1、前 言
隨著萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱萊鋼）生產(chǎn)節(jié)奏的加快和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，細(xì)化管理的要求更加迫切。為加強(qiáng)成本管理，萊鋼要求對(duì)各生產(chǎn)單位進(jìn)行日成本核算，生產(chǎn)用電成本便是其中的一部分。由于萊鋼生產(chǎn)用電計(jì)量系統(tǒng)延用了原來的計(jì)量設(shè)備，在線電表設(shè)備非常落后，數(shù)據(jù)全部采用人工抄表，沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，達(dá)不到實(shí)現(xiàn)日成本核算的要求。因此，萊鋼決定對(duì)電計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，建立遠(yuǎn)程抄表和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)。
GPRS是General Packet Radio Service的縮寫，意為"通用分組無線業(yè)務(wù)"，是無線通信的一種標(biāo)準(zhǔn)，其速度為150kbps，比GSM快15倍。GPRS可以支持多種帶寬，是對(duì)有限帶寬的高效使用。此技術(shù)尤其適合發(fā)送小量數(shù)據(jù)，也可以用于大量數(shù)據(jù)的傳輸，能夠?qū)崿F(xiàn)從空中接口到外部網(wǎng)絡(luò)之間的分組數(shù)據(jù)傳輸，可以接入基于TCP/IP的外部網(wǎng)絡(luò)。
GPRS向用戶提供從9kbps到多于171.2kbps的接入速率。無線接口資源可在語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)之間共享。GPRS支持上行和下行的非對(duì)稱傳輸,更為有效地實(shí)現(xiàn)和IP網(wǎng)絡(luò)的互通。GPRS從協(xié)議結(jié)構(gòu)上提供了和IP網(wǎng)絡(luò)的互通功能。另外GPRS能向用戶提供Internet所能提供的一切功能，GPRS對(duì)于Internet的其它組成部分來說，只是一個(gè)普通的子網(wǎng)。GPRS用戶的建立時(shí)間更短。GPRS向用戶提供比GSM更為豐富的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS在GSM原有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上疊加了一層組成GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)，引入GPRS業(yè)務(wù)將帶來更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。
根據(jù)萊鋼各生產(chǎn)單位較分散、計(jì)量點(diǎn)點(diǎn)多面廣的現(xiàn)狀，萊鋼GPRS電計(jì)量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用GPRS無線傳輸方式對(duì)電計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸。通過利用移動(dòng)通信公司的網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)勢(shì)進(jìn)行數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)通訊質(zhì)量好，日常維護(hù)費(fèi)用也比較低，并具有施工周期短的顯著優(yōu)點(diǎn)。
2、GPRS電計(jì)量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)技術(shù)方案
隨著移動(dòng)通訊事業(yè)的發(fā)展，移動(dòng)通訊的網(wǎng)絡(luò)覆蓋幾乎無所不在，并且資源空置量非常大，而入網(wǎng)和使用費(fèi)用亦十分低廉，這就為廣泛地將無線通訊技術(shù)應(yīng)用到水、電計(jì)量進(jìn)行遠(yuǎn)程抄表和監(jiān)控提供了便利條件。本系統(tǒng)基于GPRS系統(tǒng)為通訊媒介組成無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)抄表和監(jiān)控。
2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及組成
系統(tǒng)配置拓?fù)鋱D見圖1。
圖1 系統(tǒng)配置拓?fù)鋱D
GPRS電計(jì)量系統(tǒng)由系統(tǒng)主站、數(shù)據(jù)通道、采集器、多功能表和串口設(shè)備組成，同時(shí)包括一套專用的應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)電表數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、對(duì)電表實(shí)時(shí)監(jiān)控，獨(dú)立完成分時(shí)段（尖峰、峰、平、谷）計(jì)量計(jì)費(fèi)、用電異常報(bào)警、線損統(tǒng)計(jì)與同期比較等功能；通過GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)與升級(jí)；通過與MIS、SCADA、DMS、EMS等系統(tǒng)互聯(lián)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與共享。
2.1.1 GPRS數(shù)據(jù)采集器
采集器由32位高速處理器、6M Flash儲(chǔ)存電路、GPRS模塊、電源電路、鋰電池組、電池管理電路、RS-485接口電路、RS-232接口電路、以太網(wǎng)接口電路、開關(guān)量檢測(cè)電路等組成。工作電壓90～270V交流電，靜態(tài)功耗小于2W。
采集器具有以下功能：
數(shù)據(jù)采集功能，具有RS-485、RS-232、以太網(wǎng)口等接口，內(nèi)置多種通訊規(guī)約，可以讀取多種電能表的數(shù)據(jù)，或通過串口讀取各種設(shè)備的數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)處理功能，能實(shí)時(shí)處理大流量數(shù)據(jù)。
監(jiān)控功能，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控電表和自身的工作狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，如掉電、電表失壓、斷相，采集器會(huì)實(shí)時(shí)上報(bào)報(bào)警信號(hào)，掉電時(shí)仍可使用。
具有多方式的報(bào)警提示功能，報(bào)警發(fā)生時(shí)，采集器將報(bào)警信號(hào)實(shí)時(shí)發(fā)送至服務(wù)器的同時(shí)，也可以短信方式通知維護(hù)人員。
大容量存儲(chǔ)記憶功能，配有6M Flash，可以存儲(chǔ)各種所需數(shù)據(jù)。
響應(yīng)主站的精準(zhǔn)自動(dòng)校時(shí)，保持系統(tǒng)時(shí)間的一致。
可以在線維護(hù)、升級(jí)，響應(yīng)在線管理，可以在線配置各種參數(shù)，如工作模式，采集數(shù)據(jù)的間隔及方式，服務(wù)器地址，電表協(xié)議，短信接收號(hào)碼等，使產(chǎn)品的后續(xù)維護(hù)和升級(jí)工作極為便利。
2.1.2 主站軟件配置
數(shù)據(jù)庫服務(wù)器操作系統(tǒng)：Windows2000 Advanced Server；
數(shù)據(jù)采集服務(wù)器操作系統(tǒng)：Windows2000 Server；
工作站操作系統(tǒng)：Windows2000/me/xp；
數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：SQL Server、Oracle。
系統(tǒng)主站具有以下功能：
（1）數(shù)據(jù)采集
主站對(duì)分布于各個(gè)計(jì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的采集終端實(shí)現(xiàn)電能量數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)及狀態(tài)變化的采集，具有數(shù)據(jù)補(bǔ)測(cè)、參數(shù)下裝、GPRS校時(shí)、數(shù)據(jù)合理性校驗(yàn)等功能。采集到的電能量數(shù)據(jù)存貯到歷史數(shù)據(jù)庫中；同時(shí)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)、電能表工況、表箱狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，包括通道狀態(tài)監(jiān)視及通道切換、通道異常告警，PT缺相、CT斷線、相序錯(cuò)誤、失壓、最大需量越限等事件進(jìn)行監(jiān)視，并實(shí)時(shí)發(fā)出告警信息（聲音提示、畫面提示）。告警信息記錄到數(shù)據(jù)庫，以便查詢。支持GSM/GPRS通訊，支持電話撥號(hào)PSTN網(wǎng)通訊，支持網(wǎng)際通訊（WAN、LAN等）方式。擁有豐富的表計(jì)規(guī)約，能采集國(guó)內(nèi)外大部分電能表數(shù)據(jù)，并能動(dòng)態(tài)擴(kuò)充表計(jì)廠家提供的通訊規(guī)約。采集方式：報(bào)警數(shù)據(jù)信息在任何情況下都主動(dòng)及時(shí)上報(bào)；數(shù)據(jù)量信息周期采集、定時(shí)采集、人工隨機(jī)召喚采集可設(shè)定。系統(tǒng)可人工對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)采和維護(hù)。
（2）數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)
完成數(shù)據(jù)的常規(guī)處理，將當(dāng)前電能數(shù)據(jù)存臨時(shí)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，對(duì)不合理的數(shù)據(jù)給出相應(yīng)的告警信息，并將告警內(nèi)容存入歷史數(shù)據(jù)庫。用電量異常，如遠(yuǎn)小于或大于正常用電量（與同期比較）或主表與校表數(shù)據(jù)不一致等，系統(tǒng)給出告警信息（聲音提示或者畫面提示）。數(shù)值不在有效范圍內(nèi)，如小于零或小于某個(gè)數(shù)，則重采數(shù)據(jù)。
周期性（時(shí)間可以自定）地將臨時(shí)庫中有關(guān)的電能量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到歷史數(shù)據(jù)庫，以便進(jìn)行計(jì)量、計(jì)費(fèi)、線損計(jì)算、統(tǒng)計(jì)分析、負(fù)荷預(yù)報(bào)、制作曲線、生成報(bào)表時(shí)用。主服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中正常數(shù)據(jù)自動(dòng)定時(shí)備份。
在采集到的原始數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)量計(jì)費(fèi)、統(tǒng)計(jì)分析，支持分時(shí)段計(jì)量、計(jì)費(fèi)。統(tǒng)計(jì)各線路的總表電量與用戶電量，可分年、月、日、時(shí)間段統(tǒng)計(jì)；根據(jù)供入電量與供出電量計(jì)算線損，如異常±5%（可以自定）給予報(bào)警；統(tǒng)計(jì)用戶的尖峰、峰、平、谷電量和總電量。提供整點(diǎn)統(tǒng)計(jì)、日統(tǒng)計(jì)、月統(tǒng)計(jì)、年統(tǒng)計(jì)等；提供電量曲線、棒圖、餅圖，進(jìn)行趨勢(shì)分析、顯示、打??；可以查看自定義對(duì)象的明細(xì)電量。系統(tǒng)提供EXCEL風(fēng)格的報(bào)表工具，具有EXCEL的全部功能，使用方便。
（3）Web瀏覽功能
基于Web-Server的查詢方式，通過Intranet或Internet和ASP技術(shù)，根據(jù)用戶權(quán)限和輸入的查詢條件，可以調(diào)出各種圖形、統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表、電量計(jì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等，方便查詢。
系統(tǒng)主站具有以下主要特點(diǎn)：
數(shù)據(jù)易共享：支持大型商用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)Oracle，提供各種數(shù)據(jù)接口，容易和管理單位原有MIS、SCADA/EMS實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。
組網(wǎng)方式靈活：系統(tǒng)支持多種聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)通訊媒介自由組合。
豐富的統(tǒng)計(jì)功能：系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)計(jì)功能，用戶也可以根據(jù)需要自定義。
易操作性：系統(tǒng)采用全圖形組態(tài)界面，易操作。
系統(tǒng)安全性高：應(yīng)用程序自動(dòng)生成登錄事件記錄，所有操作人員在系統(tǒng)中的操作行為都記錄在登錄事件中，還采用授權(quán)人和操作員分離的機(jī)制，整個(gè)系統(tǒng)中只有一個(gè)人能設(shè)置權(quán)限。
2.2 系統(tǒng)特點(diǎn)
GPRS電計(jì)量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：
實(shí)時(shí)防竊電和監(jiān)控功能，停電仍能正常發(fā)揮作用。
以GPRS網(wǎng)絡(luò)作為通訊媒體，組網(wǎng)靈活，不受地貌和區(qū)域限制。
系統(tǒng)易互聯(lián)，通過路由器、數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，利用光纖、專線、電話等通信媒介，可與其他系統(tǒng)互聯(lián)。
良好的開放性，可以接入電力技術(shù)支持的其他系統(tǒng)，系統(tǒng)本身容易擴(kuò)展功能和升級(jí)。
高的可靠性、容錯(cuò)性。
支持遠(yuǎn)程診斷、維護(hù)和二次開發(fā)。
2.3 系統(tǒng)前期準(zhǔn)備需求
（1）電表要求
電表選型應(yīng)為帶有標(biāo)準(zhǔn)RS-485接口的多功能表，支持的RS-485協(xié)議應(yīng)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)DL/T-645 1997以上，并提供電表的RS-485協(xié)議文本，以便配置相應(yīng)的協(xié)議。若為脈沖表，即便加裝脈沖處理器，也只能讀取總電量，因此統(tǒng)一更換為多功能電子式電表。安裝前，必須統(tǒng)一分配電表通信地址，否則采集器將無法與電表通信。
（2）GPRS要求
安裝前，必須通過本地移動(dòng)通信公司了解各個(gè)安裝點(diǎn)的GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況。因?yàn)镚PRS網(wǎng)絡(luò)未覆蓋地點(diǎn)無法安裝GPRS采集器。
安裝前，最好與本地移動(dòng)通信公司聯(lián)系，詢問本地GPRS資費(fèi)情況，通過協(xié)商找出最少資費(fèi)的方法，以節(jié)約運(yùn)行成本。同時(shí)對(duì)安裝地點(diǎn)進(jìn)行勘測(cè)，以了解各地GPRS信號(hào)狀況，以便提出最佳安裝方法。
（3）系統(tǒng)主站要求
安裝前，必須有一個(gè)固定IP地址（或企業(yè)局域網(wǎng)內(nèi)部網(wǎng)址）連接到系統(tǒng)主站（如電信ADSL、網(wǎng)通寬帶等都有該項(xiàng)業(yè)務(wù)），以使系統(tǒng)主站能夠連接Internet。采集器數(shù)據(jù)利用移動(dòng)公司無線網(wǎng)絡(luò)送到移動(dòng)GPRS中心，再通過Internet向該IP地址連接，數(shù)據(jù)即送到系統(tǒng)主站。
3、結(jié) 語
通過對(duì)萊鋼股份公司熱線生產(chǎn)廠的45個(gè)計(jì)量站點(diǎn)105臺(tái)表進(jìn)行電計(jì)量系統(tǒng)改造，已成功實(shí)現(xiàn)電計(jì)量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定、可靠傳輸，為日成本核算提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，GPRS傳輸方式值得在電計(jì)量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中選擇使用。
（轉(zhuǎn)載）
