專利名稱：基于gprs網(wǎng)絡(luò)的電力遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，特別是指一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)無線通訊的電力遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電力遠(yuǎn)程自動抄表，是指電力局主站可以通過一種通訊方式采集并存儲分散于各個用戶單元的電能表的數(shù)據(jù)。圖1所示為典型電力遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括終端采集子系統(tǒng)、通訊電路子系統(tǒng)、主站處理子系統(tǒng)，具體包括電能表1，終端2，通訊電路3，主站4以及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器5。
其中，終端是一種管理多個分散用戶單元電能表的設(shè)備，它是終端采集子系統(tǒng)中的重要組成部分，終端接收主站命令，通過485通訊采集多個分散電能表的數(shù)據(jù)，經(jīng)過特定協(xié)議化處理，按一定格式存儲在終端裝置中，并通過通訊電路把數(shù)據(jù)準(zhǔn)確傳送到一個主站，終端裝置必須完成高精度的一次儀表獲取信息和準(zhǔn)確無誤的通訊媒介傳輸信息。
主站處理子系統(tǒng)基于客戶/服務(wù)器(C/S)架構(gòu)，運(yùn)行一個業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件于PC機(jī)上，通過通訊電路與終端裝置通訊，主站可以即時或定時給終端發(fā)送命令，通過終端對電能表的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，采集的數(shù)據(jù)包括當(dāng)前電量、最大需量、結(jié)算日電量和最大需量、定義量、電能表參數(shù)等等。采集數(shù)據(jù)后，在界面上顯示當(dāng)前或歷史電量、參數(shù)等數(shù)據(jù)，并存儲數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，用電計劃部門可方便地利用該數(shù)據(jù)庫進(jìn)行各種平衡分析、線損分析和各種電量分析統(tǒng)計，可隨時對計量裝置的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，及時處理，以避免為企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失，也為電量分析和電網(wǎng)商業(yè)化運(yùn)營、提供即時結(jié)算提供了可靠的技術(shù)支持，還可將這些數(shù)據(jù)共享給電力局的其它部門，用于其他分析。
通訊技術(shù)在遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)中起了關(guān)鍵作用，目前自動抄表的通訊方式可分為有線通訊和無線通訊兩種方式，有線方式主要有電力線載波(DLC)、公用電話網(wǎng)等；無線方式主要有微波通信、GSM通信等。電力線載波通訊在控制系統(tǒng)與自動抄表部有較長的應(yīng)用經(jīng)驗，但電力載波系統(tǒng)在配電線上的傳輸可能會遇到諸多困難，在經(jīng)常變化的配電線上非常難以預(yù)料和控制；公用電話網(wǎng)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時傳輸?shù)乃俾实?，通訊效率不能保證，且鋪設(shè)成本高，維護(hù)困難；GSM短消息通訊方式的可靠性并沒有收到網(wǎng)絡(luò)的保證，特別是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)繁忙的時候短消息更加容易丟失；微波通訊費(fèi)用相對其他通訊方式偏高。
在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出了一種通用分組無線業(yè)務(wù)(General PacketRadio Service)，簡稱GPRS，目的在于為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，GPRS采用與GSM同樣的無線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、頻帶、突發(fā)結(jié)構(gòu)、跳頻規(guī)則以及TDMA幀結(jié)構(gòu)；GPRS能夠提供171.2kbit/s的峰值速率，實(shí)際使用中的平均業(yè)務(wù)速率可以達(dá)到20-40kbit/s；GPRS可以提供一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明提供了一種利用嵌入式系統(tǒng)技術(shù)和GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高效可靠、通訊費(fèi)用低的電力遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)，采用GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)作為電力遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺，監(jiān)測各電能表的電量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理。
一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的電力遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)，由電能表、終端、主站以及終端和主站之間的通訊電路組成，所述的終端以嵌入式處理器為核心，外接程序存儲器FLASH和數(shù)據(jù)存儲器SDRAM，外擴(kuò)GPRS通訊模塊和RS485串口通訊模塊，模塊上設(shè)有相應(yīng)的通訊接口；終端采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)；所述的通訊電路由GPRS網(wǎng)絡(luò)和Internet網(wǎng)絡(luò)組成，終端通過RS485串口通訊模塊下掛多個電能表，并通過GPRS通訊模塊接入GPRS網(wǎng)絡(luò)，主站與Internet網(wǎng)絡(luò)相連并通過Internet網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)與GPRS網(wǎng)絡(luò)通訊。
所述的嵌入式處理器還外擴(kuò)有紅外通訊模塊、以太網(wǎng)通訊模塊、RS232串口通訊模塊、系統(tǒng)復(fù)位模塊和實(shí)時時鐘。
所述的主站還連有數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。
所述的終端通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)軟件的自動更新，主站將新的終端版本文件按固定大小分包，并加上校驗碼打包，通過與終端建立的TCP/IP Socket連接傳輸給終端，終端接收到所有的數(shù)據(jù)包后重組，核對校驗碼正確后，自動覆蓋原有文件并重啟運(yùn)行新的版本文件。
本發(fā)明利用遍布全國各地的GSM網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，確保了GPRS信號在全國的覆蓋，解決了原有通訊的物理距離的限制；GPRS網(wǎng)絡(luò)通訊具有按流量收費(fèi)、可靠性高、裝置可放在任意位置、通訊費(fèi)用低廉等優(yōu)勢；終端結(jié)合嵌入式系統(tǒng)軟硬件技術(shù)，利用開源嵌入式操作系統(tǒng)；主站和終端之間采用TCP/IP協(xié)議通訊，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計簡單可靠，降低了維護(hù)成本，同時采用成熟的客戶/服務(wù)器(C/S)架構(gòu)。


圖1是典型電力遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的終端硬件部分的連接示意圖；圖4為本發(fā)明終端版本軟件自動更新的流程圖。
其中，1-電能表，2-典型終端，3-典型通訊電路，4-典型主站，5-數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，6-電能表，7-終端，8-GPRS網(wǎng)絡(luò)，9-Internet網(wǎng)絡(luò)，10-主站，11-數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。
具體實(shí)施例方式
如圖2所示，一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的電力遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)，由電能表6、終端7、主站10以及主站10與終端7之間的通訊電路組成，其中，一個主站10對應(yīng)多個終端7，一個終端7管理若干個電能表6，通訊電路由GPRS網(wǎng)絡(luò)8和Internet網(wǎng)絡(luò)9組成，終端7通過RS485串口通訊模塊下掛多個電能表6，并通過GPRS通訊模塊接入GPRS網(wǎng)絡(luò)8，主站10與Internet網(wǎng)絡(luò)9相連并通過Internet網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)與GPRS網(wǎng)絡(luò)8通信。主站10還連有數(shù)據(jù)庫服務(wù)器11。
GPRS網(wǎng)絡(luò)8僅作為數(shù)據(jù)傳輸通訊的網(wǎng)絡(luò)平臺，提供單純的GPRS網(wǎng)絡(luò)通訊，有關(guān)命令及數(shù)據(jù)的解析皆由終端系統(tǒng)的應(yīng)用程序完成。
網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流的走向終端7可以通過GPRS網(wǎng)絡(luò)8接收到主站10的數(shù)據(jù)采集命令或參數(shù)設(shè)置命令，利用終端7應(yīng)用程序中采用的主站-終端通訊協(xié)議進(jìn)行命令解析進(jìn)行相應(yīng)操作；終端7根據(jù)主站10命令采集電能表6數(shù)據(jù)，并按照主站-終端通訊協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)包組合，數(shù)據(jù)包(包含校驗碼)，傳輸給GPRS網(wǎng)絡(luò)，由GPRS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)發(fā)送到Internet網(wǎng)絡(luò)9，最后發(fā)送給具有公網(wǎng)IP的主站10。
具體實(shí)施中，終端7是一個獨(dú)立的工作單元，如圖3所示，以嵌入式處理器(圖中以ARM7系列的嵌入式處理器EP7312為例)為核心，外接程序存儲器FLASH和數(shù)據(jù)存儲器SDRAM，外擴(kuò)RS485串口通訊模塊、RS232串口通訊模塊、系統(tǒng)復(fù)位模塊、實(shí)時時鐘、以太網(wǎng)通訊模塊以及通過雙通道UART模塊外擴(kuò)GPRS通訊模塊和紅外通訊模塊，各模塊設(shè)置了相應(yīng)的接口。
終端通過GPRS通訊接口與主站進(jìn)行交互，同時通過RS485串口通訊接口對若干個電能表進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)采集。
終端使用大容量的非易失性存儲器件FLASH存儲參數(shù)及指定的電能量數(shù)據(jù)；實(shí)時時鐘使主站可以通過標(biāo)時命令進(jìn)行時間標(biāo)定，保證數(shù)據(jù)的唯一性。
紅外通訊模塊用于與手持設(shè)備(如PDA)通訊，增加了終端的靈活性，現(xiàn)場工作人員可以通過手持設(shè)備對終端進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)采集，手持設(shè)備應(yīng)具備與主站-終端通訊協(xié)議相同的通訊協(xié)議。
以太網(wǎng)通訊模塊用于系統(tǒng)的維護(hù)和調(diào)試，RS232串口通訊模塊用于嵌入式Linux操作系統(tǒng)的程序調(diào)試信息的打印，該串口可以連接到PC機(jī)上，通過串口打印調(diào)試信息，方便終端系統(tǒng)的維護(hù)。
終端采用嵌入式Linux系統(tǒng)，包括操作系統(tǒng)、驅(qū)動程序和應(yīng)用程序，其中應(yīng)用程序包含有與電能表的表計通訊協(xié)議、與主站的TCP/IP Socket通訊協(xié)議；表計協(xié)議具有可擴(kuò)展性，可以不斷添加新表計協(xié)議。終端通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與連接于Internet網(wǎng)絡(luò)的主站進(jìn)行Socket通訊，采用TCP/IP協(xié)議，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，終端與主站之間的通訊符合一套規(guī)定的通訊協(xié)議，終端使用統(tǒng)一的接口處理來自主站的命令，使終端的獨(dú)立性加強(qiáng)。
主站位于Internet網(wǎng)絡(luò)，具有公網(wǎng)IP。主站應(yīng)用軟件基于Windows平臺，并安裝有數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。
主站的功能包括1、管理終端和電能表，包括終端的添加、刪除、屬性修改(特別是定時任務(wù))，表計的添加、刪除、表計屬性修改(表計通訊協(xié)議、表計地址、報警限值等)；2、與終端的數(shù)據(jù)組包和發(fā)送，以及數(shù)據(jù)的接收和解包，提供數(shù)據(jù)校驗，并能監(jiān)測通訊鏈路；3、數(shù)據(jù)的存儲、分析、報表打印輸出等。主站軟件設(shè)計基于TCP/IP技術(shù)，人機(jī)界面友善，可擴(kuò)展性能好。
終端還可通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)軟件版本的自動更新，圖4所示為本發(fā)明終端軟件版本自動更新的流程，主站-終端通訊協(xié)議中定義了3個操作類型碼來完成終端版本更新，分別表示開始更新、正式文件更新、以及更新結(jié)束。首先主站以“開始更新”命令提醒終端開始接收新版本文件數(shù)據(jù)包，終端回應(yīng)主站后表示自己已經(jīng)做好準(zhǔn)備開始接收。終端等待接收主站帶有“正式文件更新”操作碼的文件數(shù)據(jù)包，解析數(shù)據(jù)包得到正式文件數(shù)據(jù)暫存，直到接收到主站發(fā)出的“更新結(jié)束”命令碼，終端把接收到的所有文件數(shù)據(jù)重組并寫文件，得到新的版本文件，覆蓋原終端版本文件，并重啟運(yùn)行新的版本軟件，完成一次終端版本軟件更新。在終端每次收到主站數(shù)據(jù)包后，都會進(jìn)行校驗，若出現(xiàn)錯誤則提醒主站并結(jié)束這次更新。
實(shí)現(xiàn)終端的軟件版本更新需要用接收到的正確的新版本軟件覆蓋原終端軟件，嵌入式Linux操作系統(tǒng)提供了等同于硬盤方式的文件讀寫操作，同時為了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，進(jìn)行了軟件的備份，出現(xiàn)版本更新失敗時可以恢復(fù)原有版本。
權(quán)利要求
1.一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的電力遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)，由電能表、終端、主站以及終端和主站之間的通訊電路組成，其特征在于所述的終端以嵌入式處理器為核心，外接程序存儲器FLASH和數(shù)據(jù)存儲器SDRAM，外擴(kuò)GPRS通訊模塊和RS485串口通訊模塊，模塊上設(shè)有相應(yīng)的通訊接口；終端采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)；所述的通訊電路由GPRS網(wǎng)絡(luò)和Internet網(wǎng)絡(luò)組成，終端通過RS485串口通訊模塊下掛多個電能表，并通過GPRS通訊模塊接入GPRS網(wǎng)絡(luò)，主站與Internet網(wǎng)絡(luò)相連并通過Internet網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)與GPRS網(wǎng)絡(luò)通訊。
2.如權(quán)利要求1所述的基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的電力遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)，其特征在于所述的嵌入式處理器還外擴(kuò)有紅外通訊模塊、以太網(wǎng)通訊模塊、RS232串口通訊模塊、系統(tǒng)復(fù)位模塊和實(shí)時時鐘。
3.如權(quán)利要求1所述的基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的電力遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)，其特征在于所述的主站還連有數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。
4.如權(quán)利要求1所述的基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的電力遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)，其特征在于所述的終端通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)軟件的自動更新，主站將新的終端版本文件按固定大小分包，并加上校驗碼打包，通過與終端建立的TCP/IPSocket連接傳輸給終端，終端接收到所有的數(shù)據(jù)包后重組，核對校驗碼正確后，自動覆蓋原有文件并重啟運(yùn)行新的版本文件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的電力遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)，由電能表、終端、主站以及終端和主站之間的通訊電路組成，終端以嵌入式處理器為核心，外接程序存儲器FLASH和數(shù)據(jù)存儲器SDRAM，外擴(kuò)GPRS通訊模塊和RS485串口通訊模塊，模塊上設(shè)有相應(yīng)的通訊接口；終端采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)；通訊電路由GPRS網(wǎng)絡(luò)和Internet網(wǎng)絡(luò)組成，終端通過RS485串口通訊模塊下掛多個電能表，并通過GPRS通訊模塊接入GPRS網(wǎng)絡(luò)，主站與Internet網(wǎng)絡(luò)相連并通過Internet網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)與GPRS網(wǎng)絡(luò)通訊。本發(fā)明可廣泛適用于電力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理，經(jīng)濟(jì)可靠。
文檔編號G08C19/00GK1713237SQ200510050700
公開日2005年12月28日 申請日期2005年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月13日
發(fā)明者陳耀武 申請人:浙江大學(xué)