GPRS 抄表收费系统的分析与设计

王薇 方妮娜

摘要：电能计量是现代电力营销系统中的一个重要环节，而传统的电量结算是依靠人工定期到现场抄取数据的，在实时性、 准确性和应用性等方面都存在诸多不足之处。基于GPRS 与物联网技术实现远程智能抄表系统，采集终端的上行通信采用 ZigBee 无线传感器网络术，通过网络与数据集中器进行数据交互实现电表数据的远传。系统具有水、电、气等资源的自动计 量、收费及实时监控等功能，能准确实现用户数据的采集、存储、显示和传输，运行可靠，具有很方便、实用的使用价值。 关键词：GPRS远程抄表监控系统设计

中图分类号：TU821.2 文献标识码：A 文章编号：2095-3178（2018）19-0103-01

现代家庭中水、电、气表俗称“三表”。传统的入户抄表不仅给 用户带来了不便；而且占用大量的人力资源；造成收费难的问题； 新兴的IC；卡技术；较为彻底地解决了以上问题；但对用户买“水、 电、气”来说还不甚便利；同时与用户的使用信息也无法得到实时 沟通；因此智能抄表和安全监控成为行业发展的方向。要进行智能 抄表和安全监控就必须建造传输数据的网络。传统的数据传输主要 有数传电台、电话拨号、卫星通讯辅设专线等；这些传输方式存在 覆盖范围小、实时性差、投资及运行费用高等问题。GPRS；技术及 互联网Internet；技术的发展；为工业监控、遥测遥控领域的数据 传输及数据网络化管理提供了广阔的平台。

1 GPRS 概述

GPRS 系统基站形式覆盖服务地域，以分组交换的方式进行无线

数据传输。GPRS 在数据业务的承载帮支持上具有非常明显的优势：更有效的利用无线网络信道资源。因此，GPRS 特别适用于间断的、 突发性的或频繁的数据量传输。现在，全国绝大部分城市已业务，GPRS 移动数据无线通信网络已进入稳定成熟期，因此研究开 发基于GPRS 远传接口的远程自动抄收系统并使之趋于完善，已经成 为众多生产厂商以及开发研究单位关注的重点。

2.1 系统概述

HDG521 型电能表远程监控及抄表系统，是胜利油田恒达电气有

限责任公司专门为电力管理部门开发的一种自动化远程抄表系统。 该系统可实现点对点、点对多点的远程抄表，可广泛应用于各种仪 表及计量设备的自动化抄录等领域。该系统较好地解决了杆上表计、偏远地区表计和无人值守变电站内电能表的抄收问题，大大缩短了 抄表周期，降低了抄表成本，提高了抄表的可靠性和准确性，真正 实现自动化抄表，提高用电管理的科学水平。

2.2 工作原理

HDG521型电能表远程监控及抄表系统是通过GPRS调制解调器，

利用GPRS 通信网络作为通讯通道，通过安装在各个计量监测点的电 能表远程监控终端读取电能表的实时数据，同时可以实现配电的监 测与控制。电能表远程监控终端将通信网络转发来的抄表、报警和 控制指令进行解析，并将用户计量终端内电能表的用电信息和电网 状态进行回传，由用户控制中心对抄回的电能参数进行分类存储， 并可进行用电量的分析、汇总、统计和查询。

2.3 系统构成

HDG521 型电能表远程监控及抄表系统是由用户控制中心、GPRS

调制解调器、GPRS通信网络、电能表远程监控终端及电能表等构成。 其中 GPRS 网络是指中国移动通信公司建设的覆盖全国范围的移动 通讯网络，利用该网络可以实现传输信号的无缝覆盖。

3 电能表远程监控终端的特点：

3.1 多种抄表方式可选：该套系统，可以同时兼容GPRS 移动网

络、GSM 短消息两种无线传输方式，软件可在两种抄表方式之间实 现自由切换。利用GPRS 通信网络作为数据通讯通道，抄收数据不受 计量点距离限制。

3.1 多种抄表方式可选：该套系统，可以同时兼容GPRS 移动网

络、GSM 短消息两种无线传输方式，软件可在两种抄表方式之间实 现自由切换。利用GPRS 通信网络作为数据通讯通道，抄收数据不受 计量点距离限制。

3.3 断相报警：终端带有三相电压断线报警功能，可通过终端 自带的断相报警功能，实时监测线路运行状态，系统通过对报警信 号的识别处理，能判断出线路故障的具体方位，检修人员可以在最 短的时间内到达事故现场进行维修（如下图：当E 点发回报警信号， 而其它点没有发回报警信号时，就可判断是 EG 这条线路发生了故障）。断相报警功能在第一时间内将报警信息自动上报管理中心和值 班人员手机，及时发现变压器、线路被盗等行为，避免经济损失。

4 采用GPRS 远程监控及抄表系统的优越性

4.1 实现了计量仪表的网络化、在线管理，提高了防窃电能力。

电能计量及电参数实时监测系统 GPRS 网络抄表系统由主站和 GPRS 通信终端共同组成无线局域网。每个终端上电后，自动登陆主站网 络。主站可以通过点对点方式单独和某一只表通信，也可以通过点 对多点的广播方式抄收全部表计，同时，还可以设定定时抄表功能。 GPRS 网络在电力远程抄表上的成功应用，使得各种场合下的各类计 量仪表（无论是远的，还是近的）都变成了主站无线局域网的一个 子站，抄收数据和远程控制就象上网浏览网页一样简单，且实时性 强，随时响应主站的召唤，读取各种用电信息。

4.2 无线通信方式，网络覆盖面广，投资较少，易于维护。GPRS 网络抄表系统采用的是无线通信方式，克服了其它通信方式的诸多 不可靠因素，安装位置不再受线路、距离的限制，可以安装在网络 所能覆盖到的任何地方，网络覆盖面广，系统容量大。

4.3 数据传输安全、准确、高速、可靠。由于采用移动公司APN 专用网，因此，隔离了外部网络用户的非法侵入系统和数据的安全 性得到了保证。数据传输采用TCP/IP 协议，由于TCP 协议是面向连 接的传输控制层协议，其内部规定了严格的校验、纠错等控制机制， 因此数据传输是准确的。

4.4 终端稳定适用泛围广。系统硬件采用工业级器件，性能可 靠，功能强大。监控终端定时抄录并保存电能表 660 次抄录纪录， 解决了GPRS 网络故障不能抄录即时电能数据的问题，并且方便用户 查询历史电能数据。该系统终端通信波特率可以根据多功能电表实 际情况远程设置，同一个终端可以抄收不同波特率，不同协议的多 功能表

4.5 远程控制高压计量箱的应用。

該计量箱可实现远程预付费控制，可自动或手动接入和切除用

电负荷，配合上位机程序的设置，可实现电量报警、自动保电、断 电跳闸、预付费等功能。实现对部分用户负荷的远程可控，并有利 于电力调度人员对负荷进行实时调配。

4.6 网络发布系统方便管理人员查看电量。网络发布系统由网 络发布服务器和客户端组成。网络发布服务器为专业数据服务器， 可有效保证电量数据安全，配套网页发布软件可实现多个客户端的 访问。

5 结束语

综上所述，本系统是将非电量检测技术、无线数字传输技术、

计算机网络技术、信息安全技术和软件技术融于一体的高新技术产 品，应用且独立于水、电、煤气主干网上计量器具计量数据信息的 提取和数据管理，提高了该行业的信息化管理水平，改变水、电、 煤气的管理现状；解决目前抄表难度大、劳动强度高等问题，特别 是解决管理系统中一直难以解决的高可靠性、高准确性和低功耗问 题。通过扩展煤气泄漏监控报警、水电煤气故障紧急求助等涉及家 庭安全方面的功能来全方位的满足居民的实际需求。

参考文献

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清华大学出版社，2005（end）

[2]摩托罗拉工程学院.GPRS 网络技术[M]，北京：电子工业 出版社，2005

[3] 任哲等.嵌入式操作系统基础μC/OS-II 和Linux[M]，北 京：北京航空航天大学出版社，2006