第一部分 概述

日益緊張的能源供給和上漲的能源成本迫使電力供應商更有效地計算、監測和控製電能分配。

電(dian)網(wang)的(de)老(lao)化(hua)和(he)近(jin)年(nian)來(lai)屢(lv)次(ci)出(chu)現(xian)的(de)電(dian)力(li)中(zhong)斷(duan)現(xian)象(xiang)很(hen)清(qing)楚(chu)地(di)顯(xian)示(shi)出(chu)輸(shu)電(dian)網(wang)的(de)使(shi)用(yong)已(yi)經(jing)達(da)到(dao)極(ji)限(xian)。因(yin)此(ci)電(dian)網(wang)公(gong)司(si)需(xu)要(yao)更(geng)多(duo)的(de)統(tong)計(ji)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)測(ce)算(suan)分(fen)析(xi)，以(yi)更(geng)有(you)競(jing)爭(zheng)力(li)的(de)價(jia)格(ge)買(mai)賣(mai)電(dian)能(neng)。

全世界的政府機構都很重視可再生能源方麵的技術，美國奧巴馬政府斥資45yimeiyuangulichuangxinhecujinkezaishengnengyuankejidetuiguangshiyong。qizhongchuangxinzhiyibianshigongyongshiyezhinengbiaodegaige。zhongguozhengfuyeyuriqianxuanbulegaoguigedezhinengdianwangjihua。zhexiejihuajianggeizhinengdianbiaoxingyedailaiqiansuoweiyoudefazhanqiji。

智zhi能neng表biao允yun許xu家jia用yong和he商shang用yong電dian能neng係xi統tong自zi動dong將jiang電dian能neng消xiao費fei紀ji錄lu傳chuan給gei公gong用yong事shi業ye管guan理li中zhong心xin和he終zhong端duan使shi用yong者zhe
，允yun許xu每mei個ge人ren跟gen蹤zong其qi電dian能neng使shi用yong情qing況kuang並bing隨sui時shi調tiao節jie使shi用yong量liang。如ru果guo用yong戶hu家jia中zhong有you數shu字zi工gong具ju可ke控kong製zhi電dian能neng使shi用yong量liang，則ze在zai用yong電dian高gao峰feng時shi期qi輸shu電dian網wang的de最zui大da負fu荷he就jiu可ke減jian少shao高gao達da15%，未來20年裏不用再建新的發電廠和配套基礎設施
，由此可節省700億美元。

從長期來看
，保護環境的需要使得很多國家不得不另辟蹊徑以節約能源並減少石油消費和二氧化碳的排放量
；另外
，政府和公司也希望減少偷電等欺詐行為。

廈門才茂通信科技有限公司和係統集成商合作開發的基於無線網絡技術的用電管理係統。它由智能電表
、DTU、采集器及中心服務器組成。采集器實時采集用戶的用電數據
，通過無線網絡把數據彙集到服務器。

本係統提供豐富的接口

，可與電業係統的MIS係統鏈接或進行二次開發。

第二部分 第二部分係統組成

本係統由帶係統軟件的主站
、帶CM 3160P GPRS DTU傳輸終端、采集器及智能表組成。

一、 數據中心主站

智能電表係統的管理計算機（服務器或PC機）稱為主站，主站通過寬帶網絡與終端DTU相連。中心提供互聯網IP地址及互聯網出口（端口）。

中心條件

首先用一台能上網的PC機
，條件必須能讓外網訪問的到
，如運行中心軟件的PC機在局域網裏麵，那要在局域網路由器做端口映射到本機PC，等這些條件具備之後在本機運行一個中心DEMO，開放一個端口，運行軟件等待DTU的連接。

係統軟件

管理係統的核心部分是係統軟件，它遵循DL/T645部標通訊規約，並有擴展性。

管理軟件係統數據庫為ORACLE數據庫
，運行於WIN98/2000/XP、NT的操作係統，易於使用。軟件所能管理的用戶數量沒有限製。

係統的功能與特點有：

(一) 安全可靠：安全性由三方麵構成：第一，ORACLE數據庫是大型的、多(duo)用(yong)戶(hu)的(de)數(shu)據(ju)庫(ku)，它(ta)的(de)安(an)全(quan)性(xing)高(gao)，允(yun)許(xu)多(duo)用(yong)戶(hu)同(tong)時(shi)使(shi)用(yong)同(tong)一(yi)數(shu)據(ju)庫(ku)而(er)不(bu)會(hui)破(po)壞(huai)完(wan)整(zheng)性(xing)，用(yong)它(ta)來(lai)做(zuo)抄(chao)表(biao)係(xi)統(tong)的(de)數(shu)據(ju)引(yin)擎(qing)可(ke)以(yi)保(bao)證(zheng)數(shu)據(ju)的(de)安(an)全(quan)；第di二er

，係xi統tong對dui用yong戶hu實shi現xian分fen級ji授shou權quan管guan理li功gong能neng，通tong過guo檢jian查zha使shi用yong者zhe的de名ming字zi和he授shou權quan密mi碼ma，賦fu予yu使shi用yong者zhe相xiang應ying的de操cao作zuo權quan，借jie鑒jian銀yin行xing係xi統tong的de密mi碼ma管guan理li模mo式shi限xian製zhi無wu關guan人ren員yuan改gai變bian數shu據ju庫ku和he硬ying件jian設she置zhi。第di三san，防fang火huo牆qiang功gong能neng及ji完wan善shan的de數shu據ju備bei份fen功gong能neng，防fang備bei係xi統tong受shou到dao人ren為wei的de惡e意yi攻gong擊ji，數shu據ju備bei份fen功gong能neng確que保bao在zai硬ying件jian係xi統tong故gu障zhang時shi

，也ye能neng隨sui時shi在zai新xin的de硬ying件jian設she備bei上shang數shu據ju無wu丟diu失shi地di啟qi動dong抄chao表biao係xi統tong。

(二) 完善的係統日誌：係(xi)統(tong)日(ri)誌(zhi)記(ji)錄(lu)了(le)進(jin)入(ru)係(xi)統(tong)
，離(li)開(kai)係(xi)統(tong)，收(shou)費(fei)，設(she)置(zhi)硬(ying)件(jian)

，改(gai)變(bian)運(yun)行(xing)參(can)數(shu)操(cao)作(zuo)等(deng)及(ji)操(cao)作(zuo)者(zhe)，操(cao)作(zuo)時(shi)間(jian)

，凡(fan)是(shi)改(gai)變(bian)數(shu)據(ju)庫(ku)的(de)操(cao)作(zuo)都(dou)被(bei)記(ji)錄(lu)下(xia)來(lai)。

(三) 抄表速度快：抄表快、數據準確，抄表時PC機隻讀采集器的數據
，數據傳輸采用1200波特率，傳輸速度快，並對每個數據塊都有效驗碼
，保證了傳輸的準確性。

(四) 廣播對時功能：該功能使得係統中的所有電能表的時間基準與PC機保持一致，對時成功後
，由電池供電的電能表內部時鍾，不再需要PC機的幹預。因此，隻要保證在對時時刻
，PC機的時間是正確的，以後在運行的過程中
，改變PC機的時鍾並不會影響電能表的時間。

(五) 自動抄表功能：anzhaoshezhidechaobiaokaishishijianhechaobiaojiange，daoyudingdechaobiaoshike，xitongbianhuiyicibohaoquchaocaijiqihuodianbiaoneideshuju。duiyuchaobushangshuju
，xitonghuizidongbuchaohuorengongfaminglingbuchao。

(六) 電量凍結功能：keyifangbiandidingyizongbiao，anzhuangheshanchuzongbiao
，geizongbiaofenpeifenbiao。tongguoanzhuangshidangdezongbiao，jiehechaodongjieshujugongneng
，jiukedemouyitedingdeshikedezongbiaodushu
，gefenbiaodedushu（由此得到讀數和）
，就可以計算出某部分電路的電能損耗，為確定電費提供依據。

(七) 電費管理功能：收shou電dian費fei前qian，統tong一yi抄chao錄lu一yi次ci電dian費fei數shu據ju。當dang確que保bao數shu據ju庫ku內nei的de數shu據ju反fan映ying最zui近jin的de電dian表biao讀du數shu後hou，利li用yong程cheng序xu中zhong的de功gong能neng自zi動dong計ji算suan出chu當dang月yue用yong電dian量liang和he電dian費fei。交jiao納na電dian費fei時shi
，隻zhi需xu輸shu入ru用yong戶hu號hao
，當dang月yue用yong電dian量liang和he電dian費fei由you程cheng序xu填tian寫xie。每mei筆bi電dian費fei都dou有you詳xiang細xi記ji錄lu，便bian於yu對dui帳zhang。

(八) 設備管理功能，如告警：開箱告警、停電告警
、逆相告警、超溫告警
、過載告警
、傾斜或移動報警等；控製：對欠費用戶進行拉閘等。並提供停電數據保護功能，在停電48--72小時內仍可抄表和監控。本係統結合聯通公司的短信平台，在告警時，可根據具體內容發短信給相關的管理人員。

本係統適應範圍廣泛，單相版的軟件可用於小區管理
，網絡版的軟件可用於供電公司實現一座城市或地區的用電管理。

二、終端設備---采用廈門才茂通信科技有限公司CM 3160P GPRS DTU

 廈門才茂CM3160P/CM3160EP DTU采用高性能工業級嵌入式處理器
，以實時操作係統為軟件支撐平台,超大內存,內嵌自主知識產權的TCP/IP協(xie)議(yi)棧(zhan)。為(wei)用(yong)戶(hu)提(ti)供(gong)高(gao)速(su)，穩(wen)定(ding)可(ke)靠(kao)
，數(shu)據(ju)終(zhong)端(duan)永(yong)遠(yuan)在(zai)線(xian)
，多(duo)種(zhong)協(xie)議(yi)轉(zhuan)換(huan)的(de)虛(xu)擬(ni)專(zhuan)用(yong)網(wang)絡(luo)。針(zhen)對(dui)網(wang)絡(luo)流(liu)量(liang)控(kong)製(zhi)的(de)用(yong)戶(hu)，產(chan)品(pin)支(zhi)持(chi)語(yu)音(yin)
，短(duan)信(xin)，數(shu)據(ju)觸(chu)發(fa)上(shang)線(xian)以(yi)及(ji)超(chao)時(shi)自(zi)動(dong)斷(duan)線(xian)的(de)功(gong)能(neng)。同(tong)時(shi)也(ye)支(zhi)持(chi)雙(shuang)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)備(bei)份(fen)，以(yi)及(ji)多(duo)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)同(tong)步(bu)接(jie)收(shou)數(shu)據(ju)等(deng)功(gong)能(neng)。公(gong)司(si)產(chan)品(pin)已(yi)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)於(yu)金(jin)融(rong)

，水(shui)利(li)
，環(huan)保(bao)
，電(dian)力(li)，郵(you)政(zheng)，氣(qi)象(xiang)等(deng)行(xing)業(ye)。CM3160P/EP是CM3150P/EP的升級和替代產品，3160改進了原來3150的無線模塊的鏈接方式，提高了產品的穩定性，軟件
、硬件和配置軟件和原來完全兼容。

一、 無線參數

1、支持EGSM900/GSM1800MHz雙頻

，800/900/1800/1900MHz四頻可選

2、GPRS multi-slot class 10

3、編碼方案：CS1~CS4

4、符合SMG31bis技術規範

5、Compliant to GSM phase 2/2+

6、支持數據、語音
、短信和傳真

三
、 硬件係統

1、CPU：工業級高性能嵌入式處理器

2、接口：

UART:

CM3160P:

1個RS232串口。

串口速率： 110bps ~ 230400bps

數據位支持： 8位 或 7位

奇偶校驗位：無 或 奇數校驗 或 偶數校驗

停止位： 1位 或 2位

流控： 無 或 RTS/CTS

CM3160EP:

1個RS485接口。（根據需要，可支持RS232/422/TTL）

串口速率： 110bps ~ 230400bps

數據位支持： 8位

奇偶校驗位：無 或 奇數校驗 或 偶數校驗

停止位： 1位

流控： 無 或 RTS/CTS

控製口：

RS-232, 115200 bps, 8 data bits,1 stop bit, no parity (8N1)

指示燈：具有電源POWER、通信ACT及在線指示燈Online。

天線接口：標準SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。

UIM卡接口：3V/5V標準的推杆式用戶卡接口。

電源接口：標準的3芯火車頭電源插座。

語音接口：標準的耳機麥克風接口。

3、供電：

外接電源：DC 9V 500mA

寬電壓供電：DC 5-32V

通信電流：350mA

待機電流：35mA

4
、尺寸

產品外形尺寸：92x62x22 mm（不包括天線及固定件）

產品包裝尺寸：298x226x60mm

5、重量

0.41KG

6、其他參數:

工作環境溫度 -25~+65ºC

儲存溫度 -40~+85ºC

相對濕度 95%(無凝結)

四、 軟件功能

1. TCP/UDP透明數據傳輸；支持多種工作模式。心跳包技術。

2. 智能防掉線
，支持在線檢測

，在線維持
，掉線自動重撥
，確保設備永遠在線。

3. 支持RSA，RC4加密算法

4. 支持虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）功能，確保係統穩定可靠

5. 支持虛擬數據專用網（APN/VPDN）

6. 支持數據中心動態域名和IP地址訪問

7. 支持DNS動態獲取

，防止DNS服務器異常導致的設備當機。

8. 支持雙數據中心備份

9. 支持多數據中心同時接受數據

10. 支持短信
、語音
、數據等喚醒方式以及超時斷開網絡連接。

11. 支持短消息備份及告警。

12. 多重軟硬件看門狗

13. 數據包傳輸狀態報告。

14. 標準的AT命令界麵

15. 可以用做普通撥號MODEM

16. 支持telnet功能。

17. 支持遠程配置，遠程控製

18. 通過串口軟件升級

19. 同時支持LINUX、UNIX和WINDOWS操作係統

五
、 產品特性

1. 三層係統保護： 在原來兩級（軟件保護+CPU內置看門狗保護
，外置硬件看門狗保護）係統保護的基礎上，增加一級係統監測保護SWP（System Watch Protect），徹底解決了業內”假在線”，”假死機”，”當機”等疑難問題。

2. 高速處理CPU： 采用高速ARM9的工業級CPU，可以更加高速地處理各種協議數據轉換，規避因CPU處理速度慢而導致的數據重傳和丟失等問題

3. DNS自動獲取：自動獲取DNS
，不再需要人工配置輸入DNS
，規避了因為選擇的DNS服務器異常，導致DTU設備當機的嚴重現象！

4. 完善的協議棧： 新係統加載了完善的TCP/IP協議棧，采用了完善的TCP/IP協議棧，網絡通信性能優異。

5. EMC性能優異：通過電力3000V電擊測試
，特別適合在工業領域環境惡劣下使用
，係統穩定可靠。

6. 支持多中心：客戶數據可以同時往客戶指定的監控中心發送
，最大支持發送中心達256個

DTU在應用之前首先要進行設置，通過光盤配套的參數配置軟件設置好數據中心的IP和端口及其它參數的設置
，設置好之後串口和采集器串口對接， DTU上電之後根據事先設置好的中心IP和端口進行連接，成功連接到中心軟件後即可雙向透明傳輸數據。

采集器：收集電表數據傳送到數據中心，它連接主站和電度表。

智能電表：計量並顯示用戶的用電情況，將用電信息通過采集器傳輸到DTU傳輸終端。

第三部分 第三部分組網實施

方案一：

中心采用ADSL等INTELNET公網連接，采用公網固定IP服務的。

此種方案先向INTERNET運營商申請ADSL等寬帶業務，中心有公網固定IP的。

DTU直接向中心發起連接。運行可靠穩定，推薦此種方案。

方案二：

中心采用ADSL等INTELNET公網連接，采用公網動態IP+DNS解析服務的。

客戶先與DNS服務商聯係開通動態域名，DTU先采用域名尋址方式連接DNS服務器
，再由DNS服務器找到中心公網動態IP
，建立連接。此種方式可以大大節約公網固定IP的費用
，但穩定性受製於DNS服務器的穩定，所以要尋找可靠的DNS服務商。此種方案適合小規模應用。

方案三：

中心采用APN專線，所有點都采用內網固定IP

客戶中心通過一條2M APN專線接入移動公司GPRS網絡，雙方互聯路由器之間采用私有固定IP地址進行廣域連接
，在GGSN與移動公司互聯路由器之間采用GRE隧道。

為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用於GPRS專網的SIM卡才能進入專網APN，防止其他非法用戶的進入。

用戶在內部建立RADIUS服務器
，作為內部用戶接入的遠程認證服務器（或在APN路由器內，啟用路由器本地認證功能）。隻有通過認證的用戶才允許接入
，用以保證用戶內部安全。

用戶在內部建立DHCP服務器（或在APN路由器內，啟用DHCP功能），為通過認證的用戶分配用戶內部地址。

移動終端和服務器平台之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。

雙方采用防火牆進行隔離，並在防火牆上進行IP地址和端口過濾。

此種方案無論實時性
，安全性和穩定性較前一種方案都有大大提高，適合於安全性要求較高、數據點比較多
、實時性要求較高的應用環境。在資金允許的情況下之最佳組網方式。

業務流程

GPRS專網係統終端上網登錄服務器平台的流程為：

1）用戶發出GPRS登錄請求
，請求中包括由移動公司為GPRS專網係統專門分配的專網APN；

2）根據請求中的APN，SGSN向DNS服務器發出查詢請求，找到與企業服務器平台連接的GGSN，並將用戶請求通過GTP隧道封裝送給GGSN；

3）GGSN將用戶認證信息（包括手機號碼
、用戶賬號、密碼等）通過專線送至Radius進行認證

；

4）Radius認證服務器看到手機號等認證信息，確認是合法用戶發來的請求
，向DHCP服務器請求分配用戶地址
；

5）Radius認證通過後
，由Radius向GGSN發送攜帶用戶地址的確認信息
；

6）用戶得到了IP地址，就可以攜帶數據包，對GPRS專網係統信息查詢和業務處理平台進行訪問。

附：係統安全

在係統安全方麵
，本公司除了采用大型
、多用戶的ORACLE數據庫
、係統對用戶實現分級授權管理和提供防火牆功能及完善的數據備份功能外，對網絡無線數據監控中心還提供了安全技術解決方案
，以確保數據安全可靠。

IP過濾技術

由於監控中心服務於GPRS子網用戶，所有訪問客戶的IP必為GPRS子網內的IP
，即所有的用戶必須通過VPDN才可能訪問該服務器。因此
，我們在係統中采用了IP過濾技術，對所有接受的數據包進行過濾
，拋棄掉所有的非法IP數據報。這一過程就好像將係統置身於CMNET的防火牆保護之下
，所有的非法用戶隻有先穿過了VPDN的安全防護才有可能訪問到本係統，但對於安全措施非常強大的VPDN網絡來說，這將是非常的困難。

身分授權和密碼認證體係

采用IP過濾技術盡管可以防止一些非VPDN網段用戶的侵襲
，但由於係統處於GPRS子網以外
，IP過濾隻能起到簡單的安全防護
，對於那些利用IP偽裝技術的非法用戶則無法識別。

由於該係統是專業化的服務係統
，訪問客戶是預先確定的，利用這一特點
，我們在係統中采用了用戶ID和密碼驗證技術，係統中存儲了有所客戶端的MAC地址以及密碼，對通過了IP過濾的數據包

，再驗證其ID號和密碼。對於該係統以外的非法用戶，獲取合法的MAC地址和密碼將十分困難
，所以這一步極大可能地增加了係統的安全性。

               圖5 數據安全技術解決方案示意圖

數據安全加密通道

係統采用標準的SSL數據安全通訊協議在客戶端和服務器端建立加密數據通道，保證私有數據傳輸的安全性；係統在應用層植入高可靠性的加密算法，使得數據在任何網絡出錯時都可以得到保證的高可靠性；采用MD5算法產生“報文摘要”已實現對所有發送報文的數字簽名，保證了數據傳輸過程中的完整性，防止數據被篡改。

訪問過程跟蹤

係統對所有的訪問過程進行日誌記錄，包括用戶身份、IP、時間、數字簽名、操作事項等信息
，向係統管理人員提供了詳細、完整、有效的操作證明。

總 結