Tổng quan về ghi chỉ số công tơ điện tử qua mạng viễn thông GSM.

- NGUYỄN THANH TÙNG TỔNG QUAN VỀ GHI CHỈ SỐ CÔNG TƠ ĐIỆN TỬ QUA MẠNG VIỄN THÔNG GSM Chuyên ngành: Công nghệ Thông tin LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƢỜI HƢỚNG DẪN TS.
- 6 CHƢƠNG I- TỔNG QUAN VỀ GHI CHỈ SỐ CÔNG TƠ, MẠNG GSM VÀ CÔNG NGHỆ GPRS.
- Khái quát về ghi chỉ số tại Tổng công ty điện lực miền Bắc.
- Sự cần thiết đổi mới công nghệ ghi chỉ số công tơ điện tử.
- Các thành phần chính của hệ thống.
- Giải pháp công nghệ.
- Kiến trúc hệ thống GPRS chung.
- 31 CHƢƠNG II- GIẢI PHÁP ĐỌC CHỈ SỐ CÔNG TƠ TỪ XA.
- Hệ thống đọc chỉ số công tơ điện tử từ xa.
- Kiến trúc 1 điểm đo của hệ thống.
- Giới thiệu về công tơ điên tử 1pha OMNI.
- Nguyên lý đo chỉ số công tơ.
- 46 CHƢƠNG III- GIẢI PHÁP XÂY DỰNG PHẦN CỨNG HỆ THỐNG.
- 47 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGUYỄN THANH TÙNG 2 3.1.
- Hiện thực thiết kế Modem truyền dữ liệu GPRS.
- Thiết kế modem truyền dữ liệu sử dụng vi mạch SIM900.
- Hiện thực thiết kế mạch đọc dữ liệu công tơ và giao tiếp dữ liệu modem GSM 66 3.2.1.
- Lƣu đồ thuật toán phần mềm chip thiết kế thiết bị.
- Ghép nối hoàn thiện thiết bị hệ thống.
- 71 CHƢƠNG IV- THIẾT KẾ PHẦN MÊM VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG.
- Nghiên cứu về chuẩn mã hóa công tơ.
- Xây dựng chƣơng trình giao tiếp mạng và giải mã dữ liệu.
- Xây dựng chƣơng kết nối TCP/IP và kết nối thiết bị.
- Xây dựng Module giải mã công tơ.
- Ghép nối và chạy thử hệ thống.
- Hà nội, Ngày 10 Tháng 03 Năm 2014 Tác giả luận văn Nguyễn Thanh Tùng LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGUYỄN THANH TÙNG 4 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng luận văn thạc sĩ kỹ thuật đề tài: “Tổng quan về ghi chỉ số công tơ điện tử qua mạng viễn thông GSM” là công trình nghiên cứu của riêng tôi dƣới sự hƣớng dẫn của TS.
- Hà nội, Ngày 10 Tháng 03 Năm 2014 Tác giả luận văn Nguyễn Thanh Tùng LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGUYỄN THANH TÙNG 5 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ khối của 1 hệ thống GSM Hình 1.2: Hệ thống chuyển mạch Hình 1.3: Phân hệ trạm gốc BSS Hình 1.4 : cấu trúc GPRS đƣợc phát triển dựa trên mạng GSM.
- Hình 2.1 : Sơ đồ hệ thống đọc chỉ số công tơ từ xa qua Modem quay số Hình 2.2: Sơ đồ đi dây hệ thống đọc chỉ số công tơ từ xa qua Modem quay số Hình 2.3 : Công tơ điện tử 1 pha MONI Hình 2.4: Sơ đồ mạch công tơ điện tử 1 pha OMNI Hình 3.1: Chuẩn giao tiếp truyền thông RS232 Hình 3.2: kiểu truyền cân bằng 2 dây.
- Hình 3.3: tín hiêu trên 2 dây của hệ thống cân bằng.
- Hình 3.4: Cặp dây xoắn trong RS485 Hình 3.5: Vi mạch SIM900 của hãng SIMCOM Hình 3.6: Sơ đồ khối Modem GPRS Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý Modem GPRS Hình 3.8: Sơ đồ kết nối hệ thống tự động đọc và truyền dữ liệu công tơ điện tử một pha OMNI từ xa Hình 3.9: Sơ đồ chân của ATmega 128 Hình 3.10: Hệ thống đọc và truyền dữ liệu công tơ điện tử một pha OMNI LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGUYỄN THANH TÙNG 6 ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, ở Tổng công ty Điện lực Miền Bắc việc đo đếm điện năng sử dụng điện vẫn chủ yếu dùng loại thiết bị là công tơ cơ.
- Công tơ cơ hoạt động độc lập không thể tƣơng tác đƣợc với các thiết bị khác.
- Việc thay thế bằng một hệ thống mới, nhằm nâng cao độ chính xác và hiệu quả kinh tế cũng không thể thực hiện trong thời gian ngắn.
- Nhƣ vậy, cần có giải pháp hỗ trợ và cải thiện khâu thu thập chỉ số tiêu thụ điện năng từ các công tơ cơ sang các cong tơ điện tử.
- Luận văn đƣợc tổ chức thành các chƣơng nhƣ sau: Chƣơng 1: Tổng quan về ghi chỉ số công tơ, mạng GSM và công nghệ GPRS.
- Khái quát công tác ghi chỉ số công tơ và nêu lên thực trạng cần phải đổi mới công nghệ.
- Chƣơng này cũng đã tổng quan về mạng viễn thông di động GSM sử dụng công nghệ GPRS và giao thức mạng TCP/IP.
- Những hiểu biết này sẽ đƣợc sử dụng làm tiền đề cho giải pháp đọc chỉ số công tơ qua mạng GSM Chƣơng 2: Giải pháp đọc chỉ số công tơ rừ xa.
- LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGUYỄN THANH TÙNG 7 Trình bày chi tiết về giải pháp đọc chỉ số công tơ từ xa.
- Những hiểu biết về hệ thống đọc chỉ số công tơ từ xa và các đặc điểm phần cứng, phần mềm là tiền đề cho việc nghiên cứu giải pháp đọc chỉ số công tơ từ xa thông qua thiết kế modem truyền dữ liệu GPRS Chƣơng 3: Giải pháp xây dựng phần cứng hệ thống.
- Thực hiện thiết kế modem GPRS phục vụ cho công tác ghi chỉ số công tơ tự động từ xa.
- Modem này đƣợc thiết kế dƣới dạng một mô đun có thể lắp thêm vào công tơ điện tử, thực hiện truyền thông với công tơ qua giao tiếp RS232/485.
- Modem này cho phép truyền dữ liệu đọc chỉ số công tơ một cách tự động qua mạng GSM.
- Phần cứng của hệ thống cũng đã đƣợc thử nghiệm thực tế tại một số công tơ điện tử trên một số điểm thuộc hệ thống của công ty điện lực Miền Bắc.
- Chƣơng 4: Thiết kế phần mềm và thử nghiệm hệ thống.
- Sau khi thiết kế và chế tạo Modem GPRS đã đƣợc thử nghiệm tại điểm tại Công ty Công nghệ thông tin Điện lực Miền Bắc.
- Với thử nghiệm kết nối thành công và phƣơng án hệ thống giao tiếp với ngƣời sử dụng đƣợc chọn là giao tiếp qua Internet.
- Cách thực hiện này cho phép ta có thể truy cập và cập nhật các thông tin chỉ số công tơ điện tử bất kỳ nơi nào có kết nối Internet để giám sát công tơ khi ngƣời truy cập đƣợc cấp quyền.
- LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGUYỄN THANH TÙNG 8 CHƢƠNG I- TỔNG QUAN VỀ GHI CHỈ SỐ CÔNG TƠ, MẠNG GSM VÀ CÔNG NGHỆ GPRS 1.1.
- Sự cần thiết đổi mới công nghệ ghi chỉ số công tơ điện tử Công ty Điện lực 1 (Nay là Tổng Công ty Điện lực Miền Bắc NPC) là Tổng Công ty kinh doanh điện năng lớn nhất trong Tập đoàn Điện lực Việt Nam có địa bàn rộng lớn trên phạm vi 27 tỉnh và thành phố Miền Bắc trong đó có nhiều tỉnh miền núi địa bàn phức tạp dân cƣ thƣa thớt, trình độ dân trí chƣa cao.
- Tổng công ty quản lý nhiều cấp: Cấp Công ty Điện lực (27 Công ty Điện lực), cấp Điện lực (325 Điện lực) với khoảng 3200 xã phƣờng.
- Thực hiện kế hoạch bán điện đến từng hộ của Tổng công ty Điện lực Miền Bắc, dự kiến số khách hàng sau khi thực hiện xong dự án xóa bán tổng sẽ tăng từ 2,5 triệu khách hàng lên 6 - 6,5 triệu khách hàng, đây là áp lực lớn nhất đòi hỏi phải đổi mới công nghệ ghi chỉ số mới có thể đáp ứng đƣợc tiến độ ghi chỉ số, tính toán hoá đơn và thu tiền điện hàng tháng, đặc biệt là việc nâng cao năng suất lao động do áp dụng các công nghệ ghi chỉ số tiên tiến.
- Hiện nay, Năng suất lao động bình quân KWH/ngƣời của Tổng công ty Điện lực Miền Bắc so với các Tổng công ty Điện lực Miền Nam và Tổng công ty Điện lực Miền Trung còn thấp, một trong những nguyên nhân là công tác ghi chỉ số còn chƣa đƣợc đổi mới.
- Các Công ty Điện lực vẫn sử dụng phƣơng pháp ghi chỉ số truyền thống là công nhân đọc chỉ số trên công tơ, rồi ghi vào sổ chuyển về văn phòng công ty và nhập chỉ số, in hoá đơn….
- Mỗi nhân viên ghi chỉ số điện chỉ ghi đƣợc khoảng 150 công tơ/ngƣời/ngày.
- Ngoài ra, phƣơng pháp ghi truyền thống dễ dẫn đến tiêu cực nhƣ dồn chỉ số lấy số tháng trƣớc ghi cho tháng sau, lỗi ghi sai nhiều, nhân viên phải nhập chỉ số vào máy tính để làm LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGUYỄN THANH TÙNG 9 hoá đơn rất tốn thời gian và nhân sự, thời gian từ lúc ghi chỉ số đến lúc lập hoá đơn kéo dài.
- Khoa học công nghệ của thế giới và Việt nam đã không ngừng đƣợc cải tiến, giá thành thiết bị cầm tay HHU (HandHeldUnit) không ngừng giảm với nhiều tính năng tính toán, lƣu trữ và truyền dữ liệu ngày càng nhanh và khả năng xử lý lớn, đặc biệt là công nghệ Internet giúp con ngƣời có thể thực hiện đƣợc những công việc từ xa giảm chi phí rất nhiều… Nhƣ vậy, để giảm chi phí quản lý, tăng năng xuất lao động đặc biệt là hạn chế sai sót, rút ngắn thời gian ghi chỉ số nhập vào hệ thống máy tính ra hoá đơn thu tiền kịp thời trong điều kiện khách hàng lớn, trên địa bàn rộng đổi mới công tác ghi chỉ số áp dụng công nghệ mới là vô cùng cần thiết và đòi hỏi cấp bách.
- Thực trạng Tổng công ty Điện lực Miền Bắc trong thời gian qua cũng đã triển khai một số giải pháp đổi mới công tác ghi chỉ số, nhƣng những giải pháp này phần lớn mang tính chất thử nghiệm.
- Ngoài giải pháp liên doanh với công ty OMNI (sản suất công tơ điện tử sử dụng đƣờng truyền hữu tuyến cáp theo chuẩn RS485).
- Những phƣơng pháp ghi chỉ số mà Tổng công ty Điện lực Miền Bắc hiện đang áp dụng có thể mô tả ngắn gọn nhƣ sau: 1.1.2.1.
- Phƣơng pháp thủ công truyền thống LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGUYỄN THANH TÙNG 10 Đây là phƣơng pháp sử dụng chủ yếu (99%) để ghi chỉ số điện trên công tơ đo đếm điện năng sử dụng của khách hàng theo tháng hoặc theo kỳ ghi chỉ số hiện nay tại Tổng công ty Điện lực Miền Bắc.
- Phƣơng pháp ghi này chủ yếu đƣợc đọc bằng mắt và ghi chép vào số ghi chỉ số, sau đó đƣợc nhập vào máy tính để tính tiền điện cho khách hàng.
- Do việc đọc và ghi chép theo cách thủ công dễ dẫn đến sai sót (đây là kẽ hở để công nhân ghi chỉ số lợi dụng ghi sai hoặc thoả thuận với khách hàng.
- Sau từ 1-2 năm các điện lực lại phải sao lƣu sổ ghi chỉ số, mất nhiều thời gian và nhân lực.
- Do khoảng thời gian ghi chỉ số giữa công tơ tổng và công tơ các hộ tiêu thụ điện chênh lênh nhau nhiều nên việc tính toán tổn thất của trạm biến áp và các lộ đƣờng dây chƣa chính xác.
- Phƣơng pháp này có ƣu điểm là ít phải đầu tƣ nhƣng lại có nhƣợc điểm là sử dụng nhiều lao động vì vậy năng suất lao động thấp.
- Phƣơng pháp bán tự động sử dụng HHU.
- Phƣơng pháp này sử dụng một thiết bị cầm tay, tên gọi chung là HHU.
- HHU (HandHeldUnit) là máy tính cầm tay sử dụng CPU 16 hoặc 32bit đƣợc thiết kế và lập trình chuyên dụng sử dụng ghi chỉ số công tơ (điện, nƣớc, ga) đƣợc các nƣớc phát triển sử dụng từ những năm 80 của thế kỷ trƣớc.
- Khi triển khai HHU trong công tác ghi chỉ số, năng suất lao động đƣợc tăng lên đáng kể do không phải nhập chỉ số lại một lần nữa nhƣ phƣơng pháp ghi chỉ số truyền thống.
- LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGUYỄN THANH TÙNG 11 Thực hiện chỉ đạo của EVN, từ năm 2004 Công ty Điện lực 1 đã trang bị thiết bị ghi chỉ số cầm tay cho các đơn vị nhằm giảm thời gian và sai sót trong quá trình ghi chỉ số công tơ.
- Tuy nhiên, đến nay nhiều thiết bị đã hỏng hóc xuất hiện nhiều hạn chế do công nghệ cũ (thiết bị sử dụng CPU 16bit, chƣơng trình lập trình nhúng không phổ biến khó chỉnh sửa…) gây khó khăn trong việc triển khai.
- Tình hình triển khai HHU tại các đơn vị cụ thể nhƣ sau: HHU sử dụng tại các điện lực mới chỉ chuyển hình thức nhập chỉ số từ nhân viên vận hành máy tính sang nhân viên ghi chỉ số trong khi đó bàn phím của HHU nhỏ và kích thƣớc màn hình hiển thị nhỏ, do vậy mất nhiều thời gian nhập chỉ số hơn khi nhập bằng chƣơng trình CMIS.
- Đây có lẽ là nguyên nhân chính để các Công ty Điện lực không sử dụng HHU.
- Để sử dụng tốt HHU ngƣời công nhân ghi chỉ số phải đƣợc đào tạo quy trình: lấy dữ liệu từ máy tính, vận hành sử dụng chƣơng trình của HHU và sau đó phải chuyển dữ liệu vào máy tính.
- Đây cũng là một cản trở khi triển khai tại các điện lực nhất là điện lực thƣờng xuyên có sự luân chuyên nhân sự.
- Đặc biệt phải có cơ chế kiểm tra từng công đoạn để giải quyết những trƣờng hợp số liệu bị sai để quy trách nhiệm rõ ràng giữa công nhân vận hành Phần mềm kinh doanh điện năng với công nhân ghi chỉ số bằng HHU.
- Những phân định này đối với ghi chỉ số chuyền thống rất rõ vì còn bút tích.
- Thiết bị ghi chỉ số chuyên dụng HHU có giá thành cao khoảng trên 1000 USD mỗi khi lỗi phần mềm hoặc thiết bị hỏng thời gian bảo hành và cập nhật lại chƣơng trình rất lâu nên khi gặp sự cố, hỏng hóc các điện lực thƣờng bỏ luôn và quay lại với phƣơng thức truyền thống.
- Do thiết bị này hiện nay không dùng phổ biến trên thế giới và nhà cung cấp cũng không nhiều.
- Những khiếm khuyết trên của HHU trƣớc đây hiện nay đã đƣợc khắc phục trên những dòng sản phẩm mới nhƣ: LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGUYỄN THANH TÙNG 12 Sử dụng hệ điều hành phổ biến Windows Mobile CE5.0 sử dụng cơ sở dữ liệu SQL và có thể lập trình nhƣ máy tính để bàn nên không hạn chế về số lƣợng khách hàng, giao diện thân thiên với ngƣời dùng (chủ động lập trình theo yêu cầu ngƣời dùng).
- Thời gian khắc phục, cập nhật phần mềm mới nhanh hơn.
- Trong những năm qua Tổng công ty điện lực miền Bắc nói riêng và Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) nói chung đã thử nghiệm nhiều giải pháp đọc công tơ từ xa sử dụng công nghệ quay số (dialup).Các giải pháp thử nghiệm có những đặc điểm sau: Giải pháp đo xa sử dụng đƣờng truyền quay số có chi phí cao.
- Do sử dụng công nghệ cũ của những năm 90 nên các thiết bị nhƣ Modem, DataPort không sản xuất nữa (giá khoảng 400-500USD/1 modem và DitaPort).
- Giải pháp sử dụng dịch vụ truyền dữ liệu qua sóng di động GSM khắc phục đƣợc tình trạng không bị sét đánh, nhƣng do địa điểm lắp đặt công tơ nằm rải rác khắp nơi, trong quá trình kết nối về trung tâm thƣờng qua nhiều tổng đài nên thƣờng xảy ra trƣờng hợp tổng đài loại cũ không hỗ trợ dịch vụ truyền dữ liệu.
- Khi đó giải pháp đôi khi không thể thực hiện đƣợc.
- Ngoài ra, thời gian đọc cũng chậm do phải kết nối sau mỗi lần đọc.
- Cả hai giải pháp nói trên đều phải trả chi phí cao do thời gian kết nối dài và giá cƣớc tƣơng đƣơng giá cƣớc thời gian thoại.
- Giải pháp sử dụng dịch vụ GPRS khắc phục đƣợc thời gian kết nối chậm do đƣờng truyền đƣợc kết nối liên tục giữa Modem GSM với máy tính chủ, chi phí phải trả thấp do nhà mạng chỉ tính phí đƣờng truyền tính bằng dung lƣợng chứ không theo thời gian kết nối.
- Mặt LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGUYỄN THANH TÙNG 13 khác, chƣơng trình dùng để đọc dữ liệu thời gian thực thƣờng do nhà cung cấp công tơ hoặc hãng thứ ba xây dựng nên giá thành rất cao, thƣờng tính theo đơn vị công tơ.
- Để từng bƣớc khắc phục đƣợc những nhƣợc điểm của phƣơng pháp ghi chỉ số truyền thống và bán thủ công bằng HHU và nâng cao năng suất lao động, các công ty điện lực đang áp dụng các công nghệ đọc chỉ số công tơ tự động với nhiều giải pháp khác nhau của nhiều hãng trên thế giới.
- Truyền số liệu hữu tuyến sử dụng cáp RS485.
- Các thành phần chính của hệ thống bao gồm: 1.1.3.1.
- Công tơ điện và thiết bị ghi nhận chỉ số Công tơ cơ khí: tận dụng công tơ cơ khí hiện có đƣợc tích hợp đầu đọc cảm nhận đƣợc vạch đánh dấu trên đĩa từ.
- Công tơ điện tử: thiết bị ghi nhận chỉ số bằng cách đếm xung điện.
- Công tơ điện tử có ƣu điểm là nhỏ gọn, độ chính các cao hơn, có thể lƣu trữ đƣợc chỉ số nếu đƣợc trang bị bộ nhớ, dễ dàng đảm nhận đƣợc nhiều nhiệm vụ hơn so với công tơ cơ.
- Thiết bị truyền dữ liệu Về lý thuyết tất cả các dạng truyền dữ liệu đều có thể truyền hai chiều để đảm nhận việc truyền dữ liệu hoặc điều khiển thiết bị đầu cuối.
- LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGUYỄN THANH TÙNG 14 - Thiết bị truyền dữ liệu trên đƣờng đây hạ áp PLC: thƣờng đƣợc tích hợp với bộ đọc chỉ số (đƣợc gọi chung là RTU), có nhiệm vụ truyền dữ liệu về bộ tập trung.
- Việc sử dụng đƣờng truyền này có thể bị nhiễu do chất lƣợng lƣới điện chƣa tốt hoặc do ảnh hƣởng của một số thiết bị khác.
- vì vậy cần gắn thêm thiết bị khuếch đại.
- Thiết bị thu phát sóng là thiết bị đƣợc gắn kèm theo công tơ, có nhiệm vụ truyền dữ liệu về máy thu (thƣờng là máy tính cầm tay - HHU), máy phát có công suất rất nhỏ, vì vậy phạm vi truyền ngắn (khoảng

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt