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GPRS远程监控及抄表系统

一、技术简介
    GPRS 是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称，是一种基于GSM 系统的无线分组交换技术，提供广域的无线IP 连接。通俗地讲，GPRS 是一项高速数据处理技术，方法是以“分组”的形式传送资料到用户手上。虽然GPRS 是作为现有GSM 网络向第三代移动通信演变的过渡技术，但是它在许多方面都具有显著的优势。由于GSM 数据传输在空中接口的速率低（9.6kb/s）,电路交换方式进行数据传输不能充分利用无线资源，增加了GSM 的网络负担而不能满足市场对分组数据移动通信业务的需求，于是便出现了GPRS 技术，它更适合于大多数的数据业务，如移动办公室、Internet 接入等，在传输速率、无线资源管理、计费等方面更具有优势。
    GPRS 远程监控及抄表系统充分利用GPRS 数据传输网络的可靠性、安全性、准确性，具有以下优点：
①实时在线：即用户随时与网络保持联系。用户激活GPRS 以后，将永远保持在线，这样电力管理部门就可以利用GPRS 网络，实现对用户进行全天候24 小时用电监测，实时监测用户的负荷情况。
②按量收费：根据传输数据量的大小收费，没有流量不收费，计费方式更加科学、合理，这样所有终端永远在线，而费用却很低廉。
③高速传输：相对于GSM 的9.6kb/s 的访问速度而言，GPRS 采用分组交换的技术，数据传输速率最高理论值达171.2kb/s。其实际速率取决于中国移动的网络设置，一般可提供40kb/s 进行数据传输。
④快速登录：连接时间短，GPRS远程抄表终端一开机即与GPRS网络建立了连接，每次登录只需一个激活过程，一般需要1~3 秒钟。
二、系统概述、工作原理及构成
2.1系统概述
    RXGT 系列GPRS 远程监控及抄表系统，是胜利油田恒达电气有限责任公司专门为电力管理部门开发的一种自动化远程抄表系统。该系统可实现点对点、点对多点的远程抄表，可广泛应用于各种仪表及计量设备的自动化抄录等领域。该系统较好地解决了杆上表计、偏远地区表计和无人值守变电站内电能表的抄收问题，大大缩短了抄表周期，降低了抄表成本，提高了抄表的可靠性和准确性，真正实现自动化抄表，提高用电管理的科学水平。
2.2工作原理
    GPRS 远程监控及抄表系统是通过中心站台，利用GPRS 通信网络作为通讯通道，通过安装在各个计量监测点的电能表远程监控终端读取电能表的实时数据，同时可以实现配电的监测与控制。电能表远程监控终端将通信网络转发来的抄表、报警和控制指令进行解析，并将用户计量终端内电能表的用电信息和电网状态进行回传，由用户控制中心对抄回的电能参数进行分类存储，并可进行用电量的分析、汇总、统计和查询。
2.3系统构成
    GPRS 远程监控及抄表系统是由电能表远程监控终端、中心站台、用户控制中心、电能表以及GPRS 通信网络等构成。其中GPRS 网络是指中国移动通讯公司建设的覆盖全国范围的移动通讯网络，利用该网络可以实现传输信号的无缝覆盖。该系统的结构示意图如下：

2.3系统组成的主要功能
① 电能表远程监控终端
    电能表远程监控终端可进行远距离数据传输的数据通讯装置。电能表远程监控终端和电能表组成用户计量终端。利用GPRS 移动网络技术，可以实现用户用电量、电网运行情况与计量参数的监控、抄收和控制。
② 中心站台
    中心站台通过GPRS 通讯网络与GPRS 远程抄表终端进行数据交换，GPRS 远程抄表终端从GPRS 网络获得用户计量终端发出的数据包，并依照用户应用的通信协议转换成数据帧格式，通过中心站台传送给用户控制中心，实现系统的实时监控、数据抄收等功能。中心站台可以是普通的GPRS 调制解调器，也可以是GPRS 无线网卡或宽带。
③ GPRS通讯网络：
    GPRS 通讯网络是指中国移动通信公司在全国范围内所建立起来的GPRS 移动通讯网络，该网络为用户提供了一个传输便捷、通讯数据安全可靠、覆盖范围广的数据交换网络。
④用户控制中心
    用户控制中心管理软件功能强大，抄表方式合理、便捷，统计查询灵活迅速，除具备基本的用户管理功能外，并根据用户需要增加了计费功能，负荷曲线抄收功能。本系统为电力管理部门架设了一个良好的电能监测管理平台，为电力管理部门提供安全、及时、准确的用户用电信息。
三、系统特点
    经过两年的开发应用和不断改进，在新技术和客户实际需求紧密结合中，我公司研制开发的该套系统具有了自己的特点和优势：
1、多种抄表方式可选：我公司研制开发的该套系统，可以同时兼容GPRS 移动网络、SMS 短消息和无线数传电台三种无线传输方式，软件可在三种抄表方式之间实现自由切换。为方便抄表人员和维修人员现场操作，系统还增加了普通手机的短信息抄表功能，通过手机发送特定的短信息给抄表终端，终端就会将电能表的计量数据返回到手机。
2、开箱报警：当有人试图非法开箱窃电，该系统可利用GPRS 移动网络或短消息进行报警，将报警信号传送到设定的主站和管理人员的手机上。
3、断相报警：终端带有三相电压断线报警功能，可通过终端自带的断相报警功能，实时监测线路运行状态，系统通过对报警信号的识别处理，能判断出线路故障的具体方位，检修人员可以在最短的时间内到达事故现场进行维修（如下图：当E 点发回报警信号，而其它点没有发回报警信号时，就可判断是EG 这条线路发生了故障）。

4、预留报警和控制功能：除了上面已经使用的报警功能，该系统还预留了两路报警输入和四路控制输出用于功能扩展。
5、后备电源：一般的终端都只取单相电压作为供电电源，当线路停电或线路遭到人为破坏时整套系统就无法工作，失去了实时监测功能。而我们开发的系统中增加了可充电锂电池作为后备电源，当线路停电时后备电源立即启动，确保系统在停电后24 小时内正常工作。
6、抄表协议的维护与增加：由于抄表终端采用了透明的传输方式，因此可以适应各个厂家不同的电能表。软件上通过对抄表协议的维护与增加，还可以实现对其他厂家电能表表型进行抄收，做到了真正意义上的自动化抄表。
7、GPRS 通讯模块：我公司采用的是法国WAVECOM 公司专为测控工业开发的系列模块，该产品控制较为简单，但性能稳定可靠，在工业应用上远优于等其他公司的普通手机模块。
四、GPRS远程监控及抄表系统软件介绍
4.1系统功能
GPRS 远程监控及抄表系统软件实行模块化设计，方便用户操作，为用户提供了一个灵活实用的抄表方案，主要实现以下的功能：
􀂾 系统维护功能：可以对电能表的抄表协议，电能表的类型和抄表参数进行设置，并可对线路和用户信息进行操作和管理，实现对系统操作人员的管理及登陆口令的更改；
􀂾 远程抄表功能：能够利用三种不同的抄表方式实现自动抄表，可对抄收回来的信息进行管理和存储；
􀂾 电量查询和计算功能：可按照多种方式查询已抄回的电量，并可根据电表的隶属关系分用户统计大客户电量；
􀂾 监测和控制功能：可实现现场的故障监测和控制功能，可以实现对用户的循环监测；
􀂾 负荷曲线绘制功能：该系统配合我公司生产的E 型多功能电能表使用，可抄收电能表保存的冻结数据，并绘制相应的负荷曲线；
􀂾 终端功能设置：远程设置终端参数。
五、系统性能指标
工作电压：AC85V～265V
工作电流：待机电流≤100mA
功率消耗：待机≤0.5 W
传输速率：网络数据传输率最高171.2Kb/s
接口速率：1200bps~115200bps
工作温度：-29~+70℃（电源供电）；-18~+60℃（电池供电）
六、抄表方案优缺点比较
现存的远程抄表方式主要包括GPRS、短消息和数传电台三种抄表方式。

通过对以上常用的三种抄表方式进行比较可以看出，GPRS 远程抄表方式在各个方面都是非常出众，无疑是自动化抄表的首选方式。而本系统在使用GPRS 抄表方式的同时还使用短信息和数传电台方式作为补充，集三种方案的优点于一身，可根据用户的实际情况制定最适合用户自身的组网方案。
七、产品应用
本系统自开发成功以来，在油田和电力总公司电网内大量投入运行，系统运行稳定可靠，大大提高了用电管理部门的工作效率。