GPRS无线远程集中抄表系统Read.docx
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GPRS无线远程集中抄表系统
设计方案
前沿科技
一、概述
《GPRS无线远程集中抄表系统》是利用中国移动提供的GPRS无线数传业务，结合当前供电部门的实际情况开发的远程自动集中抄表分析系统。
由于它施工简便，远行成本低廉，性能可靠，自动化程度高，投资回报快，深受广大用户欢迎。
它是实现抄表自动化的发展趋势，必将代替传统的工作效率低下的手工抄表。
采用该集中抄表系统和采用传统的手工抄表相比有很多优势：
第一，工作效率上得到极大的提高。
集中抄表系统可实现每小时上报定点抄表数据，并且能保证数据准确、可靠，因为它采用了多种校验算法。
同时它给数据分析提供了前提和基础。
这是手工抄表无法实现的，手工抄表不仅周期长，抄表时一致性差，抄表数据的准确性较差（人工抄录经常会出现笔误），不能确保每次都能给数据分析提供可靠、准确的基础数据。
第二，在数据分析方面可以达到一个崭新的水平，可每小时自动计算输入输出线路的线损率，并考核各计量装置（电能表）是否走字异常。
及时发现故障及时排除，可最大限度减少因故障造成的损失。
它的使用彻底解决了人工抄表时，工作效率低、人力物力消耗量大、电量考核滞后等弊病。
第三，在线损率、用户的用电量出现异常时，该系统具有自动分析报警功能，这可及时发现非法用电和盗窃电等情况，以便及时采取措施杜绝此类现象发生。
第四，该系统的运行成本很低，每个计量点平均按40块表计算，每一小时定时上报一次抄表数据（总、峰、平、谷电量和A、B、C相的累计缺相时间），每天的数据传输量为48KB（2KB/h*24h=48KB）,每个计量点每月的数据传输量为1440KB（48KB/天*30天/月）,其传输费用为24.2元（按天津中国移动轻松卡GPRS的第二种收费方式计算，20元+4.2元）。
因此，该抄表系统可见少大量的抄表费用（如，可大大减少手工抄表时所用的人力物力，出车等费用等）。
二、系统设计构想
1、系统组成（远程抄表系统示意图）
本系统包括GPRS无线远程集中抄表部分和用电分析部分。
（1）GPRS无线远程集中抄表系统
该系统包括GPRS无线远程集中抄表中心和GPRS无线集抄终端两部分，如图1所示。
无线远程抄表中心由WEB服务器、数据库服务器、ADSL宽带调制解调器、打印机和GPRS远程抄表管理软件组成，如图2所示。
无线集抄器由双单片机、无线数传模块、485通讯接口模块和抄表控制软件组成，如图3所示。
2、系统说明
电能计量是现代电力营销系统中的一个重要环节，而传统的电量结算是依靠人工定期到现场抄取数据，在实时性、准确性和应用性等方面都存在诸多不足之处。
利用现代通信技术和计算机技术以及电能量测量技术结合在一起，便能够及时、准确、全面地反映电量使用（即销售况）。
本方案是基于GPRS网络通信的无线通讯技术，将电量数据和其它（所需）信息实时可靠的采集回来，通过应用具有智能化分析功能的系统软件，实现高压线路电量，并同时可以监测配网的负荷和电能计量器具的使用状态。
通过GPRS无线局域网专网，为用电管理提供实时性好、稳定性高的数据和事件记录，可实现多块表同时冻结抄表功能。
该系统具有设备参数远程回读功能，如回读参数和后台系统保存的设置参数对比，异常报警，可以发现非法修改电能表参数行窃的非法行为。
具有失压、断流、错误接线报警、显示、记录并主动上传功能，方便管理人员在公司本部就可以发现用户异常，为反窃电提供了一种先进的、有效的高技术检测手段。
3、考虑系统后期的扩展
①该系统的集中抄表数据存放到网络数据库中，并为将来供电营销自动化提供相关数据库接口；
②利用各计量点现有的GPRS数据信道，增加配网的负荷监测，远程开关拉、合闸控制的功能，实现配网自动化。
三、主要技术指标和技术参数
1、基本配置
1GPRS无线集中抄表中心的基本配置：
序号
名称
数量
1
服务器
1台
2
防火墙
1个
3
UPS电源
1台
4
固定IP地址的ADSL专线
1条
5
ADSL调制解调器
1台
6
中心管理软件
1套
7
杀毒软件
1套
2GPRS无线集中抄表终端的基本配置：
序号
名称
数量
1
GPRS无线集中抄表终端
1台
2
抄表扩展终端
1台
3
申请开通GPRS服务业务的SIM卡
1张
2、安全性
GPRS集中抄表系统为确保系统的安全性采取了如下措施：
1采集终端选用了大容量的铁电存储器，它可以保存一周的电表数据，不怕掉电，其重复读写次数为10亿次，在中国移动网络临时出现故障时，可确保抄表数据不被丢失。
2为了保证传输数据正确无误，所有数据的收发均增加了两种以上的校验，数据的检验重发，使数据传输更加准确、可靠。
3为了防止黑客和其它非法人员访问该抄表中心，在服务器前端增加硬件防火墙，以有效防止非法用户入侵，来保证系统中心的安全性。
3、工作环境
工作温度：
-35℃―80℃
存储温度：
-40℃―80℃
湿度：
20%―85%
GPRS信号：
有
4、通讯特征
1长期在线，中国移动的GPRS无线专网，一旦用户的GPRS通讯设备上网，就永远在线，不传数据不收费。
这种特有的通讯方式，为用电管理提供实时性好、稳定性高的数据传输。
2按流量收费，这是中国移动的GPRS上网的又一大特征，它使数据传输的运营成本很低廉。
3通讯设备投资少，由于各计量点分布广，点多分散，因此采用有线方式涉及到布线问题，采用无线方式涉及到频段占用问题，采用现有的电线载波方式涉及到可靠性问题。
综合起来看，只有利用GPRS公网投资最省，且可靠性高。
4通讯设备安装简介、方便，由于有GPRS信号覆盖的地方，就可以直接安装，免去了有线方式的布线和无线方式的基站建设。
5网络覆盖范围广，目前中国移动的GPRS网在天津辖区内全部覆盖无盲区。
6通讯网络用户免维护，网络一旦出现故障，由中国移动自动维护。
5、其它参数
抄表中心相关参数：
节点容量：
10000个计量点
抄表容量：
100000块电能表
抄表终端相关参数：
GPRS集中器容量：
128块电能表
抄表终端容量：
32块电能表
电源电压：
100V或220V
传输速率：
19200pbs
抄表速率：
9600pbs
四、系统功能及特点
●GPRS无线远程集抄终端，每天根据用户设定的时间，定时抄所有的电表，并保存在大容量的存储器内，这种存储器保存的数据不怕掉电，系统最多可存储一周内的定时抄表数据（小于100只表），以便在GPRS网络出现异常修复后，仍能把每天定时抄录的所有电能表数据上传到中心网站数据库服务器。
●GPRS无线集抄器智能判断某电能表是否有A、B、C相失压，一旦发现失压及时报警到中心网站服务器。
●在局域网、广域网上的用户如有授权均可以远程对网站服务器实行部分操作功能，如：
抄表、查询、统计、浏览、分析、打印等。
●由于GPRS远程集抄终端能保存一周内的定时抄表数据，那么中心服务器除了可以抄当天的全部数据外，还可以抄以前7天内任何一天的定时抄表数据。
●系统能自动通过GPRS公网无线远程抄表，能自动对数据进行判断分析，发现问题及时报警。
●系统具有对可疑电能表进行实时跟踪监测功能，由于GPRS网的特点是永远在线，按流量收费，因此对电能表的实时跟踪监测，其运营成本最廉价低。
●无线集抄器的电源转换为数字开关电源模块，所以外接交流100V和220V均可。
五、采集终端工作原理
采集终端包括GPRS无线集中数传部分和抄表部分，每个抄表部分可最多并联抄录32块表，目前的GPRS无线集中抄表终端包括一个GPRS无线集中数传装置和一个抄表装置，最多能抄32块表；如果想抄更多的表，就必须增加外挂抄表装置；每增加一个抄表装置，就能多抄32块表，一个GPRS无线集中抄表终端最多可外挂3个抄表装置，GPRS无线集中抄表终端集中抄表的最大容量为128块。
GPRS无线集中抄表终端的RS-485通讯接口和所有电能表（小于等于32块）的RS-485通讯接口并联起来（两根总线方式）。
抄表装置负责定时采集电表的各项数据，定时监测电能表的A、B、C相是否有缺相，并且定时存储抄表数据；GPRS无线集中数传部分负责定时传送抄表数据，及时上报电能表的A、B、C相的缺相报警情况。
另外，还要完成缺相报警恢复上报，电能表校时等工作。
六、可靠性
1、后台中心的可靠性，后台服务器的硬盘镜像和双机热备份，它能确保数据库的可靠性和安全性；服务器和ADSL专线之间增加硬件防火墙，可防止黑客和非法用户的访问和破坏；另外在服务器系统中安装网络防病毒软件系统。
2、数据传输的可靠性，在抄表终端到后台中心的数据传输中，为了确保数据的准确性、可靠性，中国移动的GPRS无线网采取了多种校验纠错措施，该系统为了增强传输的可靠性，又在内部通讯协议两种校验，进一步加强数据传输的稳定性、可靠性。
3、抄表终端的可靠性，为了提高抄表终端设备运行的稳定性、可靠性，在电子元器件方面，采用了高可靠性的工业级大规模集成电路，如单片机、GPRS通讯模块、串口传输芯片、看门狗电路等，它大大增加设备的抗干扰能力，提高其稳定性；存储器采用高性能大容量的铁电存储器（可刷新10亿次），掉电后仍能保存1周内的数据。
在程序处理方面，采用异常自复位方法，防止程序运行死机；数据备份保存，超时重发，缓存补发等措施，保证抄表数据和传送数据的准确性。
七、预期效果
1、直接经济效益：
1可大面积降低线损；
2为反窃电提供了一种有效的高技术手段；
3可有效提高供电的可靠性；
4具有实时抄表功能，可大大减少抄收人员的工作量；
5为将来供电营销自动化提供可靠数据和技术基础；
6现代化管理可提高企业工作效率；
2、推广前景
由于安装使用简单、方便，投资较少，维护费用少，运行费用低廉，
产生的效益直接、显著，具有良好的经济效益和社会效益，极易大面积
推广使用。
八、该系统与采取其它方式集中抄表的优劣对比
远程自动抄表系统，简称ARMS，是把电能表计量的各种用电数据通过遥测、传输和计算机系统汇总到营业部门，代替人工抄表及一连串后续工作的系统。
远程自动抄表的计量点，分布点多、位置杂乱分散，传输系统必须是一个覆盖面很广的传输网络，所以各类远程自动抄表系统的比较也就是数据传输系统的比较；它对通讯网络系统的要求是：
数据采集、传输要及时准确，系统要有一定的环境适应能力和抗干扰能力，保证其能稳定可靠的运行；维护难度小，维护工作量要少，造价要低。
为了显示的更清楚，下面用表格的形式对目前各种通讯方式的远程自动抄表进行比较：
有线方式
电台数据传输
共用电话线传输
微波数据传输
投资成本低，但容易互相造成干扰和冲突，影响传输质量，有时甚至拨不通；无法进行数传
投资成本低，数据传输稳定、可靠，数据质量有保证，基本上免维护
GPRS网络数据传输
传输质量有保证，但投资成本太高，且维护工作难度较大
虽传输质量有保证，但工程费用较高，且有一定的线路维护工作量；
不稳定，抄收成功率低最高只有70%；
专线数据传输
电力载波
无线方式
投资高,覆盖面小,维护量大
通讯方式
计量点
表数
数据流量
（每天）
月租费
每天费用
每月费用
电话线
32
1350KB
30
4.8元
174元
说明：
企业电话的收费是，基本月租30元，每3分钟以内0.2元，超过3分钟后，1分钟0.1元，所以每月的抄表费用为：
30元+0.2元/次*24次/天*30天/月=30元+144元=174元。
GPRS
无线网
32
1371KB
20
23.371元
说明：
使用天津的轻松卡，按GPRS经济套餐收费方式计算，月租20元的，赠送的免费流量数为1000KB，超出部分按0.01元/KB，所以每月的抄表费用为：
20元+（1371KB-1000KB）*0.01元/KB=23.71元，如果按100个计量点算，把中心ADSL专线的租用费加上每个计量点为：
1200元/100个=12元，最后得出每个计量点的实际自动抄表费用为35.71元。
通过比较不难看出，由于各计量点分布广，点多分散，因此采用有线方式涉及到布线问题，投入成本高、运行费用高；采用无线方式涉及到频段占用问题，投入成本大，维护费用高；采用现有的电线载波方式涉及到可靠性问题。
综合起来看，只有利用GPRS公网投资最省，且可靠性高，它是远程自动抄表的发展趋势。
九、报价
序号
名称
型号
单价
数量
单位
金额
说明
1
GPRS无线抄表终端
GS-64
14800
7
台
103600
每个集抄终端容量为64块表；
2
WEB服务器
万全T100
17500
1
台
17500
3
数据服务器
万全T100
17500
1
台
17500
4
硬件防火墙
Soho6tc
12000
1
个
12000
50用户
5
电能表通讯测试仪
Ctest-1
3900
3
台
11700
6
网站中心抄表管理软件
66000
1
套
66000
7
激光打印机
HP1000
3150
1
台
3150
8
专用操作台
3500
1
台
3500
9
专用机柜
1800
1
台
1800
10
安装调试费
系统造价的6%
14205
11
合计
十、列出该系统运行所需人员配置情况
抄表系统中心操作人员：
2名
电能表通讯线路的维护：
2名
十一、其它需要说明的内容
1、GPRS的收费标准
选择方式月租费（元）赠送的免费流量数（KB）超过赠送流量后的流量费（元/KB）
自由套餐000.03
经济套餐2010000.01
时尚套餐100200000.01
商务套餐200不限量使用
说明：
（1）不收取GPRS业务的国内漫游费。
（2）每日23:
00至次日凌晨7：
00半价优惠。
（3）可以随时定制适合自己的资费方案。
更改或取消“套餐”计划，均从下一个计费月开始执行，当月的“套餐”计划不能更改或取消。
2、正常情况每月GPRS抄表费用
每个变电站（按平均包含60块表）每天定时抄表上传一次数据（4KB），每月为120KB（4k*30=120KB），按自由套餐方式交费为：
3.6元/月。
（按天津无月租的‘轻松卡’最低消费为3个月50元计算，每个月每变电站的GPRS集中抄表最低费用为17元。
如按这样计算，每天可抄4次电表数据）
中心费用：
每个月要向通信公司交宽带网络固定IP的使用费，速率为512K的1200元。
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