智能電錶遠程管理

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、監測和控制電能分配。
電網的老化和近年來屢次出現的電力中斷現象很清楚地顯示出輸電網的使用已經達到極限。因此電網公司需要更多的統計數據進行測算分析，以更有競爭力的價格買賣電能。
全世界的政府機構都很重視可再生能源方面的技術，美國奧巴馬政府斥資45億美元鼓勵創新和促進可再生能源科技的推廣使用。其中創新之一便是公用事業智能表的改革。中國政府也於日前宣佈了高規格的智能電網計劃。這些計劃將給智能電錶行業帶來前所未有的發展契機。
智能表允許家用和商用電能系統自動將電能消費紀錄傳給公用事業管理中心和終端使用者，允許每個人跟蹤其電能使用情況並隨時調節使用量。如果用户家中有數字工具可控制電能使用量，則在用電高峯時期輸電網的最大負荷就可減少高達15%，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闢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系統集成商合作開發的基於無線網絡技術的用電管理系統。它由智能電錶、DTU、採集器及中心服務器組成。採集器實時採集用户的用電數據，通過無線網絡把數據彙集到服務器。

數據中心主站

（01）智能電錶系統的管理計算機（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）。

（02）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機在局域網裏面，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箇中心DEMO，開放一個端口，運行軟件等待DTU的連接。

（03）系統軟件管理系統的核心部分是系統軟件，它遵循DL/T645部標通訊規約，並有擴展性。管理軟件系統數據庫為ORACLE數據庫，運行於WIN98/2000/XP、NT的操作系統，易於使用。軟件所能管理的用户數量沒有限制。系統的功能與特點有：(一) 安全可靠：安全性由三方面構成：第一，ORACLE數據庫是大型的、多用户的數據庫，它的安全性高，允許多用户同時使用同一數據庫而不會破壞完整性，用它來做抄表系統的數據引擎可以保證數據的安全；第二，系統對用户實現分級授權管理功能，通過檢查使用者的名字和授權密碼，賦予使用者相應的操作權，借鑑銀行系統的密碼管理模式限制無關人員改變數據庫和硬件設置。第三，防火牆功能及完善的數據備份功能，防備系統受到人為的惡意攻擊，數據備份功能確保在硬件系統故障時，也能隨時在新的硬件設備上數據無丟失地啟動抄表系統。(二) 完善的系統日誌：系統日誌記錄了進入系統，離開系統，收費，設置硬件，改變運行參數操作等及操作者，操作時間，凡是改變數據庫的操作都被記錄下來。(三) 抄錶速度快：抄錶快、數據準確，抄表時PC機只讀採集器的數據，數據傳輸採用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：該功能使得系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鐘，不再需要PC機的干預。因此，只要保證在對時時刻，PC機的時間是正確的，以後在運行的過程中，改變PC機的時鐘並不會影響電能表的時間。(五) 自動抄表功能：按照設置的抄表開始時間和抄表間隔，到預定的抄表時刻，系統便會依次撥號去抄採集器或電錶內的數據。對於抄不上數據，系統會自動補抄或人工發命令補抄。(六) 電量凍結功能：可以方便地定義總表，安裝和刪除總表，給總表分配分表。通過安裝適當的總表，結合抄凍結數據功能，就可得某一特定的時刻的總表讀數，各分表的讀數（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：收電費前，統一抄錄一次電費數據。當確保數據庫內的數據反映最近的電錶讀數後，利用程序中的功能自動計算出當月用電量和電費。交納電費時，只需輸入用户號，當月用電量和電費由程序填寫。每筆電費都有詳細記錄，便於對帳。(八) 設備管理功能，如告警：開箱告警、停電告警、逆相告警、超温告警、過載告警、傾斜或移動報警等；控制：對欠費用户進行拉閘等。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。本系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。本系統適應範圍廣泛，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。

終端設備

（01）才茂通信CM3160P/CM3160EP DTU採用高性能工業級嵌入式處理器，以實時操作系統為軟件支撐平台,超大內存,內嵌自主知識產權的TCP/IP協議棧。為用户提供高速，穩定可靠，數據終端永遠在線，多種協議轉換的虛擬專用網絡。針對網絡流量控制的用户，產品支持語音，短信，數據觸發上線以及超時自動斷線的功能。同時也支持雙數據中心備份，以及多數據中心同步接收數據等功能。公司產品已廣泛應用於金融，水利，環保，電力，郵政，氣象等行業。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。

分組網實施

（01）方案一：中心採用ADSL等INTELNET公網連接，採用公網固定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。

（02）方案二：中心採用ADSL等INTELNET公網連接，採用公網動態IP+DNS解析服務的。客户先與DNS服務商聯繫開通動態域名，DTU先採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，但穩定性受制於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。

（03）方案三：中心採用APN專線，所有點都採用內網固定IP客户中心通過一條2M APN專線接入移動公司GPRS網絡，雙方互聯路由器之間採用私有固定IP地址進行廣域連接，在GGSN與移動公司互聯路由器之間採用GRE隧道。客户分配專用的APN，普通用户不得申請該APN。用於GPRS專網的SIM卡才能進入專網APN，防止其他非法用户的進入。用户在內部建立RADIUS服務器，作為內部用户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）。只有通過認證的用户才允許接入，用以保證用户內部安全。用户在內部建立DHCP服務器（或在APN路由器內，啟用DHCP功能），為通過認證的用户分配用户內部地址。移動終端和服務器平台之間採用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。雙方採用防火牆進行隔離，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。

（04）業務流程GPRS專網系統終端上網登錄服務器平台的流程為：1）用户發出GPRS登錄請求，請求中包括由移動公司為GPRS專網系統專門分配的專網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，並將用户請求通過GTP隧道封裝送給GGSN；3）GGSN將用户認證信息（包括手機號碼、用户賬號、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，確認是合法用户發來的請求，向DHCP服務器請求分配用户地址；5）Radius認證通過後，由Radius向GGSN發送攜帶用户地址的確認信息；6）用户得到了IP地址，就可以攜帶數據包，對GPRS專網系統信息查詢和業務處理平台進行訪問。

（05）IP過濾技術由於監控中心服務於GPRS子網用户，所有訪問客户的IP必為GPRS子網內的IP，即所有的用户必須通過VPDN才可能訪問該服務器。因此，我們在系統中採用了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。這一過程就好像將系統置身於CMNET的防火牆保護之下，所有的非法用户只有先穿過了VPDN的安全防護才有可能訪問到本系統，但對於安全措施非常強大的VPDN網絡來説，這將是非常的困難。

（06）身分授權和密碼認證體系採用IP過濾技術儘管可以防止一些非VPDN網段用户的侵襲，但由於系統處於GPRS子網以外，IP過濾只能起到簡單的安全防護，對於那些利用IP偽裝技術的非法用户則無法識別。由於該系統是專業化的服務系統，訪問客户是預先確定的，利用這一特點，我們在系統中採用了用户ID和密碼驗證技術，系統中存儲了有所客户端的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。對於該系統以外的非法用户，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系統的安全性。

（07）數據安全加密通道系統採用標準的SSL數據安全通訊協議在客户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；系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；採用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。

總 結

（01）電能計量是現代電力營銷系統中的一個重要環節，而傳統的電量結算是依靠人工定期到現場抄取數據，在實時性、準確性和應用性等方面都存在諸多不足之處。智能電錶是公用事業改革的一部分內容，利用現代通信技術和計算機技術以及電能量測量技術結合在一起，便能夠及時、準確、全面地反映電量使用。智能表系統可自我管理，不需要派專人抄表或者派專人管理某處房子的電源系統。智能表系統工作壽命更長，管理成本更低。和傳統的儀表系統相比，該系統在行政費用結算以及登記管理開銷/註銷方面，成本更低；該系統具有可靠、高效和自主管理等優點。

特別提示

業務流程：GPRS專網系統終端上網登錄服務器平台的流程為： 1）用户發出GPRS登錄請求，請求中包括由移動公司為GPRS專網系統專門分配的專網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，並將用户請求通過GTP隧道封裝送給GGSN； 3）GGSN將用户認證信息（包括手機號碼、用户賬號、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，確認是合法用户發來的請求，向DHCP服務器請求分配用户地址； 5）Radius認證通過後，由Radius向GGSN發送攜帶用户地址的確認信息； 6）用户得到了IP地址，就可以攜帶數據包，對GPRS專網系統信息查詢和業務處理平台進行訪問。