GPRS無線遠程電站儀表監控

概述
隨著電力城網、農網改造的逐步完善，一戶一表工程、抄表到戶工作的完成，對線損管理、提高供電質量、保證供電的可靠性、安全性提出了新的要求。近年來國民經濟繼續保持了持續快速健康發展的良好態勢，全社會用電量也保持上升的趨勢。近兩年的電力行業體制改革和系統出現電源性缺電現象，全國大部分地區錯峰用電的情況下，簡單的電能計量已不能滿足對配變的監測管理。反而對配變的運行狀況的實時測控提出了新的需求。同時對用電營銷管理的科學化和電力需求側管理(DSM)的智能化需求，要求對配變低壓側進行準確和科學的智能監控，掌握配變的運行狀況并根據需求進行合理管理，改善供電質量。
XX電業局現有七個變電所，擔負著XX縣等區域的民用供電和工商企事業單位的供電任務，電力銷售是企業的主要經濟效益來源，用戶的電量數據是收費和系統控制的主要依據，因此計量信息工作是生產經營環節中重要的基礎工作，它的準確性、可靠性、及時性直接影響著企業的經濟效益。
通過對電力網的實時監控，可以及時掌握電力的運行情況，防止電力負荷嚴重超載導致設備的燒毀、三相負載嚴重不平衡導致的損壞，電力長期輕負荷運行導致的不經濟運行狀態和大量感性負載運行導致的功率因數過低、高線損等。對電力運行實時監測、抄取、分析、處理和控制，可以及時調整電力運行狀態，合理配置電力容量，調整智能無功補償控制等，保證電力安全、穩定、高效的運行。完善、科學、準確的對電力實時監控，為電力自動化管理提供可靠的運行數據和歷史資料，有效降低線損，為負荷預測、線損分析、電力需求管理提供準確的數據；準確打擊竊電，負荷預測指導擴容安裝等；為用電情況、用電性質及用電負荷的增長趨勢分析，在進行系統增容、配變布點選擇等規劃工作提供科學的數據；同時提高工作效率，降低勞動成本，科學提高電力管理的自動化水平。
這些特點適合于提高企業計量信息的及時性、可靠性、準確性和實現企業生產管理的信息化。通過對技術先進性、系統兼容性、擴展性、網絡覆蓋范圍、企業的投資規模和效益等幾個方面對比分析，廣泛查詢技術資料，決定采用中國移動的GPRS網絡作為通訊傳輸媒介。
選擇GPRS的優勢
選擇合適的傳輸系統是系統構造的基礎。GPRS是通用分組無線業務(General Packet Radio Service)的英文簡稱，是為GSM 用戶提供分組形式的數據業務而在現有系統上發展起來的，它允許用戶在端到端分組轉移模式下發送和接收數據，不需要利用電路交換模式的網絡資源，特別適用于電力網監控這種間斷的、突發的和頻繁的少量數據傳輸。
GPRS技術從實驗室研究、地區范圍內試用到正式商用，經過了長時間的完善，技術先進、可靠；GPRS設備數據監控終端傳輸設備一開機就能自動附著到GPRS網絡上，與數據中心實時在線進行實時數據通訊、高速傳輸、可靠性高；GPRS網絡覆蓋全球，不存在信號盲區。按照流量收費，沒有數據流量的傳遞時不收費用，計費合理、科學；企業運行投資小，效益高。
系統結構

考慮到終端用戶數量的可擴充性，又不失其對性能的考慮，系統采用松散耦合的服務器/客戶端模式。單臺服務器（未來可擴充為服務器集群）作為系統的數據收發管理中心，負責對終端用戶的狀態進行監控、采集、查詢；無線客戶終端的本地服務程序自動通過網絡鏈路與服務器端中心系統保持通訊，自動收發用戶提交和接收的數據。
根據以上功能需求，設計系統結構如下圖：

如上圖所示，服務器端結構采用當前運用最多、最成熟的三層分布式結構。這種結構方式把數據層、業務邏輯層、應用層完全隔離開，嚴格對各層的接口進行封裝，各層之間全部進行權限驗證，實現了物理鏈路的透明，并且保證數據的安全傳輸。這種服務器結構當前已經被運用在ERP、銀行系統、電子政務系統、企業辦公自動化系統、通信網絡計費系統等大型系統軟件中，實踐證明，這是目前最為穩定、可靠、安全又不失效率的服務器體系結構。無線客戶端采用嵌入式軟硬件設備，完成數據傳輸的自動化控制。

服務器端結構的優點：
1、獨立的數據層。這種獨立的數據層意味著用戶數據可以存在于不同的服務器中，可以實現數據跨操作系統平臺、跨數據庫平臺的共享。
2、獨立的業務邏輯層。獨立的業務層通過兩端的接口連接數據層和應用層，通過運用當前成熟的COM+、CORBA等軟件中間件技術，讓用戶的業務邏輯可以在不影響用戶使用和不破壞現有數據的情況下，安全平穩的進行修改、升級，并可以實現與服務器操作系統無關的跨平臺接口，給今后的業務擴展打下了良好的基礎。中間件技術的另一個優越性是，可以通過開發分配調度系統，讓同一個中間件可以在大型服務器集群中協同工作，發揮海量計算的巨大優勢。
3、獨立的應用層。獨立的應用層代表用戶可以用過現有的任何操作系統平
臺通過開放的接口連接業務邏輯層，比如用戶可以在Windows/Linux的各個版本操作系統上進行應用操作，只要在各個平臺上安裝適合的應用程序即可。
服務器端方案：
針對以上的服務器結構模式，目前有幾種方案，但考慮到具體實施的可操作性，和未來的可擴展性，又要保證實施成本的最高性價比，故設計了一套目前最為高效又成本低廉的解決方案，具體如下：
采用1臺數據庫服務器+1臺業務邏輯服務器（配置視具體要求而定）；
數據庫系統采用MS SQL Server 2000；
業務邏輯服務器采用Windows 2000 Server;
應用/前端用戶操作系統采用 Windows 2000 Professional；
每服務器上安裝本系統專門開發的數據傳輸管理系統軟件。
客戶端方案：
傳輸系統的客戶端采用GPRS嵌入式終端設備。
實現GPRS通信的整個嵌入式系統包括硬件平臺和軟件模塊兩部分。
硬件平臺采用了性能先進，運行可靠的內核微處理器，-40℃到+80℃的工作范圍。系統提供了內存，能有效地支持突發性數據傳輸。GPRS無線調制解調器采用了Wavecom公司的產品，提供了穩定可靠的無線分組數據傳輸。軟件模塊包括實時操作系統、TCP/IP協議棧、PPP協議棧和上層應用軟件四部分，前三個模塊稱作系統軟件，向上層應用軟件提供了實現各領域功能的運行環境，實現了構造完整領域應用的通信基礎架構。
軟件模塊的核心單元是：實時操作系統、TCP/IP協議棧和PPP協議棧，與上述硬件平臺一起構成上層軟件運行的通信平臺和控制平臺。通過引入先進的通信軟件設計模，將核心單元有機地結合在一起，構成通用、易于移植的軟件架構。使得通信平臺對于上層軟件來說是透明的，后者無需考慮數據傳輸通道是怎么建立、維護和拆除的，只需直接調用發送和接收數據的接口函數（API）。從而方便了領域應用軟件的編寫、測試和維護，并能最大限度的重用代碼。
實時操作系統
GPRS嵌入式系統又是實時系統，系統軟件和上層應用軟件必須能及時、并行、協調地對數據通信事件和其它外部事件做出正確地響應，并能有效地利用系統資源，避免競爭資源造成系統崩潰。單任務軟件是不能滿足這些要求的。單純提高處理器速度，則效率低下,甚至無法完成。只有多任務實時操作系統才能勝任，能對重要性各不相同的任務進行統籌兼顧的合理調度，保證每個任務及時執行。
基于實時操作系統編寫的軟件，模塊化程度高，便于移植，從而能提高軟件生產效率，提高軟件產品質量，符合軟件工程需求，增強生產廠商的競爭力。總之，實時操作系統是知識集成的平臺，是走向標準化道路的基礎。
我們的實時操作系統具有高度安全性、微內核和實時響應等特征，能適應惡劣的工作環境，提供了統一的編程界面，并能有效地支持各種通信協議棧的運行。其特點包括：
（1）實時性
　　實時性是指能夠在限定時間內執行完規定的功能，并對外部的異步事件作出反應的能力。實時性的強弱以完成規定功能和作出響應時間的長短來衡量。提高硬件的處理能力可以在一定程度上提高計算機控制系統的實時性，但是當硬件確定以后，控制系統的實時性能主要由操作系統來決定。在工業自動化領域，我們的實時操作系統為應用程序提供內建的實時支持，使其具備確定的響應能力。
（2）可靠性
工業控制系統對可靠性要求很高，計算機控制系統發生故障或死機對于企業安全高效生產帶來不利的影響。可靠性主要包含兩個方面的含義：一是控制計算機本身要連續穩定運行，二是系統檢查出故障后要有保持安全狀態的能力。雖然軟硬件抗干擾技術、熱冗余技術可以在一定程度上提高工業控制系統的可靠性，但是操作系統的可靠性仍然影響著工業控制系統的運行。我們的實時操作系統能從結構支持實現可靠的軟件。
（3）開放性
我們的實時操作系統能有效地支持各種通信協議棧的運行，廣泛支持各種通信硬件、局域網連接以及撥號連接。還具有良好的可擴展性，用戶可根據實際需要定制合適的領域軟件模塊，集成到實時操作系統之上。
（4）開發環境
工作方式靈活，生成和調試工具方便易用。我們的實時操作系統是一個適合下一代互連工業自動化設備的理想小體積嵌入平臺。實時操作系統能從FLASH啟動，從而避免了暴露在灰塵、高溫和震動環境下，使它可以適應惡劣的外界環境。

為了統一各配電綜合測控儀的時間基準，配變監控管理系統可定時對各配電綜合測控儀進行校時。
D、統計分析和報表、曲線處理功能
電表監控管理系統提供強大的數據統計、分析功能，為用戶提供準確實用的統計數據，為配變科學管理提供關鍵的數據。統計數據如圖2。

電力監控管理系統可以針對某一變電所自動生成日報表、月報表、年度報表等匯總報表及。日報表統計一天24小時內的運行參數如：負荷、電流、電壓、有功無功等情況生成報表；報表可直接進行預覽、打印。自動生成趨勢曲線，直觀的反映出運行趨勢。曲線圖如圖3。

此圖表直接放到服務器做成網頁格式，可供局域網內所有用戶查詢、統計、分析、打印等。
結束語
一戶一表、抄表到戶工程結束，能源緊缺，系統電源性缺電，全國拉閘限電、有序錯峰用電的形勢下；國家電網公司要求全面推進電力需求側管理，滿足用戶對用電質量和用電可靠性的要求，要求加快配電低壓負荷控制管理自動化水平，同時對電業局監控、管理的科學化和電力需求側管理(DSM)的智能化提出新的需求：采用GPRS通訊電力綜合監控系統以其先進的技術，精確的測量準確度和科學的設計、制造，在電力監控的科學管理中將大展身手，保證電網安全、經濟、可靠地運行，在電業局自動化管理中發揮重要地作用。

公司簡介

陜西艾爾斯特科技有限公司(最初成立于一九九九年，是現代化高新技術股份制有限公司。公司總部位于西安市高新技術開發區高新二路新業大廈A602，公司現有員工40余人,下設兩個分公司，一個軟件研發工作室，五個部門(行政事業部、財務結算部、市場渠道拓展部、網絡系統工程部、儲運物流部)。公司各部門職責明確，作風嚴謹，員工愛崗敬業，認真負責。公司在激烈的市場競爭中始終保持技術和經營上的優勢，公司營業額連年攀升，經濟效益與社會效益日益增長。
公司最初是以提供技術解決方案和行業軟件開發，硬件以COMPAQ(HP)品牌機及外設為主營產品的軟件公司。后經過幾年的發展進步，產品線不斷增加與延伸，研發能力不斷增強，資金的不斷積累和重組。公司的軟件工作部主要以通信平臺和，硬件部目前主營計算機及相關配件、外設耗材、網絡產品等，并致力于推廣新型高科技電子產品、辦公自動化系統解決方案、樓宇智能綜合布線系統、智能安防監控報警系統， 產品銷售遍及全省，結實了很多有識之士，在各行業均取得良好的業績。但公司并沒有滿足現狀停滯不前，經營范圍越來越廣。現在公司已成為COMPAQ(HP)優秀經銷商、實達品牌機總經銷、TCL網絡產品代理商、朗訊無線網絡產品代理商等等。以上產品因在IT行業都為知名品牌，在消費者中有良好的聲譽。本公司經銷產品宗旨是質量第一，用戶至上。
在多年工作中，公司與多家國內外著名廠商、大型代理商保持良好的合作關系，積累了豐富的產品銷售和維修經驗。公司形成了“誠實做人，認真做事”的經營原則，客戶遍及省內外政府機關、大專院校、各大中小企業和外資企業，憑借優秀的產品質量和及時周到的服務，在業內外客戶中享有很高的聲譽，無論從經濟效益還是從社會效益得到了良好的收益。
在銷售軟件的同時，受客戶的信賴與委托公司開發和代理了多款軟件，1999年研發了長途客車售票系統軟件，2001年社保資金管理系統軟件在黑龍江省農墾系統取得良好的評價。2002底年軟件工作室又取得了突破進展，HIS醫院綜合信息管理系統成功應用于森工總局牡丹江管理局，并與總局東軟社保接口成功對接，深受得黑龍江省森工總局好評。
陜西艾爾斯特科技有限公司作為有實力的現代企業，經營各種現代辦公設備，能滿足用戶的不同需要，優秀的售后服務受到用戶及同行業的信賴和贊譽。目前市場競爭日趨激烈，要想站穩腳根就要有絕對的實力，走品牌之路，即樹立良好的企業形象，創企業名牌。我們將依靠雄厚的資金實力，強大的技術力量，周到細致的服務，先進的管理理念，暢通的商業流程為省內外廣大客戶提供最快捷的服務。我們要發展，我們要進步，我們有信心能做得更好。公司員工正蓄勢以待，以極大的熱情去迎接挑戰，未來是美好的，我們是優秀的。您一定會慧眼識金，與我們這一群極具活力的年青人相識，希望我們能夠合作成功！