基于3G網(wǎng)絡(luò)變電站監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

【摘 要】3G時代的到來帶動許多產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，考慮其復(fù)雜性特點很多人對3G到底有何用途還比較陌生。為了使3G得到更好的認(rèn)識，本文將結(jié)合3G高速傳輸數(shù)據(jù)特點將在變電站監(jiān)控系統(tǒng)中具體應(yīng)用加以說明。變電站除了將電能表采集處理的信息送往監(jiān)控中心外，同時也將變電站視頻圖像狀況信息高速送入，在工程中有實際的應(yīng)用價值。通信符合DL/T645-2007規(guī)約及其國家電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。

【關(guān)鍵詞】3G DL/T645-2007 華為MU203 視屏監(jiān)控 電站

一、引言

2010-10-10年國家發(fā)改委正式公布《關(guān)于居民生活用電實行階梯電價的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》，根據(jù)該文件，第一檔電量價格水平3年內(nèi)保持基本穩(wěn)定，今后隨著我國居民用電量的不斷增加，也可考慮對第一檔電量作適當(dāng)調(diào)整。這將打破原來用多用少一個價的局面，這是本文提到的將電能表一部分信息（分段收費）上傳到服務(wù)器監(jiān)控中心?？紤]到變電站的安全狀態(tài)信息，還需將視頻或者圖像傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，供值班人員掌握第一手資料，這是采取新的安全措施?？紤]到視頻或者圖像的數(shù)據(jù)量大的特點，必須采用3G或者GPRS高速傳輸數(shù)據(jù)。監(jiān)控中心得到視頻圖像信息可以根據(jù)具體情況選擇關(guān)閉或者抓拍存儲圖像等。真正實現(xiàn)了遠(yuǎn)距離控制方式。

二、涉及專用術(shù)語

由于本文設(shè)計過程中涉及的專業(yè)術(shù)語較多，就重要術(shù)語解釋如下：

（一）3G：英文3rd Generation的縮寫，即第三代移動通信技術(shù)，它將無線通信與互聯(lián)網(wǎng)等多媒體傳播技術(shù)結(jié)合，同第一代移動通信的語音通話、第二代移動通信在語音之外增加短信、接受郵件等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不同，3G主要是在傳輸聲音和數(shù)據(jù)的速度上提升，能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，和網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。

（二）DL/T645-2007： 多功能電能表通信協(xié)議， 適用于本地系統(tǒng)中多功能電能表與手持單元（HHU）或其他數(shù)據(jù)終端設(shè)備進(jìn)行點對點的或一主多從的數(shù)據(jù)交換方式。其他具有通信功能的電能表，如單相電能表和多費率電能表，可參照使用。

（三）Huawei MU203：MU203是華為公司最新推出的一款多功能3G模塊，支持WCDMA B2B接口，支持EDGE功能。支持UTMS2100/900 和 GSM/GPRS 850/900/1800/1900 頻段；支持語音、短信、數(shù)據(jù)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)；支持標(biāo)準(zhǔn)的AT指令集和Huawei擴(kuò)展指令集。指令集中本監(jiān)控系統(tǒng)用得最多就是TCP/IP AT指令。

三、3G網(wǎng)絡(luò)變電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

本監(jiān)控系統(tǒng)從硬件電路和軟件程序兩方面敘述如下：

（一）主要硬件實體部分

1.變電站：該變電站中基本都有一塊或者多塊電能表，其作用是將國家電網(wǎng)輸送線路的狀態(tài)經(jīng)電壓互感器或者電流互感器后變成電能表中電網(wǎng)特征信息，比如A相電壓正?；蛘邤嚯姷龋瑫r攝像頭監(jiān)控變電站的機(jī)柜和變壓器，同時儲存視頻或者圖像信息，為突發(fā)事件響應(yīng)做好準(zhǔn)備。同時需要考慮的是監(jiān)控攝像頭輸出的格式為模擬信號，還需要TVP5150采集卡轉(zhuǎn)換為YUV格式進(jìn)行數(shù)字傳輸，當(dāng)然必須進(jìn)行JPEG圖像壓縮算法，盡可能在無損前提下減小數(shù)據(jù)長度。

2.MU203：3G模塊在這里是將信息進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，當(dāng)然控制MU203的控制器為嵌入式處理器或者微控制器。在本項目中采用ARM Cortex-M3內(nèi)核的STM32F103控制器，其72M的處理速度和多USART接口等優(yōu)點完全能勝任本系統(tǒng)的所有任務(wù)。

3.基站：基站通俗點說就是中繼，主要是移動、聯(lián)通基站。為遠(yuǎn)距離傳輸提供線路支持；

4.監(jiān)控中心工作站：所有的信息的匯聚點，監(jiān)控中心獲取變電站信息（電能表和視頻圖像），同時也可發(fā)送控制命令讓變電站類似合閘跳閘等動作。

（二）軟件程序設(shè)計

1.DL/T 645實例.當(dāng)需要讀取電能表的正向有功功率總電能值時需要發(fā)送的數(shù)據(jù)和接收到數(shù)據(jù)均正確如圖4所示

圖1 讀取和回應(yīng)正向功率電能值圖

2.MU203設(shè)置和發(fā)送TCP/UDP AT命令實例.第一步：STM32F103發(fā)送AT TCP命令到MU203數(shù)據(jù)過程，然后監(jiān)控中心確定收到數(shù)據(jù)后并回復(fù)。（注：211.67.177.39：8000為監(jiān)控中心IP地址及8000端口；920262是電能表地址）

圖2 從STM32F103發(fā)送數(shù)據(jù)截圖

第二步：從監(jiān)控中心返回數(shù)據(jù)，本次返回為正向有功功率電能值，其他數(shù)據(jù)雷同（注：61.158.152.37：3651為移動/聯(lián)通 公司為SIM卡號設(shè)置的臨時公網(wǎng)IP地址和端口，每次連接均不相同，如果需要保持長期連接，主要采用“心跳包”方法）

圖3 監(jiān)控中心工作回復(fù)數(shù)據(jù)

3.監(jiān)控中心.監(jiān)控中心收到電能表的數(shù)據(jù)后，將具體數(shù)據(jù)連接相應(yīng)數(shù)據(jù)字段并連接數(shù)據(jù)庫信息，本次監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計安排的數(shù)據(jù)庫表為：

[用戶表]：姓名、性別、密碼、部門、電話；（注：字段名下有上下劃線為主鍵）

[電能表]：表號、區(qū)域、負(fù)責(zé)人；

[通信表]：本機(jī)IP、本機(jī)端口、客戶機(jī)IP、客戶機(jī)端口；

[控制命令]：控制命令碼、數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)格式；

四、結(jié)束語

本監(jiān)控中心的完成得到很多公司和網(wǎng)友的幫助，現(xiàn)在這個監(jiān)控系統(tǒng)正準(zhǔn)備交互使用，具體還有很多的改善之處，總之利用3G高速模塊不僅傳輸基本的信息，更為重要的是傳輸視頻和圖像成為可能。積極響應(yīng)國家電網(wǎng)階梯電價政策。

參考文獻(xiàn)：

[1]李建東等，移動通信第4版.西安，西安電子科技大學(xué)出版社，2006.07

[2]程方，移動通信系統(tǒng)演進(jìn)及3G信令.北京，電子工業(yè)出版社，2009.11

[3]（英）艾荷南，錢峰如何從3G業(yè)務(wù)中獲利北京，清華大學(xué)出版社，2010.04

[4]高鵬等，3G技術(shù)問答.北京，人民郵電出版社，2009.06