中心議題：

• GPRS的遠程抄表係統構建
• 監測主站係統的總體設計
• 監控係統的工作過程

解決方案：

• 前端數據采集器采用CS5460模塊和LPC932單片機
• 主站係統由個人計算機加上管理軟件構成

遠程抄表係統是集現代數字通信技術、計算機軟硬件技術、diannengjiliangjishuhedianliyingxiaojishuweizhutideyongdianxuqiuzonghexingdeshishixinxicaijiyufenxichulishebei。zhongduanyigonggongyidongtongxinwangluoweizhuyaotongxunzaiti
，tongguoduozhongtongxunfangshishixianyuxitongzhuzhanzhijiandeshujutongxun
，juyouyuanchengchaobiao、用電異常信息報警
、電能質量檢測、負荷曲線管理和負荷控製管理等功能。

1係統構建

各個監控現場一般距離主站係統較遠，若要掌握多個監控現場的情況
，把各個監控現場的電壓、電流
、功率

、以及度數等數據信息傳送到主站係統，需要建立一個星型的測控通信網絡

，解決數據遠程傳輸問題。由於GPRS通信是基於IP地址的數據分組通信網絡，配電中心計算機主機配置固定的IP地址，各個電表數據采集點采用GPRS模塊和該主機進行通信。

1.1遠程電量監控係統的總體結構

整個監控係統由一個主站係統和若幹個現場站點組成
，而現場站點一般包含有前端數據采集器和現場下位機
，係統構架見圖1所示。主站係統(中央管理器)主zhu要yao工gong作zuo是shi監jian視shi和he記ji錄lu各ge現xian場chang站zhan點dian的de工gong作zuo狀zhuang態tai
，從cong而er達da到dao遠yuan程cheng控kong製zhi現xian場chang站zhan點dian的de目mu的de。現xian場chang站zhan點dian主zhu要yao對dui電dian量liang的de各ge種zhong參can數shu進jin行xing采cai集ji與yu傳chuan送song，中zhong央yang管guan理li器qi可ke對dui各ge現xian場chang站zhan點dian的de曆li史shi記ji錄lu進jin行xing查zha詢xun，從cong而er達da到dao對dui電dian力li運yun行xing過guo程cheng進jin行xing科ke學xue管guan理li
、預防事故發生的目的。中央管理器和各現場站點之間GPRS相(xiang)連(lian)

，由(you)中(zhong)央(yang)管(guan)理(li)器(qi)主(zhu)動(dong)建(jian)立(li)鏈(lian)接(jie)，現(xian)場(chang)站(zhan)點(dian)接(jie)到(dao)呼(hu)叫(jiao)後(hou)應(ying)答(da)進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)。這(zhe)樣(yang)做(zuo)的(de)好(hao)處(chu)是(shi)可(ke)以(yi)避(bi)免(mian)多(duo)個(ge)現(xian)場(chang)站(zhan)點(dian)同(tong)時(shi)呼(hu)叫(jiao)，防(fang)止(zhi)出(chu)現(xian)網(wang)絡(luo)阻(zu)塞(sai)。

GPRS數據傳輸方式及網絡結構：通過GPRS服務，設備可采用互聯網Internet的標準方式與在互聯網上的服務器交換數據。GPRS的基礎是以IP包的形式進行數據的傳輸，GPRS無線終端接入GPRS網絡的方法與普通有線MODEM類似，都采用建立PPP(Point—to—PointProtoco1)連接方式。PPP協議是一種被廣泛采用的串行點對點鏈路上傳輸數據包的方法，包括LCP、PAP
、IPCP、NCP等。GPRSMODEM通過PPP協議獲得動態分配的IP地址。連接建立後，在PPP協議的基礎上通過數據傳輸協議，如TCP、UDP等實現與互聯網上其它計算機的數據通訊。

GPRS傳輸方式：在遠程終端，采集數據通過A/D接口送入GSM/GPRS無線通信控製終端，GSM/GPRS無線通信控製終端首先將數據打包成TCP/IP數據包
，再轉換成GPRS數據包，通過無線鏈路傳送到無線數據交換中心(MDEC)。MDEC再剝離GPRS數據包並通過GGSN網關將TCP/IP數據包傳送到Internet
，再由Internet傳送到通信控製計算機，通信控製計算機通過Socket套接字接受TCP/IP數據包
，並把它還原成原始數據。當數據由監控中心到遠程終端方向時，情況是類似的。
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1.2監測站點的硬件組成設計

監測站點由前端數據采集器和現場下位機構成
，其中前端數據采集器采用CS5460模塊和LPC932單片機構成，它負責采集監控現場的各項數據並存儲。線路的內部經過嚴格的電磁隔離
，測量電路經過采樣、A/D轉換處理後形成的數字信號再經過光電耦合由信號適配器向從單片機LPC932傳送
，主單片機與從單片機之間可采用I/O口模擬時序的方式進行串口通信。

現(xian)場(chang)下(xia)位(wei)機(ji)部(bu)分(fen)是(shi)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)工(gong)作(zuo)核(he)心(xin)，既(ji)負(fu)責(ze)和(he)前(qian)端(duan)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)器(qi)之(zhi)間(jian)的(de)通(tong)信(xin)，又(you)負(fu)責(ze)和(he)中(zhong)央(yang)管(guan)理(li)器(qi)的(de)數(shu)據(ju)通(tong)信(xin)，即(ji)將(jiang)轉(zhuan)換(huan)和(he)處(chu)理(li)後(hou)的(de)信(xin)號(hao)送(song)到(dao)中(zhong)央(yang)管(guan)理(li)器(qi)，還(hai)要(yao)負(fu)責(ze)和(he)“時鍾+看門狗”電路及顯示電路的通信。因此，這部分電路至關重要。針對係統的要求和實際應用條件的情況

，選用高性能的rabbit單片機作為係統的監控核心，Rabbit2000是專門為嵌入式控製，通信和以太網連接而設計的微處理器

，具有非常低的電磁幹擾。

Rabbit2000是Rabbit半導體公司為嵌入式環境設計的高性能低價位的8位微處理器，以其C語言友好指令集和快速數字處理功能而受到矚目。Rabbit2000的結構以Zilog公司的原始Z80微處理器為基礎
，但作了幾項改進：不像Z80指令集那樣使用16位尋址覆蓋存儲空間


，而用1個20位或l兆字節的實際存儲空間：采取直接與靜態存儲器相連接的方式
，有3條存儲芯片選擇線路和2組寫入/輸出啟動線路。Rabbit2000的係統工作頻率最高可達29.49MHz。Rabbit2000片上外設包括5個8位並行I/O端口

、4個串行端口、1個子端口、5個8位定時器
、1個l0位定時器
、精確脈衝發生硬件和電池支持的RTC。其串口可采用同步或異步傳輸方式
，采用29.4912MHz的係統頻率，異步傳輸速率最高可達91.6kbps。

現場下位機部分主要包括：主從芯片單片機、顯示電路、時鍾+看門狗電路、GPRS等部分。它與前端數據采集器一起構成了現場站點。現場站點的係統組成連接如圖2所示。



2主站係統的總體設計

主站係統由個人計算機加上管理軟件構成。該部分由Pc機
、Windows操作係統、應用軟件和數據庫組成。數據庫采用Access數據庫，將不同現場站點的狀態參數以及現場信息存儲在不同的表格內。簡單來說，這部分的軟件設計主要以下幾部分工作：

2.1設置動態數據庫

在管理監控中心計算機中要設置動態數據庫，用以存放各現場采集的數據、上/下限告警值、參數整定值等。

2.2設置各種通訊標誌位

由(you)於(yu)通(tong)訊(xun)任(ren)務(wu)分(fen)為(wei)定(ding)時(shi)通(tong)訊(xun)，隨(sui)機(ji)通(tong)訊(xun)和(he)緊(jin)急(ji)通(tong)訊(xun)

，通(tong)過(guo)合(he)理(li)地(di)分(fen)配(pei)各(ge)種(zhong)通(tong)訊(xun)位(wei)標(biao)誌(zhi)，依(yi)據(ju)通(tong)訊(xun)位(wei)標(biao)誌(zhi)進(jin)行(xing)程(cheng)序(xu)的(de)分(fen)支(zhi)轉(zhuan)移(yi)
，以(yi)實(shi)現(xian)不(bu)同(tong)的(de)動(dong)作(zuo)。

應用軟件需自行開發，主要實現以下功能：
(1)提供與操作者交互的人機界麵，使用Windows操作界麵，操作簡單、快捷。
(2)與現場站點建立通訊並交換數據。
(3)各站點數據的顯示
、存儲及檢索查詢，存儲大量的曆史數據，可以根據用戶的需要生成統計報表
、營業抄表或者曲線
、圖表等形式。
(4)通(tong)過(guo)現(xian)場(chang)站(zhan)點(dian)單(dan)片(pian)機(ji)實(shi)現(xian)遠(yuan)程(cheng)監(jian)測(ce)的(de)功(gong)能(neng)，在(zai)中(zhong)央(yang)管(guan)理(li)器(qi)端(duan)具(ju)有(you)多(duo)項(xiang)設(she)置(zhi)功(gong)能(neng)，包(bao)括(kuo)報(bao)警(jing)或(huo)預(yu)警(jing)參(can)數(shu)的(de)選(xuan)擇(ze)，門(men)限(xian)值(zhi)的(de)設(she)定(ding)
，用(yong)電(dian)設(she)備(bei)維(wei)護(hu)人(ren)的(de)呼(hu)叫(jiao)電(dian)話(hua)、手機(或BB機)號碼都可以方便地設置。
(5)添加、刪除現場站點等係統維護功能。根據以上功能要求，對中央管理器端的軟件係統做出了如圖所示3的流程。[page]



3監控係統的工作過程

本係統的工作過程包括兩個部分，一部分為前端數據采集器對電量各個參數進行采集


，並初步處理後送至存儲器；另一部分是中央管理器對數據的收集處理。中央管理器采用“輪詢”的方式依次撥通各現場下位機進行通訊，下位機將所存儲的
、由數據采集器采集到的電參數經過通訊部分送至中央管理器進行數據的處理，從而獲得用戶的相關數據。即監控中心的中央管理器通過GPRS將指令發給下位機中的主芯片，采集器采集到的電量的各項參數
，包括三相電壓UA、UB、UC，三相電流IA

、IB、IC，有功功率，無功功率和功率因數等，被送入到從芯片LPC932處理，從而將數據傳送到中央管理器。同時一旦出現參數異常的特殊情況
，下位機可以自動撥通預先存儲的電話號碼，發出“報警”或提示信號。

4係統方案

各電表使用GPRS透明數據傳輸終端，通過移動的GPRS網絡與配電中心相連。用電現場服務與管理係統由數據庫服務器、應用服務器、數據采集前置機
、多業務接入平台和用戶現場終端係統組成，多業務接入平台實現多種通訊方式的數據通訊，其中包括VPN方式、PPPOE寬帶網
、中國移動GPRS/GSM、10/l00M寬帶網絡及通過PSTN電話網各種方式；數據采集前置機包含數據采集、終端線路故障分析
，異常報警
、以及把各種異常信息
、預警.信息自動提交給95598客服係統、終端用戶和係統相關人員；應用服務器集成各種應用支撐平台，通過業務邏輯整合實現各種複雜應用；數據庫係統提供數據存儲，為應用服務器及相關的各種應用提供數據服務。

其中具有以下特性：

多層分布式的應用體係結構，增強了係統的延展性。多層分布的結構
，為開發在INTERNET/INTRANET上的應用打好基礎。提高了軟件資源的可重用性。降低二次開發成本。

係統維護方便：客戶端軟件一次安裝好後，後續的維護工作隻在一台應用服務器上，降低軟件的維護成本。采用穩定可靠的正版WINDOWSSERVER、UNIX或LINUX平台和ORACLE數據庫係統，保證海量數據下，係統的應用效率。

由於使用了多層分布式的應用體係結構，自動采集和計費主站係統就比其它使用Client/server的de應ying用yong係xi統tong具ju有you更geng好hao的de可ke維wei護hu性xing和he係xi統tong延yan展zhan性xing。同tong時shi，為wei了le使shi電dian力li用yong戶hu其qi它ta應ying用yong係xi統tong訪fang問wen計ji費fei相xiang關guan的de數shu據ju，我wo們men以yi企qi業ye對dui象xiang的de形xing態tai編bian寫xie企qi業ye邏luo輯ji，為wei電dian力li市shi場chang係xi統tong的de順shun利li運yun行xing和he企qi業ye數shu據ju上shang網wang打da下xia良liang好hao的de基ji礎chu，另ling外wai
，係xi統tong在zai軟ruan件jian上shang從cong服fu務wu器qi到dao客ke戶hu端duan都dou支zhi持chiUNIX、LINUX操作係統和WINDOWS2000server操作係統，在硬件上用戶可以按照自己的需求選擇機型
，整個係統都支持跨平台
，用戶可以對係統靈活組態。

基於GPRS的遠程電量監控係統通過數據采集模塊對變壓器的電參數進行采集
，下位機將檢測到的數據通過GPRS中國移動網送到上層監控中心的計算機係統進行存儲和處理，以提供主管部門的分析和統計之用。係統能夠7×24小時不間斷運行
，即使出現硬件和軟件故障，係統也不能中斷運行。總體來說該係統具有設備簡單、成本低和準確實用的特點，對於目前電力係統的應用價值較高。

三相交流電壓和電流經接線端子直接接入數據采集模塊，由三相交流電壓和電流可以測量出用電設備的相關的幾個電量：三相電壓Ua
，Ub
，Uc的有效值、三相電流Ia，Ib，Ic的有效值、三相有功功率Pa，Pb，Pc、有功功率P、無功功率E及功率因數。

在中央處理器通過“輪詢”的方式
，通知每一個站點(或用電設備)，讀(du)取(qu)各(ge)個(ge)站(zhan)點(dian)的(de)現(xian)場(chang)數(shu)據(ju)，這(zhe)些(xie)數(shu)據(ju)和(he)各(ge)參(can)數(shu)的(de)序(xu)列(lie)
，主(zhu)機(ji)按(an)照(zhao)一(yi)定(ding)規(gui)則(ze)進(jin)行(xing)校(xiao)驗(yan)，有(you)效(xiao)的(de)數(shu)據(ju)存(cun)儲(chu)在(zai)存(cun)儲(chu)器(qi)
，利(li)用(yong)計(ji)算(suan)機(ji)的(de)強(qiang)大(da)的(de)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)功(gong)能(neng)極(ji)大(da)的(de)方(fang)便(bian)了(le)管(guan)理(li)工(gong)作(zuo)。這(zhe)些(xie)測(ce)量(liang)形(xing)成(cheng)相(xiang)應(ying)的(de)電(dian)量(liang)和(he)某(mou)些(xie)狀(zhuang)態(tai)的(de)數(shu)據(ju)報(bao)表(biao)、圖表、曲線，數據可以保存較長時間，除了查閱
、顯示還可打印輸出，這些可以幫助操作、管理人員完成多重要工作，譬如變壓器(或用電設備)長期的運行狀況，負荷的分布圖
，功率因數是否合理等，在出現事故的同時可以及時發出“報警”，在事故的過後我們也能夠找出發生故障的真正原因。