簡析基于GPRS技術(shù)的遠(yuǎn)程電力在線監(jiān)測系統(tǒng)

摘 要：電力與國民經(jīng)濟(jì)息息相關(guān)，電力系統(tǒng)的整體安全也是電力企業(yè)的重要部分，以往電力企業(yè)只是使用定期檢驗(yàn)的方式來維修、檢查系統(tǒng)，不能及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障和隱患，會出現(xiàn)一定問題，由于不斷發(fā)展大容量、高電壓的系統(tǒng)，怎樣保障系統(tǒng)安全成為重要問題，在線監(jiān)測電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)就變的十分重要，文章主要分析了GPRS技術(shù)的遠(yuǎn)程電力在線監(jiān)測系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：GPRS技術(shù)；遠(yuǎn)程電力；在線監(jiān)測系統(tǒng)

中圖分類號：TM732；TH865 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）33-0072-02

電力系統(tǒng)中傳統(tǒng)的人工工作方式，具有抄錄數(shù)據(jù)實(shí)時性比較差、工作量大、效率低等缺陷，不能很好的滿足不斷發(fā)展的電力企業(yè)需求，利用目前最先進(jìn)的通訊技術(shù)來實(shí)時監(jiān)測和自動抄錄電力客戶信息以及及時找到異常運(yùn)行問題，提高企業(yè)防竊電效率，促進(jìn)電力企業(yè)發(fā)展。在線檢測的主要基礎(chǔ)就是狀態(tài)檢修，所以，在線檢測技術(shù)基本上就是利用電力設(shè)備現(xiàn)場測量終端，來及時采集和反應(yīng)設(shè)備相應(yīng)的狀態(tài)信息，并且可以送入到主站中，統(tǒng)一分析數(shù)據(jù)西悉尼，然后進(jìn)行判斷得到一定的結(jié)果信息。

1 GPRS技術(shù)

GPRS技術(shù)主要就是用來增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率和捆綁信道的，以便達(dá)到高速接入的目的，現(xiàn)階段，在設(shè)計GPRS的時候，能夠在八個信道或者一個載頻中進(jìn)行捆綁，使每個信道傳輸率都達(dá)到14.4 kbps，所以，GPRS技術(shù)具備的最大速率就是115.2 kbps，這種技術(shù)可以保證一個用戶使用眾多通道，多個用戶使用一個通道，在實(shí)際接收或者不發(fā)送信息數(shù)據(jù)的時候，僅僅只是占據(jù)比較小的資源，因此，可以最大限度降低建立用戶的時間，甚至可以做到永久在線，GPRS的計算方式是數(shù)據(jù)傳輸量為基礎(chǔ)，不是依據(jù)連接施加，保證可以盡可能降低成本。GPRS技術(shù)具有一定優(yōu)勢，包括接入時間短、傳輸速率高、資源利用高、可以支持 X2.5協(xié)議和IP協(xié)議，可以提供相應(yīng)的在線功能，可以方便與用戶合理連接在線狀態(tài)和連線狀態(tài)，保證使得服務(wù)器變得更加快速和簡單[1]。

2 基于GPRS技術(shù)的遠(yuǎn)程電力在線監(jiān)測系統(tǒng)

2.1 總體設(shè)計GPRS通訊系統(tǒng)

設(shè)計遠(yuǎn)程電力在線監(jiān)測系統(tǒng)的過程中，需要依據(jù)實(shí)際抄收數(shù)據(jù)流量大、布局分散、設(shè)備多等特點(diǎn)，適當(dāng)融入GPRS技術(shù)，基本設(shè)計思路就是，利用GPRS網(wǎng)把GPRS終端接入到虛擬專用網(wǎng)VPN中，然后合理設(shè)置APN服務(wù)器，以此來連接客戶端通訊服務(wù)和APN服務(wù)器的通訊協(xié)議，以便于達(dá)到交換客戶端和終端的目的。設(shè)計上述系統(tǒng)主要關(guān)鍵就是建立抄表站系統(tǒng)通訊模塊以及采集終端GPRS模塊的通道，主要連接虛擬專用網(wǎng)VPN的就是一臺專用VPN服務(wù)器，GPRS模塊和主站模塊可以直接連接上述專用服務(wù)器，利用VPN服務(wù)器來有效連接終端和主站。

GPRS技術(shù)的遠(yuǎn)程電力在線監(jiān)測系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)就是負(fù)責(zé)發(fā)送和接受客戶端數(shù)據(jù)和采集端數(shù)據(jù)的就是GPRS通訊模塊，可以動態(tài)合理分配相應(yīng)IP地質(zhì)，為其提供多個或者一個RS232接口。在正常運(yùn)行情況下，GPRS通訊模塊會主動發(fā)出連接中心服務(wù)器的申請，以此建立相應(yīng)的Socket連接。此外，GPRS通訊模塊還可以動態(tài)檢測相關(guān)通道，如果檢測過程中遭遇問題，會自動切斷連接，并且可以重新發(fā)出連接申請，以此來保證可以順利通訊?？蛻舳酥饕褪怯脕砻嫦蚬芾黼娔鼙砜蛻?，在客戶服務(wù)器給專用VPN發(fā)出連接申請以后，服務(wù)器也會建立相應(yīng)的Socket連接。利用虛擬連接，客戶端后臺可以與GPRS通訊系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)信息，及時處理讀取的信息。并且客戶端服務(wù)器也同樣具備自動檢測通道的能力。利用點(diǎn)對點(diǎn)的方式，客戶端服務(wù)器可以單獨(dú)連接通信，也可以合理進(jìn)行一點(diǎn)對多點(diǎn)方式檢測。VPN服務(wù)器主要就是用來存儲和轉(zhuǎn)發(fā)客戶端前置機(jī)以及GPRS設(shè)備交換信息，以此可以建立兩者之間的實(shí)時通訊。

因?yàn)橹饕獞?yīng)用的就是移動公司的專用VPN網(wǎng)，所以，會適當(dāng)阻擋一部分非法入侵用戶，保證數(shù)據(jù)和系統(tǒng)整體安全性，利用IP/TCP協(xié)議來傳輸數(shù)據(jù)，TCP協(xié)議主要就是連接內(nèi)部控制傳輸層協(xié)議的，具有比較嚴(yán)格的內(nèi)部糾錯和校驗(yàn)機(jī)制，因此擁有相對比較高可靠性。

2.2 通訊系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

GPRS終端主要應(yīng)用的CPU就是iAPX286處理器R80286-8。處理器R80286大約可以集成十三萬個晶體管，利用二十四位地址總線和十六位地址總線，最大主頻率就是20 MHz；主要存在兩種R80286工作方式，包括保護(hù)模式和實(shí)模式。在保護(hù)模式的前提下，R80286處理器可以直接訪問內(nèi)部存在的16 M字節(jié)，并且還會形成異常處理機(jī)制；在實(shí)模式基礎(chǔ)上，R80286處理器可以直接訪問內(nèi)部已經(jīng)被限制的1 M字節(jié)，利用XMS或者EMS來合理映射出內(nèi)部更多內(nèi)存。

GPRS通訊模塊主要利用的就是CMS91-900.上述處理模塊主要核心實(shí)際上就是利用基帶狀態(tài)機(jī)，此外，還需要有機(jī)結(jié)合接受模塊、天線模塊、RAM、FLASH、電源切換模塊、電源管理模塊、耳機(jī)接口和揚(yáng)聲器模塊、蜂鳴器模塊、鍵盤和背光接口模塊、并口、異步串口、LED和LEC接口模塊、麥克風(fēng)接口模塊、SIM卡接口模塊、12C模塊等。在GPRS終端內(nèi)部合理鑲嵌完整的IP/TCP協(xié)議棧，主要包括PPP、ETP、UDP、TCP、Web、SMTP、Pop3、HTTP、TELNET、Server等。上述終端主要硬件數(shù)據(jù)流量實(shí)際上就是把終端數(shù)據(jù)打包為IP/TCP數(shù)據(jù)包，然后再合理變?yōu)镚PRS數(shù)據(jù)包，利用無線鏈路輸送到數(shù)據(jù)交換中心，也就是MDEC。無線數(shù)據(jù)交換中心可以在一定程度上剝離GPRS數(shù)據(jù)包，然后利用網(wǎng)關(guān)來將相應(yīng)的IP/TCP數(shù)據(jù)包合理的輸送到專用APN服務(wù)器中，最后通過通訊中心來接受IP/TCP數(shù)據(jù)包，并且可以運(yùn)用Socket套接字，可以把數(shù)據(jù)還原成原始數(shù)據(jù)。

2.3 實(shí)現(xiàn)中心軟件系統(tǒng)

通訊中心的主要作用就是連接后臺系統(tǒng)和終端設(shè)備，交換數(shù)據(jù)。通訊中心存在可以動態(tài)解析的一種域名，通過上述域名，可以拿后臺系統(tǒng)和終端設(shè)備接入到通訊中心，完成連接以后，依據(jù)實(shí)際規(guī)則來設(shè)定SOCKET的交換數(shù)據(jù)。設(shè)計流程圖，如圖1所示。

設(shè)計GPRS終端和通訊中心軟件的時候，最主要的就是需要保障具有安全可開的數(shù)據(jù)交換和順暢的通道，爆出通道順暢可以從以下兩方面進(jìn)行分析。①連接中心SCOKET和終端設(shè)備需要通暢，②GPRS通道需要保持通暢，后者是前者的基礎(chǔ)，在設(shè)計通訊系統(tǒng)軟件的時候，需要實(shí)施檢測前者來保障可以正常運(yùn)行，一般情況下，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的通道基本都是正常的，如果一段時間內(nèi)空閑通道，系統(tǒng)可能出現(xiàn)異常，需要發(fā)送相應(yīng)聯(lián)絡(luò)信號確認(rèn)，如果可以成功接收相關(guān)聯(lián)絡(luò)信號，可以說明系統(tǒng)是正常的。通訊系統(tǒng)主要應(yīng)用的就是國際DES加密算法，以此確保具有安全的輸出傳輸，為了保證傳輸數(shù)據(jù)的過程中，擁有一定完整性和可靠性，對于那些不可以進(jìn)行校驗(yàn)的數(shù)據(jù)包，需要重新發(fā)出系統(tǒng)命令，進(jìn)行檢測[2]。

3 實(shí)例分析

電力系統(tǒng)中的中間環(huán)節(jié)就是變電站，其中具備很多種設(shè)備，電抗器、變壓器、斷路器等，現(xiàn)階段，不少企業(yè)都可以提供上述檢測設(shè)備，以便于保障變電站正常運(yùn)行，例如，寧波理工的MWM微水，局部放電監(jiān)測儀等，設(shè)備不僅可以單獨(dú)運(yùn)行，還可以提供數(shù)據(jù)端口，連接其他系統(tǒng)，在GPRS基礎(chǔ)上建立遠(yuǎn)程在線檢測系統(tǒng)，在設(shè)計的過程中，使用固定的IP主機(jī)當(dāng)做服務(wù)器，利用C/S結(jié)構(gòu)模式，以便于可以集中管理、采集、控制GPRS網(wǎng)絡(luò)，C/S結(jié)構(gòu)可以相應(yīng)多客戶，從而滿足多級檢測、多點(diǎn)檢測的目的。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

其中DTU都屬于無線數(shù)據(jù)端，以此來遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)，DTU主要包括CDMA和GPRS兩種，GPRS通用無線分組業(yè)務(wù)，屬于在GSM基礎(chǔ)上實(shí)施的無線分組交換技術(shù)，提供廣域、端到端的無線IP連接，利用分組的方式來傳送資料。CDMA碼分多址，在數(shù)字技術(shù)中形成的一種無線通訊技術(shù)，GPRS具有更高覆蓋率，適合使用GPRS通信。傳輸效率見表1。

從上表可以發(fā)現(xiàn)，具有比較小的單包傳送數(shù)據(jù)，UDP具有明顯高于TCP的傳輸效率，不同行業(yè)進(jìn)行選擇的時候，需要充分考慮單幀字節(jié)數(shù)，具有比較下小行業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)量的時候，UDP具有更高的協(xié)議效率。經(jīng)過對比經(jīng)濟(jì)性和實(shí)時性以及可靠性，合理使用UDP協(xié)議。

服務(wù)器不管是連接客戶端通訊，還是連接GPRS數(shù)據(jù)通訊，都是在網(wǎng)絡(luò)通訊基礎(chǔ)上建立的，最基本的網(wǎng)絡(luò)通訊結(jié)構(gòu)就是套接字，屬于通用網(wǎng)絡(luò)編程接口，為不同主機(jī)提供相應(yīng)的雙進(jìn)程通訊接口，網(wǎng)絡(luò)中心會隨機(jī)發(fā)出相應(yīng)請求，有可能形成同時達(dá)到多個請求，因此，需要可以同時處理并發(fā)請求，此外，在C/S結(jié)構(gòu)中，一個服務(wù)器可以相應(yīng)多請求，可以充分滿足實(shí)際需求，利用兩種技術(shù)實(shí)現(xiàn)并發(fā)請求，包括并發(fā)服務(wù)器和重復(fù)服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中最重要的就是性能，VB單線程序可以實(shí)現(xiàn)實(shí)際目的，在通訊中合理應(yīng)用Winsock，主要依據(jù)的異步非阻塞方式也就是采用單線異步I/O。

4 結(jié) 語

在電力遠(yuǎn)程在線檢監(jiān)測系統(tǒng)中應(yīng)用GPRS技術(shù)，可以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)化管理計量儀表的目的，促使遠(yuǎn)程監(jiān)測和抄錄數(shù)數(shù)據(jù)簡單的好像瀏覽網(wǎng)頁，并且具備比較強(qiáng)的實(shí)時性，這種方式建立在線監(jiān)測系統(tǒng)，可以快捷、準(zhǔn)確、安全的傳輸數(shù)據(jù)，可以有效提高管理水平，以便于最大限度降低成本，還可以起到保證電能質(zhì)量、優(yōu)化用電控制以及防竊電檢測的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張忠會，章璟，歐峻彰，等.基于GPRS的一種新型電力系統(tǒng)在線檢測系 統(tǒng)的設(shè)計[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，（9）.

[2] 王昕.基于GPRS技術(shù)的遠(yuǎn)程電力在線監(jiān)測系統(tǒng)[J].云南電力技術(shù)，2010，（6）.