第一部分 系統(tǒng)概述
GPRS---General Packet Radio Service，通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)，是一種基于GSM系統(tǒng)的無(wú)線分組交換技術(shù)，提供端到端的、廣域的無(wú)線IP連接。通俗地講，GPRS是一項(xiàng)高速數(shù)據(jù)處理的技術(shù)，方法是以"分組"的形式傳送資料到用戶手上。用戶上網(wǎng)可以免受斷線的痛苦。香港作為第一個(gè)進(jìn)行GPRS實(shí)地測(cè)試的地區(qū)，已經(jīng)取得了良好的收效。
使用了GPRS后，數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)分組發(fā)送和接收，用戶就可以總是在線且按流量計(jì)費(fèi)，迅速降低了服務(wù)成本。GPRS的服務(wù)成本僅是CSD(電路交換數(shù)據(jù)，即通常說(shuō)的撥號(hào)數(shù)據(jù)，歐亞WAP業(yè)務(wù)所采用的承載方式)服務(wù)成本的十分之一。
GPRS電表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)是廈門(mén)桑榮科技有限公司和系統(tǒng)集成商合作開(kāi)發(fā)的基于GPRS技術(shù)的用電管理自動(dòng)抄表系統(tǒng)。它由電度表、帶GPRS通訊模塊的采集器和服務(wù)器組成。采集器實(shí)時(shí)采集用戶的用電數(shù)據(jù)，通過(guò)GPRS把數(shù)據(jù)匯集到服務(wù)器。具有采集數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)確，能快速生成用電統(tǒng)計(jì)分析,交費(fèi)單據(jù)等特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的人工抄表、電話線抄表相比，極大地提高了效率。
本系統(tǒng)除了準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)抄表外，還提供了設(shè)備管理功能，如告警：開(kāi)箱告警、停電告警、逆相告警、超溫告警、過(guò)載告警等；控制：對(duì)欠費(fèi)用戶進(jìn)行拉閘等。并提供停電數(shù)據(jù)保護(hù)功能，在停電48--72小時(shí)內(nèi)仍可抄表和監(jiān)控。本系統(tǒng)結(jié)合移動(dòng)公司的短信平臺(tái)，在告警時(shí)，可根據(jù)具體內(nèi)容發(fā)短信給相關(guān)的管理人員。
本系統(tǒng)提供豐富的接口，可與電業(yè)系統(tǒng)的MIS系統(tǒng)鏈接或進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。
抄表軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)為ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)行于WIN98/2000/XP、NT的操作系統(tǒng)，易于使用。軟件所能管理的用戶數(shù)量沒(méi)有限制。
第二部分 系統(tǒng)組成
本系統(tǒng)由帶系統(tǒng)軟件的主站、帶GPRS模塊的采集器、電度表組成。手持終端是本系統(tǒng)的補(bǔ)充，在系統(tǒng)出現(xiàn)意外時(shí)進(jìn)行人工抄表。
主站：運(yùn)行集中抄表系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)（服務(wù)器或PC機(jī)）稱為主站，主站通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)與采集器相連。主站要配置一個(gè)固定的IP地址和互聯(lián)網(wǎng)出口。
帶GPRS模塊的采集器：收集電表數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)中心，它連接主站和電度表。
電度表：計(jì)量并顯示用戶的用電情況，將用電信息傳輸?shù)紾PRS采集器。
這三個(gè)主要的組成部份是相互關(guān)聯(lián)的主從關(guān)系。
根據(jù)抄表對(duì)向的不同我們?cè)O(shè)計(jì)以下三種抄表模式：
2.1居民用戶抄表系統(tǒng)
1、電表：1.0級(jí)單相靜止式（電子式）電度表，具有光耦脈沖輸出功能。
2、帶GPRS功能的采集器（GPRS-TY1型）：
（1）24個(gè)I/O口，可帶24戶電度表
（2）停電數(shù)據(jù)保護(hù)
?。?）帶后備電源，停電后仍可抄表
3、抄表內(nèi)容：
?。?）電量
（2）其他
4、抄表形式：
?。?）自動(dòng)抄表
?。?）定時(shí)上報(bào)
?。?）實(shí)時(shí)查詢
5、告警內(nèi)容：
（1）開(kāi)箱告警
?。?）停電告警
1、 可增加遠(yuǎn)程控制拉閘功能，電能表要增加內(nèi)置繼電器。
2、 技術(shù)指標(biāo)：
?。?） 系統(tǒng)容量：
采集器容量：最多接24塊電表；
系統(tǒng)容量：原則上不受限制，實(shí)際可根據(jù)需要和主站電腦的容量確定；
（2） 通信距離：
采集器與電表：采用雙芯多股線，對(duì)于機(jī)械表，距離≤500m；對(duì)于電子式電表，距離≤50m。
主站與采集器：采用GPRS網(wǎng)絡(luò)作為通信介質(zhì)，距離不受限制；
?。?）通信成功率:
主站與采集器之間，采用基于可靠連接的TCP/IP協(xié)議，通信成功率為100%。
2.2大集團(tuán)用戶抄表系統(tǒng)
1、 電表：A）三相有功無(wú)功多功能表，有功0.5級(jí)、無(wú)功2級(jí)，具有RS-485通訊接口，電力部DL/T645通訊規(guī)約。或者使用：B）三相有功復(fù)費(fèi)率表，有功1級(jí)，具有RS-485通訊接口，電力部DL/T645通訊規(guī)約。
實(shí)現(xiàn)電能量（有功、無(wú)功）的計(jì)量和功率因數(shù)、電壓、電流、頻率等參數(shù)的測(cè)量。
2、帶GPRS功能的采集器（GPRS-TY2型）：
?。?）帶一個(gè)與電能表通訊的RS-485接口，一個(gè)與主站系統(tǒng)通信的GPRS接口，三個(gè)用于報(bào)警監(jiān)測(cè)的開(kāi)關(guān)量輸入口和三個(gè)用于遠(yuǎn)程控制的模擬量輸出口。
?。?）支持部標(biāo)通信規(guī)約
?。?）停電數(shù)據(jù)保護(hù)
（4）控制輸出（用于遠(yuǎn)程控制拉閘或其他功能）
?。?）帶后備電源，停電后仍可抄表
3、系統(tǒng)功能
?。?）設(shè)置電能表的參數(shù)，讀取各種計(jì)量和管理數(shù)據(jù)；
（2）抄表數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、查詢、備份、報(bào)表、圖表生成；
?。?）廠站管理；
?。?）自動(dòng)抄表、定時(shí)上報(bào)、實(shí)時(shí)查詢等；
（5）掉電數(shù)據(jù)保存；
?。?）瞬時(shí)量數(shù)據(jù)的綜合處理；
（7）系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份、存檔和向外輸出數(shù)據(jù)；
?。?）歷史數(shù)據(jù)事件記錄功能；
?。?）實(shí)時(shí)報(bào)警；
?。?0）根據(jù)線路上的表計(jì)關(guān)系計(jì)算線路損耗；
?。?1）可提供多路模擬量、開(kāi)關(guān)量輸入，實(shí)現(xiàn)開(kāi)箱告警、停電告警、逆相告警、超溫告警、過(guò)壓告警、過(guò)流告警、過(guò)載告警、傾斜或移動(dòng)報(bào)警等其他功能；
?。?2）遠(yuǎn)程控制斷電功能；
?。?3）采集的參數(shù)豐富，如：
◆ 當(dāng)前、上月、正向有功、反向有功、無(wú)功四象限的總及尖、峰、平、谷四費(fèi)率電量；
◆ 正向、反向、有功、無(wú)功的最大需量及最大需量發(fā)生時(shí)間；
◆ 有功功率、無(wú)功功率、三相電壓、三相電流、功率因數(shù)；
◆ 感想失壓累計(jì)次數(shù)、失壓累計(jì)時(shí)間、集抄器停電起止時(shí)間等；
◆ 單位時(shí)間負(fù)荷曲線、三相電流曲線、三相電壓曲線、有功功率曲線、無(wú)功功率曲線、功率因數(shù)曲線。
４、技術(shù)指標(biāo)：
（1）系統(tǒng)容量：
采集器容量：最多接255塊電表；
系統(tǒng)容量：原則上不受限制每表一號(hào)，實(shí)際可根據(jù)需要和主站電腦的容量確定；
?。?）通信距離：
采集器與電表：采用RS-485接口及屏蔽雙絞線，距離≤500m。主站與采集器：采用GPRS網(wǎng)絡(luò)作為通信介質(zhì)，距離不受限制；
（3）通信成功率:
主站與采集器之間，采用基于可靠連接的TCP/IP協(xié)議，通信成功率為100%；
（4）完全符合IEC1107標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)電公司DL/T645《多功能電能表通訊規(guī)約》；
?。?）工作電源：交流220V±20%，50Hz；
?。?）通信速率：1200bps～33.6kbps；
（7）采集器功耗：≤1.5W
?。?）工作環(huán)境條件：溫度：-10℃～50℃，相對(duì)濕度：≤90%；
?。?）耐壓強(qiáng)度：2KV；絕緣電阻：2M歐姆；
?。?0）電表數(shù)據(jù)抄收率、可靠性和讀數(shù)準(zhǔn)確率達(dá)到100%。
2.3變電站抄表系統(tǒng)
?。?）、電表：三相有功無(wú)功多功能表。
?。?）、帶GPRS功能的采集器：
1）帶一個(gè)485口，三個(gè)開(kāi)關(guān)量和三個(gè)模擬量；
2）支持部標(biāo)通信規(guī)約；
3）停電數(shù)據(jù)保護(hù)；
4）控制輸出；
5）帶后備電源，停電后仍可抄表。
（3）、抄表內(nèi)容：
1）電壓、電流；
2）有功正、反向分時(shí)電量；無(wú)功四象限分時(shí)電量；
3）有功正、反向分時(shí)最大需量及發(fā)生時(shí)間；
4）無(wú)功正、反向分時(shí)最大需量及發(fā)生時(shí)間；
5）斷相時(shí)間、次數(shù)及斷相期間用電量；
6）負(fù)荷曲線。
?。?）、抄表形式：
1）自動(dòng)抄表；
2）定時(shí)上報(bào)；
3）實(shí)時(shí)查詢。
?。?）、告警內(nèi)容：
1）開(kāi)箱告警；
2）停電告警；
3）逆相告警；
4）超溫告警；
5）過(guò)壓告警；
6）過(guò)流告警；
7）過(guò)載告警；
8）傾斜或移動(dòng)報(bào)警等其他功能。
（6）、技術(shù)指標(biāo)：
1）系統(tǒng)容量：
采集器容量：最多接255塊電表；
系統(tǒng)容量：原則上不受限制每表一號(hào)，實(shí)際可根據(jù)需要和主站電腦的容量確定；
2）通信距離：
采集器與電表：采用RS-485接口及屏蔽雙絞線，距離≤500m。主站與采集器：采用GPRS網(wǎng)絡(luò)作為通信介質(zhì)，距離不受限制；
3）通信成功率:
主站與采集器之間，采用基于可靠連接的TCP/IP協(xié)議，通信成功率為100%。
2.4系統(tǒng)軟件
GPRS自動(dòng)抄表系統(tǒng)的核心部分是系統(tǒng)軟件，它遵循DL/T645部標(biāo)通訊規(guī)約，并有擴(kuò)展性。
抄表軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)為ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)行于WIN98/2000/XP、NT的操作系統(tǒng)，易于使用。軟件所能管理的用戶數(shù)量沒(méi)有限制。
系統(tǒng)的功能與特點(diǎn)有：
(一)安全可靠：安全性由三方面構(gòu)成：第一，ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)是大型的、多用戶的數(shù)據(jù)庫(kù)，它的安全性高，允許多用戶同時(shí)使用同一數(shù)據(jù)庫(kù)而不會(huì)破壞完整性，用它來(lái)做抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)引擎可以保證數(shù)據(jù)的安全；第二，系統(tǒng)對(duì)用戶實(shí)現(xiàn)分級(jí)授權(quán)管理功能，通過(guò)檢查使用者的名字和授權(quán)密碼，賦予使用者相應(yīng)的操作權(quán)，借鑒銀行系統(tǒng)的密碼管理模式限制無(wú)關(guān)人員改變數(shù)據(jù)庫(kù)和硬件設(shè)置。第三，防火墻功能及完善的數(shù)據(jù)備份功能，防備系統(tǒng)受到人為的惡意攻擊，數(shù)據(jù)備份功能確保在硬件系統(tǒng)故障時(shí)，也能隨時(shí)在新的硬件設(shè)備上數(shù)據(jù)無(wú)丟失地啟動(dòng)抄表系統(tǒng)。
(二)完善的系統(tǒng)日志：系統(tǒng)日志記錄了進(jìn)入系統(tǒng)，離開(kāi)系統(tǒng)，收費(fèi)，設(shè)置硬件，改變運(yùn)行參數(shù)操作等及操作者，操作時(shí)間，凡是改變數(shù)據(jù)庫(kù)的操作都被記錄下來(lái)。
(三)抄表速度快：抄表快、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，抄表時(shí)PC機(jī)只讀采集器的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸采用1200波特率，傳輸速度快，并對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)塊都有效驗(yàn)碼，保證了傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。
(四)廣播對(duì)時(shí)功能：該功能使得系統(tǒng)中的所有電能表的時(shí)間基準(zhǔn)與PC機(jī)保持一致，對(duì)時(shí)成功后，由電池供電的電能表內(nèi)部時(shí)鐘，不再需要PC機(jī)的干預(yù)。因此，只要保證在對(duì)時(shí)時(shí)刻，PC機(jī)的時(shí)間是正確的，以后在運(yùn)行的過(guò)程中，改變PC機(jī)的時(shí)鐘并不會(huì)影響電能表的時(shí)間。
(五)自動(dòng)抄表功能：按照設(shè)置的抄表開(kāi)始時(shí)間和抄表間隔，到預(yù)定的抄表時(shí)刻，系統(tǒng)便會(huì)依次撥號(hào)去抄采集器或電表內(nèi)的數(shù)據(jù)。對(duì)于抄不上數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)補(bǔ)抄或人工發(fā)命令補(bǔ)抄。
(六)電量?jī)鼋Y(jié)功能：可以方便地定義總表，安裝和刪除總表，給總表分配分表。通過(guò)安裝適當(dāng)?shù)目偙?，結(jié)合抄凍結(jié)數(shù)據(jù)功能，就可得某一特定的時(shí)刻的總表讀數(shù)，各分表的讀數(shù)（由此得到讀數(shù)和），就可以計(jì)算出某部分電路的電能損耗，為確定電費(fèi)提供依據(jù)。
(七)電費(fèi)管理功能：收電費(fèi)前，統(tǒng)一抄錄一次電費(fèi)數(shù)據(jù)。當(dāng)確保數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)反映最近的電表讀數(shù)后，利用程序中的功能自動(dòng)計(jì)算出當(dāng)月用電量和電費(fèi)。交納電費(fèi)時(shí)，只需輸入用戶號(hào)，當(dāng)月用電量和電費(fèi)由程序填寫(xiě)。每筆電費(fèi)都有詳細(xì)記錄，便于對(duì)帳。
(八)設(shè)備管理功能，如告警：開(kāi)箱告警、停電告警、逆相告警、超溫告警、過(guò)載告警、傾斜或移動(dòng)報(bào)警等；控制：對(duì)欠費(fèi)用戶進(jìn)行拉閘等。并提供停電數(shù)據(jù)保護(hù)功能，在停電48--72小時(shí)內(nèi)仍可抄表和監(jiān)控。本系統(tǒng)結(jié)合移動(dòng)公司的短信平臺(tái)，在告警時(shí)，可根據(jù)具體內(nèi)容發(fā)短信給相關(guān)的管理人員。
本系統(tǒng)適應(yīng)范圍廣泛，單相版的軟件可用于小區(qū)管理，網(wǎng)絡(luò)版的軟件可用于供電公司實(shí)現(xiàn)一座城市或地區(qū)的用電管理。
第三部分 系統(tǒng)安全
在系統(tǒng)安全方面，本公司除了采用大型、多用戶的ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)對(duì)用戶實(shí)現(xiàn)分級(jí)授權(quán)管理和提供防火墻功能及完善的數(shù)據(jù)備份功能外，對(duì)GPRS網(wǎng)絡(luò)無(wú)線數(shù)據(jù)監(jiān)控中心還提供了安全技術(shù)解決方案，以確保數(shù)據(jù)安全可靠。
3.1 GPRS協(xié)議簡(jiǎn)介
?。╨） GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
GPRS網(wǎng)是在GSM網(wǎng)的基礎(chǔ)上增加以下功能實(shí)體構(gòu)成的：服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（SGSN）、網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(GGSN)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)服務(wù)中心 (PTMSC)。系統(tǒng)共用GSM基站，但基站要進(jìn)行軟件更新，并采用新的GPRS移動(dòng)臺(tái)；GPRS要增加新的移動(dòng)性管理程序；通過(guò)路由器實(shí)現(xiàn)GPRS骨干網(wǎng)互聯(lián)；GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要進(jìn)行軟件更新和增加新的MAP信令和GPRS信令等。
SGSN的主要作用是記錄移動(dòng)臺(tái)的當(dāng)前位置信息，并且在移動(dòng)臺(tái)和GGSN之間完成移動(dòng)分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。GGSN主要是起網(wǎng)關(guān)作用，它可以和多種不同的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接，如ISDN、PSPDN和LAN等。GGSN可以把GSM網(wǎng)中的GPRS分組數(shù)據(jù)包進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而可以把這些分組數(shù)據(jù)包傳送到遠(yuǎn)端的TCP／IP或X.25網(wǎng)絡(luò)。
GPRS骨干網(wǎng)的邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1. GPRS骨干網(wǎng)的邏輯結(jié)構(gòu)