前言
解決當前我國電力抄表領域存在的估抄、漏抄、錯抄以及抄表不及時等現象,將電表數據的采集由傳統的人工抄表轉變為自動抄表是我國電力行業亟待解決的重大難題。
自動抄表系統目前主要采用有線通信技術和電力線載波通信技術。有線通信技術作為傳統方法,系統的穩定性很好,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也始終沒有得到大范圍應用,其主要原因是國內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,在數據傳送過程中,經常出現錯碼、丟碼的情況,使數據出現較大誤差。隨著無線通信技術、網絡技術的迅猛發展，同時伴隨著數字化程度的提高，無線遠程控制及無線遠程抄表已經成為未來電力管理的必然選擇。
GPRS通信技術簡介
通用分組無線業務GPRS是在現有GSM系統上發展出來的一種新無線數據傳數業務，目的是給移動用戶提供高速無線IP或X.25服務。在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于INTERNET連接、數據傳輸等應用。GPRS與其他無線方式的應用比較如下：
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傳輸方式
比較內容 |
GPRS |
短消息 |
無線數傳電臺 |
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覆蓋范圍 |
全國 |
全國 |
不大于20KM |
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建設費用 |
一般 |
低 |
高 |
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施工難度 |
較低 |
低 |
高 |
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施工周期 |
較短 |
較短 |
長 |
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計費方式 |
流量無月租
或流量包月 |
條/0.1元 |
占頻費 |
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運行費用 |
較低 |
較高 |
一般 |
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通信速率 |
較高 |
一般 |
低 |
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誤碼率 |
較低 |
較高 |
高 |
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可靠性 |
較高 |
一般 |
低 |
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群收群發 |
支持 |
不支持 |
不支持 |
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傳輸時延 |
短 |
長 |
短 |
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網絡協議 |
支持 |
不支持 |
不支持 |
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維護成本 |
低 |
低 |
高 |
GPRS理論帶寬可達171.2Kbit/s，實際應用帶寬大約在40～100Kbit/s，GPRS采用分組交換技術，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移模式下發送和接收數據，而不需要利用電路交換模式的網絡資源。GPRS永遠在線，按流量計費，從而提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務。特別適用于間斷的、突發性的和頻繁的、點多分散、中小流量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據量傳輸。
系統設計
GPRS電力遠程自動抄表系統由電表數據采集部分、GPRS無線數據傳輸終端（DTU）、電力局的配電數據中心三大塊組成，電表數據通過中國移動的GPRS/GSM 網絡進行傳輸。居民小區的所有電表首先連接到電表集中器，居民用戶的用電數據由復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 透明數據傳輸終端（DTU）連接，電表數據經過協議封裝后發送到中國移動的GPRS數據網絡，通過GPRS數據網絡和INTERNET公網將數據傳送至配電數據中心，實現電表數據和數據中心系統的實時在線連接。
在網絡上兩臺主機要實現直接通訊(不通過中轉)必要條件是：至少有臺主機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地址是隨機的，同時考慮到大部分用戶的上位機 IP 地址也是隨機的，所以系統通過具有固定IP地址的網絡代理服務器來負責網絡數據鏈路建立和數據收發的透明中轉，完成系統通訊的基礎條件。網絡代理服務器可采用ADSL、LAN等INTNERNET公網連接。上位機建立在局域網內，增加系統的安全性。
啟動 GPRS 數據傳輸終端后，它會根據預先設定在其內部的 IP 地址或域名來主動訪問網絡代理服務器，通過代理服務器和監控中心建立 TCP/IP，當主站要向某個監控終端提出數據請求時，它會根據IP地址和ID號來找到的終端，將命令下發到該終端，終端響應后通過GRPS數據傳輸終端把數據網絡代理服務器端口，通過端口映射轉發到監控中心主站，完成系統的一次通訊過程。
現今，由于移動公司可以通過為客戶開通特定的APN 和發行特殊的SIM卡，使得用這張 SIM 卡獲得的動態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 無線數據終端無需路由到 Internet網絡，采用這種方式組成點對多點網絡具有實時性好、安全性高的特點，但相對系統通過Internet(CMNET)，用戶的實現成本費用相對較高。
系統功能
系統功能主要由系統設置、數據采集、資料錄入、用量查詢、用電監控、異常分析、報表生成、系統維護、計費業務、自動報警n個部分組成。
1、系統設置：系統設置主要進行系統網絡的建立和初始參數設置，包括集中器設置，包括設置抄表日，凍結表的時間等。
2、數據采集：數據采集主要進行廣播抄表點抄單表、全抄電表、抄凍結數據、零點抄表和實時點抄。
3、資料錄入：資料錄入主要進行用戶、表信息錄入、集中器資料錄入。
4、系統維護：系統維護主要進行事務日志年、月、日查詢、系統通訊和定時操作的設置、系統操作員密碼和權限的管理、數據安全備份維護。
5、用量查詢：用量查詢主要進行日用量日月、年查詢，月用量月、年查詢，年用量年查詢、凍結數據查詢分析。具體的查詢時間可由查詢的時間來調整確定。
6、用電監控：用電監控主要是實時監控電表狀態，控制用戶的上、斷電操，檢測 GPRS集中器和GPRS網絡運行情況。
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。
系統特點
GPRS無線電力遠程抄表系統具備如下特點：
1、可對電表設備進行遠程控制：
通過GPRS 雙向系統還可實現對電表設備進行遠程控制，進行參數調整、開關等控制操作。
2、實時性強：
由于GPRS 具有實時在線特性，系統無時延，無需輪巡就可以同步接收、處理多個或所有數據采集點的數據。可很好的滿足系統對數據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 網絡的覆蓋范圍之內，都可以完成對集抄的控制和管理。而且，擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區、鄉鎮和跨地區的接入需求。
4、數據傳送速率高：
每個電表數據采集點每次數據傳輸量在10Kbps 之內。GPRS 網絡傳送速率理論上可達171.2kbit/s，目前 GPRS實際數據傳輸速率在40Kbps左右，完全能滿足本系統數據傳輸速率（≥10Kbps）的需求。
5、系統的傳輸容量大：
配電數據中心要和每一個電表數據采集點保持實時連接。由于電表數據采集點數量眾多，系統要求能滿足突發性數據傳輸的需要，而GPRS技術能很好地滿足傳輸突發性數據的需要。
6、建設成本少低：
由于采用 GPRS 的無線公網平臺，只需安裝好設備就可以，不需要為遠程抄表進行專門布線，前期投資少、見效快，后期升級、維護成本低；
7、通信費用低：
采用包月計費方式，運營成本低。
系統典型應用
1. 居民用戶抄表系統
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.大集團用戶抄表系統
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通訊規約。或者使用：三相有功復費率表，有功1級，具有RS-485通訊接口，電力部DL/T645通訊規約
b.內容：實現電能量（有功、無功）的計量和功率因數、電壓、電流、頻率等參數的測量。
c.系統功能：
（1）設置電能表的參數，讀取各種計量和管理數據；
（2）抄表數據的統計、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）掉電數據保存；
（6）瞬時量數據的綜合處理；
（7）系統數據備份、存檔和向外輸出數據；
（8）歷史數據事件記錄功能；
（9）實時報警；
（10）根據線路上的表計關系計算線路損耗；
（11）可提供多路模擬量、開關量輸入，實現開箱告警、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）遠程控制斷電功能；
3.變電站抄表系統
a.電表：三相有功無功多功能表。
b.內容：
（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生時間；
（4）無功正、反向分時最大需量及發生時間；
（5）斷相時間、次數及斷相期間用電量；
（6）負荷曲線。
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
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網絡遠程數據通信方法解決了此問題，同時也解決了遠程監測系統通信問題，比起其它有線通信方式有著不可比擬的優越性。由于采用的是無線模式，數據傳輸的安全性得到了很大的提高。隨著GPRS網絡的逐漸完整和應用技術的不斷成熟，GPRS在其它工業領域的應用必將越來越廣闊。
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