电力远程自动抄表系统解决方案

部分 概述

随着工业自动化的发展，在原有的人工手动抄表中已经发展到远程智能抄表，通过现有的网络智能化的从远端把需要的数据采集到一起，那么，在很多必须无人值守的设备或监测点，不适合搭建有线通讯网络。若采用光纤或电台的方式实现无线通讯，不仅设备投入耗资巨大，而且不适应移动的需要。

随着新一代移动通讯业务的产生和全面投入，无线移动数据通讯的应用也越来越广泛。安全的数据传输和永远在线特点，配合按流量收费的资费方式，使GPRS通讯在工业控制、环境保护、道路交通、商务金融、移动办公、零售服务等行业中的应用具有的性价比优势。采用GPRS无线通讯网络的移动IP通讯，既可独立作为数传通道，也可作为已经架设光纤、数传电台等方式的辅助手段。

GPRS远程抄表系统是深圳市智联物联科技有限公司和系统集成商合作开发的基于GPRS技术的用电管理自动抄表系统。它由电度表、D10 DTU、采集器及中心服务器组成。采集器实时采集用户的用电数据，通过GPRS网络把数据汇集到服务器。具有采集数据快速准确，能快速生成用电统计分析,交费单据等特点，与传统的人工抄表、电话线抄表相比，极大地提高了效率。

PLC远程控制网关系统构成

本系统除了准确、实时抄表外，还提供了设备管理功能，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。本系统结合联通公司的短信平台，在告警时，可根据具体内容发短信给相关的管理人员。

本系统提供丰富的接口，可与电业系统的MIS系统链接或进行二次开发。

抄表软件系统数据库为ORACLE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。

第二部分 项目分析

本系统由电度表，采集器，D10 DTU传输终端，带系统软件的主站组成。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。

2.1系统组成

2.1.1 电能表： A）三相有功无功多功能表，有功0.5级、无功plc远程控制网关2级，具有RS485通讯接口，电力部DL/T645通讯规约。或者使用：B）三相有功复费率表，有功1级，具有RS-485通讯接口，电力部DL/T645通讯规约。

2.1.2 采集器：采集器主要特征如下：采用24个I/O口，可带24户电度表，停电数据保护，带后备电源，停电后仍可抄表。

2.1.3 传输终端： 传输终端采用德传的D10，实时在线，内嵌自主知识产权的TCP/IP协议栈，透明传输，同时支持RS232和RS485，支持多种工作模式，支持虚拟数据专用网。

2.1.4 中心软件系统：基于ORACLE数据库的抄表软件，用户数量无限制，安全可靠，运行和处理速度快 ，功能丰富完善。

2.2 系统总架构

多个电表通过RS485通信接口把电表数据传到采集集中器上，采集集中器通过RS485通信接口和德传的D10连接，远程数据中心服务器可以使用APN专线或普通ADSL等作为网络接入。当D10通过GPRS网络连接到远程数据中心服务器主机，建立透明数据通道后，采集终端产生的数据只要送到串口，D10就会把收到的数据原封不动地发送到数据中心服务器主机；同时服务器主机下发的命令通过通道传输到D10后，D10通过串口送到采集终端，从而实现了数据双向透明传输。系统拓扑图如下图所示：

2.3系统功能

（1）设置电能表的参数，读取各种计量和管理数据；plc远程控制网关

（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：a.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；b.正向、反向、有功、无功的需量及需量发生时间；c有功功率、无功功率、三相电压、三相电流、功率因数；d失压累计次数、失压累计时间、集抄器停电起止时间等；e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。

第三部分 项目架构实施

3.1 传输模块与采集终端连接

德传的D10无线传输模块同时支持RS232/485接口，可通过RS232/485与终端通讯。本系统采用的是485的接口方式。D10和采集器的接线线序如下：

3.2 数据中心网络接入方式分析

1. APN专线接入

中心采用APN专线， 所有点都采用内网固定IP，客户中心通过一条2M APN专线接入移动公司GPRS网络，双方互联路由器之间采用私有固定IP地址进行广域连接，在GGSN与移动公司互联路由器之间采用GRE隧道。plc远程控制网关

为客户分配专用的APN，普通用户不得申请该APN。用于GPRS专网的SIM卡才能进入专网APN，防止其他非法用户的进入。

用户在内部建立RADIUS服务器，作为内部用户接入的远程认证服务器（或在APN路由器内，启用路由器本地认证功能）。只有通过认证的用户才允许接入，用以保证用户内部安全。

用户在内部建立DHCP服务器（或在APN路由器内，启用DHCP功能），为通过认证的用户分配用户内部地址。移动终端和服务器平台之间采用端到端加密，避免信息在整个传输过程中可能的泄漏。双方采用防火墙进行隔离，并在防火墙上进行IP地址和端口过滤。

中心采用APN专线接入的方式，在实时性，安全性和稳定性表现优异，适合于安全性要求较高、数据点比较多、实时性要求较高的应用环境。在资金允许的情况下佳组网方式。

2. ADSL拨号连接（动态公网IP地址）

中心采用ADSL等INTELNET公网连接，采用公网动态IP+DNS解析服务的。客户先与DNS服务商联系开通动态域名，IP MODEM先采用域名寻址方式连接DNS服务器，再由DNS服务器找到中心公网动态IP，建立连接。此种方式可以大大节约公网固定IP的费用，但稳定性受制于DNS服务器的稳定，所以要寻找可靠的DNS服务商。此种方案适合小规模应用。

3. 通过固定公网IP连接

中心采用ADSL等INTELNET公网连接，采用公网固定IP服务的。此种方案先向INTERNET运营商申请ADSL等宽带业务，中心有公网固定IP的。IP MODEM直接向中心发起连接。虽然申请固定IP费用比较贵，但其运行可靠稳定，组网方式简易方便，深受广大用户的青睐，一般推荐此种方案。

3.3 无线数据传输方式

传输设备采用德传的D10，其功能齐全，性能稳定，简单易用，它是一款工业级别的无线传输终端，已经广泛地应用在各种各样的工业，金融场合。

终端设备和传输设备连接好后，设置好各种通讯参数，工作模式后，在传输设备D10中填入数据中心的地址和应用程序的端口号。这样当终端设备数据传给传输设备D10，D10就会把数据透明地传输到中心。终端设备支持多种中心模式（主备中心，多中心），多种激活模式（电话，短信，数据），多种工作模式（TCP，UDP，telnet等），方便用户组网和各种系统需求。心跳包机制，注册包机制，数据帧可控，重连机制等多种机制不仅保证设备实时在线，而且稳定可靠，同时方便客户根据现场的情况，来设置各种传输参数，进而达到效果。

深圳市智联物联科技有限公司是一家致力于提供工业级无线网络通讯产品和解决方案的物联网企业，智联物联科技集产品研发、生产、销售、技术服务及定制化开发于一体。公司成立以来，为各行各业提供基于移动通信M2M系列产品和解决方案；工业级3G/4G无线路由器，4g工业路由器，4G dtu，车载wifi，PLC远程控制网关，工业路由器，工业级路由器，工业级无线路由器，工业级4g无线路由器，3g路由器，4g路由器，工业4G网关，工业无线路由器，打印服务器，串口服务器

遍及智能电力、智能交通、智能消防、智能家居、智慧水利、智慧医疗、快递柜、充电桩、自助终端、公共安全、安防通信、工业监测、环境保护、环境监测、路灯照明、花卉栽培、车载Wifi等多个领域。

智联物联拥有一支专业的工业网络通讯产品研发团队，由具有丰富的电子产品开发经验的电子工程师、软件工程师和丰富的系统应用经验的网络工程师组成，以工业产品的开发流程和标准，采用的技术，不断创新，追求，开发出一系列稳定、可靠的工业通讯产品，获得了多项发明和。

企业文化：智联物联以专业的团队、优质的产品、完善的服务得到客户的信任和认可。

智联物联价值观：专业合作、诚信立业、创新兴业、客户满意。

一、工业级设计

1.采用高性能工业级32位处理器

采用无线解决方案高通芯片，处理速度快，功耗小，发热量低，兼容性强，更加稳定，能满足一年365天7*24小时长时间稳定运行不掉线。

2.采用高性能工业级通信模块

采用华为等高质量的通信模块，接收能力强，信号稳定，传输更快。

操作系统

采用OpenWRT一个高度模块化、高度自动化的嵌入式Linux系统，让设备更加稳定，拥有128Mb超大Flash、1G超大内存，可以支持个性化定制开发的需求。

优质的PCB线路板，采用工业级元器件

公司产品线路板采用高品质材质，高标准生产，4层板工艺，产品元器件采用性能稳定的工业级元器件，全部机器自动化实现贴片生产，保证了产品的稳定可靠。

电源采用宽电压设计

支持DC5V-36V，内置电源反相保护和过压过流保护，承受瞬间电压电流过高的冲击。

以太网采用千兆网口，内置电磁防护

以太网接口内置1.5KV电磁隔离保护，千兆网口，传输速度更快。

抗力强

外壳采用加厚金属外壳，屏蔽电磁干扰，设备防护等级IP34，适合在环境恶劣的工业环境下使用。

二、功能强大

1.多模多卡，负载均衡

扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性。

支持网络制式

支持国内三大运营商2G、3G、4G网络制式，或者支持欧洲，或者支持东南亚，或者支持非洲，或者支持拉美等国家的2G、3G、4G网络制式。

支持有线无线备份

WAN口和LAN口可弹性切换，支持WAN口有线和无线备份，有线优先、无线备份。

串口传输

支持同时串口232/485串口传输。

支持APN/VPDN专网卡，支持多种VPN

支持APN/VPDN专网卡使用，同时支持PPTP、L2TP、Ipsec、OpenVPN、GRE等多种VPN。

强大的 WIFI功能

具备WIFI功能，可隐藏SSID，同时支持3路WiFi，最多可支持15个信道，可同时接入50个设备，WIFI支持802.11b/g/n,支持WIFI AP、AP Client，中继器，中继桥接和WDS等多种工作模式，支持802.11ac，即5.8g（可选）。

支持IP穿透功能

可实现主机IP为路由器获取的IP地址，相当于主机直接插卡拨号上网获取基站IP。

支持VLAN虚拟局域网划分

通过VLAN的划分，增强局域网的安全性，VLAN技术，能将不同地点、不同网络、不同用户组合在一起，形成一个虚拟的网络环境。

支持QOS，带宽限速

支持不同网口带宽限速，IP限速，总带宽限速。

支持DHCP，DDNS，防火墙，NAT，以及DMZ主机等功能

支持ICMP，TCP，UDP，Telnet，FTP，HTTP，HTTPS等网络协议

支持定时重启、手机短信控制上下线

可选支持portal广告，短信认证，微信认证，GPS/北斗定位功能（可选）

支持M2M云平台管理，和WEB监控

设备数据监控、流量限制功能、资源推送、统计报表、远程设备管理（远程重启，WiFi开关），远程参数修改，流量限制，gps定位追踪轨迹。

三、稳定可靠

1.支持硬件WDT看门狗，提供防掉线机制，确保数据终端永远在线。

2.支持ICMP检测，流量检测，及时发现网络异常自动重启设备，保证系统长期使用稳定可靠。

3.工业级设计，金属外壳，抗干扰、防辐射，湿度95%无凝结，耐高温耐低温，零下30度至高温75度也可以正常工作。

4.产品通过*，欧洲CE认证等多种认证

操作简单，方便易用

1.上网简单，推杆式用户卡接口，插入手机卡/物联网卡/专网卡，上电后即可联网使用网口和WIFI。

2.支持软硬件恢复出厂设置，可软件清除参数，可硬件RST一键恢复出厂设置。

3.产品快速使用说明书，WEB菜单式页面，可以快速设置使用设备。

4.诊断工具：日志下载查看，远程日志记录，ping检测，路由追踪，方便检测设备信息。