安信电力远程抄表管理系统zax-08

gprs无线电力远程抄表系统

一、目前国内电力抄表状况简介

　　目前国内用于抄表的技术有很多种，如人工抄表，rs485，红外和电力线载波等。其中rs485和红外抄表的技术比较成熟，并且被广泛采用，电力线载波抄表只能在小范围内使用。rs485抄表需要布线而且只可以在小范围实施（小于1000米）；红外抄表需要人工现场抄表；由于受技术及国内电网客观条件的影响，电力线载波抄表仍存在许多技术问题。
现在，基于gsm/gprs/cdma公网平台的自动抄表系统已成为了抄表行业的主流。它不仅彻底解决了上述抄表方法的不足，而且优良的网络保障、低廉的运行费用让用户受益匪浅，使得建立抄表系统不需要昂贵的设备，也不受距离和空间的限制。
　　电能计量的及时与准确直接关系着生产运营的经济效益，基于gsm/gprs/cdma公网平台的自动抄表系统，为用户省去了昂贵的网络建设和维护费用，而且没有距离和地区的限制，只要存在手机信号的地方系统都可以稳定的运行。其中gsm短信无线抄表系统具有超低的运行费用，这也增强了系统可应用性。电表终端可以按照设定定点定时主动上报电表数据，抄表中心可以随时主动读取任何一块电表的数值，而且数据自动存入数据库，便于操作人员后期查询。系统可以自动生成日报、月报、图形曲线等，具有直观、准确、高效的特点。

二、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效的通信传输手段。

　　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/gsm网络，电表数据通过中国移动的gprs/gsm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rs485总线传到电表集中器，电表集中器通过rs232接口与gprs dtu透明数据传输终端连接，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。

三、方案优点

gprs无线电力远程抄表系统具备如下特点：

1、可靠性高：

　　与sms短信息方式相比，gprs dtu采用面向连接的tcp协议通信，避免了数据包丢失的现象，保证数据可靠传输。中心可以与多个采集点同时进行数据传输，互不干扰。gprs网络本身具备完善的频分复用机制，并具备极强的抗干扰性能，完全避免了传统数传电台的多机频段“碰撞”现象。

2、实时性强：

gprs具有实时在线的特性，数据传输时延小，并支持多点同时传输，因此gprs监测数据中心可以多个监测点之间快速，实时地进行双向通信，很好地满足系统对数据采集和传输实时性的要求。目前gprs实际数据传输速率在30kbps左右，完全能满足系统数据传输速率的需求。

3、集抄范围广：

gprs网络已经实现全国范围内覆盖，并且扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。由于环保信息采集点数量众多，分布在全省范围内，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。

4、系统建设成本低：

　　由于采用gprs公网平台，无需建设网络，只需安装设备就即可，建设成本低；也免去了网络维护费用。

5、系统运营成本低：

　　采用gprs公网通信，全国范围内均按统一费率计费，省去昂贵的漫游费用, gprs网络可按数据实际通信流量计费，(1分-3分/1k字节)，也可以按包月不限流量收费，从而实现了系统的低成本通信。

6、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，如远程参数调整、远程状态查询、远程开关控制等操作。

7、系统的传输容量大，扩容性能好：

　　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；由于系统采用成熟的tcp/ip通信架构，具备良好的扩展性能，一个监控中心可轻松支持几千个电表数据采集器的通信接入。

四、系统构建

　　由于gprs通信是基于ip地址的数据分组通信网络，因此监测中心计算机需要一个固定的ip地址或固定的域名，各个电表数据采集点采用gprs模块通过ip地址或域名来访问该主机，从而进行数据通信。

（一）系统组成

1系统运行拓扑结构

2、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gprs透明数据传输终端相连。通过gprs透明数据传输终端内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到gsm网络，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。

a)配电中心公、专网拓扑结构

b）公网接入方案

　　服务器采用公网方式接入internet，如adsl拨号/电信专线宽带上网等，申请公网固定ip地址；可以实现中小容量的电表数据采集应用。

c）专网接入方案

　　服务器采用省移动通信公司提供的ddn专线,申请配置固定ip地址，与gprs网络相连。由于ddn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，可实现大容量数据采集应用。

　　监控中心radius服务器接受到gprs网络传来的数据后先进行aaa认证，后传送到监控中心计算机主机，通过系统软件对数据进行还原显示，并进行数据处理，这样进一步增强了系统数据通信安全性能。

　　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/gsm移动数据传输网络：

　　电表集中器采集的数据经gprs/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，Zui终传送到监控中心ip地址。

（二）系统方案

1、采终端实物图

2、系统主要功能

a)定时定点主动上报功能
系统可以设定每块电表的数据上报时间和上报间隔，抄表终端内部具有时 钟，到达指定时刻后自动上报电能表的数据（有功总电能、无功总电能、三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因素等）。
b)主动查询功能
在需要的时候,抄表中心通过电脑可以查询任何一只电能表的当前数据和状态。
c)手机查表功能
在需要的时候，通过发送短信可以随时查询电表的当前数据。

d)电表数据实时显示、运算、停电及时报警、存储功能
　 (1) 采用图形界面，可根据用户的需要创建总貌图、流程图、趋势曲线图、报警画面，实时显示现场电表数据。
(2) 对电表数据进行运算处理，根据互感器变比等参数计算用户实际的电能消耗。

（3）当发生停电时，设备实时将停电信息报到后台系统和管理者手机
(4) 现场生产数据的定时存储，可根据用户的需要每间隔一定时间对现场生产数据进行存储。可保存十年以上的历史数据和报警信息。
e) 历史数据查询功能
　形成的历史数据库可方便的进行分类查询和组合查询。
f) 自动报表生成打印功能
系统配备打印机，可根据用户的具体要求自动生成和打印各种报表，例如：(1)电量日报表、(2)电量月报表、(3)用电量的变化曲线图等
g) 智能化分析模块功能
系统可以根据抄表数据进行智能分析，为管理部门或决策者提供科学的依据。包括分析电量的使用情况、线路损耗、用电异常等。

（三）产品特性

　　系统采用zzax-01 dtu无线透明数据传输终端。产品基于中国移动的gprs网络，具有高性能、高可靠及抗干扰能力强等特点，提供标准rs232/rs485接口,可直接与pc、单片机系统、rtu测控终端、plc、gps接收机、数据集中器等连接，具有远程诊断、测试、监管功能，满足各行业调度或控制中心与众多远端站点之间的数据采集和控制。

a)高度集成gprs和tcp/ip技术，可实现点对点，点对多点等灵活的无线组网方式内置嵌入式cpu完成复杂的网络协议，支持ppp、icmp、tcp、udp、dns等协议，为用户数据提供透明传输通道

b)性能稳定，保证野恶劣环境下长期可靠工作，内置看门狗电路　

c)支持永远在线模式，用户可设置心跳间隔时间和心跳包，保持设备长期在线　

d)在网络故障或中心关闭等情况下，dtu具有条件恢复后自动重连功能　

e) dtu能够工作在全透明传输方式下保证不丢失，除非网络故障　

f) dtu能够工作在全透明传输模式和用户指令模式，以给dtu傻瓜型和灵活性双重角色　　

g)提供rs232/rs485/rs422通讯接口，波特率可选择，从300bps到115200bps，开始位/停止位/奇偶校验可选，rts/cts流控可选

h)支持近端和远程参数配置与访问u

i)内置flash存储器，能够长期保存用户配置的参数u

j)抗干扰设计，适合电磁环境恶劣的应用场合u

（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数据专网模式：企业内部网络中配置apn服务器，移动终端使用apn数据专网，由于采用数据专网,服务器与公网internet隔离,可以有效避免非法入侵。

2、用sim卡的唯一性，对用户sim卡手机号码进行鉴别授权，在网络侧对sim卡号和apn进行绑定，划定用户可接入某系统的范围,只有属于指定行业的sim卡手机号才能访问专用apn，移动终端与数据中心采用中国移动分配的专门的apn进行无线网络接入，普通手机的sim卡号无法呼叫专门的apn。

3、可以为每个gprs数据传设备单独配置dtu id号和密码，通过数据中心在其登陆时进行应用层认证，其他没有数据中心分配的dtu id号和密码的gprs的设备将无法登录进入系统，系统的安全性进一步增强。

4、数据加密：可对整个数据传送过程进行加密保护。

5、网络接入安全鉴定机制：采用防火墙软件，设置网络鉴权和安全防范功能，保障系统安全。

五、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。电力公司也可利用gprs移动数据网络对各重要电力节点进行监控,自动读取相关数据并加以分析，还可进一步进行远程控制或设备维护，可减少人力资源、缩短修护时间并节省专线建设成本。