前言
解決當(dāng)前我國電力抄表領(lǐng)域存在的估抄、漏抄,、錯抄以及抄表不及時等現(xiàn)象,將電表數(shù)據(jù)的采集由傳統(tǒng)的人工抄表轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣映硎俏覈娏π袠I(yè)亟待解決的重大難題,。
自動抄表系統(tǒng)目前主要采用有線通信技術(shù)和電力線載波通信技術(shù),。有線通信技術(shù)作為傳統(tǒng)方法,系統(tǒng)的穩(wěn)定性很好,但鋪線工程量大,容易被人為損壞,而且如果居民樓建成后,再在墻壁表面拉線,居民難以接受。電力線載波抄表在國內(nèi)也始終沒有得到大范圍應(yīng)用,其主要原因是國內(nèi)電力線路本身所帶的大量諧波干擾問題沒有得到很好解決,在數(shù)據(jù)傳送過程中,經(jīng)常出現(xiàn)錯碼,、丟碼的情況,使數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大誤差,。隨著無線通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展,，同時伴隨著數(shù)字化程度的提高,，無線遠(yuǎn)程控制及無線遠(yuǎn)程抄表已經(jīng)成為未來電力管理的必然選擇。

GPRS通信技術(shù)簡介
通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新無線數(shù)據(jù)傳數(shù)業(yè)務(wù),，目的是給移動用戶提供高速無線IP或X.25服務(wù),。在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于INTERNET連接,、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用,。GPRS與其他無線方式的應(yīng)用比較如下：

GPRS理論帶寬可達(dá)171.2Kbit/s，實際應(yīng)用帶寬大約在40～100Kbit/s,，GPRS采用分組交換技術(shù),，每個用戶可同時占用多個無線信道，同一無線信道又可以由多個用戶共享,，資源被有效的利用,。GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源,。GPRS永遠(yuǎn)在線,，按流量計費，從而提供了一種高效,、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的,、點多分散,、中小流量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸,。

系統(tǒng)設(shè)計
GPRS電力遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)由電表數(shù)據(jù)采集部分,、GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端（DTU）、電力局的配電數(shù)據(jù)中心三大塊組成,，電表數(shù)據(jù)通過中國移動的GPRS/GSM 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸,。居民小區(qū)的所有電表首先連接到電表集中器，居民用戶的用電數(shù)據(jù)由復(fù)費率電表通過串口傳到電表集中器,，電表集中器通過串口與 GPRS 透明數(shù)據(jù)傳輸終端（DTU）連接,，電表數(shù)據(jù)經(jīng)過協(xié)議封裝后發(fā)送到中國移動的GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，通過GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和INTERNET公網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送至配電數(shù)據(jù)中心,，實現(xiàn)電表數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的實時在線連接,。

圖：GPRS電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)示意圖

在網(wǎng)絡(luò)上兩臺主機(jī)要實現(xiàn)直接通訊(不通過中轉(zhuǎn))必要條件是：至少有臺主機(jī)IP 地址具有固定性和唯一性,。安裝普通SIM卡的GPRS通訊模塊的IP地址是隨機(jī)的，同時考慮到大部分用戶的上位機(jī) IP 地址也是隨機(jī)的,，所以系統(tǒng)通過具有固定IP地址的網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器來負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路建立和數(shù)據(jù)收發(fā)的透明中轉(zhuǎn),，完成系統(tǒng)通訊的基礎(chǔ)條件。網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器可采用ADSL,、LAN等INTNERNET公網(wǎng)連接,。上位機(jī)建立在局域網(wǎng)內(nèi)，增加系統(tǒng)的安全性,。
啟動 GPRS 數(shù)據(jù)傳輸終端后,，它會根據(jù)預(yù)先設(shè)定在其內(nèi)部的 IP 地址或域名來主動訪問網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器，通過代理服務(wù)器和監(jiān)控中心建立 TCP/IP,，當(dāng)主站要向某個監(jiān)控終端提出數(shù)據(jù)請求時,，它會根據(jù)IP地址和ID號來找到的終端，將命令下發(fā)到該終端,，終端響應(yīng)后通過GRPS數(shù)據(jù)傳輸終端把數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器端口,，通過端口映射轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控中心主站，完成系統(tǒng)的一次通訊過程,。
現(xiàn)今,，由于移動公司可以通過為客戶開通特定的APN 和發(fā)行特殊的SIM卡，使得用這張 SIM 卡獲得的動態(tài)IP 地址每一次都不變,。也就是說可以做到 SIM卡和IP地址綁定,，同時監(jiān)控中心主站也可以通過專線方式直接接入 GPRS 移站，并獲得一個固定的 IP 地址,，這樣,，GPRS 無線數(shù)據(jù)終端無需路由到 Internet網(wǎng)絡(luò)，采用這種方式組成點對多點網(wǎng)絡(luò)具有實時性好,、安全性高的特點，但相對系統(tǒng)通過Internet(CMNET),，用戶的實現(xiàn)成本費用相對較高,。

系統(tǒng)功能
系統(tǒng)功能主要由系統(tǒng)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集,、資料錄入,、用量查詢、用電監(jiān)控,、異常分析,、報表生成、系統(tǒng)維護(hù),、計費業(yè)務(wù),、自動報警n個部分組成,。
1,、系統(tǒng)設(shè)置：系統(tǒng)設(shè)置主要進(jìn)行系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的建立和初始參數(shù)設(shè)置,，包括集中器設(shè)置,，包括設(shè)置抄表日，凍結(jié)表的時間等,。
2,、數(shù)據(jù)采集：數(shù)據(jù)采集主要進(jìn)行廣播抄表點抄單表,、全抄電表,、抄凍結(jié)數(shù)據(jù)、零點抄表和實時點抄,。
3、資料錄入：資料錄入主要進(jìn)行用戶,、表信息錄入、集中器資料錄入,。
4、系統(tǒng)維護(hù)：系統(tǒng)維護(hù)主要進(jìn)行事務(wù)日志年,、月,、日查詢,、系統(tǒng)通訊和定時操作的設(shè)置,、系統(tǒng)操作員密碼和權(quán)限的管理,、數(shù)據(jù)安全備份維護(hù),。
5,、用量查詢：用量查詢主要進(jìn)行日用量日月,、年查詢，月用量月,、年查詢,，年用量年查詢,、凍結(jié)數(shù)據(jù)查詢分析。具體的查詢時間可由查詢的時間來調(diào)整確定,。
6,、用電監(jiān)控：用電監(jiān)控主要是實時監(jiān)控電表狀態(tài),，控制用戶的上,、斷電操，檢測 GPRS集中器和GPRS網(wǎng)絡(luò)運行情況,。
7,、報表生成：報表生成主要是生成日、月年用量報表和報表預(yù)覽打印,。
8,、自動報警：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,。

系統(tǒng)特點
GPRS無線電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)具備如下特點：
1,、可對電表設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制：
通過GPRS 雙向系統(tǒng)還可實現(xiàn)對電表設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制,，進(jìn)行參數(shù)調(diào)整,、開關(guān)等控制操作,。
2,、實時性強(qiáng)：
由于GPRS 具有實時在線特性,，系統(tǒng)無時延，無需輪巡就可以同步接收,、處理多個或所有數(shù)據(jù)采集點的數(shù)據(jù),?？珊芎玫臐M足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求,。
3、集抄范圍廣：
GPRS 覆蓋范圍廣,，在無線GSM/GPRS 網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍之內(nèi),，都可以完成對集抄的控制和管理,。而且,，擴(kuò)容無限制，接入地點無限制,，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求,。
4、數(shù)據(jù)傳送速率高：
每個電表數(shù)據(jù)采集點每次數(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,。
5、系統(tǒng)的傳輸容量大：
配電數(shù)據(jù)中心要和每一個電表數(shù)據(jù)采集點保持實時連接,。由于電表數(shù)據(jù)采集點數(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?，而GPRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要,。
6,、建設(shè)成本少低：
由于采用 GPRS 的無線公網(wǎng)平臺,，只需安裝好設(shè)備就可以,，不需要為遠(yuǎn)程抄表進(jìn)行專門布線，前期投資少,、見效快,，后期升級,、維護(hù)成本低,；
7、通信費用低：
采用包月計費方式,，運營成本低,。

系統(tǒng)典型應(yīng)用
1. 居民用戶抄表系統(tǒng)
a.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,。
b.內(nèi)容：電量,；其他
c.形式：自動抄表 ；定時上報,；實時查詢
d.告警功能：開箱告警,；停電告警

2.大集團(tuán)用戶抄表系統(tǒng)
a.電表：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,?；蛘呤褂茫喝嘤泄?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
b.內(nèi)容：實現(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,。
c.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,；

3.變電站抄表系統(tǒng)
a.電表：三相有功無功多功能表,。
b.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,。
c.形式：自動抄表；定時上報,；實時查詢,。
d.告警功能：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。
總結(jié)
對于電力部門來說，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,。因為電表數(shù)量眾多，地理位置分散,，給工作人員帶來 極大的不方便,。采用GPRS網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信方法解決了此問題,，同時也解決了遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)通信問題,，比起其它有線通信方式有著不可比擬的優(yōu)越性。由于采用的是無線模式,，數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩缘玫搅撕艽蟮奶岣?。隨著GPRS網(wǎng)絡(luò)的逐漸完整和應(yīng)用技術(shù)的不斷成熟,，GPRS在其它工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用必將越來越廣闊,。