計量自動化終端上行通信故障的診斷分析及應用

李鴻

摘要：本文通過對各種類型的計量自動化終端上行通信故障的診斷分析，探討如何幫助計量運維人員排查、處理因上行通信故障而造成計量自動化終端與主站無法正常通訊的現象，制定日常維護方案以保證終端上線率和減少故障率，介紹通過應用故障排查方法，在日常維護中取得的成效。

關鍵詞：上行通信；故障；診斷；分析；應用

引言

計量自動化終端與主站能否正常通訊的關鍵環節在于上行通信鏈路正常。由于計量自動化運維工作與通信知識密切相關，針對部分計量運維人員對通信專業不了解的情況，無法排查調試過程中由于各種原因導致終端無法與主站建立連接，造成調試工作的停滯，影響電能量數據的正常采集。本文通過深入分析各類終端上行通信故障，摸索總結出各類終端參數設置、通道故障排查、前置機排查的方法及分享經驗和應用成效。

1.計量自動化上行通信技術

目前可用于計量自動化終端與主站的遠程通信技術主要有：PSTN電話撥號、4線音頻專線、數據網絡和GPRS/CDMA無線公網。其中負控終端、配變終端、低壓集抄（以下簡稱為無線公網終端）是采用GPRS/CDMA通信方式；廠站終端則采用電話線、專線、網線3種通信方式與主站通信。

2.計量自動化終端上行通信故障診斷分析

2.1無線公網終端通信故障分析

2.1.1無線公網終端撥號流程

GPRS（或CDMA）模塊初始化→開始撥號連接→撥號成功發送登陸幀→登陸成功→與主站正常通信。

2.1.2撥號故障分析

若終端撥號失敗，則說明終端尚未連接至無線運營商，需檢查SIM卡是否欠費、腐蝕或接觸不良、卡槽、模塊故障等；

若終端撥號成功，則說明終端已經正常連接無線運營商基站或服務器，無線運營商基站或服務器至計量自動化主站的通道出現異常。

2.2廠站電能量采集終端通信故障分析

2.2.1上行通道故障：包括網絡通道、電話通道、四線專線通道故障。

2.2.2 設備故障：網卡、模塊、裝置故障等。

3.計量自動化終端上行通信故障排查方法

3.1 無線公網終端通信故障排查

3.1.1 檢查無線公網終端通信通道是否正常

所謂的公網終端通信通道也就是指無線通信運營商提供一條專給電力專網提供的數據專線，因此若出現無緣故大批量的終端掉線現象，則首先應提供一批因這次故障而掉線的終端IP給通信運營商查找原因，分析到底是SIM卡數據未捆綁好需要重置數據還是因為通道故障需要處理。

3.1.2檢查終端參數設置是否不正確或未設置

（1）檢查APN設置：在新安裝或更換終端時，需在終端設置好APN（即登錄電力專網的身份通行證），沒有設置好（以湛江地區為例APN為ZJDLCB.GD）這個密碼，則所上傳的數據無法通過電力網關。

（2）檢查主站IP地址設置：需在終端設置好主站的服務器IP地址，（以湛江地區為例：負控服務器地址是192.168.2.30；配變是192.168.2.40），各類終端都有自己所屬的主站IP地址，否則數據無法到達指定的目的地。

（3）檢查通信協議及終端端口號（以湛江地區為例：TCP為5112、UDP為6112）。

3.2 廠站電能量采集終端通信故障排查

3.2.1 網絡通道故障排查

（1）檢查網絡連接情況（通過遠程服務器ping交換機網關IP）。

（2）檢查裝置登錄情況（通過遠程服務器ping終端IP，然后telnet終端）。

（3）通過終端調試軟件進行測試，（將網線接頭接入筆記本電腦，筆記本電腦的IP、端口號等設置與終端一致，通過模擬主站檢查能否遠程鏈接到筆記本電腦上。）

（4）重啟終端（檢查有的終端是否處在死機狀態）。

3.2.2電話通道故障排查

（1）使用手機撥通終端接入電話號碼，查看是否有moden音

（2）使用萬用表測量測量電話線電壓是否正常（直流50伏左右）

3.2.3 四線專線故障排查

（1）核對終端內四線音頻專線MODEM 波特率、起止位、字節長度、校驗位與主站通信系統是否匹配。

（2）信號收發接線是否錯誤，局方四芯專線的發（TX）要接終端的收（RX），終端的發（TX）接局方的收（RX）如下圖3-1所示。

（3）檢查四芯專線上送頻率是否正確，四芯專線的中心頻率為1700Hz，頻偏：±400 Hz，發送“1”，頻率為1300Hz，發送“0”，頻率為2100Hz，可用萬用表測頻率是否為1（T+與T-間交流電壓約0.6V左右）。

（4）將四芯專線環測，主站發命令進行自發自收測試。

4.計量自動化主站設備故障排查方法

如下圖4-1所示為計量自動化系統數據傳遞流程，計量自動化終端將現場采集的電能量信息通過通訊模塊，經由各種通信方式經通道到達電力專用網絡登錄主站系統。這些數據首先經過防火墻的安全認證，投送目標地址，這些數據包在經過確認安全之后再轉發給路由器，路由器對數據包的報文報頭進行解析，確定數據包交換機的轉發到達前置設備，前置設備對這些收到的數據進行解析和初步處理，再將處理后的數據發給主站服務器，再由主站進行后期處理和數據存儲等。其中交換機用來拓展網絡數量和劃分網絡； 路由器主要起到網絡數據包的轉發和解析； 防火墻用來應付整個網絡的攻擊。所以無論防火墻、路由器、交換機、前置機哪一環節出現問題，都會影響數據是否最后進入數據庫。通過多年來的運行維護統計，出現故障最多的還是在前置機是否正常工作、服務器的網絡連接是否正常這個環節。

4.1檢查是否為服務器無法啟動

主要原因為：①市電或電源線故障（斷電或接觸不良）；②電源或電源模塊故障；③內存故障（一般伴有報警聲）；④CPU故障（一般也會有報警聲）；⑤主板故障；⑥其它插卡造成中斷沖突。

4.2檢查系統是否頻繁重啟

主要原因為：①電源故障（替換法判斷解決）；②內存故障（可從BIOS錯誤報告中查出）；③網絡端口數據流量過大（工作壓力過大）；④軟件故障（更新或重裝操作系統解決）。

4.3檢查是否死機，進行前置機硬件和軟件檢查

4.4當原硬盤壞了，檢查更換新硬盤時是否出現無法通過機器自檢現象

4.5將新的硬盤取下，檢查機器是否可以自檢通過

4.6檢查新增加的硬盤的ID號是否與原來的硬盤的ID號相同，如果硬盤的ID號相同的話，自檢將無法通過

5.終端本體或本體器件故障排查方法

無論是GPRS公網終端或廠站電能量采集終端，到現場首先第一步還是要檢查終端是否已死機，分析其故障原因.

5.1 看是否能夠重啟終端

5.2檢查GPRS模塊是否故障

5.3 檢查SIM卡或網線接口、網卡等其他模塊故障

6.基于計量自動化上行通信日常維護方案

人長時間工作，會出現勞損的現象，機器也不例外，所以需制定日常維護工作方案，做好日常維護工作，減少故障發生次數。

6.1做好前置機日常維護工作

前置設備是位于應用系統服務器端（計量自動化系統主站）與客戶端之間的獨立處理設備，肩負數據格式轉換、連接管理、業務流管理外圍調度、外圍處理，報文認證、個人密碼PIN變換、并把業務數據交后臺應用服務系統處理等任務。因此，它是日常維護的一個核心部分。計量自動化班必須每天專人進行跟蹤檢查并做好日志記錄。

6.2做好通道的監測維護工作

上行通道是終端數據的必經之路，做好這方面的日常監視維護工作至關重要。當終端與主站無法正常連接可以首先考慮是否為通道的問題。如公網終端通道就與無線運營商聯系處理，廠站終端通道則采取通過遠程服務器ping交換機網關IP， ping終端IP，然后telnet終端的方式。如果還是不通就到現場排查故障，如果是通道故障則需通知調通中心運維部門處理。

6.3 做好終端在線率監測

每日做好終端在線監測至關重要，將掉線的終端逐一篩選出來分析一遍，然后再進行主站故障排查、通道故障排查、終端本體故障及其他原因逐一排查。

6.3.1如果在線率與上日比較下降2%左右，查看停電終端是否有明顯增加，與各區縣局責任人聯系，核實是否存在線路停電或線路改造。

6.3.2由于通訊廠商業務升級導致在線下降。在計量自動化系統查看終端掉線清單，查看終端IP段屬于哪個通信運營商 （以湛江地區為例：192.168開頭是移動卡，192.169是電信卡，192.170是聯通卡）。掉線終端突然增多，聯系通訊廠商技術員查找原因。經過多年的經驗統計，移動主要是業務切換故障；聯通經常為數據轉換器故障；電信常出現路由器故障。

6.3.3由于主站程序異常導致在線率不穩定，突高突低，需檢查前置機運行程序。

6.3.4新安裝某終端廠家參數出廠問題導致在線率下降，應去現場檢查故障終端，查看終端設置等情況。

6.3.5由于部分區域信號導致在線率下降或終端反復登陸主站。出現此類問，應與通信運營商聯系。

7.故障排查應用實例介紹

7.1 因公網終端上行通道故障導致批量掉線故障處理實例

2012年6月30日9點45分湛江計量自動化系統出現大批量終端掉線現象，其中配變終端掉線約3000臺，負控終端掉線約5000臺，共計約8000臺。由本人擔任工作負責人進行計量自動化緊急消缺處理。①首先排查前置機的運行狀態：登陸管理員賬戶，核對系統應用服務的運行情況，查驗是否有未知服務器開啟；查看所有管理員賬戶數量和賬戶ID，核對賬戶是否被修改或新添加的管理員賬戶，如有被修改或添加賬戶應及時向賬戶持有人核對；檢查設備是否有新的服務端口開啟，如有新的端口開啟應立即關閉，然后再核實新開端口的安全性；檢查有沒有病毒；檢查CPU性能好壞情況；檢查內存是否滿足，確認數據的存取空間是否滿足等。做完這些工作后，確認前置機是正常工作的，服務器的網絡都是正常的，那就可以很肯定地排除了是前置設備異常導致的故障。②考慮到移動專線通道的問題，本人導出了所有掉線終端的IP地址發送給移動公司，并聯系移動公司工程師赴機房進行故障處理。6月30日11點15分，配合移動協維工程師檢查路由器，故障原因確診為RT互聯結構2層改3層優化實施時，廣州CR01/CR02與廣州RT01/RT02無法交互路由導致GZRT01/RT02下掛業務全阻和設備脫管，影響湛江局GPRS企業接入業務。協維工程師在兩臺CR上與RT所有互聯接口開啟OSPF點對點屬性，完成該節點工程優化改造并檢查確認業務正常。6月30日11點50分終端與主站上行通信恢復正常。

7.2應用效果

在6月30日當晚能及時排除和處理大批量掉線異常現象，保證系統上線率正常，使7月1號抄表日數據采集、營銷收費不受故障影響。

8.結束語

本文通過多年來的工作經驗，摸索分析了計量自動化各類型終端上行通信故障原因和總結出故障排查的各種方法，詳細描述了上行通信知識的原理，解決計量運維人員對通信專業不了解、無法排查終端與主站建立連接的故障現象，制定了日常維護工作方案以及達到持續提升終端上線率的實效。

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