面向智能用電業(yè)務(wù)的GPRS復合中繼產(chǎn)品研究

王輝 金麗娟 嚴建強 吳健

摘要：目前用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)和運維中，面臨采集終端GPRS通信信號受到屏蔽或覆蓋不到而導致的通信盲點問題，造成用戶數(shù)據(jù)無法遠程采集。為解決該問題，目前通常采用安裝GPRS信號放大器的模式，該方案存在現(xiàn)場布線施工量大、靈活性不強等缺陷。研究基于電力線寬帶載波、雙模（無線和窄帶高速載波）、WIFI、470MHz無線等技術(shù)的中繼器解決方案，并研制相應(yīng)的GPRS中繼器，以解決通信盲點問題，提高GPRS通信成功率和可靠性，提升數(shù)據(jù)采集率。

關(guān)鍵詞：智能用電業(yè)務(wù)；GPRS復合中繼產(chǎn)品；GPRS；分組無線業(yè)務(wù)

面向智能電力行業(yè)應(yīng)用的GPRS復合中繼產(chǎn)品，目前主要集中在系統(tǒng)辦公、大客戶抄表、變電站綜合自動化、配電綜合自動化等領(lǐng)域。

一、背景介紹

電力線寬帶載波技術(shù)采用了擴頻、OFDM（正交頻分復用）等調(diào)制技術(shù)，目前面向智能家居應(yīng)用更多，在用電信息采集領(lǐng)域也有應(yīng)用，但面臨寬帶載波通信設(shè)備不兼容、方法不統(tǒng)一、設(shè)備無法互聯(lián)互通的技術(shù)問題，目前國網(wǎng)公司正在修訂標準，以實現(xiàn)用電信息采集設(shè)備與智能電能表間數(shù)據(jù)的高效、安全、可靠傳輸，全面優(yōu)化提升用電信息釆集系統(tǒng)性能指標，為依托用電信息采集系統(tǒng)開展雙向互動服務(wù)、遠程費控、在線監(jiān)測等業(yè)務(wù)提供技術(shù)支撐。

二、國內(nèi)外研究水平綜述

（一）國內(nèi)外研究水平的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

國內(nèi)GPRS中繼器已經(jīng)看到報道的有RS485的模式，無線模式（230MHz數(shù)傳電臺，其它無線），尚未看到基于寬帶載波，雙模通信技術(shù)的GPRS中繼器。純無線模式無法解決該問題，會受應(yīng)用場景制約較大。GPRS中繼器技術(shù)發(fā)展會朝著多種通信方式并存和互補的趨勢發(fā)展，本項目擬系統(tǒng)化提出綜合解決方案。國外尚沒有相關(guān)的研究報道。

（二）國內(nèi)研究機構(gòu)對本項目的研究情況

國內(nèi)長沙威勝信息技術(shù)有限公司申請了“用于電能量采集終端的GPRS信號中繼器”發(fā)明專利。該專利主要采用有線RS485模式實習GPRS中繼。國網(wǎng)冀北電力有限公司張家口供電公司申請了“用于用電信息采集的GPRS信號延長器”的專利，該實用新型數(shù)傳電臺模式實現(xiàn)“GPRS延長”的目的，最終解決終端設(shè)備上行通信問題。國內(nèi)目前沒有本項目提出的混合通信GPRS中繼器相關(guān)報道。

三、GPRS復合中繼產(chǎn)品研究方案

目前，電力系統(tǒng)遠程通信主要采用移動運營商提供的GPRS無線網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸。但是由于GPRS信號在惡劣環(huán)境下信號較差，導致數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)常出現(xiàn)失敗的情況，令GPRS數(shù)據(jù)不能進行有效傳輸。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點和不足，GPRS復合中繼產(chǎn)品提供了通過對多種中繼方式進行切換，從而提高GPRS數(shù)據(jù)傳輸有效性的中繼器。

GPRS復合中繼產(chǎn)品主要通過相互連接的近端轉(zhuǎn)換器和遠端轉(zhuǎn)換器，近端轉(zhuǎn)換器通過網(wǎng)線或者屏蔽線或者RS485線與終端本體連接，遠端轉(zhuǎn)換器則通過內(nèi)置的GPRS通信模塊與GPRS基站進行通信；近端轉(zhuǎn)換器和遠端轉(zhuǎn)換器通過寬帶載波、雙模（無線和窄帶高速載波）、WIFI、470MHz無線等通信方式連接。

研發(fā)的GPRS復合中繼器技術(shù)原理如下圖1所示。

（1）GPRS中繼器的近端轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換GPRS或者以太網(wǎng)信號，通過WiFi/寬帶載波/窄帶載波/無線專網(wǎng)/有線等方式中的一種發(fā)送信號至遠端轉(zhuǎn)換器。

（2） GPRS中繼器的遠端轉(zhuǎn)換器，接收到信號后，通過GPRS模塊發(fā)送數(shù)據(jù)至主站系統(tǒng)。

（3）自終端本體至遠端的GPRS模塊，整個數(shù)據(jù)傳輸過程全透明。

（4）WiFi/寬帶載波/窄帶載波/無線專網(wǎng)/有線等通信方式，可根據(jù)現(xiàn)場情況，自動檢測哪種通信方式效果最優(yōu)和次優(yōu)，然后作為主備通道使用。

（5） WiFi/寬帶載波/窄帶載波/無線專網(wǎng)/有線等通信方式模塊化、可插拔替換。

（6）根據(jù)現(xiàn)場實際需求，在近端和遠端轉(zhuǎn)換器之間增加一級的中繼通信，延長通信距離。

四、GPRS復合中繼產(chǎn)品實施方案

GPRS復合中繼產(chǎn)品相互連接的近端轉(zhuǎn)換器和遠端轉(zhuǎn)換器，近端轉(zhuǎn)換器通過GPRS天線連接終端本體，遠端轉(zhuǎn)換器則通過內(nèi)置的GPRS通信模塊與GPRS基站進行通信；其中，近端轉(zhuǎn)換器和遠端轉(zhuǎn)換器通過至少一種通信方式連接。

在實施中，GPRS復合中繼產(chǎn)品包括近端轉(zhuǎn)換器和遠端轉(zhuǎn)換器兩個部件，二者之間通過多種通信方式進行連接。在現(xiàn)有技術(shù)中，終端是直接與以GPRS的通信方式與GPRS基站進行通信，為了彌補終端本體與GPRS基站之間通信效果不好的缺陷，通過近端轉(zhuǎn)換器和遠端轉(zhuǎn)換器將原本在終端本體和GPRS基站之間進行傳輸?shù)男畔⑦M行中繼，從而增強信息傳遞的能力。

GPRS復合中繼產(chǎn)品的近端轉(zhuǎn)換器和遠端轉(zhuǎn)換器，近端轉(zhuǎn)換器與終端本體相連，遠端轉(zhuǎn)換器與GPRS基站進行通信，這樣，原本在終端本體與GPRS基站進行的過程轉(zhuǎn)由中繼器進行中繼處理，相對于現(xiàn)有技術(shù)的傳輸方式，能夠有效的提高傳輸距離；另外在近端轉(zhuǎn)換器和遠端轉(zhuǎn)換器之間根據(jù)需求使用不同的通信方式，更能提高通信效果。

五、結(jié)束語

通過將原本在終端本體與GPRS基站進行的過程轉(zhuǎn)由中繼器進行中繼處理，相對于現(xiàn)有技術(shù)的傳輸方式，能夠有效的提高傳輸距離；另外在近端轉(zhuǎn)換器和遠端轉(zhuǎn)換器之間根據(jù)需求使用不同的通信方式，更能提高通信效果。

參考文獻：

[1]呂捷.GPRS技術(shù)[M].北京郵電大學出版社，2001.