的模擬量輸出口；

（2）支持部標通信規(guī)約；

（3）停電數(shù)據(jù)保護；

（4）控制輸出（用于遠程控制拉閘或其他功能）；

（5）帶后備電源，停電后仍可抄表；

3、系統(tǒng)功能

（1）設置電能表的參數(shù)，讀取各種計量和管理數(shù)據(jù)；

（2）抄表數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、查詢、備份、報表、圖表生成；

（3）廠站管理；

（4）自動抄表、定時上報、實時查詢等；

（5）掉電數(shù)據(jù)保存；

（6）瞬時量數(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）實時報警；

（10）根據(jù)線路上的表計關(guān)系計算線路損耗；

（11）可提供多路模擬量、開關(guān)量輸入，實現(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、傾斜或移動報警等其他功能；

（12）遠程控制斷電功能；

（13）采集的參數(shù)豐富，如：

◆ 當前、上月、正向有功、反向有功、無功四象限的總及尖、峰、平、谷四費率電量；

◆ 正向、反向、有功、無功的最大需量及最大需量發(fā)生時間；

◆ 有功功率、無功功率、三相電壓、三相電流、功率因數(shù)；

◆ 感想失壓累計次數(shù)、失壓累計時間、集抄器停電起止時間等；

◆ 單位時間負荷曲線、三相電流曲線、三相電壓曲線、有功功率曲線、無功功率曲線、功率因數(shù)曲線；

4、技術(shù)指標：

（1）系統(tǒng)容量：

采集器容量：最多接255塊電表；

系統(tǒng)容量：原則上不受限制每表一號，實際可根據(jù)需要和主站電腦的容量確定；

（2）通信距離：

采集器與電表：采用RS485接口及屏蔽雙絞線，距離≤500m。

主站與采集器：采用無線網(wǎng)絡作為通信介質(zhì)，距離不受限制；

（3）通信成功率:

主站與CM 3150P GPRS DTU之間，采用基于可靠連接的TCP/IP協(xié)議，通信成功率為100%；

（4）完全符合IEC1107標準及國電公司DL/T645《多功能電能表通訊規(guī)約》；

（5）工作電源：交流220V±20%，50Hz；

（6）通信速率：1200bps～33.6kbps；

（7）采集器功耗：≤1.5W

（8）工作環(huán)境條件：溫度：-10℃～50℃，相對濕度：≤90%；

（9）耐壓強度：2KV；絕緣電阻：2M歐姆；

（10）電表數(shù)據(jù)抄收率、可靠性和讀數(shù)準確率達到100%。

1.3 變電站抄表系統(tǒng)

1、電表：三相有功無功多功能表。

2、采集器：

（1）帶一個RS485通訊口，三個開關(guān)量和三個模擬量；

（2）支持部標通信規(guī)約；

（3）停電數(shù)據(jù)保護；

（4）控制輸出；

（5）帶后備電源，停電后仍可抄表。

3、抄表內(nèi)容：

（1）電壓、電流；

（2）有功正、反向分時電量；無功四象限分時電量；

（3）有功正、反向分時最大需量及發(fā)生時間；

（4）無功正、反向分時最大需量及發(fā)生時間；

（5）斷相時間、次數(shù)及斷相期間用電量；

（6）負荷曲線。

4、抄表形式：

（1）自動抄表；

（2）定時上報；

（3）實時查詢。

5、告警內(nèi)容：

（1）開箱告警；

（2）停電告警；