基于GPRS的遠程電力計量監(jiān)測系統(tǒng)的研究

謝瑋　夏水斌

摘 要：近年來，隨著自動化和信息化技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的人工超表電力計量模式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)實要求。GPRS技術(shù)的出現(xiàn)和應用使電力計量和監(jiān)測的遠程控制成為可能。簡要分析了GPRS技術(shù)應用基礎(chǔ)上的遠程電力計量監(jiān)測系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上闡述了個人的觀點和認識，以供參考。

關(guān)鍵詞：GPRS；電力計量；遠程監(jiān)測系統(tǒng)；信息化技術(shù)

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.19.086

對于GPRS系統(tǒng)而言，由于其具有鏈路構(gòu)建用時短、成本低和傳輸效率高等特點，所以，在國內(nèi)10 kV以下電網(wǎng)系統(tǒng)中，多基于GPRS建立一個集供電、質(zhì)量控制和收費為一體的平臺，為用戶安全用電和用電情況查詢提供比較可靠的分析數(shù)據(jù)。這樣做，對供電企業(yè)據(jù)此及時作出決策起到了非常重要的作用。

1 遠程電力計量監(jiān)測系統(tǒng)整體架構(gòu)

從實踐情況來看，GPRS系統(tǒng)提供了非常廣域的IP連接，可以縮短鏈路建設周期，而且能夠有效提高通信效率。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前，國內(nèi)多數(shù)電力計量遠程監(jiān)測系統(tǒng)都是基于GPRS的通訊平臺，集成計算機網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)采集和數(shù)字通信等多種技術(shù)。實際上，這是一個綜合性很強的系統(tǒng)，可統(tǒng)一監(jiān)控電力檢測設備，并且進行分布式的控制。對于該系統(tǒng)而言，其主站構(gòu)成主要有配電中心、電表和帶有GPRS的數(shù)據(jù)采集點。這些可以實現(xiàn)電力計量遠程監(jiān)測系統(tǒng)中主站與終端數(shù)據(jù)的實時傳輸，即GPRS技術(shù)的應用，為現(xiàn)代電力事業(yè)的發(fā)展提供高效、簡單的數(shù)據(jù)傳輸手段。GPRS網(wǎng)絡系統(tǒng)能夠提供無線IP連接，基于GPRS業(yè)務平臺，建立電力計量遠程監(jiān)測系統(tǒng)，從而有效實現(xiàn)電表信息的無線傳輸?；贕PRS的電力計量遠程監(jiān)測系統(tǒng)，主要是以帶電力計量監(jiān)測系統(tǒng)軟件作為主站，并由處于電力系統(tǒng)配電中心、居住區(qū)和企業(yè)帶GPRS模塊的信息采集點、電表和相關(guān)配套設施組成。對于電表上的數(shù)據(jù)信息，則通過GPRS/GSM網(wǎng)絡傳輸。就該監(jiān)測系統(tǒng)而言，其結(jié)構(gòu)通常采用的是分層次、分布式開放結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)能夠有效適應數(shù)量較多的各種型號、廠家的產(chǎn)品，進而增強了其可替換性、兼容性，有利于用戶以及供電企業(yè)根據(jù)所需和現(xiàn)有的條件選擇適合的產(chǎn)品。對于電力信息監(jiān)測點而言，其主要是由采集器和終端通訊設備構(gòu)成的，并且還配備了專門的電源。采集器收集的數(shù)據(jù)和信息，經(jīng)GPRS終端發(fā)至網(wǎng)絡，然后移動公司再利用專門的接收服務器設置APN網(wǎng)絡，最終接收到用戶的電力數(shù)據(jù)信息和用電情況。

對于電力計量遠程監(jiān)測系統(tǒng)而言，其網(wǎng)絡拓撲如圖1所示。

電力計量監(jiān)測中心包括軟件和硬件2個部分。對于硬件部分，集中體現(xiàn)為數(shù)據(jù)、通訊服務器和網(wǎng)絡發(fā)射與接收器等；對于軟件部分，主要有微軟的Windows系統(tǒng)，并且可以支持GIS。此外，還包括SQL Server2000數(shù)據(jù)庫、JAVA或者C++開發(fā)語言以及TCP/IP通訊協(xié)議和電力系統(tǒng)應用層協(xié)議。

2 系統(tǒng)的基本原理

綜上所述，電力計量遠程監(jiān)測系統(tǒng)是由不同地區(qū)的監(jiān)測下位機和中心上位機組成的，實際上就是一個分布式的遠程監(jiān)測系統(tǒng)。其中，地區(qū)下位機又包括多功能的電壓或電流互感器、電能表、GPRS采集器和電源塊等。當用戶用電時，互感器就可以將用戶用電量信息輸入電能表，然后準確計量用戶用電量。在此過程中，GPRS數(shù)據(jù)采集器可以將匯集到的所有電量數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成某種格式后，將其輸送至監(jiān)測中心。對于中心上位機而言，作為監(jiān)測中心，服務器IP地址不變，而且利用專門的DDN線連接GPRS，如此便可以實時監(jiān)測系統(tǒng)擴充情況。當下位機發(fā)送數(shù)據(jù)時，也要接收各種命令，從而達到監(jiān)測的目的。

在收集數(shù)據(jù)時，可從以下2套抄表方案中擇優(yōu)選擇。

2.1 為企業(yè)用戶抄表

對于企業(yè)用戶而言，它的用電量是非常大的，建議直接采集企業(yè)用戶變壓器上的電量。這是一種相對比較經(jīng)濟、高效的方式。具體而言，基于多功能高壓電表的應用，可直接采集和處理變壓器上使用的電量，再通過接口連接GPRS采集終端。

2.2 為居民用戶抄表

對于居民用戶而言，數(shù)量非常龐大。在實踐過程中，如果為各個用戶的電表都配裝GPRS采集終端，則必然會產(chǎn)生非常的成本開支。針對這一問題，筆者建議可以在居民小區(qū)內(nèi)選擇一個合適的位置，建立信息中心，用戶用電信息由復費率電表連接到電表集中器，然后再通過接口連接GPRS采集終端。就電表集中器而言，其通過接口與電表連接，不僅可以支持某個單一的電表，而且還可以同時支持多個電表。這樣有利于收集、存儲和預處理電表參數(shù)，而且可將收集到的電表數(shù)據(jù)信息實時傳送到配電中心。在此過程中，電表集中器能夠?qū)⑴潆娭行牡倪b控指令及時傳給控制模塊，實現(xiàn)對電表的有效操控。

基于對2種不同遠程抄表方案的分析可知，企業(yè)用戶、居民用戶的用電情況和數(shù)據(jù)信息能夠經(jīng)GPRS采集終端微處理器處理數(shù)據(jù)信息，并且經(jīng)過協(xié)議封裝發(fā)送至GPRS網(wǎng)絡，并傳送至數(shù)據(jù)中心。通過構(gòu)建電力計量遠程監(jiān)測系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對用戶電表數(shù)據(jù)信息和處理中心的實時連接。值得一提的是，GPRS數(shù)據(jù)采集終端采用的SIM卡一定是統(tǒng)一的，而且用戶手中的本卡僅有與配電中心進行數(shù)據(jù)通信的功能。

3 監(jiān)測系統(tǒng)硬件與軟件

遠程監(jiān)測系統(tǒng)包括監(jiān)測點和監(jiān)測中心，其中，監(jiān)測點的設計點是GPRS模塊。由于該模塊的市場價格比較高，因此，本系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)匯總器、電表以RS485方式通訊。其配置包括以下2個內(nèi)容：①居民用電采集系統(tǒng)。通常情況下，居民居住的比較集中，而且耗電量相對比較少?；趯Τ杀镜目紤]，將居民單相電子式電表經(jīng)接口與數(shù)據(jù)信息匯總器相連接，然后再連接到GPRS系統(tǒng)中。②企業(yè)用戶。對于企業(yè)用戶而言，其電表多采用的是三相多功能電表，經(jīng)接口連接采集匯總器。

對于軟件部分而言，主要表現(xiàn)在以下3個方面：①匯總器軟件采用C++研發(fā)，需對GPRS通信、信息數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)通訊進行控制。對于GPRS網(wǎng)絡而言，其采用的是自動撥號模式，一旦掉線，軟件就會重撥，然后與網(wǎng)絡相連。對于數(shù)據(jù)采集而言，主要由匯總器、電表接口等用于通信，讀表中的數(shù)據(jù)，然后匯總并保存，最后經(jīng)轉(zhuǎn)換送至監(jiān)測中心。②管理軟件是將采集的數(shù)據(jù)信息保存并建立一定的對應關(guān)系，并計算它，以便于訪問，即統(tǒng)一處理數(shù)據(jù)庫。在軟件利用的過程中，不可更改原始數(shù)據(jù)庫信息和數(shù)據(jù)，以免導致歷史數(shù)據(jù)信息丟失，無法找回來。在原來的數(shù)據(jù)庫上建立派生庫，編輯派生庫內(nèi)的信息數(shù)據(jù)，從而獲得所需數(shù)據(jù)。在此需要注意的是，數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計結(jié)果必須另存，以便日后查閱或者備份。③通信協(xié)議和安全防范。通信協(xié)議通常會建立在/IP協(xié)議基礎(chǔ)之上，以保障系統(tǒng)安全。

4 結(jié)束語

總而言之，在現(xiàn)代網(wǎng)絡技術(shù)快速發(fā)展的背景下，數(shù)據(jù)庫技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展使得GPRS系統(tǒng)不斷完善，而且GPRS技術(shù)可被廣泛應用。在供電管理系統(tǒng)中，基于GPRS的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡監(jiān)控電力節(jié)點，可以自動讀取所需的數(shù)據(jù)和信息，在對其進行綜合分析的基礎(chǔ)上實現(xiàn)遠程監(jiān)測。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕