GPRS無線網(wǎng)絡技術(shù)在電力行業(yè)中的應用方案

1、GPRS無線網(wǎng)絡技術(shù)在電力行業(yè)中的應用方案1、概要 隨著世界風云變化，通信行業(yè)也在俏無聲息發(fā)生著變化。從最早的縱橫制到現(xiàn)在的數(shù)字程控交換機，設備在不斷的更新?lián)Q代，網(wǎng)絡也在不斷向前發(fā)展。 3G網(wǎng)絡現(xiàn)在已成為中國的一個熱門話題，移動通信技術(shù)以其迅猛的發(fā)展勢頭，不斷推陳出新，技術(shù)也在不斷擴展，不斷完善。逐漸由以前的語音、視頻、數(shù)據(jù)分而發(fā)展的模式向綜合型網(wǎng)絡發(fā)展。 電力系統(tǒng)，作為一個特殊行業(yè)，具有另外行業(yè)所不具有的特點，因此，電力通信網(wǎng)絡的發(fā)展也就具有特殊性。需要根據(jù)電力系統(tǒng)的需求來進行建設。隨著通信行業(yè)的發(fā)展，電力系統(tǒng)中那種一號信令、模擬中繼，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有業(yè)務的需求。這就需要我們在現(xiàn)有網(wǎng)絡的基礎

2、上進行拓展，根據(jù)通信行業(yè)的新技術(shù)，不斷挖掘，不斷摸索，尋求一種適合電力行業(yè)特征的通信網(wǎng)絡技術(shù)，建立獨特的新電力通信網(wǎng)絡。 2、GPRS技術(shù)簡介 GPRS的英文全稱為General Packet Radio Service，中文含義：整合封包無線服務，它是利用 “分封交換”(Packet-Switched)的概念所發(fā)展出的一套無線傳輸方式。所謂的分封交換就是將Date分裝成許多獨立的封包，再將這些封包一個一個傳送出去，形式上有點象寄包裹，采用分封交換的好處是只有在有資料需要傳送時才會占用頻寬，而且可以以傳輸?shù)馁Y料量計價，這對用戶來說是比較合理的計費方式。 GPRS的應用范圍 ：GPRS是在現(xiàn)有G

3、SM網(wǎng)絡上開通的一種新型的分組數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務，在有GPRS承載業(yè)務支持的標準化網(wǎng)絡協(xié)議的基礎上，GPRS可以提供系列交互式業(yè)務服務： 2.1點對點面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務。為兩個用戶或者多個用戶之間發(fā)送多分組的業(yè)務，該業(yè)務要求有建立連接、數(shù)據(jù)傳送以及連接釋放等工作程序。 2.2單點對多點業(yè)務。根據(jù)某個業(yè)務請求者的要求，把單一信息傳送給多個用戶。該業(yè)務又可以分為點對多點多信道廣播業(yè)務、點對多點群呼業(yè)務和IP多點傳播業(yè)務。 2.3點對點無連接型網(wǎng)絡業(yè)務。各個數(shù)據(jù)分組彼此互相獨立，用戶之間的信息傳輸不需要端到端的呼叫建立程序，分組的傳送沒有邏輯連接，分組的交付沒有確認保護，是由IP協(xié)議支持的業(yè)務。 GPRS

4、除了提供點對點、點對多點的數(shù)據(jù)業(yè)務外，還能支持用戶終端業(yè)務、補充業(yè)務、 GSM短消息業(yè)務和各種GPRS電信業(yè)務。 3、電力系統(tǒng)的現(xiàn)狀 隨著電力系統(tǒng)改革的全面展開和不斷深入，電力逐步走向市場化。我國電力行業(yè)、電力部門在體制結(jié)構(gòu)、運營管理方式上都發(fā)生了深刻變化。電力公司由過去的生產(chǎn)型向經(jīng)營型方向發(fā)展，電能作為電力公司的主要商品，它的銷售和其對應的電費回收已成為電力公司主要經(jīng)濟考核指標。因此加大對配電網(wǎng)與用電網(wǎng)的監(jiān)測與管理，實現(xiàn)對大用戶電量的遠程抄表和自動結(jié)算，改進傳統(tǒng)的電費結(jié)算手段，加強線損管理，提高防竊電能力，加大用電監(jiān)察水平，滿足廣大用戶對于供電的質(zhì)量和可靠性要求，是提高電力部門的生產(chǎn)經(jīng)營管理

5、水平和管理效率，最終實現(xiàn)電網(wǎng)商業(yè)化運營，建立區(qū)域乃至全國統(tǒng)一的電力大市場而采取的重要舉措。 在實現(xiàn)大用戶的電量抄收，配電變壓器的監(jiān)測與線損分析系統(tǒng)建設方案中，采集對象有著地理位置分散，采集點多，數(shù)據(jù)量少，實時性要求不高等特點。因此利用目前移動通信公司最新推出GPRS通信技術(shù)的通信專網(wǎng)，對工業(yè)及商業(yè)大用戶和配電臺區(qū)變壓器電量的抄收和監(jiān)測，最終實現(xiàn)整個配網(wǎng)的線損動態(tài)監(jiān)視，較以往采用 GSM短信息及無線電臺專網(wǎng)和其他有線的方式又上了一個新的技術(shù)臺階。其可靠性和信號覆蓋率等技術(shù)指標是其他無線方式無可比擬的。GPRS專網(wǎng)接入服務，進行電能計量、電站監(jiān)測，實現(xiàn)電網(wǎng)終端數(shù)據(jù)的自動實時采集和監(jiān)控，大大提高了電

6、網(wǎng)監(jiān)測的技術(shù)含量和工作效率。 4、GPRS在電力系統(tǒng)解決方案 GPRS專網(wǎng)技術(shù)，是通過裝有GPRS模塊數(shù)據(jù)采集器對客戶端電表進行數(shù)據(jù)采集，再由GPRS(或GSM)網(wǎng)絡及光纖專線線路將數(shù)據(jù)送到公司數(shù)據(jù)庫服務器，服務器再對各網(wǎng)點數(shù)據(jù)進行收集、跟蹤、分析。通過GPRS專網(wǎng)采集數(shù)據(jù)克服了以往人工抄表的諸多不便：一方面是利用GPRS專網(wǎng)、光纖進行數(shù)據(jù)傳輸，提高了工作效率，減少了人工成本;另一方面是利用裝有GPRS模塊的數(shù)據(jù)采集器進行采集，提高了數(shù)據(jù)提取的準確率和及時性。 4.1方案實施 通過中國移動的GPRS網(wǎng)絡系統(tǒng)，電力部門可將工業(yè)和民用電表采集的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)實時傳遞到地、市、省級的集中監(jiān)控中心，以實

7、現(xiàn)對電力監(jiān)測設備的統(tǒng)一監(jiān)控和分布式管理。在移動通信公司的GPRS業(yè)務平臺上構(gòu)建電力遠程抄表系統(tǒng)，實現(xiàn)電表數(shù)據(jù)的無線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡，縮短建設周期，降低建設成本的優(yōu)點，而且設備安裝方便、維護簡單。GPRS電力遠程抄表系統(tǒng)由位于電力局的配電中心和位于居民小區(qū)的電表數(shù)據(jù)采集點組成，利用中國移動現(xiàn)有的GPRS/GSM網(wǎng)絡，電表數(shù)據(jù)通過中國移動的GPRS/GSM網(wǎng)絡進行傳輸。居民小區(qū)的所有電表首先連接到電表集中器，居民用戶的用電數(shù)據(jù)由復費率電表通過485傳到電表集中器，電表集中器通過RS232口與GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端連接，電表數(shù)據(jù)經(jīng)過協(xié)議封裝后發(fā)送到中國移動的 GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，通過G

8、PRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳送至配電數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)電表數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的實時在線連接。 4.2系統(tǒng)構(gòu)建 由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡，配電中心計算機主機配置固定的IP地址，各個電表數(shù)據(jù)采集點采用GPRS模塊和該主機進行通信。 4.2.1系統(tǒng)組成 4.2.1.1電表數(shù)據(jù)采集點：電表數(shù)據(jù)采集點位于居民小區(qū)的信息中心，居民用戶的用電數(shù)據(jù)由復費率電表首先通過RS485接口通過雙絞線連接到位于小區(qū)信息中心的電表集中器，電表集中器再通過RS232接口與GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端相連。通過GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端內(nèi)置嵌入式處理器對數(shù)據(jù)進行處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到GSM網(wǎng)絡，通過 GPRS網(wǎng)絡傳送

9、至電力公司數(shù)據(jù)中心電力遠程抄表系統(tǒng)，實現(xiàn)電表數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的實時在線連接。電表集中器通過RS485接口直接連接到電表上，既可支持單個電表，也可以同時支持多個電表，實現(xiàn)對電表參數(shù)的采集、存儲、預處理或并將采集到的電表數(shù)據(jù)實時傳送到配電中心;同時，電表集中器還可將配電中心發(fā)送的遙控指令傳給電表控制模塊，對電表進行控制操作。 4.2.1.2配電中心。配電中心服務器申請配置固定IP地址，采用省移動通信公司提供的DDN專線，與GPRS網(wǎng)絡相連。由于 DDN專線可提供較高的帶寬，當電表數(shù)據(jù)采集點數(shù)量增加，中心不用擴容即可滿足需求。配電中心服務器接受到GPRS網(wǎng)絡傳來的數(shù)據(jù)后先進行AAA認證，后傳送到配

10、電中心計算機主機，通過系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進行還原顯示，并進行數(shù)據(jù)處理。配電中心計算機主機可進行業(yè)務管理和計費管理，對電力數(shù)據(jù)進行校驗、計算、存儲、分析、管理等，可對異常情況進行告警，同時對用戶使用情況實時監(jiān)控，保證電力局的合法收益。 4.2.1.3GPRS/GSM移動數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡：電表集中器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)GSM網(wǎng)絡空中接口功能模塊同時對數(shù)據(jù)進行解碼處理，轉(zhuǎn)換成在公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送的格式，通過中國移動的GPRS無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡進行傳輸，最終傳送到配電中心IP地址。由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡，配電中心計算機主機配置固定的IP地址，各個電表數(shù)據(jù)采集點采用GPRS模塊和該主機進行通信。 各電表使

11、用GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端，通過移動的GPRS網(wǎng)絡與配電中心相連。電表使用移動通信公司統(tǒng)一的STK卡，同時配電中心對各電表數(shù)據(jù)采集點進行登記，保存相關資料以便識別和維護處理。各電表數(shù)據(jù)采集點運行系統(tǒng)軟件，支持24小時實時在線，實現(xiàn)信息采集點24小時傳送采集的電表數(shù)據(jù)。 凡電力局授權(quán)的信息采集點均可以使用本系統(tǒng)：電表數(shù)據(jù)采集點必須使用移動統(tǒng)一的STK卡，用戶使用本卡只能用于與配電中心的數(shù)據(jù)通信功能;無線通訊終端設備使用經(jīng)緯星航提供的GPRS移動數(shù)據(jù)通信終端;用戶登記：符合電力局的規(guī)定。推薦省級配電中心通過公網(wǎng)使用VPN接入到移動GPRS網(wǎng)，這種方式成本比較低，安全性比較高，而且速度和網(wǎng)絡服務質(zhì)量

12、都保障;也可以通過GPRS專線接入到移動GPRS網(wǎng)，這種方式成本高，安全性高、穩(wěn)定可靠。由于 GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡，配電中心計算機主機配置固定的IP地址，各個電表數(shù)據(jù)采集點采用GPRS模塊和該主機進行通信。 4.2.2安全措施 由于電力遠程抄表系統(tǒng)的特殊性，本系統(tǒng)需要極高的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主要是防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán)，穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠724小時不間斷運行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運行。 4.2.2.1APN專網(wǎng)模式：利用SIM卡的唯一性，劃定用戶可接入某系統(tǒng)的范圍，可以有效避免非法入侵。采用中國移動分配的專門的APN進行無線網(wǎng)絡接

13、入，在網(wǎng)絡側(cè)對SIM卡和APN進行綁定，只有屬于指定行業(yè)的SIM卡才能訪問專用APN。普通手機號的GPRS終端無法呼叫專門的APN。 4.2.2.2對于特定用戶，可通過數(shù)據(jù)中心給每個移動終端分配特定的用戶ID和密碼， 其他沒有數(shù)據(jù)中心分配的用戶ID和密碼的移動終端將無法登錄進入系統(tǒng)，系統(tǒng)的安全性進一步增強。 4.2.2.3安全的防火墻過濾，設置防火墻軟件保障系統(tǒng)安全。 4.3方案優(yōu)點 GPRS無線電力遠程抄表系統(tǒng)具備如下特點： 4.3.1實時性強：由于GPRS具有實時在線特性，系統(tǒng)無時延，無需輪巡就可以同步接收、處理多個/所有數(shù)據(jù)采集點的數(shù)據(jù)?？珊芎玫臐M足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求。 4

14、.3.2可對電表設備進行遠程控制：通過GPRS雙向系統(tǒng)還可實現(xiàn)對電表設備進行遠程控制，進行參數(shù)調(diào)整、開關等控制操作。 4.3.3建設成本少低：由于采用GPRS的無線公網(wǎng)平臺，只需安裝好設備就可以，不需要為遠程抄表進行專門布線，前期投資少、見效快，后期升級、維護成本低; 4.3.4集抄范圍廣： GPRS覆蓋范圍廣，在無線GSM/GPRS網(wǎng)絡的覆蓋范圍之內(nèi)，都可以完成對集抄的控制和管理。而且，擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。 4.3.5系統(tǒng)的傳輸容量大：配電數(shù)據(jù)中心要和每一個電表數(shù)據(jù)采集點保持實時連接。由于電表數(shù)據(jù)采集點數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?/p>

15、而GPRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。 4.3.6數(shù)據(jù)傳送速率高：每個電表數(shù)據(jù)采集點每次數(shù)據(jù)傳輸量在10Kbps之內(nèi)。GPRS網(wǎng)絡傳送速率理論上可達171.2kbit/s，目前GPRS實際數(shù)據(jù)傳輸速率在40Kbps左右，完全能滿足本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率(10Kbps)的需求。 4.3.7通信費用低：采用包月計費方式，運營成本低。對于電力系統(tǒng)來說，遠程變電站抄表一直是一件非常頭疼的事情，需要投入大量的人力、物力和財力。因為變電站數(shù)量眾多，地理位置分散，給工作人員帶來極大的不方便。電力公司也可利用GPRS移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡對各重要電力節(jié)點進行監(jiān)控,自動讀取相關數(shù)據(jù)并加以分析，還可進一步進行遠程控制

16、或設備維護，可減少人力資源、縮短修護時間并節(jié)省專線建設成本。 5、GPRS未來的發(fā)展趨勢 目前，中國移動市場和數(shù)據(jù)通信市場很不平衡，造成中國移動數(shù)據(jù)業(yè)務的近期市場尚不很明朗。但是，各移動通信運營商出于對現(xiàn)實市場和未來市場競爭的需要，迅速提高移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務能力的要求十分迫切，自然對GPRS技術(shù)非常重視。不少專家認為，GPRS在中國市場能否成功，除技術(shù)因素外，很大程度上還取決于能否開發(fā)出適合中國市場的應用業(yè)務。 另外，從網(wǎng)絡的角度進行分析，GSM向GPRS網(wǎng)升級的困難類似于ADSL，即基站子系統(tǒng)中提供了PCU的區(qū)域可以使用GPRS，否則不能使用GPRS，因為GPRS在GSM網(wǎng)絡中位于“樹枝”的低位置，這樣就造成了GPRS覆蓋范圍具有區(qū)域性限制，要么只是在某個區(qū)域?qū)崿F(xiàn) GPRS。后者實際上比ADSL組網(wǎng)的實現(xiàn)困難更大，因為作為移動用戶是無法忍受在某個區(qū)域可以使用GPRS但