敖俊成 劉玉娥 劉海云

摘 ?要：基于短信控制的智能電壓監(jiān)測(cè)裝置不僅支持一般智能電壓監(jiān)測(cè)裝置的大屏幕顯示、低功耗、強(qiáng)弱電端子分開(kāi)布置、大容量存儲(chǔ)單元、時(shí)鐘精度高、多種通信方式和安全可靠等技術(shù)特點(diǎn)，還支持通過(guò)手機(jī)短信或手機(jī)APP對(duì)裝置進(jìn)行控制。用戶(hù)安裝部署裝置時(shí)，無(wú)需再通過(guò)裝置界面，一臺(tái)一臺(tái)地用按鍵配置主站地址等初始信息，只需安裝完成后確認(rèn)裝置已上電，然后通過(guò)手機(jī)APP批量發(fā)送短信設(shè)置裝置初始信息。極大地提高了電壓監(jiān)測(cè)裝置的安裝部署效率，并且當(dāng)以后裝置與主站連接異常時(shí)，也不用再跑去現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)，通過(guò)短信即可查看裝置問(wèn)題和操作修復(fù)裝置連接問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：智能電壓監(jiān)測(cè)裝置;短信;手機(jī)APP;GPRS;遠(yuǎn)程控制

中圖分類(lèi)號(hào)：TM764 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）16-0019-03

Abstract：Based on SMS control intelligent voltage monitoring device not only support the general intelligent voltage monitoring device of large screen display，low power consumption，strong or weak electric terminal layout，large capacity storage unit，separate clock accuracy is high，the variety of modes of communication and safe and reliable technical characteristics，such as also support via mobile SMS or phone APP to control the device. When users install the deployment device，they do not need to go through the device interface，and configure the initial information such as the address of the main station one by one with keys. They only need to confirm that the device has been powered up after installation，and then send mass SMS messages through the mobile APP to set the initial information of the device. It greatly improves the installation and deployment efficiency of voltage monitoring device，and in the future，when the connection between the device and the main station is abnormal，there is no need to go to the site for maintenance，and the device problems can be checked and fixed by SMS.

Keywords：intelligent voltage monitoring device;SMS;mobile phone APP;GPRS;remote control

0 ?引 ?言

隨著用戶(hù)對(duì)電壓質(zhì)量和供電可靠性的要求提高，電壓監(jiān)測(cè)裝置的安裝數(shù)量在逐步地提高，安裝范圍也由中心城市擴(kuò)張到了偏遠(yuǎn)地區(qū)。傳統(tǒng)的依賴(lài)人工抄表的電壓監(jiān)測(cè)裝置逐漸被新型的智能電壓監(jiān)測(cè)裝置所替代，目前市面上大多的智能電壓監(jiān)測(cè)裝置都集成了以太網(wǎng)模塊或GPRS通信模塊，可以通過(guò)電力系統(tǒng)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)或4G專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)將裝置的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送至遠(yuǎn)程主站進(jìn)行查看和分析。但是如果裝置無(wú)法連接到主站，就只能派專(zhuān)人到裝置現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查問(wèn)題。本文設(shè)計(jì)的電壓監(jiān)測(cè)裝置是在智能電壓監(jiān)測(cè)裝置的基礎(chǔ)上，添加了GSM短信通信功能，可以通過(guò)手機(jī)隨時(shí)隨地查看監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和控制裝置運(yùn)行狀態(tài)，能夠及時(shí)地發(fā)出裝置異常通知，便于用戶(hù)快速定位和解決問(wèn)題。

1 ?硬件設(shè)計(jì)

如圖1所示，裝置采用了模塊化設(shè)計(jì)，各個(gè)模塊都可以靈活地拆卸和安裝，方便長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后某個(gè)模塊發(fā)生運(yùn)行異常時(shí)，只需要更換異常的模塊，而不需要將整個(gè)裝置送回廠(chǎng)家維修。裝置配備顯示屏和按鍵，可以直接查看裝置統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和進(jìn)行裝置配置等操作。支持USB接口，直接可以插入U(xiǎn)盤(pán)對(duì)裝置固件進(jìn)行升級(jí)。并且裝置配有備用電池，如果遇到突發(fā)停電的情況，備用電池可以讓裝置繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，及時(shí)保存數(shù)據(jù)防止丟失，并將事件等信息上送至遠(yuǎn)程主站。

1.1 ?測(cè)量精度

裝置滿(mǎn)足在被監(jiān)測(cè)額定電壓±20%的范圍內(nèi)，電壓測(cè)量誤差不超過(guò)±0.5%;超出電壓誤差范圍為±20%，電壓測(cè)量誤差不超過(guò)±1%;在被監(jiān)測(cè)額定電壓±20%范圍內(nèi)，綜合測(cè)量誤差rc≤±0.5%。

1.2 ?時(shí)鐘精度

采用RTC時(shí)鐘芯片，配有獨(dú)立紐扣電池，可以讓RTC連續(xù)運(yùn)行5年以上。時(shí)鐘保證在-20～+60℃的溫度范圍內(nèi)，精度≤±1s/天。當(dāng)裝置采用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)，對(duì)時(shí)誤差小于1s;采用以太網(wǎng)校時(shí)，對(duì)時(shí)誤差小于10ms。

1.3 ?多種通信方式

支持GPRS、短信、紅外無(wú)線(xiàn)通信方式，也支持以太網(wǎng)、RS232串口等有線(xiàn)通信方式。用戶(hù)可以靈活地選擇適合的通信方式。

1.4 ?可靠性

裝置的平均無(wú)故障工作時(shí)間大于50000h，年可用率大于99.99%;裝置具備自測(cè)試、自診斷功能，配置了軟硬件雙重看門(mén)狗，一旦發(fā)生軟件運(yùn)行紊亂或硬件異常，能在60s內(nèi)重新復(fù)位，并不會(huì)丟失存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。

2 ?軟件設(shè)計(jì)

2.1 ?顯示功能

（1）電壓監(jiān)測(cè)裝置可以顯示3路實(shí)時(shí)電壓值，刷新周期為2s;（2）可查詢(xún)整定的電壓上下限值、月統(tǒng)計(jì)結(jié)算日等數(shù)據(jù);（3）可顯示裝置生產(chǎn)序列號(hào)以及通信地址、APN、IP地址、GPRS信號(hào)等通信信息;（4）顯示實(shí)時(shí)時(shí)間，包括年、月、日、時(shí)、分、秒;（5）可查詢(xún)最近256條告警事件信息;（6）可顯示按日或月統(tǒng)計(jì)的電壓合格率、合格累計(jì)時(shí)間、電壓越限率、最大最小值出現(xiàn)時(shí)刻等;（7）能夠執(zhí)行和查看裝置自檢結(jié)果信息。

2.2 ?數(shù)據(jù)采集統(tǒng)計(jì)

（1）以1min作為一個(gè)統(tǒng)計(jì)單元，取0秒時(shí)刻開(kāi)始的1min內(nèi)U1s的均方根值，不足1min的值不進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算;（2）電壓監(jiān)測(cè)裝置按照整定電壓上、下限值，根據(jù)1min平均值，統(tǒng)計(jì)當(dāng)前（小于1日）及上日的電壓監(jiān)測(cè)總時(shí)間、電壓越上限累計(jì)時(shí)間、電壓越下限累計(jì)時(shí)間、電壓合格率、電壓越上限率、電壓越下限率、最大與最小電壓值及出現(xiàn)時(shí)刻;統(tǒng)計(jì)當(dāng)月及上月的電壓監(jiān)測(cè)總時(shí)間、電壓越上限累計(jì)時(shí)間、電壓越下限累計(jì)時(shí)間、電壓合格率、電壓越上限率、電壓越下限率、月平均電壓、最大與最小電壓值及出現(xiàn)時(shí)刻、停電次數(shù)及停電時(shí)間;（3）最大電壓和最小電壓為統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)1min電壓有效值的最大值和最小值，其時(shí)刻精確到分鐘，如2014年01月01日01時(shí)01分。

2.3 ?數(shù)據(jù)上送

電壓監(jiān)測(cè)裝置支持通過(guò)以太網(wǎng)或GPRS網(wǎng)絡(luò)與電網(wǎng)服務(wù)器主站建立長(zhǎng)連接，實(shí)時(shí)上送分鐘監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、事件和日、月統(tǒng)計(jì)信息。同時(shí)隨時(shí)響應(yīng)主站的數(shù)據(jù)召喚，包括分鐘監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、事件記錄、裝置參數(shù)配置信息等。

2.4 ?短信控制

部署安裝電壓監(jiān)測(cè)裝置后需要對(duì)裝置參數(shù)進(jìn)行初始化配置，確保裝置能正常與電網(wǎng)服務(wù)器主站連接，如果需要部署上千臺(tái)裝置，一臺(tái)一臺(tái)設(shè)備按鍵去操作配置，這將是一個(gè)浩大的工程，而且容易出錯(cuò)。為了使在裝置與服務(wù)器主站通信成功之前，能快速、批量化地對(duì)裝置進(jìn)行配置部署，以及方便以后維護(hù)修改，本電壓監(jiān)測(cè)裝置設(shè)計(jì)了短信通信控制功能，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D2所示。

本裝置采用的GPRS模塊支持短信收發(fā)功能，只要裝置上電、GPRS信號(hào)正常，就可以通過(guò)短信指令進(jìn)行控制。

可以開(kāi)啟電壓監(jiān)測(cè)裝置異常事件短信通知功能，當(dāng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)停電或者與主站連接異常時(shí)，可發(fā)送通知短信給綁定的監(jiān)控手機(jī)，方便用戶(hù)快速定位解決問(wèn)題。

短信協(xié)議指令設(shè)計(jì)如表1所示，短信格式設(shè)計(jì)如下：（1）獲取參數(shù)時(shí)發(fā)送“指令”字符串;（2）設(shè)置參數(shù)時(shí)發(fā)送“指令：參數(shù)值”字符串。

2.5 ?手機(jī)APP

由于電壓監(jiān)測(cè)裝置可能部署很多臺(tái)，每一臺(tái)裝置都插有一張SIM卡，有一個(gè)獨(dú)立的手機(jī)號(hào)碼，因此需要對(duì)這些手機(jī)號(hào)碼進(jìn)行集中管理。同時(shí)由于短信指令較多，難以記憶和編輯。本電壓監(jiān)測(cè)裝置設(shè)計(jì)了手機(jī)APP，通過(guò)界面化的功能來(lái)對(duì)電壓監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行操作，用戶(hù)無(wú)需手動(dòng)編輯短信指令，只需按APP界面操作即可發(fā)送對(duì)應(yīng)的短信給裝置，并且將裝置回復(fù)的短信解析并呈現(xiàn)在APP界面中。手機(jī)APP支持批量導(dǎo)入和導(dǎo)出裝置手機(jī)號(hào)碼的功能，可以將號(hào)碼進(jìn)行分區(qū)域管理，添加裝置位置等信息，同時(shí)可以對(duì)批量的電壓監(jiān)測(cè)裝置發(fā)送短信進(jìn)行操作。

電壓監(jiān)測(cè)裝置手機(jī)APP主要功能如下：（1）裝置手機(jī)號(hào)管理。增刪查改設(shè)備綁定的手機(jī)號(hào)碼，可編輯手機(jī)號(hào)對(duì)應(yīng)的設(shè)備名和地理位置等信息;支持從文件批量導(dǎo)入和導(dǎo)出手機(jī)號(hào)碼及相關(guān)信息;（2）查詢(xún)裝置實(shí)時(shí)電壓值。查詢(xún)電壓監(jiān)測(cè)裝置三路實(shí)時(shí)電壓值，可手動(dòng)刷新查詢(xún)，也可設(shè)置間隔時(shí)間自動(dòng)查詢(xún);（3）查詢(xún)裝置基本信息?？梢园l(fā)送一條短信同時(shí)查詢(xún)?cè)O(shè)備型號(hào)、軟件版本、硬件版本、通信規(guī)約版本、生產(chǎn)廠(chǎng)家、生產(chǎn)日期、出廠(chǎng)編號(hào)等基本信息;（4）查詢(xún)和配置裝置參數(shù)信息。手機(jī)APP界面分類(lèi)列出所有設(shè)備可配置的參數(shù)，包括通信參數(shù)、電壓參數(shù)、統(tǒng)計(jì)參數(shù)、設(shè)備參數(shù)，用戶(hù)可以對(duì)某一類(lèi)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一查詢(xún)和修改;（5）執(zhí)行裝置維護(hù)功能。通過(guò)用戶(hù)點(diǎn)擊功能按鈕，執(zhí)行裝置復(fù)位、清除統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、恢復(fù)出廠(chǎng)設(shè)置等操作。由于維護(hù)功能會(huì)影響到電壓監(jiān)測(cè)裝置正常運(yùn)行，需謹(jǐn)慎操作，因此設(shè)計(jì)了權(quán)限密碼，用戶(hù)只有輸入了正確的密碼，才能執(zhí)行維護(hù)操作。

3 ?結(jié) ?論

基于短信控制的智能電壓監(jiān)測(cè)裝置不僅符合《DL/T 500-2009 電壓監(jiān)測(cè)儀使用技術(shù)條件》電網(wǎng)招標(biāo)要求，而且通過(guò)一部手機(jī)就能隨時(shí)隨地對(duì)電壓監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行完全的操控，更能滿(mǎn)足目前用戶(hù)的使用體驗(yàn)。短信通信的加入，減少了用戶(hù)跑現(xiàn)場(chǎng)的次數(shù)，極大地節(jié)約了電壓監(jiān)測(cè)裝置維護(hù)成本。

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作者簡(jiǎn)介：敖俊成（1989.11-），男，漢族，四川廣安人，軟件工程師，本科，研究方向：嵌入式開(kāi)發(fā)、電能質(zhì)量;劉玉娥（1990.08-），女，漢族，甘肅張掖人，測(cè)試工程師，本科，研究方向：嵌入式測(cè)試、電能質(zhì)量;劉海云（1991.04-），男，漢族，甘肅蘭州人，軟件工程師，本科，研究方向：嵌入式開(kāi)發(fā)、電能質(zhì)量。