移动基站机房GPRS电力无线远程抄表能耗综合管理监控系统

一、概述：
    一直以来对移动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的。
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
    基站内采用三相供电，有时会出现缺相、三相不平衡、电压偏差超标甚至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、非电力供电基站电费失真
    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、人工发电时长统计管理混乱
    过去，每个基站的常规用电数量、基站突发性断电人工发电时长及电费等数据都靠人工进行统计，其最大的弊病是方法落后、统计随意性大和数据不精确。随着基站代维方式的引进，代维单位到基站发电的次数、发电起始时间、人工发电总时长及该支付给代维单位的路费、人工发电费等数据无法核实，造成很大浪费。
4、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。
5、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。
6、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。
7、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。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、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。
8、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。
9、投资兴建远程供电监控系统是非常必要的
    现阶段公司存在的上述问题，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。

安装远程供电监控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
对于停电情况必须及时报警，这样才能及时检修排除供电故障，提高管理水平。
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 合理安排IC卡充值时间和金额；
④ 及时发现偷电行为，减少不正常支出；
⑤ 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。
⑥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
    移动公司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。以证明尽管这些技术是高新技术但均为经过市场验证和多年使用的成熟的技术。
1）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。用在移动基站的电能监控方面最为合适。
2）远程数据传输技术和设备
     移动公司拥有自己的通讯资源，而且是最先进的无线网络通讯资源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。
3）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。
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，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，以短信方式按下列格式:
     “* * *用户：* * *基站本月抄表数* * *、本月用电数* * *、本月电费* * *,我公司将于**日前将款汇到您帐上，请核对查收。”
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。

二、系统组成：

 
                              (系统拓扑图)

系统建设内容
1.电表改造采用带有RS485通讯接口的电子式电能表。(建议使用瑞申定制的基站专用智能电表) 。
2．建设以市局为中心各县局设工作站的能耗管理系统主站。
3．各基站安装机房用电管理终端（RS5011G）完成对各基站电表的抄收。
移动基站用电信息采集管理系统的技术实现
1.设计方案
1)采用带有RS485接口的电度表作为基础的数据采集装置
2)采用GPRS网络作为远程数据传输网络
3)由RS5011G电力远程抄表终端组成移动基站用电信息采集管理系统
4)采用始终在线的模式，提高系统的实时性
5)采用专业的量身定做的系统软件
6)采用基站主动报警和中央监控室抄表相结合的运行模式
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RS5011G和若干台多功能电表。用RS485两芯双绞线将多台电表与RS5011G并联起来。
三相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冻结数据（所谓冻结数据是指特定时刻电表记录先来的用电数据，无论何时抄表都是那个时刻的数据，而不是实时数据。这样就可以有准确的时间间隔。如从23日用电量就是从23日零点到23日24点的用电量。）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抄表，抄录每日的电能用量数据和分相平均功率、室内温度，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。
根据技术交流的情况，确定需要保留电业局安装的电表。那么，就需要将监控用的电能表与电业局安装的电能表串联起来。当然这样的安装方式两台电表之间会有计量误差。
基站电能监测设备由若干个多功能电表和一个远程监测终端组成。多功能电表串联安装在电业局电表的后面，终端与监控电表通过RS485总线连接起来。终端从监测电表中获取数据，发送到服务器。
终端内自带紧急备用电池，当停电情况发生时，由备用电池供电及时将停电信号发送出去，发送完毕，终端自动进入休眠状态。因为已经停电也无须再采集数据了。当市电来电时，终端启动，并立即向系统发送来电信号。通知系统供电已经恢复正常。

三、系统软件：
1、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。
                          
2、设备管理
（1）基站信管理包括：基站名称、基站地址、行政地区、部门、基站添加时间等信息管理。
 
                             
（2）抄表终端管理包括：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。
 
                             
（3）电表管理包括：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。
 
                           
（4）定时抄表设置：1个终端可以同时连接4台电表，可对每台电表的4个电表参数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。
 
                          
3、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。
 
                           
4、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理机房故障。
 
                             
5、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。
 
                              
6、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。
 
                          
四、系统的功能与特点：
1．安全可靠：安全性由三方面构成：
1）ORACLE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；
2）    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。
3）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。
2．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。
3．抄表速度快：抄表快、数据准确，抄表时PC机只读采集器的数据，数据传输采用1200波特率，传输速度快，并对每个数据块都有效验码，保证了传输的准确性。
4.广播对时功能：该功能使得系统中的所有电能表的时间基准与PC机保持一致，对时成功后，由电池供电的电能表内部时钟，不再需要PC机的干预。因此，只要保证在对时时刻，PC机的时间是正确的，以后在运行的过程中，改变PC机的时钟并不会影响电能表的时间。
5．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。
6.电量冻结功能：可以方便地定义总表，安装和删除总表，给总表分配分表。通过安装适当的总表，结合抄冻结数据功能，就可得某一特定的时刻的总表读数，各分表的读数（由此得到读数和），就可以计算出某部分电路的电能损耗，为确定电费提供依据。
7.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。
8.设备管理功能，如告警：开箱告警、停电告警、逆相告警、超温告警、过载告警、倾斜或移动报警等；控制：对欠费用户进行拉闸等。并提供停电数据保护功能，在停电48--72小时内仍可抄表和监控。本系统结合移动公司的短信平台，在告警时，可根据具体内容发短信给相关的管理人员。

五、总结：
    对于移动公司来说，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。利用厦门瑞申RS5011G远程抄表一体化终端进行监控,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。