GPRSCDMA網(wǎng)絡技術在電力計量行業(yè)內的應用及研究

杜紹明

摘 要：電能表是電力計量行業(yè)中最為重要的計量單位，對于國內市場三相用電的工業(yè)用戶，電子式多功能電能表具有很大的作用。隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，電能表在工業(yè)三相用電中的需求也大大增加。而電能表的安裝位置也逐漸向一些偏遠地區(qū)發(fā)展，這就使得在進行抄表計費的時候十分不便。根據(jù)這種情況，以GPRS或CDMA網(wǎng)絡技術為基礎，實現(xiàn)電能表的網(wǎng)絡化。采用模塊化技術對電能表軟硬件進行設計，從而全面提高電能表的應用效率，促進電力計量行業(yè)的發(fā)展。

關鍵詞：GPRS CDMA 網(wǎng)絡技術 電子計量行業(yè)

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（c）-0064-01

在我國電力計量行業(yè)中，對電網(wǎng)下的用電單位和用電線路進行用電分析、考核、計量等操作，都需要用到電能表。電能表能夠反映出線路故障、用電質量、用電數(shù)量等信息，為電力公司優(yōu)化電網(wǎng)、收取電費提供依據(jù)。傳統(tǒng)電能表信息的獲取需要由人工或通過有線通道來完成，人力、物力和財力的消耗較大，成本較高，不利于電力計量行業(yè)的發(fā)展。而隨著科技的發(fā)展，基于GPRS和CDMA網(wǎng)絡技術的電子式多功能網(wǎng)絡電能表的出現(xiàn)，極大改善了這一問題，使電力計量行業(yè)得到了進一步的發(fā)展。

1 GPRS和CDMA網(wǎng)絡技術

1.1 GPRS網(wǎng)絡技術

GPRS網(wǎng)絡技術是通用分組無線業(yè)務的簡稱，它的產(chǎn)生和發(fā)展是以GSM網(wǎng)絡為基礎，是一種高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡業(yè)務。GPRS的數(shù)據(jù)傳輸速率很高，利用分組交換技術，對利用網(wǎng)絡資源和無線資源進行了優(yōu)化。GPRS的網(wǎng)絡接入速度快，能夠無縫連接現(xiàn)有的數(shù)據(jù)網(wǎng)，支持應用標準數(shù)據(jù)通信協(xié)議，與X.25、IP網(wǎng)絡能夠實現(xiàn)互通。其核心網(wǎng)絡采用了IP技術，底層則運用的傳輸技術多樣，可以無縫連接IP網(wǎng)絡。同時，GPRS的計費功能是以服務質量等級、業(yè)務類型、數(shù)據(jù)流量等信息為基礎，大大提高了合理性和便捷性[1]。

1.2 CDMA網(wǎng)絡技術

CDMA又叫做碼分多址，應用在無線通信之上。使用者能夠利用CDMA使用全部頻帶，對于其他使用之發(fā)出的訊號，可自動視為雜訊，不會受到訊號碰撞的影響。在實際應用中，CDMA采用了語音編碼技術，具有優(yōu)于GSM的通話品質，可以降低用戶周圍的噪音，使用戶獲得更加清晰的通話體驗。在手機上應用CDMA，能夠通過展品通信技術降低手機之間的相互干擾，提高用戶的容量。同時，能夠降低手機的功率，延長使用時間，還可減少手機輻射對人體的危害。CDMA能夠擴展很大的寬帶，在手機領域得到了大量應用。CDMA的認證體制十分良好，同時采用分碼多工傳輸，大大提高了安全性能。目前，CDMA的發(fā)展十分迅速，尤其是寬帶分碼多工傳輸技術，更是具有十分廣闊的發(fā)展前景。

2 GPRS/CDMA網(wǎng)絡電能表的硬件設計

2.1 基表部分

網(wǎng)絡電能表的基表部分包括按鍵、始終、通訊、顯示、存儲、采樣、電源等多項回路。它具有監(jiān)控、通訊、顯示、計量等多種實用功能，對三相正反向有功電能、四象限無功電能及需量進行準確的分時計量。還可對功率因數(shù)、有功功率、無功功率、電流、三相電壓等數(shù)據(jù)進行準確的實時測量。對于斷相、失流、失壓等情況，能夠自動進行檢測和記錄，同時將數(shù)據(jù)顯示在液晶屏上，或者利用紅外通訊通道聯(lián)系上位機軟件。其中主要的比較主要的構成部分有電源回路部分、采樣回路部分、存儲模塊部分、液晶顯示和時鐘按鍵部分、通訊部分等[2]。

2.2 通訊模塊部分

在電能表無線通訊模塊當中，包含了狀態(tài)監(jiān)測輸出、LED檢測、無線模塊通訊、遙信信號檢測、數(shù)據(jù)的采集和存儲、以及電源等回路。通過這些部分的共同工作，能夠根據(jù)用戶的需求，采集和存儲不同的基表數(shù)據(jù)，例如瞬時量、需量、可儲電能量等數(shù)據(jù)信息。對于一周曲線數(shù)據(jù)，可以通過15分鐘周期進行存儲。網(wǎng)絡登錄功能要靠驅動無線通信模塊來實現(xiàn)，可以傳輸給元曾系統(tǒng)主站數(shù)據(jù)，對兩路外部的遙信信號進行檢測，從而防止竊電的發(fā)生。當前模塊運行狀態(tài)的檢測是利用LED狀態(tài)顯示的狀態(tài)監(jiān)測輸出端口。

3 GPRS/CDMA網(wǎng)絡電能表無線通訊軟件模塊

在無線通訊模塊的設計和開發(fā)過程當中，主要包括狀態(tài)監(jiān)測輸出、遙信信號檢測、數(shù)據(jù)采集存儲、無線模塊通訊、LED檢測等部分。在硬件平臺當中，通過相應的軟件驅動來確保各項功能模塊的正常運行[3]。在無線模塊單元當中，通過GPRS和CDMA通訊芯片軟件驅動的初始化，來實現(xiàn)該軟件模塊的功能。在遠程電能表當中，它是實現(xiàn)無線通訊的核心軟件部分，具有網(wǎng)絡自建、數(shù)據(jù)上報等功能。要確保發(fā)送到系統(tǒng)主站的電能表數(shù)據(jù)資料的準確性，就要確保該軟件模塊處于正常工作狀態(tài)。

網(wǎng)絡電能表的軟件部分主要應用了GPRS和CDMA無線通訊芯片驅動，能夠對數(shù)據(jù)傳輸、上網(wǎng)撥號、網(wǎng)絡初始化、信號檢測、開關機等操作進行控制。包含了帶中斷I/O口操作、串口通訊控制、MCU關鍵控制等方面的內容。此外，還包括了在通訊模塊單元中，數(shù)據(jù)的上下行采集、軟件存儲模塊、傳輸軟件模塊、遙信LED狀態(tài)指示、轉臺監(jiān)測輸出等軟件模塊。通過以上這些部分軟件模塊的設計和應用，共同構成了GPRS/CDMA網(wǎng)絡電能表的整體結構。確保各個部分的軟件模塊能夠穩(wěn)定、正常的運行，兼容性良好，從而保證網(wǎng)絡電能表的整體功能可以正常發(fā)揮。

4 結論

隨著科技的發(fā)展和進步，GPRS和CDMA網(wǎng)絡技術在社會各個領域當中的應用越來越廣泛，尤其是在電力計量行業(yè)的應用，更是十分普遍。基于GPRS和CDMA網(wǎng)絡技術的網(wǎng)絡電能表的出現(xiàn)，給電力計量行業(yè)運行模式帶來了極大的改變，有效的提高了電力計量行業(yè)的運行和發(fā)展效率。而在網(wǎng)絡電能表中，基于GPRS和CDMA網(wǎng)絡技術所開發(fā)和設計的硬件平臺和軟件模塊，具有十分強大和全面的功能，通過模塊化設計和一體化思想，軟件的流程進行了細化，極大提高了電能表的作用和功能，推動了電力計量行業(yè)的進一步發(fā)展。

參考文獻

[1] 伍韜.GPRS/CDMA網(wǎng)絡技術在電力計量行業(yè)內的應用及研究[D].山東大學，2012.

[2] 曹志強.信息化技術在電力計量中的應用[J].科技創(chuàng)新與應用，2013（18）：164.

[3] 張彤.電力可信網(wǎng)絡體系及關鍵技術的研究[D].華北電力大學，2013.