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(yuǎn)程智能抄表，通過現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)智能化的從遠(yuǎn)端把需要的數(shù)據(jù)采集到一起，那么，在很多必須無人值守的設(shè)備或監(jiān)測點，不適合搭建有線通訊網(wǎng)絡(luò)。若采用光纖或電臺的方式實現(xiàn)無線通訊，不僅設(shè)備投入耗資巨大，而且不適應(yīng)移動的需要。
隨著新一代移動通訊業(yè)務(wù)的產(chǎn)生和全面投入，無線移動數(shù)據(jù)通訊的應(yīng)用也越來越廣泛。安全的數(shù)據(jù)傳輸和永遠(yuǎn)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(hù)、道路交通、商務(wù)金融、移動辦公、零售服務(wù)等行業(yè)中的應(yīng)用具有無可比擬的性價比優(yōu)勢。采用GPRS無線通訊網(wǎng)絡(luò)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(shè)光纖、數(shù)傳電臺等方式的輔助手段。
GPRS遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)是廈門四信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、F2103 GPRS IP MODEM、采集器及中心服務(wù)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(luò)把數(shù)據(jù)匯集到服務(wù)器。具有采集數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)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(zhǔn)確、實時抄表外，還提供了設(shè)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(jìn)行拉閘等。并提供停電數(shù)據(jù)保護(hù)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)合聯(lián)通公司的短信平臺，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(jìn)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 項目分析
本系統(tǒng)由電度表，采集器，F(xiàn)2103 GPRS IP MODEM傳輸終端，帶系統(tǒng)軟件的主站組成。手持終端是本系統(tǒng)的補(bǔ)充，在系統(tǒng)出現(xiàn)意外時進(jìn)行人工抄表。
2.1系統(tǒng)組成
2.1.1 電能表： 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。或者使用：B）三相有功復(fù)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。
2.1.2 采集器：采集器主要特征如下：采用24個I/O口，可帶24戶電度表，停電數(shù)據(jù)保護(hù)，帶后備電源，停電后仍可抄表。
2.1.3 傳輸終端： 傳輸終端采用廈門四信的F2103，實時永久在線，內(nèi)嵌自主知識產(chǎn)權(quán)的TCP/IP協(xié)議棧，透明傳輸，同時支持RS232和RS485，支持多種工作模式，支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)。
2.1.4 中心軟件系統(tǒng)：基于ORACLE數(shù)據(jù)庫的抄表軟件，用戶數(shù)量無限制，安全可靠，運行和處理速度快 ，功能豐富完善。
系統(tǒng)總架構(gòu)
多個電表通過RS485通信接口把電表數(shù)據(jù)傳到采集集中器上，采集集中器通過RS485通信接口和四信通信的IP modem（F2103）連接，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心服務(wù)器可以使用APN專線或普通ADSL等作為網(wǎng)絡(luò)接入。當(dāng)F2103通過GPRS網(wǎng)絡(luò)連接到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心服務(wù)器主機(jī)，建立透明數(shù)據(jù)通道后，采集終端產(chǎn)生的數(shù)據(jù)只要送到串口，F(xiàn)2103就會把收到的數(shù)據(jù)原封不動地發(fā)送到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器主機(jī)；同時服務(wù)器主機(jī)下發(fā)的命令通過通道傳輸?shù)紽2103后，F(xiàn)2103通過串口送到采集終端，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)雙向透明傳輸。系統(tǒng)拓?fù)鋱D如下圖所示：
2.3系統(tǒng)功能
（1）設(shè)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(yuǎn)程控制斷電功能；
（13）采集的參數(shù)豐富，如：a.當(dāng)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；b.正向、反向、有功、無功的最大需量及最大需量發(fā)生時間；c有功功率、無功功率、三相電壓、三相電流、功率因數(shù)；d失壓累計次數(shù)、失壓累計時間、集抄器停電起止時間等；e單位時間負(fù)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。
第三部分 項目架構(gòu)實施
3.1 傳輸模塊與采集終端連接
四信的F2103無線傳輸模塊同時支持RS232/485接口，可通過RS232/485與終端通訊。本系統(tǒng)采用的是485的接口方式。F2103和采集器的接線線序如下：
3.2 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)接入方式分析
APN專線接入
中心采用APN專線， 所有點都采用內(nèi)網(wǎng)固定IP，客戶中心通過一條2M APN專線接入移動公司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與移動公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。
為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡才能進(jìn)入專網(wǎng)APN，防止其他非法用戶的進(jìn)入。
用戶在內(nèi)部建立RADIUS服務(wù)器，作為內(nèi)部用戶接入的遠(yuǎn)程認(rèn)證服務(wù)器（或在APN路由器內(nèi)，啟用路由器本地認(rèn)證功能）。只有通過認(rèn)證的用戶才允許接入，用以保證用戶內(nèi)部安全。
用戶在內(nèi)部建立DHCP服務(wù)器（或在APN路由器內(nèi)，啟用DHCP功能），為通過認(rèn)證的用戶分配用戶內(nèi)部地址。
移動終端和服務(wù)器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。雙方采用防火墻進(jìn)行隔離，并在防火墻上進(jìn)行IP地址和端口過濾。
中心采用APN專線接入的方式，在實時性，安全性和穩(wěn)定性表現(xiàn)優(yōu)異，適合于安全性要求較高、數(shù)據(jù)點比較多、實時性要求較高的應(yīng)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)動態(tài)IP+DNS解析服務(wù)的。客戶先與DNS服務(wù)商聯(lián)系開通動態(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)動態(tài)IP，建立連接。此種方式可以大大節(jié)約公網(wǎng)固定IP的費用，但穩(wěn)定性受制于DNS服務(wù)器的穩(wěn)定，所以要尋找可靠的DNS服務(wù)商。此種方案適合小規(guī)模應(yīng)用。
通過固定公網(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(wěn)定，組網(wǎng)方式簡易方便，深受廣大用戶的青睞，一般推薦此種方案。
3.3 無線數(shù)據(jù)傳輸方式
傳輸設(shè)備采用廈門四信的F2103，其功能齊全，性能穩(wěn)定，簡單易用，它是一款工業(yè)級別的無線傳輸終端，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種各樣的工業(yè)，金融場合。
終端設(shè)備和傳輸設(shè)備連接好后，設(shè)置好各種通訊參數(shù)，工作模式后，在傳輸設(shè)備F2103中填入數(shù)據(jù)中心的地址和應(yīng)用程序的端口號。這樣當(dāng)終端設(shè)備數(shù)據(jù)傳給傳輸設(shè)備F2103，F(xiàn)2103就會把數(shù)據(jù)透明地傳輸?shù)街行摹?br /> 終端設(shè)備支持多種中心模式（主備中心，多中心），多種激活模式（電話，短信，數(shù)據(jù)），多種工作模式（TCP，UDP，telnet等），方便用戶組網(wǎng)和各種系統(tǒng)需求。心跳包機(jī)制，注冊包機(jī)制，數(shù)據(jù)幀可控，重連機(jī)制等多種機(jī)制不僅保證設(shè)備實時在線，而且穩(wěn)定可靠，同時方便客戶根據(jù)現(xiàn)場的情況，來設(shè)置各種傳輸參數(shù)，進(jìn)而達(dá)到最佳效果。
3.4 數(shù)據(jù)中心軟件平臺構(gòu)建
抄表系統(tǒng)的核心部分是系統(tǒng)軟件，它遵循DL/T645部標(biāo)通訊規(guī)約，并有擴(kuò)展性。
具有四信通信的GPRS無線模塊的中心端軟件建有多種方式，對于傳入數(shù)據(jù)的方式的不同，我們提供不同的軟件來幫助客戶快速地實現(xiàn)中心端的數(shù)據(jù)接收和現(xiàn)場設(shè)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)軟件廠家已經(jīng)集成了四信通信的驅(qū)動了，可以直接配置使用；其次對于原本是讀串口的程序，為了兼容原來的系統(tǒng)而不做開發(fā)工作，我們提供一個虛擬串口軟（TCP2COM）；最后是對于想開發(fā)自己獨有的數(shù)據(jù)中心軟件的客戶，會提供一個動態(tài)鏈接庫及四信公司的測試版數(shù)據(jù)中心軟件，不僅開放源碼還全程協(xié)助客戶進(jìn)行自己數(shù)據(jù)中心軟件和功能的開發(fā)。客戶可能通過動態(tài)鏈接庫快速開發(fā)一個靈活的，穩(wěn)定的，功能齊全的終端管理和數(shù)據(jù)交互的中心軟件。
如下是該系統(tǒng)的中心站軟件：第一個圖式web界面的，第二個圖是用VB開發(fā)的中心站。
在系統(tǒng)安全方面，本公司除了采用大型、多用戶的ORACLE數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)對用戶實現(xiàn)分級授權(quán)管理和提供防火墻功能及完善的數(shù)據(jù)備份功能外，對網(wǎng)絡(luò)無線數(shù)據(jù)監(jiān)控中心還提供了安全技術(shù)解決方案，以確保數(shù)據(jù)安全可靠。
三．設(shè)備的特點和參數(shù)
1.電能表
DTS866型三相四線電子式有功電子式電能表，使用在供電部門、工廠、企業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)的動力、照明設(shè)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(shù)直觀便于抄表,本儀表可擴(kuò)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(biāo)準(zhǔn)DL/T 645-1997《多功能表通訊規(guī)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，以實時操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺，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(yuǎn)在線，多種協(xié)議轉(zhuǎn)換的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。針對網(wǎng)絡(luò)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(yīng)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，支持在線檢測，在線維持，掉線自動重?fù)埽_保設(shè)備永遠(yuǎn)在線。
支持RSA，RC4加密算法
支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)（APN）
透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換，支持多種工作模式
支持?jǐn)?shù)據(jù)中心動態(tài)域名和IP地址訪問
支持雙數(shù)據(jù)中心備份
支持多數(shù)據(jù)中心
支持短信、語音、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時斷開網(wǎng)絡(luò)連接。
支持短消息備份及告警。
多重軟硬件看門狗
數(shù)據(jù)包傳輸狀態(tài)報告。
標(biāo)準(zhǔn)的AT命令界面
可以用做普通撥號MODEM
支持telnet功能。
支持遠(yuǎn)程配置，遠(yuǎn)程控制
通過串口軟件升級
同時支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng)
四．總結(jié)
GPRS電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)采用廈門四信通信的F2103 GPRS傳輸終端，實現(xiàn)了實時在線，永遠(yuǎn)在線，穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸。在成熟的GPRS網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，使在電力遠(yuǎn)程抄表實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)某杀竞图夹g(shù)大為降低。而且廈門四信通信的F2103 GPRS傳輸終端工業(yè)級設(shè)計，組網(wǎng)靈活，安全可靠，實時在線的特點很適合運用在電力行業(yè)。
滬公網(wǎng)安備31010802001143號
