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隨著供電自動化以及城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造的不斷深入，涉及到千家萬戶和用電大戶的電能量管理和抄表計費已成為電力部門關(guān)心和重視的熱點問題，在原有的人工手動抄表中已經(jīng)發(fā)展到遠(yuǎn)程智能抄表，通過現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)智能化的從遠(yuǎn)端把需要的數(shù)據(jù)采集到一起，那么，在很多必須無人值守的設(shè)備或監(jiān)測點，不適合搭建有線通訊網(wǎng)絡(luò)。盡管目前已有通過各種有線，紅外，無線等通訊方式，對電能量進(jìn)行管理和各種表計數(shù)據(jù)進(jìn)行抄錄，但在具體應(yīng)用和項目實施過程中，都遇到數(shù)據(jù)抄錄不穩(wěn)定，施工困難，費用高昂等問題。
我公司長期從事電力自動化，針對以上問題我們開發(fā)了成本低、運行穩(wěn)定、搭建方便的GPRS、網(wǎng)口、光釬、WIFI遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊等產(chǎn)品的研制和開發(fā)，公司根據(jù)目前水電部門的水電管理和表計數(shù)據(jù)抄錄等技術(shù)，開發(fā)設(shè)計出了針對小區(qū)、商場、公寓、廣場、學(xué)校、公司監(jiān)控、農(nóng)貿(mào)市場等場合專用的GPRS遠(yuǎn)程電能量管理和表計數(shù)據(jù)抄錄系列方案，采用先進(jìn)的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線數(shù)據(jù)通訊技術(shù)，完成各種數(shù)據(jù)和控制信號的雙向傳輸。本系列方案在同龍電、三星、恒通、威勝、浩寧達(dá)、華立、ABB、斯倫貝謝的產(chǎn)品配套使用，以及電力自動化項目改造過程中，獲得用戶廣泛好評。
我公司采用了業(yè)內(nèi)先進(jìn)的GPRS物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、及主研制的網(wǎng)口、光釬WIFI技術(shù)，與國內(nèi)多家電表廠家合作推出了基于智能電表遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)，有著性能可靠、運行費用低廉、功能齊全的優(yōu)點。已經(jīng)在國內(nèi)多家大型企業(yè)和房地產(chǎn)開發(fā)公司開通運行，反映良好。
第二部分 項目分析
2.1 系統(tǒng)組成
本系統(tǒng)由水電表，云服務(wù)器，數(shù)據(jù)采集器，手機APP，網(wǎng)頁后臺，自助充值終端等組成
2.1.1 (1)電能表：通訊接口采用RS-485 串行總線標(biāo)準(zhǔn)，按照標(biāo)準(zhǔn)的DL/T645-1997,DL/T2007通訊規(guī)約通訊，支持抄表、控制和預(yù)付費功能。
(2)水表：通訊接口采用RS-485 串行總線標(biāo)準(zhǔn)，按照標(biāo)準(zhǔn)的M-BUS通訊方式通訊規(guī)約通訊，支持抄表、控制和預(yù)付費功能。
2.1.2 云服務(wù)器：阿里云服務(wù)器（Elastic Compute Service, ECS），具有自助管理、數(shù)據(jù)安全保障、自動故障恢復(fù)和防網(wǎng)絡(luò)攻擊等高級功能。集成負(fù)載均衡器后可根據(jù)用戶或電表接入數(shù)量部署多臺服務(wù)器處理（彈性伸縮），消除了單點故障提升系統(tǒng)的可用性，保證服務(wù)器穩(wěn)定、高效運行。
2.1.3 數(shù)據(jù)采集器：連接服務(wù)器和水電表的通訊模塊。由于水電表的RS-485接口無法連接遠(yuǎn)程服務(wù)器，由采集器把RS-485接口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到云服務(wù)器并將云服務(wù)器下發(fā)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到水電表RS-485接口。
2.1.4 手機客戶端應(yīng)用（APP）：分Android （安卓） 和 iPhone （蘋果） 端。（1）實時在線查詢當(dāng)前電量，歷史電量。
（2）實時查詢當(dāng)前剩余金額，歷史水電使用金額。
（3）在線拉合閘。
（4）欠費提醒，支付寶在線充值。用戶充值成功后實時收到短信通知提醒，客戶端推送充值成功信息。
（5）用戶充值金額可實時到賬企業(yè)支付寶或微信公眾號賬戶，申請過程簡單，有經(jīng)營執(zhí)照即可申請。
（6）APP實名驗證，只需輸入一次實名信息即可綁定賬戶。身份證號+手機驗證碼實名驗證，保證賬戶安全，信息無泄漏。
（7）騰訊應(yīng)用寶等各大商店可下載或掃描二維碼下載。一次安裝，后期自動升級。
（8）移動終端和服務(wù)器平臺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。
（9）用戶界面簡潔，操作簡單，使用方便。
2.1.5 后臺管理：基于WEB云服務(wù)器，安全可靠，運行和處理速度快 ，功能豐富完善。
（1） 網(wǎng)頁版后臺管理系統(tǒng)，無須安裝軟件有瀏覽器就能隨時隨地登錄后臺管理。不限終端，Windows、Mac、Linux、Android、iPhone 一個賬號全部解決。
（2）采集器和水電表設(shè)備管理，查看采集器在線狀態(tài)，上線/離線時間，在線時間統(tǒng)計，電能表通訊狀態(tài)查詢等。
（3）管理員賬戶添加、刪除、權(quán)限修改、禁用啟用。記錄管理員登錄時間、IP、地理位置、線路等。
（4）設(shè)置水電表的參數(shù)、管理用戶檔案、水價電價檔案。
（5）支持抄有功電能、無功電能、電壓、電流、有功功率、無功功率、電價、報警金額，水表使用量，水表剩余金額 等數(shù)據(jù)。支持DL/T645全部抄表協(xié)議。
（6）支持定時抄表，可精確到任何一只表。定時功能支持cron表達(dá)式指定時間抄表、間隔時間抄表、工作日抄表、結(jié)算日抄表等，滿足任何定時抄表需求。
（7）所有抄表數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、查詢、備份、報表生成、導(dǎo)出到Excel。
（8）預(yù)付費水電表在線開戶，充值，發(fā)票打印。
（9）非預(yù)付費水電表每月結(jié)算繳費單打印，發(fā)送短信通知。
（10）實時查詢App或自助充值終端訂單支付記錄，充值記錄，對賬單下載。
（11）查詢短信發(fā)送記錄。
（12）自助充值終端在線狀態(tài)查看、遠(yuǎn)程授權(quán)、取消授權(quán)、遠(yuǎn)程截圖、遠(yuǎn)程關(guān)機、遠(yuǎn)程重啟等操作。
（13）歷史數(shù)據(jù)查詢
（14）系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份、存檔和下載。
（15）遠(yuǎn)程控制斷電、合閘等功能。
2.1.6 自助充值終端：
自助充值終端具有自助充值、查詢、打印以及智能管理功能，具備24小時無人值守的自助服務(wù)特性，大限度的拓寬了業(yè)務(wù)辦理渠道、業(yè)務(wù)場所及大程度的人性化服務(wù)，高端、大氣、上檔次。
功能：
（1） 24小時無終端服務(wù)。主要功能支持信息查詢、在線充值、刷卡充值，主界面帶時鐘、日歷、節(jié)日、農(nóng)歷等展示。
（2） 信息查詢：可在線查詢電能表用電量和剩余金額（實時從電能表讀?。?。
（3） 在線充值：采用支付寶、微信二維碼收款，自助打印票據(jù)。用戶充值金額直接實時下發(fā)到電能表，所有過程后臺可查詢。
（4） 刷卡充值：適用于射頻卡電能表，電能表無須接入云服務(wù)器通訊。采用支付寶、微信二維碼收款，自助打印票據(jù)。充值到用戶卡中刷卡完成充值操作，后臺可查詢記錄。
（5） WEB后臺遠(yuǎn)程授權(quán)、遠(yuǎn)程查看屏幕、遠(yuǎn)程控制關(guān)機、重啟。遠(yuǎn)程修改主界面展示信息（包括公司、Logo、公司介紹、溫馨提示等）。
（6）與支付寶和微信官方簽約后即可實時收款到指定賬戶，簽約過程簡單快速。
（7）終端和服務(wù)器之間采用加密協(xié)議傳輸，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。
（8） 可播放多媒體文件、廣告投放。
第三部分 系統(tǒng)架構(gòu)
系統(tǒng)基本框架以云服務(wù)器為核心。主要分為兩個部分，電能表與采集器通訊方案和云服務(wù)應(yīng)用方案
3.1 電能表與服務(wù)器通訊方案：
電能表本身不具備物聯(lián)網(wǎng)通訊能力，行業(yè)內(nèi)通過在一定范圍內(nèi)布置采集器，將多只電能表數(shù)據(jù)采集到一臺采集器后發(fā)送給云端服務(wù)器。
整體方案如下圖所示：
3.1.1 采集器與水電表通訊。
本公司根據(jù)不同的業(yè)務(wù)場景和使用需求提供了三種數(shù)據(jù)采集方案，系統(tǒng)支持同時使用任意一種或多種組合方案，不同方案對比如下表：
3.1.2 采集器與服務(wù)器通訊：
采集器在整個流程中起的是數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)/中繼的作用，它一端連接物聯(lián)網(wǎng)終端節(jié)點，在計算機網(wǎng)絡(luò)中僅使用OSI模型中使用數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。采集器另一端連接服務(wù)器節(jié)點，使用傳輸層協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。采集器接收服務(wù)器端指令轉(zhuǎn)發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)終端并將物聯(lián)網(wǎng)終端的響應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)回服務(wù)器。
本公司根據(jù)不同的業(yè)務(wù)場景和使用需求提供了三種數(shù)據(jù)傳輸方案，系統(tǒng)支持同時使用任意一種或多種組合方案，不同方案對比如下表：
備注：
OSI是一個開放性的通信系統(tǒng)互連參考模型，他是一個定義得非常好的協(xié)議規(guī)范。OSI模型有7層結(jié)構(gòu)，每層都可以有幾個子層。 OSI的7層從上到下分別是 7 應(yīng)用層 6 表示層 5 會話層 4 傳輸層 3 網(wǎng)絡(luò)層 2 數(shù)據(jù)鏈路層 1 物理層 ；其中高層（即7、6、5、4層）定義了應(yīng)用程序的功能，下面3層（即3、2、1層）主要面向通過網(wǎng)絡(luò)的端到端的數(shù)據(jù)流。
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