一、系統(tǒng)概述

　　隨著無線通信數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，無線遠(yuǎn)程自動抄表已成為發(fā)展的必然趨勢，其應(yīng)用領(lǐng)域 極為廣闊。目前，基于儀表分布點(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，通訊時經(jīng)常發(fā)生沖突，既影響了數(shù)據(jù)的傳輸也對電調(diào)部門的正常工作造成了干擾，并且此種方式對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；采用中國移動 GSM 無線數(shù)字網(wǎng)的通訊方式，很好 地解決了遠(yuǎn)程抄表數(shù)傳路由的瓶頸問題。

     GPRS電表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)是廈門桑榮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、帶GPRS通訊模塊的采集器和服務(wù)器組成。采集器 實(shí)時采集用戶的用電數(shù)據(jù)，通過GPRS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(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。

     本系統(tǒng)除了準(zhǔn)確、實(shí)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(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(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(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)組成

    本系統(tǒng)由帶系統(tǒng)軟件的主站、帶 GPRS 模塊的采集器、電度表組成。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。

    主站：運(yùn)行集中抄表系統(tǒng)的計算機(jī)（服務(wù)器或PC機(jī)）稱為主站，主站通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與采集器相連。主站要配置一個固定的IP地址和互聯(lián)網(wǎng)出口。

　　帶GPRS模塊的采集器：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，將用電信息傳輸?shù)紾PRS采集器。

    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)如圖所示：

　　根據(jù)抄表對向的不同我們設(shè)計以下三種抄表模式：

    2.1 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、帶 GPRS 功能的采集器（內(nèi)置 Saro-3130P 的 GPRS-DTU）：

    （1）24 個 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

    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(shí)時查詢

　　5、告警內(nèi)容：

   （1）開箱告警

   （2）停電告警

    1、可增加遠(yuǎn)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(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，對于機(jī)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(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%。

     2.2 大集團(tuán)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 RS-485 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(fèi)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(shí)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、帶 GPRS 功能的采集器（內(nèi)置 Saro-3130P 的 GPRS-DTU）：

    （1）帶一個與電能表通訊的 RS-485 接口，一個與主站系統(tǒng)通信的 GPRS 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(yuǎn)程控制的模擬量輸出口。

    （2）支持部標(biāo)通信規(guī)約

    （3）停電數(shù)據(jù)保護(hù)

     （4）控制輸出（用于遠(yuǎn)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(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(shí)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(shí)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(shí)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：

　　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(fèi)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(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。

    7、技術(shù)指標(biāo)：

    （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(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 RS-485 接口及屏蔽雙絞線，距離≤500m。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%；

　　（4）完全符合 IEC1107 標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)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(zhǔn)確率達(dá)到 100%。

     2.3 變電站抄表系統(tǒng)

    1、電表：三相有功無功多功能表。

    2、帶 GPRS 功能的采集器（內(nèi)置型號為 Saro-3150P的 GPRS DTU）：

    （1）帶一個485口，三個開關(guān)量和三個模擬量；

    （2）支持部標(biāo)通信規(guī)約；

    （3）停電數(shù)據(jù)保護(hù)；

    （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(fù)荷曲線。

    4、抄表形式：

　　（1）自動抄表；

　　（2）定時上報；

    （3）實(shí)時查詢。

    5、告警內(nèi)容：

    （1）開箱告警；

    （2）停電告警；

    （3）逆相告警；

    （4）超溫告警；

　　（5）過壓告警；

　　（6）過流告警；

    （7）過載告警；

　　（8）傾斜或移動報警等其他功能。

    6、技術(shù)指標(biāo)：

　　（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(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 RS-485 接口及屏蔽雙絞線，距離≤500m。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%。

    2.4 系統(tǒng)軟件

    GPRS 自動抄表系統(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。

　　抄表軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫為ORACLE數(shù)據(jù)庫，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。

    系統(tǒng)的功能與特點(diǎn)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(shí)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(yīng)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(shè)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(shè)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(jìn)入系統(tǒng)，離開系統(tǒng)，收費(fèi)，設(shè)置硬件，改變運(yùn)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(zhǔn)確，抄表時PC機(jī)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(yàn)碼，保證了傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

    （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(zhǔn)與PC機(jī)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(jī)的干預(yù)。因此，只要保證在對時時刻，PC機(jī)的時間是正確的，以后在運(yùn)行的過程中，改變PC機(jī)的時鐘并不會影響電能表的時間。

     （五）自動抄表功能：按照設(shè)置的抄表開始時間和抄表間隔，到預(yù)定的抄表時刻，系統(tǒng)便會依次撥號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(bǔ)抄或人工發(fā)命令補(bǔ)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(dāng)?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(fèi)提供依據(jù)。

    （七）電費(fèi)管理功能：收電費(fèi)前，統(tǒng)一抄錄一次電費(fèi)數(shù)據(jù)。當(dāng)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(dāng)月用電量和電費(fèi)。交納電費(fèi)時，只需輸入用戶號，當(dāng)月用電量和電費(fèi)由程序填寫。每筆電費(fèi)都有詳細(xì)記錄，便于對帳。

    （八）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、傾斜或移動報警等；控制：對欠費(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(yīng)范圍廣泛，單相版的軟件可用于小區(qū)管理，網(wǎng)絡(luò)版的軟件可用于供電公司實(shí)現(xiàn)一座城市或地區(qū)的用電管理。
 
　　三、總結(jié)

    對于電力部門來說，遠(yuǎn)程抄表一直是一件非常頭疼的事情，需要投入大量的人力、物力和財力。因?yàn)閿?shù)量眾多，地理位置分散，給工作人員帶來極大的不便。如今電力公司可利用GPRS移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)對各重要電力節(jié)點(diǎn)、大用戶電表進(jìn)行監(jiān)控,自動讀取相關(guān)數(shù)據(jù)并加以分析，還可進(jìn)一步進(jìn)行遠(yuǎn)程控制或設(shè)備維護(hù)，可減少人力資源、縮短修護(hù)時間并節(jié)省專線建設(shè)成本。