基站GPRS或GSM供电监测系统方案2.doc

奇星 电子 基站 GPRS或GSM供电监测系统方案

基站GPRS或GSM
供电监测系统方案

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目 录

一、概述
二、目前的基站用电监控情况
三、安装基站GPRS或GSM供电监测系统的必要性和可能性
四、系统组成
五、系统建好后在管理上所起的作用

六、移动基站用电信息采集管理系统的技术实现
七、系统软件
八、 DTU产品概要
九、MH1034A-2双路三相四线电参数采集模块产品概要
十、总结

一、概述
一直以来对移动通讯公司通信基站的用电管理普遍不太重视，电费结算主要依靠工人抄表和电力局直接划帐的方式，但实际上基站用电的成本及相关费用支出已经成为公司十分重要的成本支出，每年费用逐年增加。由于基站分布广、供电来源多元化及用电现场的多样性，加之日常对用电成本的管理依据是按电度表的示度电量据实结算，用电现场的电表是电费结算的唯一依据，而它在用电管理中的真实性准确性、实时性、可靠性及存在的诸多问题都缺乏有效的科学的手段进行监督，给用电管理工作带来了很大的难度。
移动通讯公司加强基站用电管理，实现节能降费将成为今后十分重要的管理工作。建立一支敬业可靠的管理队伍外，更主要是依靠科学技术手段，能对电表实施远程数据采集、抄收、监测的用电综合管理系统。通过系统对数据的科学分析、分类整理，形成相应的管理报表，同时制定相应的有针对性的管理制度，以达到节能降费的目。

二、目前的基站用电监控情况
移动通讯公司的蜂窝网基站数量大，分布面广，安装位置分散且情况复杂。基站大多是租用民房，有些电表由电网公司安装，有些电表为业主安装表的类型非常多，既有感应式电度表也有电子式电度表，还有IC卡电表。由于点多面广，情况复杂，移动公司需要派专人经常抄表检查。采用人工抄表监控有如下几个问题特别突出：
1、出现供电故障无法及时得知
基站内有时会出现停电等各种各样的供电故障。这些故障的出现会严重影响基站内设备的正常运行，如不能及时发现抢修就有可能使基站设备停机造成通讯故障甚至损坏设备，导致严重的损失。靠人工监控根本就无法及时发现上述的故障。
2、基站电费失真
除电力供电基站外，有很大一部分基站都是采用出租房屋方提供的电源，因场地条件限制，许多电表安装无法规范，可人为私自改动电表或私接电源窃电的

机会很多。由于没有先进的技术手段对此行为进行监督管理，光靠现有的管理手段，既使有人改电表或窃电，我们的工作人员也无法知道。
3、私接基站电源窃电
现在所有机房都是无人值守机房，正好给窃电分子有机可乘。加之大多数人对窃电行为的严重性意识不足，认为窃电不是违法犯罪，移动通讯公司有钱对这点小钱不在乎。另外窃电者的窃电手段普遍都比较高明，不通过技术的手段是很难抓到窃电者的。利用私接电线的手段进行窃电的现象相当普遍。这样的问题基站现场电表读数是无法真实反映基站实际用电情况的。
►我们做的随州联通公司大约有300个基站，在装系统前每个月的电费为56万元，加装系统后，经过管理人员的稽查，现在每个月的电费降为28万元，这是一个怎样惊人的数字。
4、IC卡电表余额为零时会造成长时间停电的故障
电业局安装的电表有很多是IC卡电表，这些电表当卡内余额用完之后就会自动停电。由于基站长期无人值守，人工抄表监控又不能天天监控，对于IC卡表余额不足的提示无法及时知晓，基站的备用电源仅够4小时之用，如果不及时发现，常常会发生停电事故。不仅如此，如果备用电池组电量过度耗尽将导致电池组的永久性损坏，给基站的正常运行带来严重的威胁。
5、对于基站的耗电缺乏系统的统计资料
由于人工抄表时间不固定，不能进行日抄表，因此很难建立起系统的用电统计资料。这对于移动通讯公司采取节约基站用电措施，系统性地安排IC卡充值非常不方便。导致工作人员疲于奔命。
6、效率低下、效果不好、劳动强度大
由于基站的分布特别分散，不集中，而且都在楼宇顶层上，特别是在郊区更加分散，抄表的效率极其低下。一个抄表员平均每天仅能够抄15个表，每个抄表员每月以22天计算仅能抄录330个表。若有4000多个基站至少需要15名抄表员。正常情况下，监控人员不可能这样满负荷地工作，因此至少需要20~25名工作人员。
即使如此每个月每个基站也只能检查一次，对于突发的供电不正常等情况完全不能应对。除了要抄表之外抄表员还要负责检查IC卡表是否余额不足、IC卡充

值、是否有偷电情况发生、是否供电不正常等等。这些工作有些技术性很强，不是一般的抄表员能够完成的。
由于每天都要不停地上楼、下楼、上山、下山、跑路，劳动强度相当大。特别是在夏季高温情况下，这种工作相当辛苦。
7、用电管理手段落后，导致非主营业务管理成本增加
由于没有有效的科学管理手段，主要依靠人工采集数据，移动通讯公司必须投入大量的人员对基站市电供电单位或个人进行电费核对结算工作。调解用电纠纷，这样增加了过多的人力资源与管理成本在非主营业务上的耗费。
8、投资兴建基站GPRS或GSM供电监测系统的必要性
现阶段存在的上述问题，如果不及时采取措施通过增加新技术手段实施远方用电监控，改变管理模式加以解决，所造成的损失是长期的。投资新建机房节能降费综合管理系统，改变现有用电管理模式，及时解决上述存在的问题，所带来的经济效益是长期的、可持续的，是非常必要的。

三、安装基站GPRS或GSM供电监测系统
的必要性和可能性
1、必要性
综上所述，非常有必要安装一套全自动的远程供电监控系统，对于各个基站的供电情况进行全自动实时监控。解决下列两个主要问题：
1） 人工监控所不能解决的供电不正常情况下的报警问题，及时检修排除供电故障，提高管理水平。
① 电压欠压、过压报警
② 电流过流报警
③ 功率超出报警
④ 功率因数超出报警
⑤ 电度数超出报警
2）节约运行成本的问题
① 用先进的技术手段减少人力，提高劳动生产率，节约人力和车辆成本支出；
② 合理安排空调起停和温度设置；
③及时发现偷电行为，减少不正常支出；
④与电业局进行对帐，避免由于电业局抄表错误造成的额外费用支出。
⑤与代维公司对帐，有效避免了代维工作人员虚报发电时长、次数等行为。
2、可能性
要建立一套全自动基站供电监测系统必须基于可靠稳定的技术，而现在已经有可靠的产品和集成技术完全可以实现上述功能。远程全自动基站供电监测系统采用电能电子计量技术、远程无线数据传输技术、现场数据处理控制技术、软件技术、系统集成技术等多项高新技术构成的系统。下面对这些技术和产品进行一些概要描述。
►电子计量技术和设备
在上个世纪80年代，供电部门为了实现对供电质量的监测，提高供电质量，急需一种自动监测和记录电网数据的设备。由于微电子技术和通讯技术突飞猛进的发展，使得电力供电系统的现场监测和远程传输得以实现。1997年，当时的电力工业部（现在的国家电网公司）颁布了具有划时代意义的DL/T614-1997《多功能电能表》和DL/T645-1997《多功能电能表通讯规约》两个标准。在这两个标准颁布以后，多功能电度表随即成为一个量产的产品，在电力行业、大型厂矿企业得到了非常普遍的应用。至今已经有10年的时间，电子式多功能电能表已经成为一个电网参数监控的成熟产品。简化的三相带有RS485接口的电度表价格便宜，而且实现了基本的电量采集。用在基站的电能监控方面最为合适。
►远程数据传输技术和设备
移动通讯公司拥有自己的通讯资源，而且是最先进的无线网络通讯GSM/GPRS移动通讯网络。GPRS无线数据传输网络已经有了近10年的发展历史，目前无论从技术和产品都已经是非常成熟的。
►数据处理软件系统
这个数据处理软件系统是指中央监控室的监控服务器安装的软件系统，系统的所有功能都要通过这个软件才能最后显示出来。因此就整个系统而言，这个软件系统是核心。
综上所述，移动基站的供电监测系统所需要的技术和设备均是成熟的，完全可以满足移动通讯公司的要求。因此，远程移动基站自动供电监测系统既是非常必要，也是可能的。

四、系统组成
►GSM系统拓扑图

说明：现场电参数采集器通过RS485接口与GSM DTU终端相连，GSM DTU终端采集电参数采集器数据并进行处理、协议封装后发送短信到GSM无线网络，采集的数据有三相电流、三相电压（有效值）、有功功率、无功功率、功率因数、频率、正反向有功电度、正反向无功电度等电参数等用电管理需要的数据；监测中心计算机也需要一个GSM DTU终端，接收数据供管理软件使用。

►GPRS系统拓扑图

说明：现场电参数采集器通过RS485接口与GPRS DTU终端相连，GPRS DTU终端采集电参数采集器数据并进行处理、协议封装后发送短信到GPRS无线网络，采集的数据有三相电流、三相电压（有效值）、有功功率、无功功率、功率因数、频率、正反向有功电度、正反向无功电度等电参数等用电管理需要的数据，因此监测中心计算机需要一个固定的IP地址或固定的域名，各个数据采集点采用GPRS通过IP地址或域名来访问该主机，从而进行数据通信。

►系统建设内容
· 加装电参数采集器。
· 建设以市局为中心各县局设工作站的能耗管理系统主站。
· 各基站安装数据传输终端（YDT201）对各基站电参数采集器的数据采集。

五、系统建好后在管理上所起的作用
1、信息可实时共享
系统建好后，数据存储在公司，移动通讯公司和电力公司所有人员都可在系统设置的权限范围内查询到相关的基站用电信息。
2、管理者可随时监督执行层的工作情况
3、执行层可实时监测了解基站用电情况
4、实现电费支付转账化，降低管理成本
系统建好后，每月抄表日系统可自动将抄到的月电量数据形成月报表，对非电力用户，移动运营商可根据系统本月提供的月电量及电费收款人的联系电话，以短信方式通知收款人，在没有收到异议的情况下，将款通过转账的方式支付给收款人。对电力用户，通过协商争取做到与他们的营销系统接口，每月根据建好系统提供的数据定时转账给电力公司使用电管理工作真正做到真实准确、低成本高效率。
5、基站用电管理责任化、目标化
改革现有的用电管理模式，变纯抄表结算为防窃电稽查，由于因实现了远程抄表，节省了大量的管理人员，将这部分人重新分配工作，在将基站用电管理工作实施分片到人、责任到人、目标到人的管理模式，要求他们根据系统提供的数据对基站的用电情况作详细的分析判断，及时发现窃电及基站用电异常情况。真正做到节能降耗，确保基站安全合理用电。

六、移动基站用电信息采集管理系统的技术实现
1、系统实现的几个要点：
· 采用MH1034A-2电参数采集器作为基础的数据采集装置
· 采用GPRS或GSM网络作为远程数据传输网络
· 由数据传输终端（YDT201）组成移动基站用电信息采集管理系统
· 采用始终在线的模式，提高系统的实时性
· 采用专业的量身定做的系统软件
· 采用基站主动报警和中央监控室抄表相结合的运行模式
2、系统实现的说明
需要在中央监控室安装一台电能监测服务器，这台服务器可使用固定IP地址或者使用动态域名解析，也可以采用VPN专线方式；电能监测服务器上安装（电能管理）软件。
在每一个基站安装一套数据传输终端（YDT201）和一台智能电表；用两芯双绞线将电表与数据传输终端的RS485端口相联。
三相智能电表实时地监测电能累计量，并存储在表内的存储器中，随时可以提供给终端。终端每隔3分钟循环读表一次，同时终端读取停电状态传感器，并对读到的数据进行处理。系统管理机循环扫描各个终端读取数据当数据出现停电状态时及时报警。
终端采用始终在线的方式挂在GPRS网络上，就像一个局域网一样随时都可以立即与服务器连通采用TCP/IP协议进行数据收发。并且，服务器随时都可以监测到每一个终端是否在线。
每日的零点过后，终端定时抄录当日的用量数据并存储起来。中央监控室的电能监测服务器可以通过循检的方式与终端通讯实现定时数据采集，采集的电能用量数据存储在数据库中。中央监控室的电能监测服务器的作用是显示报警情况、管理监控整个系统的工作状况、结算、历史数据的查询等。

七、系统软件
1、系统软件架构
我们采用基于AJAX技术的B/S(Browser /Server 输入网址就可以访问服务器)架构模式，AJAX是结合了Java、XML (Extensible Markup Language) 以及Javascript等编程技术， 使开发人员构建基于Java技术的Web应用， 并打破了使用页面重载的惯例。这种架构模式不但减少了不必要的网络数据传输， 加快了浏览器页面的显示速度， 提高了B /S应用的访问效率， 而且优化了B /S架构模式的内部结构， 提高了软件的可维护性。
2、数据库技术
我们采用开放、易用、速度快、支持网络的MySQL数据库。
3、系统软件主要功能

►系统登录平台
系统具有完善的操作管理功能。为保证系统安全，系统必须输入工号和密码，经系统确认后方可允许进入系统，进行操作。
（系统登录平台）

►设备管理（基站管理）

· 终端管理：终端地址、终端名称、终端添加时间、隶属基站、终端状态等信息管理。
· 电表管理：终端名称、电表地址、电表名称、电表型号、电价单价、供电类型、生产厂家、电表协议、电表添加时间等信息管理。
· 定时抄表设置：进行整点存储并可设置整点存储时间,即使遇到网络故障也能保证数据不丢失。
►抄表管理
· 电表数据：可以按照时间段查询任意基站下终端，任意终端下电表的所有定时电表参数,方便基站管理人员对各时段用电量进行检测。
· 终端实时召测：可实时召测任意基站下终端的模拟量、开关量、继电器等参数（模拟量可接温度、水浸、烟雾等传感器，开关量可接门禁、柴油机开关、电源开关等信号，可远程监控管理机房现场设备运行状况和环境情况）。
· 电表实时召测：可实时召测任意基站下终端，任意终端下电表的参数。
· 终端继电器控制：可实时控制任意基站下终端继电器的开合状态。

►告警
页面按时间显示所有终端告警信息：包括终端地址、告警编号、通道类别、当前值、正常值、告警时间、阅读状态、阅读人员等信息，方便基站人员及时准确的处。
告警信息界面：

►统计分析
对基站下终端的电表可按时间（小时、天、月等）和浏览方式（图标、表格、Excel等）直观的显示出来方便基站管理人员统计分析。
►系统设置
系统可对行政区域、公司管理、部门管理、职位设置、角色管理、工号管理等进行设置，设置不同等级的工号和密码，以限制不同人员的操作范围。

4、系统软件的功能与特点：
►安全可靠：
· mysql数据库是大型的、多用户的数据库，它的安全性高，允许多用户同时使用同一数据库而不会破坏完整性，用它来做抄表系统的数据引擎可以保证数据的安全；
· 系统对用户实现分级授权管理功能，通过检查使用者的名字和授权密码，赋予使用者相应的操作权，借鉴银行系统的密码管理模式限制无关人员改变数据库和硬件设置。
· 防火墙功能及完善的数据备份功能，防备系统受到人为的恶意攻击，数据备份功能确保在硬件系统故障时，也能随时在新的硬件设备上数据无丢失地启动抄表系统。
►完善的系统日志：
系统日志记录了进入系统，离开系统，收费，设置硬件，改变运行参数操作等及操作者，操作时间，凡是改变数据库的操作都被记录下来。
►抄表速度快：
抄表快、数据准确，
►自动抄表功能：
按照设置的抄表开始时间和抄表间隔，到预定的抄表时刻，系统便会依次拨号去抄采集器或电表内的数据。对于抄不上数据，系统会自动补抄或人工发命令补抄。
►电费管理功能：
收电费前，统一抄录一次电费数据。当确保数据库内的数据反映最近的电表读数后，利用程序中的功能自动计算出当月用电量和电费。交纳电费时，只需输入用户号，当月用电量和电费由程序填写。每笔电费都有详细记录，便于对帐。

八、 DTU产品概要
1、产品系列概述
YDT201 GPRS (GMS) DTU是一款内嵌TCP/IP 协议栈的GPRS (GMS)无线数据透传终端，核心部分SIMCOM公司的SIM900A 模块和工业级微处理器构成。该产品以GMS短信/GPRS为通信平台，提供标准RS-485接口，按照工业标准设计，可直接与RTU、PLC、智能仪表、单片机控制器等各种工业现场的下位机设备连接。采用透明通讯方式，可以使非系统设备通过串口轻松实现接入，在原有设备不升级换代的情况下就能实现现场数据网络化管理
2、产品特点
· 采用SIMCOM公司的SIM900A模块,支持900/1800MHz 双频,GPRS Class 10。
· 内置TCP/IP协议栈，提供透明串行数据传输通道。
· RS232/RS485/TTL(3.3V)串行接口，可与绝大多数现场智能设备接口。
· 波特率范围：1200kbps～19200kbps可调。
· 永远在线，一旦加电运行，即可自动进入数据通信状态并一直保持。
· 用户可根据具体应用选择UDP/TCP客户端等多种网络通信协议。
· 断线定时自动重联。
· 支持固定IP地址方案（专用APN）。
· 支持基于DNS的动态域名解析功能。
· 可定期主动报告IP地址（心跳）。
· 可实现点对点、点对多点等多种组网方式。
· 采用5电压电源，方便用户系统供电；
· 看门狗定时器（WATCHDOG）保证长期运行。
· 工业级设计、宽工作范围（工作温度：-20℃～+55℃，工作湿度≤90%；）。
· 可通短信联网和通过中心命令自动脱网。
3、技术参数
所选模块: SIM900A
外型尺寸: 110x65x28mm
重量 : 150g

工作环境 : 工作温度：20℃～+55℃，工作湿度≤90%；
电源 ： DC5V/1000mA
天线接口： 棒式天线或25cm 鞭状吸盘天线
用户数据接口： RS232/RS485/TTL(3.3V)可定制
波特率： 1200kbps～115200kbps可调
4、 注意事项
· 用YDT201产品时，请勿带电插拨SIM 卡。
· YDT201使用中涉及该项业务提供商相关参数，请核实服务商后再改变参数设置，否则有可能使YDT201不能正常工作，我们的出厂设置都是以中国的为准，适合于中国内陆境内有网络覆盖地区使用。

九MH1034A-2双路三相四线电参数采集模块产品概要

1、产品概述
MH1034A-2模块是一款智能型双路三相电参数数据综合采集模块，在一个模块内集中了两个通道的三相四线电参数采集功能；准确测量三相四线制交流电路中的三相电流、三相电压（有效值）、有功功率、无功功率、功率因数、频率、正反向有功电度、正反向无功电度等电参数。 其输入为三相电压直接输入（0-500V）、三相电流标准互感器输入（0-1000A）；输出为RS-485或RS-232接口的数字信号，支持的通讯规约有2种：DLT645-2007协议、MODBUS-RTU协议。
MH1034A-2模块可广泛应用于各种工业控制与测量系统及各种集散式/分布式电力监控系统，他能替代过去的电流、电压、功率、 功率因数、电量等一系列变送器及测量这些变送器标准输出信号的输入模块，可大大降低系统成本,方便现场布线，提高系统的可靠性。 标准的通讯接口和协议，方便与其他设备连接，使你轻松构建自己的测控系统。
由于一个模块集中两路三相电参数检测，特别适合于数据机房，通讯机房等一主一备双路供电配电柜的电力监测，也适用于普通基站的电力监测，一路用于监测基站总电源，另一路用于监测备用油机发电或空调用电。

2、功能特点
• 小体积、低成本、微功耗；
• 支持一路RS485或RS232串行总线，支持电力通讯规约DLT645-2007或通用的
MODBUS协议；
• 支持各相电压、电流、有功功率、功率因数上下限报警；  
• 工业级设计，稳定可靠，坚固耐用；
• 两路三相四线电流互感器外接输入端，互感器比值可软件编程设定，可对两路三相负载进行电参数监控，监控包括三相总有功电能、每相有功电能、总有功功率、毎相有功功率、总功率因数、每相功率因数、毎相电压、毎相电流；
• 两路三相监控，既可以作为柜内的一主一备电源监控，也可以作为其他三相负载的监控；
• 外接标准互感器，一次负载容量可任意选择；
• 输入-输出隔离，电流输入、电压输入、电源输入、通讯接口输出之间均相互隔离，两个三相通道之间也相互隔离。

3、技术参数
• 外形尺寸：110×80×30
• 电压输入：三相电压（0-500V）直接输入
• 电流输入：三相电流（0-1000A）互感器接入
• 输入频率：45-70Hz
• 精 度：电压：0.5级
其他电量 1.0级 （外接互感器高于0.5级）
2.0级 （外接互感器高于1.0级）
• 隔离电压：1500VDC
• 通讯波特率：2400、4800、9600、19200、38400bps可选
• 供电电源：DC 5-24V
• 工作环境: 工作温度：-20℃～70℃；  存储温度：-40℃～85℃；   相对湿度：-5%～95%不结露

4、典型应用

钳型互感器外接图

双路三相四线3CT接线图

十、总结
对于移动通讯公司来说，基站抄表一直是一件非常头疼的事情，需要投入大量的人力、物力和财力。因为数量众多，地理位置分散，给工作人员带来极大的不便。利用我公司基站GPRS或GSM供电监测系统进行监控,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，可减少人力资源、缩短修护时间并节省专线建设成本。

衷心希望我们的产品能给您提供帮助，我们的服务能解您之忧！

　　　　　　　　　　　　　　　　　谢谢！

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