面向智能用电业务的GPRS复合中继产品研究

王辉 金丽娟 严建强 吴健

摘要：目前用电信息采集系统建设和运维中，面临采集终端GPRS通信信号受到屏蔽或覆盖不到而导致的通信盲点问题，造成用户数据无法远程采集。为解决该问题，目前通常采用安装GPRS信号放大器的模式，该方案存在现场布线施工量大、灵活性不强等缺陷。研究基于电力线宽带载波、双模（无线和窄带高速载波）、WIFI、470MHz无线等技术的中继器解决方案，并研制相应的GPRS中继器，以解决通信盲点问题，提高GPRS通信成功率和可靠性，提升数据采集率。

关键词：智能用电业务；GPRS复合中继产品；GPRS；分组无线业务

面向智能电力行业应用的GPRS复合中继产品，目前主要集中在系统办公、大客户抄表、变电站综合自动化、配电综合自动化等领域。

一、背景介绍

电力线宽带载波技术采用了扩频、OFDM（正交频分复用）等调制技术，目前面向智能家居应用更多，在用电信息采集领域也有应用，但面临宽带载波通信设备不兼容、方法不统一、设备无法互联互通的技术问题，目前国网公司正在修订标准，以实现用电信息采集设备与智能电能表间数据的高效、安全、可靠传输，全面优化提升用电信息釆集系统性能指标，为依托用电信息采集系统开展双向互动服务、远程费控、在线监测等业务提供技术支撑。

二、国内外研究水平综述

（一）国内外研究水平的现状和发展趋势

国内GPRS中继器已经看到报道的有RS485的模式，无线模式（230MHz数传电台，其它无线），尚未看到基于宽带载波，双模通信技术的GPRS中继器。纯无线模式无法解决该问题，会受应用场景制约较大。GPRS中继器技术发展会朝着多种通信方式并存和互补的趋势发展，本项目拟系统化提出综合解决方案。国外尚没有相关的研究报道。

（二）国内研究机构对本项目的研究情况

国内长沙威胜信息技术有限公司申请了“用于电能量采集终端的GPRS信号中继器”发明专利。该专利主要采用有线RS485模式实习GPRS中继。国网冀北电力有限公司张家口供电公司申请了“用于用电信息采集的GPRS信号延长器”的专利，该实用新型数传电台模式实现“GPRS延长”的目的，最终解决终端设备上行通信问题。国内目前没有本项目提出的混合通信GPRS中继器相关报道。

三、GPRS复合中继产品研究方案

目前，电力系统远程通信主要采用移动运营商提供的GPRS无线网络进行数据传输。但是由于GPRS信号在恶劣环境下信号较差，导致数据传输经常出现失败的情况，令GPRS数据不能进行有效传输。为了解决现有技术中存在的缺点和不足，GPRS复合中继产品提供了通过对多种中继方式进行切换，从而提高GPRS数据传输有效性的中继器。

GPRS复合中继产品主要通过相互连接的近端转换器和远端转换器，近端转换器通过网线或者屏蔽线或者RS485线与终端本体连接，远端转换器则通过内置的GPRS通信模块与GPRS基站进行通信；近端转换器和远端转换器通过宽带载波、双模（无线和窄带高速载波）、WIFI、470MHz无线等通信方式连接。

研发的GPRS复合中继器技术原理如下图1所示。

（1）GPRS中继器的近端转换器，转换GPRS或者以太网信号，通过WiFi/宽带载波/窄带载波/无线专网/有线等方式中的一种发送信号至远端转换器。

（2） GPRS中继器的远端转换器，接收到信号后，通过GPRS模块发送数据至主站系统。

（3）自终端本体至远端的GPRS模块，整个数据传输过程全透明。

（4）WiFi/宽带载波/窄带载波/无线专网/有线等通信方式，可根据现场情况，自动检测哪种通信方式效果最优和次优，然后作为主备通道使用。

（5） WiFi/宽带载波/窄带载波/无线专网/有线等通信方式模块化、可插拔替换。

（6）根据现场实际需求，在近端和远端转换器之间增加一级的中继通信，延长通信距离。

四、GPRS复合中继产品实施方案

GPRS复合中继产品相互连接的近端转换器和远端转换器，近端转换器通过GPRS天线连接终端本体，远端转换器则通过内置的GPRS通信模块与GPRS基站进行通信；其中，近端转换器和远端转换器通过至少一种通信方式连接。

在实施中，GPRS复合中继产品包括近端转换器和远端转换器两个部件，二者之间通过多种通信方式进行连接。在现有技术中，终端是直接与以GPRS的通信方式与GPRS基站进行通信，为了弥补终端本体与GPRS基站之间通信效果不好的缺陷，通过近端转换器和远端转换器将原本在终端本体和GPRS基站之间进行传输的信息进行中继，从而增强信息传递的能力。

GPRS复合中继产品的近端转换器和远端转换器，近端转换器与终端本体相连，远端转换器与GPRS基站进行通信，这样，原本在终端本体与GPRS基站进行的过程转由中继器进行中继处理，相对于现有技术的传输方式，能够有效的提高传输距离；另外在近端转换器和远端转换器之间根据需求使用不同的通信方式，更能提高通信效果。

五、结束语

通过将原本在终端本体与GPRS基站进行的过程转由中继器进行中继处理，相对于现有技术的传輸方式，能够有效的提高传输距离；另外在近端转换器和远端转换器之间根据需求使用不同的通信方式，更能提高通信效果。

参考文献：

[1]吕捷.GPRS技术[M].北京邮电大学出版社，2001.