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，在系统出现意外时进行人工抄表。
主站：运行集中抄表系统的计算机（服务器或PC机）称为主站，主站通过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：收集电表数据传送到数据中心，它连接主站和电度表。
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。
这三个主要的组成部份是相互关联的主从关系。 整个结构如下图所示：
图一 系统组网示意图
根据抄表对向的不同我们设计以下三种抄表模式：
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（GPRS-TY1型）： （1）24个I/O口，可带24户电度表
（2）停电数据保护
（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、抄表形式：
（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、 技术指标：
（1）系统容量：
采集器容量：最多接24块电表；
系统容量：原则上不受限制，实际可根据需要和主站电脑的容量确定；
（2） 通信距离：
采集器与电表：采用双芯多股线，对于机械表，距离≤500m；对于电子式电表，距离≤50m。
主站与采集器：采用GPRS网络作为通信介质，距离不受限制；
（3）通信成功率:
主站与采集器之间，采用基于可靠连接的TCP/IP协议，通信成功率为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，电力部国标2004通讯规约。 B）三相有功复费率表，有功1级，具有RS-485通讯接口，电力部国标2004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、频率等参数的测量。
2、带GPRS功能的采集器（GPRS-TY2型）：
（1）带一个与电能表通讯的RS-485接口，一个与主站系统通信的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）支持部标通信规约
（3）停电数据保护
（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）掉电数据保存；
（6）瞬时量数据的综合处理；
（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；
（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、倾斜或移动报警等其他功能；
（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。
4、技术指标：
（1）系统容量：
采集器容量：最多接255块电表；
系统容量：原则上不受限制每表一号，实际可根据需要和主站电脑的容量确定；
（2）通信距离：
采集器与电表：采用RS-485接口及屏蔽双绞线，距离≤500m。主站与采集器：采用GPRS网络作为通信介质，距离不受限制；
（3）通信成功率:
主站与采集器之间，采用基于可靠连接的TCP/IP协议，通信成功率为100%；
（4）完全符合IEC1107标准及国电公司DL/T645《多功能电能表通讯规约》；
（5）工作电源：交流220V±20%，50Hz；
（6）通信速率：1200bps～33.6kbps；
（7）采集器功耗：≤1.5W
（8）工作环境条件：温度：-10℃～50℃，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达到100%。
2.3变电站抄表系统
1、电表：三相有功无功多功能表。
2、带GPRS功能的采集器：
（1）带一个485口，三个开关量和三个模拟量；
（2）支持部标通信规约；
（3）停电数据保护；
（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、抄表形式：
（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）倾斜或移动报警等其他功能。
6、技术指标：
（1）系统容量：
采集器容量：最多接255块电表；
系统容量：原则上不受限制每表一号，实际可根据需要和主站电脑的容量确定；
（2）通信距离：
采集器与电表：采用RS-485接口及屏蔽双绞线，距离≤500m。主站与采集器：采用GPRS网络作为通信介质，距离不受限制；
（3）通信成功率:
主站与采集器之间，采用基于可靠连接的TCP/IP协议，通信成功率为100%。
2.4系统软件
????GPRS自动抄表系统的核心部分是系统软件，它遵循电力部国标2004通讯规约，并有扩展性。
抄表软件系统数据库为SQL数据库，运行于WIN98/2000/XP、NT的操作系统，易于使用。软件所能管理的用户数量没有限制。
系统的功能与特点有：
(一)安全可靠：安全性由三方面构成： 第一，SQL数据库是大型的、多用户的数据库，它的安全性高，允许多用户同时使用同一数据库而不会破坏完整性，用它来做抄表系统的数据引擎可以保证数据的安全； 第二，系统对用户实现分级授权管理功能，通过检查使用者的名字和授权密码，赋予使用者相应的操作权，借鉴银行系统的密码管理模式限制无关人员改变数据库和硬件设置。 第三，防火墙功能及完善的数据备份功能，防备系统受到人为的恶意攻击，数据备份功能确保在硬件系统故障时，也能随时在新的硬件设备上数据无丢失地启动抄表系统。
(二)完善的系统日志：系统日志记录了进入系统，离开系统，收费，设置硬件，改变运行参数操作等及操作者，操作时间，凡是改变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115200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所有电能表的时间基准与PC机保持一致，对时成功后，由电池供电的电能表内部时钟，不再需要PC机的干预。因此，只要保证在对时时刻，PC机的时间是正确的，以后在运行的过程中，改变PC机的时钟并不会影响电能表的时间。
(五)自动抄表功能：按照设置的抄表开始时间和抄表间隔，到预定的抄表时刻，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。
(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。通过安装适当的总表，结合抄冻结数据功能，就可得某一特定的时刻的总表读数，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，为确定电费提供依据。
(七)电费管理功能：收电费前，统一抄录一次电费数据。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、倾斜或移动报警等；控制：对欠费用户进行拉闸等。并提供停电数据保护功能，在停电48--72小时内仍可抄表和监控。本系统结合移动公司的短信平台，在告警时，可根据具体内容发短信给相关的管理人员。 （九）用户界面清晰美观，操作简单，具有完善的在线帮助功能。对数据进行统计，分析，绘制负荷曲线，作平衡分析，具有与银行，客服中心的联网功能。
本系统适应范围广泛，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区的用电管理。
GPRS数据传输终端实现监控中心主站与监控终端的通讯。本系统中采用ETPRO211Ai。 ? 2.5 GPRS设备功能与特点如下： A、功能： 1. 标准的AT 命令界面,方便程序设计； 2. TCP/IP Internet 内嵌的协议栈，轻松互连； 3. RS232接口方式，更加简便的通讯方式； 4. 可通过串口升级程序。 B、性能： 1. 使用低功耗高性能的CPU 做处理器，16位内部数据总线，128KBSRAM，512KBFLASH，可高速处理协议和大量数据； 2. 支持全透明及帧格式数据传输； 3. 支持TCP、IP、PPP、ICMP、UDP、TELNET、HTTP 协议栈； 4. 一个符合ISO7816-3IC 卡标准的SIM 卡座，支持符合GSM11.11 和GSM11.10，规范SIM 卡； 5. 简化的接口设计，使用通用的232 接口和简单的AT 命令交互界面； 6. 供了更方便的电源接口，即可使用外挂电源。又可从串口直接取电； 7. 整机功耗小于3W； 8. 完善了GPRS 网络中所出现的假拨号，掉线自动重启，远程唤醒等功能； 9. 支持远程控制及动态域名解析； 10. 同时更具嵌入式系统要求，可提供内置式模块（不带外壳，可通过插针与嵌入式直接系统相连）。 11、同时还有软硬件双重看门狗，在DTU不能正常工作时，能够自动断电复位。
第三部分 系统安全
在系统安全方面，本公司除了采用大型、多用户的SQL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安全技术解决方案，以确保数据安全可靠。
3.1??IP 过滤技术
由于监控中心服务于GPRS子网用户，所有访问客户的IP必为GPRS子网内的IP ，即所有的用户必须通过CMNET才可能访问该服务器。因此，我们在系统中采用了IP过滤技术，对所有接受的数据包进行过滤，抛弃掉所有的非法IP数据报。这一过程就好像将系统置身于CMNET的防火墙保护之下，所有的非法用户只有先穿过了CMNET的安全防护才有可能访问到本系统，但对于安全措施非常强大的CMNET网络来说，这将是非常的困难。
3.2??身分授权和密码认证体系
采用IP过滤技术尽管可以防止一些非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安全防护，对于那些利用IP伪装技术的非法用户则无法识别。
由于该系统是专业化的服务系统，访问客户是预先确定的，利用这一特点，我们在系统中采用了用户ID和密码验证技术，系统中存储了有所客户端的MAC地址以及密码，对通过了IP过滤的数据包，再验证其ID号和密码。对于该系统以外的非法用户，获取合法的MAC地址和密码将十分困难，所以这一步极大可能地增加了系统的安全性。
???????????????????????? 图5??数据安全技术解决方案示意图
3.3??数据安全加密通道
系统采用标准的SSL数据安全通讯协议在客户端和服务器端建立加密数据通道，保证私有数据传输的安全性；系统在应用层植入高可靠性的加密算法，使得数据在任何网络出错时都可以得到保证的高可靠性；采用MD5算法产生“报文摘要”已实现对所有发送报文的数字签名，保证了数据传输过程中的完整性，防止数据被篡改。
3.4??访问过程跟踪
系统对所有的访问过程进行日志记录，包括用户身份、IP、时间、数字签名、操作事项等信息，向系统管理人员提供了详细、完整、有效的操作证明。
第三部分 总结 ? 采用GPRS无线传输数据通讯方法解决了远程抄表系统的通讯问题，比起其它有线通讯方式有着不可比拟的优越性。随着GPRS网络的逐渐完善和应用技术的不断成熟，GPRS的应用领域也会越来越广阔。本文介绍的GPRS无线传输系统可推广至各种金融、水务、环保、煤气、交通等行业应用当中去。 ? ? 附件：
| ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 软件产品模块表 | ? | ||||||
| 序号 | 产品名称 | 子模块 | ? | ||||
| 一 | 基本模块 | 1、系统管理模块 | ? | ||||
| 2、数据维护模块 | ? | ||||||
| 3、数据采集模块 | ? | ||||||
| 4、抄表电费管理（用于抄装公司） | ? | ||||||
| 5、配电管理 | ? | ||||||
| 6、报表管理模块 | ? | ||||||
| 二 | 扩展模块 | ? | |||||
| 1 | ? | 1、线损管理模块 | ? | ||||
| 2 | ? | 2、用电异常管理模块 | ? | ||||
| 3 | ? | 3、馈线综合管理模块 | ? | ||||
| 4 | ? | 4、预测管理模块 | ? | ||||
| 5 | ? | 5、负荷控制管理模块 | ? | ||||
| 6 | ? | 6、电能计量管理 | ? | ||||
| 7 | ? | 7、无功补偿管理 | ? | ||||
| 8 | ? | 8、用电环境分析 | ? | ||||
| 9 | ? | 9、其它 | ? | ||||
| 三 | 前置机 | 1、系统管理 | ? | ||||
| 2、终端操作 | ? | ||||||
| 3、异常告警 | ? | ||||||
| 4、无功补偿配置 | ? | ||||||
| 5、谐波设置 | ? | ||||||
| 6、数据召测 | ? | ||||||
| 7、数据转发 | ? | ||||||
| 8、群发管理 | ? | ||||||
| 9、负控操作 | ? | ||||||
| 10、用电环境监测 | ? | ||||||
| ??????????????????? ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????软件的技术功能 | |||||||
| 序号 | 产品名称 | 子模块 | 实现功能 | 备注 | |||
| 一 | 基本模块 | 1、系统管理模块 | 1）供电所设置；2）馈线设置；3）部门设置；4）角色设置；5）操作员管理；6）修改密码；7）系统参数设置；8）告警责任人设置；9）日志记录。 | ||||
| 2、数据维护模块 | 用户档案的管理。 | ||||||
| 3、数据采集模块 | 用于各种实时数据的抄见（电流、电压、有功和无功功率、各种电量、cos∮、需量等）。 | ||||||
| 4、抄表电费管理（用于抄装公司） | 1）用户电量查询；2）用户不同电量查询；3）预付费和欠费管理；4）小区电量查询（另选）。 | ||||||
| 5、配电管理 | 1）用户电压查询；2）用户电流查询；3）用户日极值查询；4）用户状态查询；5）负荷率分析；6）三相不平衡率分析；7）变压器裕度分析；8）电压合格率分析。 | ||||||
| 6、报表管理模块 | 动态报表选择和打印。 | 用户可根据需要自己编辑各种报表 | |||||
| 二 | 扩展模块 | ||||||
| 1 | 线损管理模块 | 1）馈线线损统计；2）馈线线损分析；3）馈线线损源定位。 | 国内首创 | ||||
| 2 | 用电异常管理模块 | 1）馈线用户用电异常分析；2）用户异常用电干预分析；3）用户窃电查询；4）用户报警查询；5）用户报警统计；6）小区居民用户用电异常分析（另选）。 | 国内首创 | ||||
| 3 | 馈线综合管理模块 | 1）馈线电量分布查询；2）馈线用电走势；3）馈线裕度分析。 | 国内首创 | ||||
| 4 | 预测管理模块 | 1）区域用电走势；2）时段用电走势；3）气候用电走势；4）电价调整动态评估（国内首创）。 | |||||
| 5 | 负荷控制管理模块 | 1）用户有功功率查询；2）用户功控参数设置；3）用户电控参数设置；4）用户状态控制；5）用户临时限电控；6）用户保电管理；7）用户短信通知查询；8）应急预案管理。 | |||||
| 6 | 电能计量管理 | 1）电表远程检定分析（终端必须上传电表和终端本身的脉冲。）；2）用户故障查询；3）用户档案查询。 | |||||
| 7 | 无功补偿管理 | 1）用户无功功率查询；2）用户功率因数；3）用户无功补偿分析（国内首创，可自动判别电容、控制器等故障） | |||||
| 8 | 用电环境分析 | 1）电网周波分析；2）环境温度分析；3）终端电压分析。 | |||||
| 9 | 其它 | 1）配变漏电流分析（国内首创）；2）停电原因分析（国内首创）；3）用电拓朴图；4）谐波分析。 | |||||
| 三 | 前置机 | 1、系统管理 | 1）系统设置；2）系统参数设置；3）终端设备管理；4）帐号管理；5）操作日记；6）责任人管理；7）心跳时间设置。 | 选择使用 | |||
| 2、终端操作 | 1）终端参数配置；2）通讯参数配置；3）对时；4）复位；5）抄表设置；6）任务设置；7）文件下发；8）总加组配置；9）测量点配置；10）总加组轮次配置。 | ||||||
| 3、异常告警 | 1）告警屏蔽；2）告警查询。 | ||||||
| 4、无功补偿配置 | |||||||
| 5、谐波设置 | |||||||
| 6、数据召测 | 1）当前数据；2）任务数据。 | ||||||
| 7、数据转发 | |||||||
| 8、群发管理 | |||||||
| 9、负控操作 |
1）月电控；2）功率控制；3）保电设置；4）购电控制；5）其它控制。
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