浅析利用CDMA技术实现农村配变台区远程抄表

2014-12-11 11:45| 发布者: administrator| 查看: 661| 评论: 0

摘要: 随着计算机及通信技术的不断发展，农村配变台区的精细化管理要求越来越高。然而，目前农村配电台区的计量电能表计数据却由于种种原因未能完全实现远方传送。这种情况不仅增加了供电所工作人员的工作量，同时手工抄收 ...

随着计算机及通信技术的不断发展，农村配变台区的精细化管理要求越来越高。然而，目前农村配电台区的计量电能表计数据却由于种种原因未能完全实现远方传送。这种情况不仅增加了供电所工作人员的工作量，同时手工抄收数据的准确性和实时性都不能满足要求。而要推动农村智能电网的建设以及满足台区的精细化管理要求，就必须采取切实可行的方法解决上述问题。
那么，可不可以设计一套独立的远程抄收系统，应用日趋成熟的新通信技术来实现台区计量电能表的远程抄收呢？答案是肯定的。即通过采用CDMA无线通信技术，结合RS 485数据接口，建立独立的计量电能表远程抄收系统来实现这个目的。
1 CDMA技术原理简介
CDMA（Code Division Multiple Access码分多址）是近年来被应用于商业的一种无线数字接口技术。CDMA网络具有话音清晰，不易掉线，保密性强，辐射功率小，频率使用率高等技术优势。除了能够提供CDMA无线手机的通话功能和信息服务外，还具有高速无线数据传输和多媒体功能，并能够提供无线智能网（如虚拟网络、个人号码识别等）以及无线互联网服务（如网络浏览、电子商务、电子邮箱、网络游戏等）。在远程抄表应用中，CDMA技术具有如下优点。
（1）实时性强。由于CDMA具有实时在线特性，系统无时延，无需轮巡就可以同步接收、处理多个数据采集点的数据。可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。
（2）CDMA发射功率小，不易掉线。CDMA手机采用先进的切换技术——软切换技术（即切换是先接续好后再中断），使得CDMA手机的通话可与固定电话媲美，而且不会有GSM手机的掉线现象。
（3）建设成本少低。由于采用CDMA的无线公网平台，只需安装好设备就可以，不需要为远程抄表进行专门布线，前期投资少、见效快，后期升级、维护成本低。
（4）集抄范围广。CDMA覆盖范围广，在无线CDMA网络的覆盖范围之内，都可以完成对集抄的控制和管理。而且，扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。
（5）系统的传输容量大。数据中心要和每一个电能表数据采集点保持实时连接。由于电能表数据采集点数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而CDMA技术能很好地满足传输突发性数据的需要。
（6）数据传送速率高。每个电能表数据采集点每次数据传输量在10Kbps之内。CDMA网络传送速率理论上可达171.2kbit/s，目前CDMA实际数据传输速率在40Kbps左右，完全能满足本系统数据传输速率（≥10Kbps）的需求。
（7）通信费用低。采用包月计费方式，运营成本低。
（8）安全性高。通过CDMA专网认证服务器的应用，提供无线终端锁定功能，提供更高的安全性。
2 RS485数据接口路由器
RS 485数据接口路由器是将各电能表485数据口数据采集汇总，再通过无线信道将数据传输出去的重要通信设备。通过RS 485数据接口路由器，可以有效避免多路抄收单一电度表时的数据冲突，为今后多个系统采集电度表数据提供平台。
3　远程抄表系统构建
要实现台区的计量电能表数据远程抄收并可靠运行，就须建立一个独立的抄收系统。该系统通过485数据接口路由器定时接收电能表数据，并将汇总的数据发送至CDMA通信数据卡，再通过CDMA无线网络传送到控制中心计算机。并经过计算机的处理，实现各种扩展功能。
3.1 系统组成
（1）电能表数据采集点。电能表数据采集点位于各配变台区，电能表的用电数据经由RS485接口通过屏蔽双绞线连接到带有RS 485数据接口路由器的电能表集中器中，电能表集中器再通过RS232接口与CDMA透明数据传输终端数据卡相连。通过CDMA数据卡对数据进行处理、协议封装后发送到CDMA网络，通过 CDMA网络传送至主站数据中心电力远程抄表系统，实现电能表数据和数据中心系统的实时在线连接。
RS 485数据接口路由器通过RS485接口直接连接到电能表上，既可支持单个电能表，也可以同时支持多个电能表，实现对电能表参数的采集、存储、预处理或并将采集到的电能表数据实时传送到电能表集中器。
（2）主站数据中心。由于CDMA通信是基于IP地址的数据分组通信网络，控制中心计算机主机配置固定的IP地址，各个电能表数据采集点采用CDMA模块和该主机进行通信。
主站数据中心服务器申请配置固定IP地址，采用联通公司提供的光纤专线，与CDMA网络相连。由于光纤专线可提供较高的带宽，当电能表数据采集点数量增加，中心不用扩容即可满足需求。
主站中心服务器接受到CDMA网络传来的数据后先进行AAA认证，后传送到主机，通过系统软件对数据进行还原显示，并进行数据处理。没有通过认证的错误入侵均被隔离在外，从而确保数据的安全性，主站主机可进行业务管理和计费管理，对电力数据进行校验、计算、存储、分析、管理等，可对异常情况进行告警。
（3）CDMA移动数据传输网络。电能表集中器采集的数据经CDMA网络空中接口功能模块同时对数据进行解码处理，转换成在公网数据传送的格式，通过CDMA无线数据网络进行传输，最终传送到配电中心IP地址。
3.2 系统实施方案
各电能表使用CDMA透明数据传输终端，通过移动的CDMA网络与配电中心相连。
电能表集中器使用统一的CDMA数据卡，同时信息中心对各电能表数据采集点进行登记，保存相关资料以便识别和维护处理。各电能表数据采集点运行系统软件，支持24小时实时在线，实现信息采集点24小时传送采集的电能表数据。
由于CDMA通信是基于IP地址的数据分组通信网络，主站中心主机配置固定的IP地址，各个电能表数据采集点采用CDMA模块和该主机进行通信。
3.3 安全措施
由于电力远程抄表系统的特殊性，系统需要极高的安全保障和稳定性。安全保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环；稳定是指系统能够24小时不间断运行，即使出现硬件和软件故障，系统也不能中断运行。
（1）专网认证功能。利用CDMA数据卡的唯一性，划定用户可接入某系统的范围，可以有效避免非法入侵。采用中国联通分配的专门的APN进行无线网络接入，在网络侧对数据卡和APN进行绑定，只有属于指定行业的数据卡才能访问专用APN。普通手机号的CDMA终端无法呼叫专门的APN。
（2）对于特别重要的数据，可通过数据中心给每个移动终端分配特定的用户ID和密码，其他没有数据中心分配的用户ID和密码的移动终端将无法登录进入系统，系统的安全性进一步增强。
（3）使用安全软件。利用安全软件的防火墙过滤功能，保障系统安全。
4 结论
农村配变台区数量众多，地理位置分散，给供电所人员的工作带来极大的不方便。远程无线自动抄表系统利用CDMA无线通信技术，实现了多表数据抄收的功能，解决了台区电能表数据抄收的实时性、抄收成本及通信距离等问题。各电力企业也可利用CDMA移动数据网络对各重要电力节点进行监控，自动读取相关数据并加以分析，还可进一步进行远程控制或设备维护，从而节省人力资源、缩短维护时间并节约成本。相信在合理利用CDMA通信技术的前提下，这种远程无线自动抄表技术也将会得到更好的发展和提高，其在农网计量抄收方面，具有美好的发展前景。