2018基于GSM/GPRS的电力远程抄表系统研究

779691

　　摘要：针对电力系统远程抄表中，GSM和GPRS两种通讯方式数据接收的不兼容，集中式抄表数据采集终端和点对点抄表数据采集终端数据传输格式的不统一，以及脉冲电能表和数字电能表数据采集量的差异，本文提出了一种后台设计方案，统一了数据接收，整合了用电管理系统、负荷监控系统及预付费管理系统。
/2/view-384825.htm
　　关键词：远程抄表；负荷监控；GSM／GPRS；数据采集
　　
　　远程抄表是指采用计算机和通讯技术自动读取和处理表具数据的一种手段，是提高电力系统用电管理水平的需要，也是计算机技术和通讯技术发展的具体应用。远程抄表目前普遍采用的方法是利用GSM网络进行无线数据传输，具体又分为SMS短消息方式和GPRS数据传输方式。对于SMS短消息方式，由于每个短消息的容量只有140个字节，因此常用于数据量传输较小的情况。GPRS（general packet radio service）是通用分组无线业务的英文简称，是在现有的GSM技术上发展起来的一种新的承载业务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务，计费方式是按数据流量多少计费，特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据传输。在电力系统中，GPRS数据传输方式适用于居民小区及变电站的集中式抄表，而抄收公用变压器的计量表一般采用GSM短消息方式。在实际工程实施的过程中，电力公司为了节约投资及运营成本，往往会要求公用变压器电能表的数据采集采用点对点的方式，系统通信采用GSM短消息方式；而变电站中的电能表数据采集往往采用集中式方式，系统通信采用GPRS方式；另外终端设备在数据采集时，并不仅仅只采集电能表的有功功率，还有设备的运行状态、电压、电流、无功功率，以及预付费信息等，为了满足用户的要求，适应电力营业管理、负荷监控、电力调度的需求，综合利用信息资源，下面提出了一种兼容性设计方案，通过后台软件有效地解决了这些问题。
　　
　　一、系统的总体架构及数据采集终端的主要功能
　　1.系统的总体架构
　　
　　基于GSM／GPRS的用电管理与负荷监控系统的总体结构如图l所示，该系统由数据采集终端与后台管理系统构成。数据采集终端接收并处理通讯控制器指令，并自动应答接收的指令。主站系统由通讯控制器、前置机、数据库服务器和工作站组成。其中通讯控制器连接在前置机的串口上，负责通讯指令的收发。前置机的监测程序是后台软件的核心，负责收发数据，根据通讯指令识别码将收发的数据进行分类，并自动存储在数据库服务器上。服务器负责数据库的管理。工作站应用软件负责历史数据的处理和向数据采集终端发送需求指令。
　　2.数据采集终端的主要功能
　　和通讯控制器由公司自行研制的，其中数据采集终端有多个系列产品，GSM-1是用于连接一台具有RS-485接口的数字智能表的终端设备，GSM-2是用于采集脉冲电能表的终端设备，GSM-3是专用于变电站的集中抄表终端设备，每台GSM-3可以连接多个具有RS-485接口的电能表。数据采集终端的主要功能如下：（1）电能表的数据采集；（2）对窃电和电能运行异常实时报警；（3）预交电费的设置；（4）遥控操作；（5）分时段费率设置。
　　
　　三、后台软件的设计
　　1.省略,数据库连接中间件采用ODBC,数据库访问对象采用ADO，数据库的操作采用SQL查询语言，计算模式为C/S（客户机/服务器）。
　　2.系统的实体及其联系
　　找出系统的实体，分析系统实体之间的关系是数据库设计的基础，同时也是系统实现兼容性的技术关键，图2给出了系统的ER图，由于篇幅所限，这里不再对每个实体的属性及数据库表结构设计作介绍。
　　
　　3.软件架构设计
　　系统的软件架构如图3所示，各个子系统的具体功能如下：
　　
　　（1）基础数据维护：主要负责系统基础数据表记录的添加、删除、编辑、修改、查询和打印等，由管理单位数据表的维护、终端设备数据表的维护、变压器参数数据表的维护、电能表记参数的维护、时段及费率数据表的维护、线损表的数据维护几个子系统组成。（2）基础数据查询：对基础信息表的信息查询和打印。（3）设备注册管理器：是对终端数据采集器的参数进行远程注册，由变电站终端设备注册管理器和社会变终端设备注册管理器组成，并以页面切换的方式实现。变电站终端设备注册管理器实现有权与终端设备进行通讯的手机号码的设置、电能表地址码注册、报警地址的设置以及清除主机号码等功能。社会变终端设备注册管理器实现变压器参数注册，单相表底数的设置，报警地址的设置，监听号码的设置，威胜表地址码的设置，时段和费率的设置，清除主机号码，清空预付费账户，清空累计电能电费和允许与终端数据采集设备进行通讯的手机号码的注册等。在主机注册的手机号操作权限也不一样，例如最高权限管理员的手机号有权控制断电和送电，而用户的手机号则只能用于接收终端设备发送的短信以及查询预付费电量等。（4）预付费管理：主要是对先交费后用电的大用户的管理，由预付费用户管理、预付费结算和预付费用户信息查询三个子系统构成。预付费用户管理实现预付费用户信息的查询、抄表指令（定时抄、群抄、单抄）的发送。预付费结算主要实现用户交纳电费的结算、票据打印和向终端设备进行预付费注册。（5）遥信、遥测与遥控操作管理：实现对线路开关运行状态（闭、合）的监测，电流、电压、有功、无功的监测，以及发送遥控操作指令。（6）实时数据管理：由收发数据实时监测和实时数据查询两个模块构成。收发数据实时监测实现对收发的原始数据在窗口上实时显示，首先以文本文件的格式进行保存，然后再根据收发数据的指令识别码对数据进行分类，保存在不同的数据表中，并实现报警信息语音提示。实时数据查询实现按日期进行分类浏览数据。（7）设备报警查询：分类查询设备的报警信息。（8）电费管理：主要是针对先用电后交费用户的管理，由抄表管理、电费结算和电费结算查询三个子系统构成。抄表管理实现信息的查询、抄表指令（定时抄、群抄、单抄）的发送。电费结算主要实现用户交纳电费的结算和票据打印。（9）电力负荷分析：通过曲线图、棒图、饼图和表格等多种方式对电力运行负荷进行分析。（10）线损分析：通过曲线图、棒图、饼图和表格等多种方式对电力线路的损耗进行分析。（11）操作员管理：由操作员权限管理、操作员密码修改和操作员重新登录几个模块组成，操作员权限分管理、维护、查询和遥控四种权限，操作员以不同的身份登录，系统将自动控制可操作的模块。
　　作者单位：黄淮学院
　　参考文献：
　　[1]庄严.电力远程抄表系统的设计与实现[J].微计算机信息，2006，3：22 -28.
　　[2]赵金东.Web应用中手机短消息模块的设计与应用[J]．计算机工程与设计，2006，23：78-79.
　　[3]孟庆浩．基于GSM／GPRS的海上导航灯器远程监测系统[J]．仪器仪表学报，2006，2:27-28.
　　[4]吴薛红．基于GSM无线通信的配电网负荷管理系统[J]．南京师范大学学报（工程技术版），2005，5:4-6．