智慧電錶遠端管理

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資料進行測算分析，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慧表的改革。中國政府也於日前宣佈了高規格的智慧電網計劃。這些計劃將給智慧電錶行業帶來前所未有的發展契機。
智慧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。如果使用者家中有數字工具可控制電能使用量，則在用電高峰時期輸電網的最大負荷就可減少高達15%，未來20年裡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。
廈門才茂通訊科技有限公司和系統整合商合作開發的基於無線網路技術的用電管理系統。它由智慧電錶、DTU、採集器及中心伺服器組成。採集器實時採集使用者的用電資料，通過無線網路把資料彙集到伺服器。

資料中心主站

（01）智慧電錶系統的管理計算機（伺服器或PC機）稱為主站，主站通過寬頻網路與終端DTU相連。中心提供網際網路IP地址及網際網路出口（埠）。

（02）中心條件首先用一臺能上網的PC機，條件必須能讓外網訪問的到，如執行中心軟體的PC機在局域網裡面，那要在區域網路由器做埠對映到本機PC，等這些條件具備之後在本機執行一箇中心DEMO，開放一個埠，執行軟體等待DTU的連線。

（03）系統軟體管理系統的核心部分是系統軟體，它遵循DL/T645部標通訊規約，並有擴充套件性。管理軟體系統資料庫為ORACLE資料庫，運行於WIN98/2000/XP、NT的作業系統，易於使用。軟體所能管理的使用者數量沒有限制。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資料庫是大型的、多使用者的資料庫，它的安全性高，允許多使用者同時使用同一資料庫而不會破壞完整性，用它來做抄表系統的資料引擎可以保證資料的安全；第二，系統對使用者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資料庫和硬體設定。第三，防火牆功能及完善的資料備份功能，防備系統受到人為的惡意攻擊，資料備份功能確保在硬體系統故障時，也能隨時在新的硬體裝置上資料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，設定硬體，改變執行引數操作等及操作者，操作時間，凡是改變資料庫的操作都被記錄下來。(三) 抄錶速度快：抄錶快、資料準確，抄表時PC機只讀採集器的資料，資料傳輸採用1200波特率，傳輸速度快，並對每個資料塊都有效驗碼，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，以後在執行的過程中，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：按照設定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資料。對於抄不上資料，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，結合抄凍結資料功能，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，統一抄錄一次電費資料。當確保資料庫內的資料反映最近的電錶讀數後，利用程式中的功能自動計算出當月用電量和電費。交納電費時，只需輸入使用者號，當月用電量和電費由程式填寫。每筆電費都有詳細記錄，便於對帳。(八) 裝置管理功能，如告警：開箱告警、停電告警、逆相告警、超溫告警、過載告警、傾斜或移動報警等；控制：對欠費使用者進行拉閘等。並提供停電資料保護功能，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簡訊平臺，在告警時，可根據具體內容發簡訊給相關的管理人員。本系統適應範圍廣泛，單相版的軟體可用於小區管理，網路版的軟體可用於供電公司實現一座城市或地區的用電管理。

終端裝置

（01）才茂通訊CM3160P/CM3160EP DTU採用高效能工業級嵌入式處理器，以實時作業系統為軟體支撐平臺,超大記憶體,內嵌自主智慧財產權的TCP/IP協議棧。為使用者提供高速，穩定可靠，資料終端永遠線上，多種協議轉換的虛擬專用網路。針對網路流量控制的使用者，產品支援語音，簡訊，資料觸發上線以及超時自動斷線的功能。同時也支援雙資料中心備份，以及多資料中心同步接收資料等功能。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的無線模組的連結方式，提高了產品的穩定性，軟體、硬體和配置軟體和原來完全相容。

分組網實施

（01）方案一：中心採用ADSL等INTELNET公網連線，採用公網固定IP服務的。此種方案先向INTERNET運營商申請ADSL等寬頻業務，中心有公網固定IP的。DTU直接向中心發起連線。執行可靠穩定，推薦此種方案。

（02）方案二：中心採用ADSL等INTELNET公網連線，採用公網動態IP+DNS解析服務的。客戶先與DNS服務商聯絡開通動態域名，DTU先採用域名定址方式連線DNS伺服器，再由DNS伺服器找到中心公網動態IP，建立連線。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伺服器的穩定，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客戶中心通過一條2M APN專線接入移動公司GPRS網路，雙方互聯路由器之間採用私有固定IP地址進行廣域連線，在GGSN與移動公司互聯路由器之間採用GRE隧道。客戶分配專用的APN，普通使用者不得申請該APN。用於GPRS專網的SIM卡才能進入專網APN，防止其他非法使用者的進入。使用者在內部建立RADIUS伺服器，作為內部使用者接入的遠端認證伺服器（或在APN路由器內，啟用路由器本地認證功能）。只有通過認證的使用者才允許接入，用以保證使用者內部安全。使用者在內部建立DHCP伺服器（或在APN路由器內，啟用DHCP功能），為通過認證的使用者分配使用者內部地址。移動終端和伺服器平臺之間採用端到端加密，避免資訊在整個傳輸過程中可能的洩漏。雙方採用防火牆進行隔離，並在防火牆上進行IP地址和埠過濾。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、資料點比較多、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入伺服器平臺的流程為：1）使用者發出GPRS登入請求，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伺服器發出查詢請求，找到與企業伺服器平臺連線的GGSN，並將使用者請求通過GTP隧道封裝送給GGSN；3）GGSN將使用者認證資訊（包括手機號碼、使用者賬號、密碼等）通過專線送至Radius進行認證；4）Radius認證伺服器看到手機號等認證資訊，確認是合法使用者發來的請求，向DHCP伺服器請求分配使用者地址；5）Radius認證通過後，由Radius向GGSN傳送攜帶使用者地址的確認資訊；6）使用者得到了IP地址，就可以攜帶資料包，對GPRS專網系統資訊查詢和業務處理平臺進行訪問。

（05）IP過濾技術由於監控中心服務於GPRS子網使用者，所有訪問客戶的IP必為GPRS子網內的IP，即所有的使用者必須通過VPDN才可能訪問該伺服器。因此，我們在系統中採用了IP過濾技術，對所有接受的資料包進行過濾，拋棄掉所有的非法IP資料報。這一過程就好像將系統置身於CMNET的防火牆保護之下，所有的非法使用者只有先穿過了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網路來說，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網段使用者的侵襲，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偽裝技術的非法使用者則無法識別。由於該系統是專業化的服務系統，訪問客戶是預先確定的，利用這一特點，我們在系統中採用了使用者ID和密碼驗證技術，系統中儲存了有所客戶端的MAC地址以及密碼，對通過了IP過濾的資料包，再驗證其ID號和密碼。對於該系統以外的非法使用者，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）資料安全加密通道系統採用標準的SSL資料安全通訊協議在客戶端和伺服器端建立加密資料通道，保證私有資料傳輸的安全性；系統在應用層植入高可靠性的加密演算法，使得資料在任何網路出錯時都可以得到保證的高可靠性；採用MD5演算法產生“報文摘要”已實現對所有傳送報文的數字簽名，保證了資料傳輸過程中的完整性，防止資料被篡改。

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資料，在實時性、準確性和應用性等方面都存在諸多不足之處。智慧電錶是公用事業改革的一部分內容，利用現代通訊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。智慧表系統可自我管理，不需要派專人抄表或者派專人管理某處房子的電源系統。智慧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/登出方面，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入伺服器平臺的流程為： 1）使用者發出GPRS登入請求，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伺服器發出查詢請求，找到與企業伺服器平臺連線的GGSN，並將使用者請求通過GTP隧道封裝送給GGSN； 3）GGSN將使用者認證資訊（包括手機號碼、使用者賬號、密碼等）通過專線送至Radius進行認證； 4）Radius認證伺服器看到手機號等認證資訊，確認是合法使用者發來的請求，向DHCP伺服器請求分配使用者地址； 5）Radius認證通過後，由Radius向GGSN傳送攜帶使用者地址的確認資訊； 6）使用者得到了IP地址，就可以攜帶資料包，對GPRS專網系統資訊查詢和業務處理平臺進行訪問。