GPRSCDMA網絡技術在電力計量行業內的應用及研究

杜紹明

摘 要：電能表是電力計量行業中最為重要的計量單位，對于國內市場三相用電的工業用戶，電子式多功能電能表具有很大的作用。隨著電力行業的不斷發展，電能表在工業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發展，這就使得在進行抄表計費的時候十分不便。根據這種情況，以GPRS或CDMA網絡技術為基礎，實現電能表的網絡化。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，促進電力計量行業的發展。

關鍵詞：GPRS CDMA 網絡技術 電子計量行業

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中，對電網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、用電數量等信息，為電力公司優化電網、收取電費提供依據。傳統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的發展。而隨著科技的發展，基于GPRS和CDMA網絡技術的電子式多功能網絡電能表的出現，極大改善了這一問題，使電力計量行業得到了進一步的發展。

1 GPRS和CDMA網絡技術

1.1 GPRS網絡技術

GPRS網絡技術是通用分組無線業務的簡稱，它的產生和發展是以GSM網絡為基礎，是一種高速數據網絡業務。GPRS的數據傳輸速率很高，利用分組交換技術，對利用網絡資源和無線資源進行了優化。GPRS的網絡接入速度快，能夠無縫連接現有的數據網，支持應用標準數據通信協議，與X.25、IP網絡能夠實現互通。其核心網絡采用了IP技術，底層則運用的傳輸技術多樣，可以無縫連接IP網絡。同時，GPRS的計費功能是以服務質量等級、業務類型、數據流量等信息為基礎，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展前景。

2 GPRS/CDMA網絡電能表的硬件設計

2.1 基表部分

網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、有功功率、無功功率、電流、三相電壓等數據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，同時將數據顯示在液晶屏上，或者利用紅外通訊通道聯系上位機軟件。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，包含了狀態監測輸出、LED檢測、無線模塊通訊、遙信信號檢測、數據的采集和存儲、以及電源等回路。通過這些部分的共同工作，能夠根據用戶的需求，采集和存儲不同的基表數據，例如瞬時量、需量、可儲電能量等數據信息。對于一周曲線數據，可以通過15分鐘周期進行存儲。網絡登錄功能要靠驅動無線通信模塊來實現，可以傳輸給元曾系統主站數據，對兩路外部的遙信信號進行檢測，從而防止竊電的發生。當前模塊運行狀態的檢測是利用LED狀態顯示的狀態監測輸出端口。

3 GPRS/CDMA網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過程當中，主要包括狀態監測輸出、遙信信號檢測、數據采集存儲、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，來實現該軟件模塊的功能。在遠程電能表當中，它是實現無線通訊的核心軟件部分，具有網絡自建、數據上報等功能。要確保發送到系統主站的電能表數據資料的準確性，就要確保該軟件模塊處于正常工作狀態。

網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，能夠對數據傳輸、上網撥號、網絡初始化、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，數據的上下行采集、軟件存儲模塊、傳輸軟件模塊、遙信LED狀態指示、轉臺監測輸出等軟件模塊。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網絡電能表的整體結構。確保各個部分的軟件模塊能夠穩定、正常的運行，兼容性良好，從而保證網絡電能表的整體功能可以正常發揮。

4 結論

隨著科技的發展和進步，GPRS和CDMA網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的應用，更是十分普遍?；贕PRS和CDMA網絡技術的網絡電能表的出現，給電力計量行業運行模式帶來了極大的改變，有效的提高了電力計量行業的運行和發展效率。而在網絡電能表中，基于GPRS和CDMA網絡技術所開發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的進一步發展。

參考文獻

[1] 伍韜.GPRS/CDMA網絡技術在電力計量行業內的應用及研究[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].科技創新與應用，2013（18）：164.

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