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摘 要 GPRS是以GSM系统为基础的无线分组交换技术，具有永久在线、高速等特点。为满足现代社会用电管理网络化、自动化的需求，文章着眼于电力监测，结合GPRS技术，提出了基于GPRS的分布式电力监测管理系统的设计方案，意在为电力监测的实践开展提供借鉴与支持，促进供电系统配电、控制及自动化管理的进一步优化。
关键词 电气工程；GPRS；分布式电力监测管理系统；设计
中图分类号：TM764 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）17-0020-02
随着计算机技术、通信技术及网络技术的迅速发展，现场设备的智能化、网络化得到有效增强。供电企业具有很广的辐射范围，作业点在野外场所的分散十分常见，而运用有线通信媒介来实现远程控制和无人值守，从经济和技术上来讲，均不太适宜。GPRS技术作为GSM与第三代移动通信间的过渡桥梁，因利用了移动的传输网和接入网，故所构建的远程监控系统不但费用低廉，且有着很广的监控范围。因此，新时期对基于GPRS的分布式电力监测管理系统设计进行探讨就显的十分必要，对于分布式电力监测的实现与电力供电的优化具有积极的现实意义。
1 系统设计的基本思路
基于GPRS的分布式电力监测管理系统设计的基本思路：该系统由控制中心管理系统、数字电压检测仪、嵌入式用电参数监测终端共同构成。通过互联网网络的应用，组成分布式电力监测管理系统，来实现对用电参数数据的集中网络化管理，整合数据的采集、存储、处理、共享、发布等众多功能于一身。对上传数据的接收由控制中心服务器来完成，并负责统计、建库、处理、人机交换及通过互联网来实现局间连接。现场终端负责对各路数字电压检测仪用电参数的采集，当系统发生如计算机死机、断电、黑客攻击、系统维护等意外时，进行人工的检查与操作。采用互联网IP方式将移动控制中心接入到局端控制中心计算机，终端可向移动中心直接发起互联网接入，通过互联网来传输用户数据，并通过防护策略和其他方式来保证数据的安全性，保持系统的稳定、可靠运行。
2 系统设计的目标功能
宏观角度来讲，基于GPRS的分布式电力监测管理系统的总体功能是通过运用现代计算机技术和通信技术来提供给不同客户所需要的各种数据。而着眼于实际需求，局端控制中心软件系统的目标功能主要包括以下几个方面。
1）数据采集。通过运用现有网络条件，进行实时或定时的终端数据汇总，之后通过网络将数据批量传送至局端控制中心的数据库当中。
2）数据提高，运用主机轮询方式，来实现控制中心指定查询。
3）数据库维护。对终端情况进行记录，并通过必要的数据处理来生成报表，实现有效的信息发布。
4）远程控制。通过命令方式，控制中心对主机号码、数据格式、终端发送方式等进行设置，来控制开关量的输入与输出。
5）系统权限管理。运用“权限组—用户分配”模式，来对操作系统中的各类客户实施权限管理。
3 基于GPRS的分布式电力监测管理系统的具体设计
控制系统使用单片机SWT89扩展并行接口8255作为接口芯片，分布式机械臂控制机械臂主要由电机运动方向和脉冲控制，信号之间通过8255来传递信息。计算机的处理数据的功能强大，可以抗干扰能力不强，在现场生产过程中，电磁干扰，电压起伏，机械振动，环境湿度的变化，有可能导致计算机运行不畅，造成威胁隐患，继电器控制系统的抗干扰能力强，可是需要众多的机械触点，使用寿命短，稳定性差。布式机械臂的控制系统采用微电路集成技术，采用无触点的电路集成存储元件，内部软件取代了继电器的操作，使用故寿长，安全可靠性强，在现实的生产作业过程中，布式机械臂的控制具有硬件和软件抗干扰技术，适合各种具有干扰环境的生产作业，另外具有故障纠错的功能。采用分布式机械臂的控制调控，首先需要画出电气设计图以及继电器柜的布局，这样才可以安装调试，不方便修改控制。但是使用分布式机械臂的控制，就可以缩短调控周期，使用软件进行控制，硬件布局清晰合理，使用了模块化结构进行组装，控制器的程序编制的程序编制简洁。软件编程取代连接线实现控制功能，减少了安装接线的困扰，缩短了安装时间。分布式机械臂的控制是通过程序操作任务，具有强制和仿真的功能，程序的设计、修改和调试方便快捷。
3.1 系统的基本结构设计
分布式电力监测管理系统基本结构的设计如下：于各电力企业进行主台、前置机管理中心及前置机的安装。如下图1所示，前置机依次通过APN加密通道、GPRS骨干网后，便可实现同各个终端的连接。前置机管理中心同数据库相连，来负责对前置机的管理，而烛台同前置机的相连则通过主控台通讯组件来实现。通过互联网，监测中心便可达到对所有监测单元进行监控的目的。
3.2 系统通讯单元功能的设计
主台是各监测单元的核心部位，位于各个分局，主要负责设置、管理设备与参数，监测任务的定制，前置机通讯，传回数据的接收，终端视距的定时、实时召测，数据条件查询接收数据的分析对比，绘制图表来对分析结果加以反映等。而前置机存在的目的主要在于实现同终端间的GPRS通讯。以各分局网络情况为依据，通过移动APN专线或互联网同移动公司GPRS骨干网相连，来同终端间形成通讯。验证尝试登陆的终端身份，接受终端登陆的合法请求，并解释终端采集数据，对漏抄和错误数据进行补抄和修正。采集要求的发出者既可以是监测中心，也可以是主台，以具体发出情况为依据来将正确数据返回至监测中心及存入数据当中。而通道的建立、维持乃至终止则需要依靠维护部分来实现，通过WEB服务的形式来向主台和监测中心提供采集数据要求，供其调用。
3.3 通讯协议的分类设计
由图1可以看出，业务主台数据召测的实现，需经多个子系统间的数据交换来完成。而各子系统间数据交换的途径则是差异化通讯协议的使用，因此，通讯协议设计应成为电力监测管理系统设计的重要内容。 1）GPRS终端内管理程序与通信前置机间的协议设计。应用基于UDP协议的自定义通讯协议来实现GPRS终端内管理程序同通讯前置机间的数据传输与控制。该协议的应用是以UDP为基础的，转化用户数据传输格式为特定的帧格式，屏蔽了两者间数据的传输细节，从而使得开发人员不用将过多的精力放在GPRS通信的实现上，而只需关注系统的应用层。该协议的帧结构由终端识别码、帧起始符、数据长度、报文类型、校验和、数据域等组成。
2）GPRS终端内应用程序与通信前置机间的协议设计。应用协议上同上一协议的描述一致，只是在数据帧结构上存在着差异，由终端识别码变为了用户识别号。
3）GPRS终端同多功能电表、配变监测仪等电气设备间的协议设计，应用协议采用多功能电能表通信规约中确定的协议，并依据不同设备提供厂商所遵循的规约差异作出相应的调整。
4）设计一个补充协议，用于完成GPRS终端的配置，该补充协议中包含一个命令域的帧包，来对帧数据用途进行识别。
3.4 基于GPRS的数据通信设计
基于GPRS的分布式电力监测管理系统设计的实现，是以GPRS通道通讯为基础的，其工作主要集中于GPRS终端和前置机部分。终端部分方面，GPRS通道通讯工作是通过终端中通讯管理模块和GR47无线通讯模块来实现的。其中，GR47无线通讯模块选用索爱移动通信工作的无线通讯模块产品（内嵌TCP/IP协议栈）。而通讯管理模块则是作为GR47的驱动和电源存在的，通过对GR47模块的控制，来实现数据的传输和GPRS网络的登陆。前置机部分方面，GPRS通道通讯工作是通过通讯构建来实现的，选用GPRS—DLL.DLL作为GPRS的通讯构件，从而不存在用户数据需要传输时，终端也会每隔一定时间向前置机发送一个内容为空的数据段，从而避免了服务器IP地址被收回。可以说，该通讯构件存在的意义，既是GPRS通道通信实现的需要，也是移动服务器保持IP地址可用性的需要。
4 结束语
电力监测为供电企业提供了用电管理所需的基础数据，是配电网自动化实现的基础，因GPRS存在诸多优势，且在不断的发展和成熟之中，故非常适用于布局分散、设备众多的配电网自动化系统。我们有理由相信，随着通信技术的不断发展，电力监测技术必将进一步完善，进而更好地应用于配电网自动化的实现当中。
参考文献
[1]刘从新.基于GPRS的分布式监控系统的研究[J].电力系统通信，2009（4）.
[2]韩冰.GPRS技术在数据采集与监控系统中的应用[J].电子技术，2010（30）.
[3]宋国振.基于GPRS和Internet的分布式数据监测系统[J].控制理论，2008（12）.
[4]张晋斌.基于GPRS的无线监控与数据采集系统技术的研究[J].信号与信息处理，2011（2）.
[5]曹磊.基于GPRS的电力分布式监测系统的设计与实现[J].电测与仪表，2009（8）.
作者简介
狄新文，男，本科，工程师，主要进行机电一体化及电气自动化方面的研究和实践。
关键词 电气工程；GPRS；分布式电力监测管理系统；设计
中图分类号：TM764 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）17-0020-02
随着计算机技术、通信技术及网络技术的迅速发展，现场设备的智能化、网络化得到有效增强。供电企业具有很广的辐射范围，作业点在野外场所的分散十分常见，而运用有线通信媒介来实现远程控制和无人值守，从经济和技术上来讲，均不太适宜。GPRS技术作为GSM与第三代移动通信间的过渡桥梁，因利用了移动的传输网和接入网，故所构建的远程监控系统不但费用低廉，且有着很广的监控范围。因此，新时期对基于GPRS的分布式电力监测管理系统设计进行探讨就显的十分必要，对于分布式电力监测的实现与电力供电的优化具有积极的现实意义。
1 系统设计的基本思路
基于GPRS的分布式电力监测管理系统设计的基本思路：该系统由控制中心管理系统、数字电压检测仪、嵌入式用电参数监测终端共同构成。通过互联网网络的应用，组成分布式电力监测管理系统，来实现对用电参数数据的集中网络化管理，整合数据的采集、存储、处理、共享、发布等众多功能于一身。对上传数据的接收由控制中心服务器来完成，并负责统计、建库、处理、人机交换及通过互联网来实现局间连接。现场终端负责对各路数字电压检测仪用电参数的采集，当系统发生如计算机死机、断电、黑客攻击、系统维护等意外时，进行人工的检查与操作。采用互联网IP方式将移动控制中心接入到局端控制中心计算机，终端可向移动中心直接发起互联网接入，通过互联网来传输用户数据，并通过防护策略和其他方式来保证数据的安全性，保持系统的稳定、可靠运行。
2 系统设计的目标功能
宏观角度来讲，基于GPRS的分布式电力监测管理系统的总体功能是通过运用现代计算机技术和通信技术来提供给不同客户所需要的各种数据。而着眼于实际需求，局端控制中心软件系统的目标功能主要包括以下几个方面。
1）数据采集。通过运用现有网络条件，进行实时或定时的终端数据汇总，之后通过网络将数据批量传送至局端控制中心的数据库当中。
2）数据提高，运用主机轮询方式，来实现控制中心指定查询。
3）数据库维护。对终端情况进行记录，并通过必要的数据处理来生成报表，实现有效的信息发布。
4）远程控制。通过命令方式，控制中心对主机号码、数据格式、终端发送方式等进行设置，来控制开关量的输入与输出。
5）系统权限管理。运用“权限组—用户分配”模式，来对操作系统中的各类客户实施权限管理。
3 基于GPRS的分布式电力监测管理系统的具体设计
控制系统使用单片机SWT89扩展并行接口8255作为接口芯片，分布式机械臂控制机械臂主要由电机运动方向和脉冲控制，信号之间通过8255来传递信息。计算机的处理数据的功能强大，可以抗干扰能力不强，在现场生产过程中，电磁干扰，电压起伏，机械振动，环境湿度的变化，有可能导致计算机运行不畅，造成威胁隐患，继电器控制系统的抗干扰能力强，可是需要众多的机械触点，使用寿命短，稳定性差。布式机械臂的控制系统采用微电路集成技术，采用无触点的电路集成存储元件，内部软件取代了继电器的操作，使用故寿长，安全可靠性强，在现实的生产作业过程中，布式机械臂的控制具有硬件和软件抗干扰技术，适合各种具有干扰环境的生产作业，另外具有故障纠错的功能。采用分布式机械臂的控制调控，首先需要画出电气设计图以及继电器柜的布局，这样才可以安装调试，不方便修改控制。但是使用分布式机械臂的控制，就可以缩短调控周期，使用软件进行控制，硬件布局清晰合理，使用了模块化结构进行组装，控制器的程序编制的程序编制简洁。软件编程取代连接线实现控制功能，减少了安装接线的困扰，缩短了安装时间。分布式机械臂的控制是通过程序操作任务，具有强制和仿真的功能，程序的设计、修改和调试方便快捷。
3.1 系统的基本结构设计
分布式电力监测管理系统基本结构的设计如下：于各电力企业进行主台、前置机管理中心及前置机的安装。如下图1所示，前置机依次通过APN加密通道、GPRS骨干网后，便可实现同各个终端的连接。前置机管理中心同数据库相连，来负责对前置机的管理，而烛台同前置机的相连则通过主控台通讯组件来实现。通过互联网，监测中心便可达到对所有监测单元进行监控的目的。
3.2 系统通讯单元功能的设计
主台是各监测单元的核心部位，位于各个分局，主要负责设置、管理设备与参数，监测任务的定制，前置机通讯，传回数据的接收，终端视距的定时、实时召测，数据条件查询接收数据的分析对比，绘制图表来对分析结果加以反映等。而前置机存在的目的主要在于实现同终端间的GPRS通讯。以各分局网络情况为依据，通过移动APN专线或互联网同移动公司GPRS骨干网相连，来同终端间形成通讯。验证尝试登陆的终端身份，接受终端登陆的合法请求，并解释终端采集数据，对漏抄和错误数据进行补抄和修正。采集要求的发出者既可以是监测中心，也可以是主台，以具体发出情况为依据来将正确数据返回至监测中心及存入数据当中。而通道的建立、维持乃至终止则需要依靠维护部分来实现，通过WEB服务的形式来向主台和监测中心提供采集数据要求，供其调用。
3.3 通讯协议的分类设计
由图1可以看出，业务主台数据召测的实现，需经多个子系统间的数据交换来完成。而各子系统间数据交换的途径则是差异化通讯协议的使用，因此，通讯协议设计应成为电力监测管理系统设计的重要内容。 1）GPRS终端内管理程序与通信前置机间的协议设计。应用基于UDP协议的自定义通讯协议来实现GPRS终端内管理程序同通讯前置机间的数据传输与控制。该协议的应用是以UDP为基础的，转化用户数据传输格式为特定的帧格式，屏蔽了两者间数据的传输细节，从而使得开发人员不用将过多的精力放在GPRS通信的实现上，而只需关注系统的应用层。该协议的帧结构由终端识别码、帧起始符、数据长度、报文类型、校验和、数据域等组成。
2）GPRS终端内应用程序与通信前置机间的协议设计。应用协议上同上一协议的描述一致，只是在数据帧结构上存在着差异，由终端识别码变为了用户识别号。
3）GPRS终端同多功能电表、配变监测仪等电气设备间的协议设计，应用协议采用多功能电能表通信规约中确定的协议，并依据不同设备提供厂商所遵循的规约差异作出相应的调整。
4）设计一个补充协议，用于完成GPRS终端的配置，该补充协议中包含一个命令域的帧包，来对帧数据用途进行识别。
3.4 基于GPRS的数据通信设计
基于GPRS的分布式电力监测管理系统设计的实现，是以GPRS通道通讯为基础的，其工作主要集中于GPRS终端和前置机部分。终端部分方面，GPRS通道通讯工作是通过终端中通讯管理模块和GR47无线通讯模块来实现的。其中，GR47无线通讯模块选用索爱移动通信工作的无线通讯模块产品（内嵌TCP/IP协议栈）。而通讯管理模块则是作为GR47的驱动和电源存在的，通过对GR47模块的控制，来实现数据的传输和GPRS网络的登陆。前置机部分方面，GPRS通道通讯工作是通过通讯构建来实现的，选用GPRS—DLL.DLL作为GPRS的通讯构件，从而不存在用户数据需要传输时，终端也会每隔一定时间向前置机发送一个内容为空的数据段，从而避免了服务器IP地址被收回。可以说，该通讯构件存在的意义，既是GPRS通道通信实现的需要，也是移动服务器保持IP地址可用性的需要。
4 结束语
电力监测为供电企业提供了用电管理所需的基础数据，是配电网自动化实现的基础，因GPRS存在诸多优势，且在不断的发展和成熟之中，故非常适用于布局分散、设备众多的配电网自动化系统。我们有理由相信，随着通信技术的不断发展，电力监测技术必将进一步完善，进而更好地应用于配电网自动化的实现当中。
参考文献
[1]刘从新.基于GPRS的分布式监控系统的研究[J].电力系统通信，2009（4）.
[2]韩冰.GPRS技术在数据采集与监控系统中的应用[J].电子技术，2010（30）.
[3]宋国振.基于GPRS和Internet的分布式数据监测系统[J].控制理论，2008（12）.
[4]张晋斌.基于GPRS的无线监控与数据采集系统技术的研究[J].信号与信息处理，2011（2）.
[5]曹磊.基于GPRS的电力分布式监测系统的设计与实现[J].电测与仪表，2009（8）.
作者简介
狄新文，男，本科，工程师，主要进行机电一体化及电气自动化方面的研究和实践。