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(jì)費(fèi)已成為電力部門關(guān)心和重視的熱點(diǎn)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(diǎn)，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(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行抄錄，但在具體應(yīng)用和項(xiàng)目實(shí)施過程中，都遇到數(shù)據(jù)抄錄不穩(wěn)定，施工困難，費(fèi)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(yùn)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(jì)數(shù)據(jù)抄錄等技術(shù)，開發(fā)設(shè)計(jì)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(jì)數(shù)據(jù)抄錄系列方案，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)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(xiàng)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(yùn)行費(fèi)用低廉、功能齊全的優(yōu)點(diǎn)。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(yùn)行，反映良好。
第二部分 項(xiàng)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(jī)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(fèi)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(fèi)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(diǎn)故障提升系統(tǒng)的可用性，保證服務(wù)器穩(wěn)定、高效運(yùn)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(jī)客戶端應(yīng)用（APP）：分Android （安卓） 和 iPhone （蘋果） 端。（1）實(shí)時(shí)在線查詢當(dāng)前電量，歷史電量。
（2）實(shí)時(shí)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(fèi)提醒，支付寶在線充值。用戶充值成功后實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(shí)名驗(yàn)證，只需輸入一次實(shí)名信息即可綁定賬戶。身份證號+手機(jī)驗(yàn)證碼實(shí)名驗(yàn)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(gè)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(yùn)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(shí)隨地登錄后臺管理。不限終端，Windows、Mac、Linux、Android、iPhone 一個(gè)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(shí)間，在線時(shí)間統(tǒng)計(jì)，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(shí)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(jià)電價(jià)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(jià)、報(bào)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(shí)抄表，可精確到任何一只表。定時(shí)功能支持cron表達(dá)式指定時(shí)間抄表、間隔時(shí)間抄表、工作日抄表、結(jié)算日抄表等，滿足任何定時(shí)抄表需求。
（7）所有抄表數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、查詢、備份、報(bào)表生成、導(dǎo)出到Excel。
（8）預(yù)付費(fèi)水電表在線開戶，充值，發(fā)票打印。
（9）非預(yù)付費(fèi)水電表每月結(jié)算繳費(fèi)單打印，發(fā)送短信通知。
（10）實(shí)時(shí)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(jī)、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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)時(shí)從電能表讀取）。
（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(shí)時(shí)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(jī)、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(shí)時(shí)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(gè)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(gè)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(shí)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(gè)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(diǎn)，在計(jì)算機(jī)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(diǎn)，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(shí)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(gè)開放性的通信系統(tǒng)互連參考模型，他是一個(gè)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(gè)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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