桑荣科技GPRS数传在电力远程监测系统中的应用(doc11)

1、.：.；桑荣科技GPRS数传在电力远程监测系统中的运用GPRS-General Packet Radio Service，通用无线分组业务，是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP衔接。通俗地讲，GPRS是一项高速数据处置的技术，方法是以“分组的方式传送资料到用户手上。用户上网可以免受断线的苦楚。香港作为第一个进展GPRS实地测试的地域，曾经获得了良好的收效。运用了GPRS后，数据实现分组发送和接纳，用户就可以总是在线且按流量计费，迅速降低了效力本钱。GPRS的效力本钱仅是CSD(电路交换数据，即通常说的拨号数据，欧亚WAP业务所采用的承载方式)效力本钱的非常之一。

2、GPRS电表远程抄表系统是厦门桑荣科技和系统集成商协作开发的基于GPRS技术的用电管理自动抄表系统。它由电度表、带GPRS通讯模块的采集器和效力器组成。采集器实时采集用户的用电数据，经过GPRS把数据聚集到效力器。具有采集数据快速准确，能快速生成用电统计分析,交费单据等特点，与传统的人工抄表、线抄表相比，极大地提高了效率。本系统除了准确、实时抄表外，还提供了设备管理功能，如告警：开箱告警、停电告警、逆相告警、超温告警、过载告警等；控制：对欠费用户进展拉闸等。并提供停电数据维护功能，在停电48-72小时内仍可抄表和监控。本系统结合挪动公司的短信平台，在告警时，可根据详细内容发短信给相关的管理人员

3、。本系统提供丰富的接口，可与电业系统的MIS系统链接或进展二次开发。抄表软件系统数据库为ORACLE数据库，运转于WIN98/2000/XP、NT的操作系统，易于运用。软件所能管理的用户数量没有限制。第二部分 系统组成本系统由带系统软件的主站、带GPRS模块的采集器、电度表组成。手持终端是本系统的补充，在系统出现不测时进展人工抄表。主站：运转集中抄表系统的计算机效力器或PC机称为主站，主站经过GPRS网络与采集器相连。主站要配置一个固定的IP地址和互联网出口。带GPRS模块的采集器：搜集电表数据传送到数据中心，它衔接主站和电度表。电度表：计量并显示用户的用电情况，将用电信息传输到GPRS采集器

4、。这三个主要的组成部份是相互关联的主从关系。整个构造如以下图所示： 根据抄表对象的不同我们设计以下三种抄表方式：2.1居民用户抄表系统1、电表：1.0级单相静止式电子式电度表，具有光耦脉冲输出功能。2、带GPRS功能的采集器内置Saro-3150EP的GPRS-DTU： 124个I/O口，可带24户电度表 2停电数据维护 3带后备电源，停电后仍可抄表3、抄表内容： 1电量 2其他4、抄表方式： 1自动抄表 2定时上报 3实时查询5、告警内容：1开箱告警2停电告警6、可添加远程控制拉闸功能，电能表要添加内置继电器。7、技术目的：1系统容量：采集器容量：最多接24块电表；系统容量：原那么上不受限制

5、，实践可根据需求和主站电脑的容量确定；2 通讯间隔 ：采集器与电表：采用双芯多股线，对于机械表，间隔 500m；对于电子式电表，间隔 50m；主站与采集器：采用GPRS网络作为通讯介质，间隔 不受限制；3通讯胜利率：主站与采集器之间，采用基于可靠衔接的TCP/IP协议，通讯胜利率为100%。2.2大集团用户抄表系统1、 电表：A三相有功无功多功能表，有功0.5级、无功2级，具有RS-485通讯接口，电力部DL/T645通讯规约。或者运用：B三相有功复费率表，有功1级，具有RS-485通讯接口，电力部DL/T645通讯规约。实现电能量有功、无功的计量和功率因数、电压、电流、频率等参数的丈量。2、

6、带GPRS功能的采集器内置Saro-3150EP的GPRS-DTU：1带一个与电能表通讯的RS-485接口，一个与主站系统通讯的GPRS接口，三个用于报警监测的开关量输入口和三个用于远程控制的模拟量输出口。2支持部标通讯规约3停电数据维护4控制输出用于远程控制拉闸或其他功能5带后备电源，停电后仍可抄表3、系统功能1设置电能表的参数，读取各种计量和管理数据；2抄表数据的统计、查询、备份、报表、图表生成；3厂站管理；4自动抄表、定时上报、实时查询等；5掉电数据保管；6瞬时量数据的综合处置；7系统数据备份、存档和向外输出数据；8历史数据事件记录功能；9实时报警；10根据线路上的表计关系计算线路损耗；

7、11可提供多路模拟量、开关量输入，实现开箱告警、停电告警、逆相告警、超温告警、过压告警、过流告警、过载告警、倾斜或挪动报警等其他功能；12远程控制断电功能；13采集的参数丰富，如： 当前、上月、正向有功、反向有功、无功四象限的总及尖、峰、平、谷四费率电量； 正向、反向、有功、无功的最大需量及最大需量发生时间； 有功功率、无功功率、三相电压、三相电流、功率因数； 感想失压累计次数、失压累计时间、集抄器停电起止时间等； 单位时间负荷曲线、三相电流曲线、三相电压曲线、有功功率曲线、无功功率曲线、功率因数曲线。7、技术目的：1系统容量：采集器容量：最多接255块电表；系统容量：原那么上不受限制每表一号

8、，实践可根据需求和主站电脑的容量确定；2通讯间隔 ：采集器与电表：采用RS-485接口及屏蔽双绞线，间隔 500m。主站与采集器：采用GPRS网络作为通讯介质，间隔 不受限制；3通讯胜利率:主站与采集器之间，采用基于可靠衔接的TCP/IP协议，通讯胜利率为100%；4完全符合IEC1107规范及国电公司DL/T645；5任务电源：交流220V20%，50Hz；6通讯速率：1200bps33.6kbps；7采集器功耗：1.5W；8任务环境条件：温度：-1050，相对湿度：90%；9耐压强度：2KV；绝缘电阻：2M欧姆；10电表数据抄收率、可靠性和读数准确率到达100%。2.3变电站抄表系统1、电

9、表：三相有功无功多功能表。2、带GPRS功能的采集器内置Saro-3150P的GPRS-DTU：1带一个485口，三个开关量和三个模拟量；2支持部标通讯规约；3停电数据维护；4控制输出；5带后备电源，停电后仍可抄表。 3、抄表内容：1电压、电流；2有功正、反向分时电量；无功四象限分时电量；3有功正、反向分时最大需量及发生时间；4无功正、反向分时最大需量及发生时间；5断相时间、次数及断相期间用电量；6负荷曲线。4、抄表方式：1自动抄表；2定时上报；3实时查询。5、告警内容：1开箱告警；2停电告警；3逆相告警；4超温告警；5过压告警；6过流告警；7过载告警；8倾斜或挪动报警等其他功能。6、技术目的

10、：1系统容量：采集器容量：最多接255块电表；系统容量：原那么上不受限制每表一号，实践可根据需求和主站电脑的容量确定；2通讯间隔 ：采集器与电表：采用RS-485接口及屏蔽双绞线，间隔 500m。主站与采集器：采用GPRS网络作为通讯介质，间隔 不受限制；3通讯胜利率:主站与采集器之间，采用基于可靠衔接的TCP/IP协议，通讯胜利率为100%。2.4系统软件 GPRS自动抄表系统的中心部分是系统软件，它遵照DL/T645部标通讯规约，并有扩展性。抄表软件系统数据库为ORACLE数据库，运转于WIN98/2000/XP、NT的操作系统，易于运用。软件所能管理的用户数量没有限制。系统的功能与特点有

11、：(一)平安可靠：平安性由三方面构成：第一，ORACLE数据库是大型的、多用户的数据库，它的平安性高，允许多用户同时运用同一数据库而不会破坏完好性，用它来做抄表系统的数据引擎可以保证数据的平安；第二，系统对用户实现分级授权管理功能，经过检查运用者的名字和授权密码，赋予运用者相应的操作权，自创银行系统的密码管理方式限制无关人员改动数据库和硬件设置。第三，防火墙功能及完善的数据备份功能，防备系统遭到人为的恶意攻击，数据备份功能确保在硬件系统缺点时，也能随时在新的硬件设备上数据无丧失地启动抄表系统。(二)完善的系统日志：系统日志记录了进入系统，分开系统，收费，设置硬件，改动运转参数操作等及操作者，操

12、作时间，凡是改动数据库的操作都被记录下来。(三)抄表速度快：抄表快、数据准确，抄表时PC机只读采集器的数据，数据传输采用1200波特率，传输速度快，并对每个数据块都有效验码，保证了传输的准确性。(四)广播对时功能：该功能使得系统中的一切电能表的时间基准与PC机坚持一致，对时胜利后，由电池供电的电能表内部时钟，不再需求PC机的干涉。因此，只需保证在对时时辰，PC机的时间是正确的，以后在运转的过程中，改动PC机的时钟并不会影响电能表的时间。(五)自动抄表功能：按照设置的抄表开场时间和抄表间隔，到预定的抄表时辰，系统便会依次拨号去抄采集器或电表内的数据。对于抄不上数据，系统会自动补抄或人工发命令补抄

13、。(六)电量冻结功能：可以方便地定义总表，安装和删除总表，给总表分配分表。经过安装适当的总表，结合抄冻结数据功能，就可得某一特定的时辰的总表读数，各分表的读数由此得到读数和，就可以计算出某部分电路的电能损耗，为确定电费提供根据。(七)电费管理功能：收电费前，一致抄录一次电费数据。当确保数据库内的数据反映最近的电表读数后，利用程序中的功能自动计算出当月用电量和电费。交纳电费时，只需输入用户号，当月用电量和电费由程序填写。每笔电费都有详细记录，便于对帐。(八)设备管理功能，如告警：开箱告警、停电告警、逆相告警、超温告警、过载告警、倾斜或挪动报警等；控制：对欠费用户进展拉闸等。并提供停电数据维护功能

14、，在停电48-72小时内仍可抄表和监控。本系统结合挪动公司的短信平台，在告警时，可根据详细内容发短信给相关的管理人员。本系统顺应范围广泛，单相版的软件可用于小区管理，网络版的软件可用于供电公司实现一座城市或地域的用电管理。第三部分 系统平安在系统平安方面，本公司除了采用大型、多用户的ORACLE数据库、系统对用户实现分级授权管理和提供防火墙功能及完善的数据备份功能外，对GPRS网络无线数据监控中心还提供了平安技术处理方案，以确保数据平安可靠。3.1 GPRS协议简介GPRS网络构造 GPRS网是在GSM网的根底上添加以下功能实体构成的：效力GPRS支持节点SGSN、网关GPRS支持节点(GGS

15、N)和点对多点效力中心(PTMSC)。系统共用GSM基站，但基站要进展软件更新，并采用新的GPRS挪动台；GPRS要添加新的挪动性管理程序；经过路由器实现GPRS骨干网互联；GSM网络系统要进展软件更新和添加新的MAP信令和GPRS信令等。SGSN的主要作用是记录挪动台的当前位置信息，并且在挪动台和GGSN之间完成挪动分组数据的发送和接纳。GGSN主要是起网关作用，它可以和多种不同的数据网络衔接，如ISDN、PSPDN和LAN等。GGSN可以把GSM网中的GPRS分组数据包进展协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCPIP或X.25网络。GPRS骨干网的逻辑构造如图1所示。 图1.

16、GPRS骨干网的逻辑构造 GPRS协议模型 挪动台MS和SGSN之间的GPRS分层协议模型如图2所示。Um接口是GSM的空中接口。Um接口上的通讯协议有5层，自下而上依次为物理层、MAC( Medium Access Control)层、LLCLogical Link Control层、SNDCSub-network Dependant Convergence层和网络层。 图2. GPRS网络的协议栈表示图Um接口的物理层为射频接口部分，而物理链路层那么担任提供空中接口的各种逻辑信道。MAC为媒质接入控制层。MAC的主要作用是定义和分配空中接口的GPRS逻辑信道，使得这些信道能被不同的挪动台共

17、享。LLC层为逻辑链路控制层。它是一种基于高速数据链路规程HDLC的无线链路协议。LLC层担任在高层SNDC层的SNDC数据单元上构成LLC地址、帧字段，从而生成完好的LLC帧。BSS中的LLR层是逻辑链路传送层。这一层担任转送MS和SGSN之间的LLC帧。SNDC被称为子网依赖结合层。它的主要作用是完成传送数据的分组、打包，确定TCPIP地址和加密方式。网络层的协议目前主要是Phase 2+ 阶段提供的TCPIP和L25协议。TCPIP和X.25协议对于传统的GSM网络设备如BSS和NSS等设备是透明的。3.2 GPRS与Internet衔接从GPRS构造可以看出，基站与SGSN设备之间的衔

18、接普统统过帧中继衔接，SGSN与GGSN设备之间经过IP网络衔接。SGSN可以由具有NAT网络地址翻译功能的路由器承当内部IP地址与外部网络IP地址的转换，MS可以访问GPRS内部的网络，也可以经过APN外部网络接入点名访问外部的PDN/Internet网络。以下图简单表示了一个挪动主机访问Internet时的网络构造：挪动主机与GPRS网络之间的通讯发生在LLC层，挪动主机与内容效力器之间的通讯控制协议采用TCP。 图3. 模拟网络构造表示图3.3 以GPRS为根底的无线数据传输系统 图4 GPRS系统网络拓扑图如图4所示，图中的“中心效力器即为本系统的数据监控中心，位于GPRS子网之外，I

19、nternet网络之中，具有公网IP，它的功能相当于普通的网络效力器，但和普通的商业效力器相比有两大特点，第一，它是效力于GPRS子网用户的效力器。第二，它的效力客户对象是事先预知的。结合这两个最为显著的特点，本系统中提供了以下两种平安技术处理方案。3.3.1 IP 过滤技术由于监控中心效力于GPRS子网用户，一切访问客户的IP必为GPRS子网内的IP ，即一切的用户必需经过CMNET才能够访问该效力器。因此，我们在系统中采用了IP过滤技术，对一切接受的数据包进展过滤，丢弃掉一切的非法IP数据报。这一过程就好似将系统置身于CMNET的防火墙维护之下，一切的非法用户只需先穿过了CMNET的平安防护才有能够访问到本系统，但对于平安措施非常强大的CMNET网络来说，这将是非常的困难。3.3.2 身份授权和密码认证体系采用IP过滤技术虽然可以防止一些非CMNET网段用户的侵袭，但由于系统处于GPRS子网以外，IP过滤只能起到简单的平安防护，对于那些利用IP伪装技术的非法用户那么无法识别。由于该系统是专业化的效力系统，访问客户是预先确定的，利用这一特点，我们在系