無(wú)線聯(lián)網(wǎng)最佳解決方案
電力遠(yuǎn)程GPRS無(wú)線抄表系統(tǒng)應(yīng)用方案
北京東方訊科技發(fā)展有限公司
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一、系統(tǒng)概述
隨著無(wú)線通信數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,無(wú)線遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表已成為發(fā)展的必然趨勢(shì),其應(yīng)用領(lǐng)域極為廣闊。目前基于儀器、儀表分布點(diǎn)多面廣,其遠(yuǎn)程抄表大多仍沿用有線傳輸方式,線路維護(hù)量很大。由于電話線公用,通訊時(shí)經(jīng)常發(fā)生沖突,既影響了數(shù)據(jù)的傳輸也對(duì)電調(diào)部門的正常工作造成了干擾,并且此種方式對(duì)通訊部門程控交換機(jī)正常、穩(wěn)定的運(yùn)行也有一定的影響。為保證傳輸質(zhì)量,若采用專線方式,投資成本太高;采用中國(guó)移動(dòng) GPRS無(wú)線數(shù)字網(wǎng)的通訊方式,很好地解決了遠(yuǎn)程抄表數(shù)傳路由的瓶頸問(wèn)題。用戶上網(wǎng)可以免受斷線的痛苦。使用GPRS無(wú)線組網(wǎng)方案,數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)分組發(fā)送和接收,用戶就可以總是在線且按流量計(jì)費(fèi),迅速降低了服務(wù)成本。
本系統(tǒng)具有采集數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)確,能快速生成用電統(tǒng)計(jì)分析,交費(fèi)單據(jù)等特點(diǎn),與傳統(tǒng)的人工抄表、電話線抄表相比,極大地提高了效率。除了準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)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(guò)載告警等;控制:對(duì)欠費(fèi)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(shí)內(nèi)仍可抄表和監(jiān)控。本系統(tǒng)結(jié)合移動(dòng)公司的短信平臺(tái),在告警時(shí),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(kù)為SQL數(shù)據(jù)庫(kù),運(yùn)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。
二、系統(tǒng)特點(diǎn)
1、建設(shè)周期短,成本低:
GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可為電力系統(tǒng)提供了簡(jiǎn)單高效的通信傳輸手段。中國(guó)移動(dòng)GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無(wú)線IP連接。在移動(dòng)通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺(tái)上構(gòu)建電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)電表數(shù)據(jù)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò),縮短建設(shè)周期,降低建設(shè)成本的優(yōu)點(diǎn),而且設(shè)備安裝方便、維護(hù)簡(jiǎn)單。
2、實(shí)時(shí)性強(qiáng):
由于GPRS具有實(shí)時(shí)在線特性,系統(tǒng)無(wú)時(shí)延,無(wú)需輪巡就可以同步接收、處理所有數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)?珊芎玫臐M足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。
3、可對(duì)電表設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制:
通過(guò)GPRS雙向通訊方式還可實(shí)現(xiàn)對(duì)電表設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制,進(jìn)行參數(shù)調(diào)整、開關(guān)等控制作用。
4、集抄范圍廣:
GPRS覆蓋范圍廣,在無(wú)線GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍之內(nèi),都可以完成對(duì)集抄的控制和管理。而且,擴(kuò)容無(wú)限制,接入地點(diǎn)無(wú)限制,能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。
5、系統(tǒng)的傳輸容量大:
配電數(shù)據(jù)中心要和每一個(gè)電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)保持實(shí)時(shí)連接。由于電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)數(shù)量眾多,系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰鳪PRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。
6、數(shù)據(jù)傳送速率高:
每個(gè)電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)每次數(shù)據(jù)傳輸量在10Kbps之內(nèi)。GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送速率理論上可達(dá)
171.2kbit/s,目前GPRS實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率在40Kbps左右,完全能滿足本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率(≥10Kbps)的需求。
7、通信費(fèi)用低:采用包月計(jì)費(fèi)方式,運(yùn)營(yíng)成本低。
8、系統(tǒng)易于擴(kuò)展和維護(hù)。
三、系統(tǒng)組成
居民用戶的用電數(shù)據(jù)由付費(fèi)電表通過(guò)RS485傳到電表集中器,電表集中器通過(guò)RS232/RS485串口與GPRSDTU連接,電表數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)協(xié)議封裝后發(fā)送到中國(guó)移動(dòng)的GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),通過(guò)GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送至配電數(shù)據(jù)中心,實(shí)現(xiàn)電表數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線連接。 整個(gè)系統(tǒng)有電度表和數(shù)據(jù)采集終端、GPRS DTU、監(jiān)控中心三大部分組成。
1、主站:監(jiān)控中心
監(jiān)控中心主要組成部分裝有系統(tǒng)軟件的計(jì)算機(jī)(服務(wù)器或PC機(jī)),配置一個(gè)固定或動(dòng)態(tài)IP能連入Internet和數(shù)據(jù)采集端進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。為了是數(shù)據(jù)通信更加安全的話可以監(jiān)控中心可以采用移動(dòng)公司提供的DDN專線與GPRS網(wǎng)絡(luò)相連,由于DDN專線可提供較高的帶寬,當(dāng)電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)數(shù)量增加,中心不用擴(kuò)容即可滿足需求。配電中心RADIUS服務(wù)器接受到GPRS網(wǎng)絡(luò)傳來(lái)的數(shù)據(jù)后先進(jìn)行AAA認(rèn)證,后傳送到配電中心計(jì)算機(jī)主機(jī),通過(guò)系統(tǒng)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行還原顯示,并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 配電中心計(jì)算機(jī)主機(jī)可進(jìn)行業(yè)務(wù)管理和計(jì)費(fèi)管理,對(duì)電力數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)、計(jì)算、存儲(chǔ)、分析、管理等,可對(duì)異常情況進(jìn)行告警,同時(shí)對(duì)用戶使用情況實(shí)時(shí)監(jiān)控,保證電力局的合法收益。
2、從站:數(shù)據(jù)采集終端
從站為現(xiàn)場(chǎng)各采集站點(diǎn),本方案采用CG12 GPRS DTU主要適用于現(xiàn)場(chǎng)在戶外,無(wú)任何有線或其它通訊鏈路的情況。
1)GPRS DTU和電表一對(duì)多的連接方式
若變電站的電表很集中,可采用一臺(tái)集中器或采集器通過(guò)RS485將集中的電表并聯(lián),并實(shí)時(shí)采集電表信息,然后通過(guò)RS232串口線將GPRS DTU接到集中器或采集器上。 GPRS DTU將集中器或采集器采集到各電表的信息,再經(jīng)由 GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)NET地址轉(zhuǎn)換協(xié)議連入互聯(lián)網(wǎng),最后傳輸?shù)街骺刂行牡姆⻊?wù)器上。
2)GPRS DTU和電表一對(duì)一的連接方式
若電表比較分散,將每塊電表通過(guò)RS485/RS232串口線連接一臺(tái)GPRS DTU。此時(shí) GPRS DTU直接將每塊電表的信息通過(guò) GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)NET地址轉(zhuǎn)換協(xié)議連入互聯(lián)網(wǎng),最后傳輸?shù)街骺刂行姆⻊?wù)器上。
3、GPRS DTU功能及特點(diǎn)
無(wú)線通訊部分主要是借助GPRS DTU通過(guò)GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集端和監(jiān)控中心之間的數(shù)據(jù)通訊工作。
DTU是指數(shù)據(jù)終端設(shè)備(Data Terminal unit),可以理解為下位GPRS發(fā)射終端,在進(jìn)行通信時(shí),在它的作用下對(duì)所傳信息進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)整理校驗(yàn)。
GPRS DTU全稱GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元,在國(guó)內(nèi)目前實(shí)際上對(duì)GPRS DTU具有更加明確的約定:GPRS DTU是專門用于將串口數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送的GPRS無(wú)線設(shè)備。
◆內(nèi)部集成TCP/IP協(xié)議棧
GPRS DTU內(nèi)部封裝了PPP撥號(hào)協(xié)議以及TCP/IP協(xié)議棧并且具有嵌入式操作系統(tǒng),從硬件上,它可看作是嵌入式PC與無(wú)線GPRS MODEM的結(jié)合;它具備GPRS/CDMA撥號(hào)上網(wǎng)以及TCP/IP數(shù)據(jù)通信的功能。
◆提供串口數(shù)據(jù)雙向轉(zhuǎn)換功能
GPRS/CDMA DTU提供了串行通信接口,包括RS232,RS485,RS422等都屬于常用的串行通信方式,而且GPRS/CDMA DTU在設(shè)計(jì)上大都將串口數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)成“透明轉(zhuǎn)換”的方式,也就是說(shuō)GPRS/CDMA DTU可以將串口上的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成TCP/IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳送,而不需要改變?cè)械臄?shù)據(jù)通信內(nèi)容。因此,GPRS/CDMA DTU可以和各種使用串口通信的用戶設(shè)備進(jìn)行連接,而且不需要對(duì)用戶設(shè)備作改動(dòng)。
◆支持自動(dòng)心跳,保持永久在線
GPRS/CDMA通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)之一就是支持GPRS/CDMA終端設(shè)備永久在線,因此典型的GPRS/CDMA DTU在設(shè)計(jì)上都支持永久在線功能,這就要求DTU包含了上電自動(dòng)撥號(hào)、采用心跳包保持永久在線(當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間沒有數(shù)據(jù)通信時(shí),移動(dòng)網(wǎng)關(guān)將斷開DTU與中心的連接,心跳包就是DTU與 數(shù)據(jù)中心在連接被斷開之前發(fā)送一個(gè)小數(shù)據(jù)包,以保持連接不被斷開)、支持?jǐn)嗑自動(dòng)重連、自動(dòng)重?fù)芴?hào)等特點(diǎn)。
◆支持參數(shù)配置,永久保存
GPRS/CDMA DTU作為一種通信設(shè)備,其應(yīng)用場(chǎng)合十分廣泛。在不同的應(yīng)用中,數(shù)據(jù)中心的IP地址及端口號(hào),串口的波特率等都是不同的。因此,GPRS/CDMA DTU都應(yīng)支持參數(shù)配置,并且將配置好的參數(shù)保存內(nèi)部的永久存儲(chǔ)器件內(nèi)(一般為FLASH或EEPROM等)。一旦上電,就自動(dòng)按照設(shè)置好的參數(shù)進(jìn)行工作。
◆支持用戶串口參數(shù)設(shè)置
不同用戶設(shè)備的串口參數(shù)有所不同,DTU連接用戶設(shè)備的串口時(shí),要根據(jù)用戶設(shè)備串口的實(shí)際參數(shù)對(duì)DTU端進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置,保證用戶設(shè)備的正常通信和可靠數(shù)據(jù)傳輸。
◆符合工業(yè)化設(shè)計(jì)適應(yīng)惡劣環(huán)境能力更強(qiáng)
◆ RS232 串口速率高達(dá)230400 bps
◆ 支持RS232 三線標(biāo)準(zhǔn)或九線標(biāo)準(zhǔn)
◆ 內(nèi)置TCP/IP 協(xié)議棧,支持TCP/UDP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
◆ 數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線
◆ 掉線自動(dòng)重?fù)芄δ?/DIV>
◆ 通過(guò)超級(jí)終端類似于AT 指令方式或?qū)S迷O(shè)置程序來(lái)設(shè)置通信參數(shù)
◆ 設(shè)備之間透明傳輸/非通明傳輸
◆ 支持靜態(tài)IP 或域名方式連接遠(yuǎn)程主機(jī)
◆ 供電:+5V,可根據(jù)客戶需要提供寬電壓產(chǎn)品+5V~ +40V
◆ 耗電:待機(jī)狀態(tài)230~330mA;上網(wǎng)狀態(tài)450~460mA;傳輸狀態(tài)460~470mA
◆ 工作溫度:-40℃ ~ +70℃
◆ 儲(chǔ)存溫度:-50℃ ~ +85℃
◆ 支持RS232/RS485/RS422串口進(jìn)行通訊
4、電度表
計(jì)量并顯示用戶的用電情況,將用電信息通過(guò)RS232/RS485傳輸?shù)紾PRS DTU,然后GPRS DTU通過(guò)GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。這三個(gè)主要的組成部份是相互關(guān)聯(lián)的主從關(guān)系
根據(jù)抄表對(duì)向的不同我們?cè)O(shè)計(jì)以下三種抄表模式:
居民用戶抄表系統(tǒng)
電表:1.0級(jí)單相靜止式(電子式)電度表,具有光耦脈沖輸出功能。
1)采集器:
(1)24個(gè)I/O口,可帶24戶電度表
(2)停電數(shù)據(jù)保護(hù)
(3)帶后備電源,停電后仍可抄表
2)抄表內(nèi)容:
(1)電量
(2)其他
3)抄表形式:
(1)自動(dòng)抄表
(2)定時(shí)上報(bào)
(3)實(shí)時(shí)查詢
4)告警內(nèi)容:
(1)開箱告警
(2)停電告警
5)技術(shù)指標(biāo):
(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(shí)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(duì)于機(jī)械表,距離≤500m;對(duì)于電子式電表,距離≤50m,主站與采集器:采用GPRS網(wǎng)絡(luò)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%,
大集團(tuán)用戶抄表系統(tǒng);
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