簡析基于GPRS技術的遠程電力在線監測系統

摘 要：電力與國民經濟息息相關，電力系統的整體安全也是電力企業的重要部分，以往電力企業只是使用定期檢驗的方式來維修、檢查系統，不能及時發現系統故障和隱患，會出現一定問題，由于不斷發展大容量、高電壓的系統，怎樣保障系統安全成為重要問題，在線監測電力設備運行狀態就變的十分重要，文章主要分析了GPRS技術的遠程電力在線監測系統。

關鍵詞：GPRS技術；遠程電力；在線監測系統

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

電力系統中傳統的人工工作方式，具有抄錄數據實時性比較差、工作量大、效率低等缺陷，不能很好的滿足不斷發展的電力企業需求，利用目前最先進的通訊技術來實時監測和自動抄錄電力客戶信息以及及時找到異常運行問題，提高企業防竊電效率，促進電力企業發展。在線檢測的主要基礎就是狀態檢修，所以，在線檢測技術基本上就是利用電力設備現場測量終端，來及時采集和反應設備相應的狀態信息，并且可以送入到主站中，統一分析數據西悉尼，然后進行判斷得到一定的結果信息。

1 GPRS技術

GPRS技術主要就是用來增強數據速率和捆綁信道的，以便達到高速接入的目的，現階段，在設計GPRS的時候，能夠在八個信道或者一個載頻中進行捆綁，使每個信道傳輸率都達到14.4 kbps，所以，GPRS技術具備的最大速率就是115.2 kbps，這種技術可以保證一個用戶使用眾多通道，多個用戶使用一個通道，在實際接收或者不發送信息數據的時候，僅僅只是占據比較小的資源，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的計算方式是數據傳輸量為基礎，不是依據連接施加，保證可以盡可能降低成本。GPRS技術具有一定優勢，包括接入時間短、傳輸速率高、資源利用高、可以支持 X2.5協議和IP協議，可以提供相應的在線功能，可以方便與用戶合理連接在線狀態和連線狀態，保證使得服務器變得更加快速和簡單[1]。

2 基于GPRS技術的遠程電力在線監測系統

2.1 總體設計GPRS通訊系統

設計遠程電力在線監測系統的過程中，需要依據實際抄收數據流量大、布局分散、設備多等特點，適當融入GPRS技術，基本設計思路就是，利用GPRS網把GPRS終端接入到虛擬專用網VPN中，然后合理設置APN服務器，以此來連接客戶端通訊服務和APN服務器的通訊協議，以便于達到交換客戶端和終端的目的。設計上述系統主要關鍵就是建立抄表站系統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VPN的就是一臺專用VPN服務器，GPRS模塊和主站模塊可以直接連接上述專用服務器，利用VPN服務器來有效連接終端和主站。

GPRS技術的遠程電力在線監測系統基本結構就是負責發送和接受客戶端數據和采集端數據的就是GPRS通訊模塊，可以動態合理分配相應IP地質，為其提供多個或者一個RS232接口。在正常運行情況下，GPRS通訊模塊會主動發出連接中心服務器的申請，以此建立相應的Socket連接。此外，GPRS通訊模塊還可以動態檢測相關通道，如果檢測過程中遭遇問題，會自動切斷連接，并且可以重新發出連接申請，以此來保證可以順利通訊。客戶端主要就是用來面向管理電能表客戶，在客戶服務器給專用VPN發出連接申請以后，服務器也會建立相應的Socket連接。利用虛擬連接，客戶端后臺可以與GPRS通訊系統交換數據信息，及時處理讀取的信息。并且客戶端服務器也同樣具備自動檢測通道的能力。利用點對點的方式，客戶端服務器可以單獨連接通信，也可以合理進行一點對多點方式檢測。VPN服務器主要就是用來存儲和轉發客戶端前置機以及GPRS設備交換信息，以此可以建立兩者之間的實時通訊。

因為主要應用的就是移動公司的專用VPN網，所以，會適當阻擋一部分非法入侵用戶，保證數據和系統整體安全性，利用IP/TCP協議來傳輸數據，TCP協議主要就是連接內部控制傳輸層協議的，具有比較嚴格的內部糾錯和校驗機制，因此擁有相對比較高可靠性。

2.2 通訊系統硬件結構

GPRS終端主要應用的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，包括保護模式和實模式。在保護模式的前提下，R80286處理器可以直接訪問內部存在的16 M字節，并且還會形成異常處理機制；在實模式基礎上，R80286處理器可以直接訪問內部已經被限制的1 M字節，利用XMS或者EMS來合理映射出內部更多內存。

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際上就是利用基帶狀態機，此外，還需要有機結合接受模塊、天線模塊、RAM、FLASH、電源切換模塊、電源管理模塊、耳機接口和揚聲器模塊、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、麥克風接口模塊、SIM卡接口模塊、12C模塊等。在GPRS終端內部合理鑲嵌完整的IP/TCP協議棧，主要包括PPP、ETP、UDP、TCP、Web、SMTP、Pop3、HTTP、TELNET、Server等。上述終端主要硬件數據流量實際上就是把終端數據打包為IP/TCP數據包，然后再合理變為GPRS數據包，利用無線鏈路輸送到數據交換中心，也就是MDEC。無線數據交換中心可以在一定程度上剝離GPRS數據包，然后利用網關來將相應的IP/TCP數據包合理的輸送到專用APN服務器中，最后通過通訊中心來接受IP/TCP數據包，并且可以運用Socket套接字，可以把數據還原成原始數據。

2.3 實現中心軟件系統

通訊中心的主要作用就是連接后臺系統和終端設備，交換數據。通訊中心存在可以動態解析的一種域名，通過上述域名，可以拿后臺系統和終端設備接入到通訊中心，完成連接以后，依據實際規則來設定SOCKET的交換數據。設計流程圖，如圖1所示。

設計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據交換和順暢的通道，爆出通道順暢可以從以下兩方面進行分析。①連接中心SCOKET和終端設備需要通暢，②GPRS通道需要保持通暢，后者是前者的基礎，在設計通訊系統軟件的時候，需要實施檢測前者來保障可以正常運行，一般情況下，數據傳輸系統的通道基本都是正常的，如果一段時間內空閑通道，系統可能出現異常，需要發送相應聯絡信號確認，如果可以成功接收相關聯絡信號，可以說明系統是正常的。通訊系統主要應用的就是國際DES加密算法，以此確保具有安全的輸出傳輸，為了保證傳輸數據的過程中，擁有一定完整性和可靠性，對于那些不可以進行校驗的數據包，需要重新發出系統命令，進行檢測[2]。

3 實例分析

電力系統中的中間環節就是變電站，其中具備很多種設備，電抗器、變壓器、斷路器等，現階段，不少企業都可以提供上述檢測設備，以便于保障變電站正常運行，例如，寧波理工的MWM微水，局部放電監測儀等，設備不僅可以單獨運行，還可以提供數據端口，連接其他系統，在GPRS基礎上建立遠程在線檢測系統，在設計的過程中，使用固定的IP主機當做服務器，利用C/S結構模式，以便于可以集中管理、采集、控制GPRS網絡，C/S結構可以相應多客戶，從而滿足多級檢測、多點檢測的目的。網絡結構如圖2所示。

其中DTU都屬于無線數據端，以此來遠傳數據，DTU主要包括CDMA和GPRS兩種，GPRS通用無線分組業務，屬于在GSM基礎上實施的無線分組交換技術，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，在數字技術中形成的一種無線通訊技術，GPRS具有更高覆蓋率，適合使用GPRS通信。傳輸效率見表1。

從上表可以發現，具有比較小的單包傳送數據，UDP具有明顯高于TCP的傳輸效率，不同行業進行選擇的時候，需要充分考慮單幀字節數，具有比較下小行業應用數據量的時候，UDP具有更高的協議效率。經過對比經濟性和實時性以及可靠性，合理使用UDP協議。

服務器不管是連接客戶端通訊，還是連接GPRS數據通訊，都是在網絡通訊基礎上建立的，最基本的網絡通訊結構就是套接字，屬于通用網絡編程接口，為不同主機提供相應的雙進程通訊接口，網絡中心會隨機發出相應請求，有可能形成同時達到多個請求，因此，需要可以同時處理并發請求，此外，在C/S結構中，一個服務器可以相應多請求，可以充分滿足實際需求，利用兩種技術實現并發請求，包括并發服務器和重復服務器，網絡服務器中最重要的就是性能，VB單線程序可以實現實際目的，在通訊中合理應用Winsock，主要依據的異步非阻塞方式也就是采用單線異步I/O。

4 結 語

在電力遠程在線檢監測系統中應用GPRS技術，可以達到網絡化管理計量儀表的目的，促使遠程監測和抄錄數數據簡單的好像瀏覽網頁，并且具備比較強的實時性，這種方式建立在線監測系統，可以快捷、準確、安全的傳輸數據，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量、優化用電控制以及防竊電檢測的作用。

參考文獻：

[1] 張忠會，章璟，歐峻彰，等.基于GPRS的一種新型電力系統在線檢測系 統的設計[J].電力系統保護與控制，2010，（9）.

[2] 王昕.基于GPRS技術的遠程電力在線監測系統[J].云南電力技術，2010，（6）.