1 计量自动化系统概述
计量自动化系统通过现场安装四种不同类型的终端（负荷管理装置，配变终端、低压集中器、变电站电能量采集装置）使用有线（光纤通信、电力载波）或无线（GPRS无线网络）等通信方式将现场电表相关电力负荷数据上传到主站服务器，然后数据处理后在前台页面显示，供运维人员查询使用。随着现场终端不断安装和系统的升级，对系统的数据要求越来越高，不单单只应用于查询表码，其他营销业务（线损管理、停电管理、用电检查、需求侧管理等也需要计量自动化系统提供数据支撑，所以对系统数据采集成功率的要求极高，然而终端与主站通讯即在线率对系统自动抄表起着关键作用。因此，如何提升终端在线率，是计量自动化系统应用的重要工作。
1.1 GPRS无线通信在计量自动化系统的应用
GPRS（General Packet Radio Service）是通用分组无线服务技术的简称，GPRS在原GSM网络的基础上叠加了支持高速分组数据的网络，向用户提供WAP浏览（浏览因特网页面）、E-mail等功能，推动了移动数据业务的初次飞跃发展，实现了移动通信技术和数据通信技术（尤其是Internet技术）的完美结合。而且有1）数据传度快、保持在线、按数据流量计费、GPRS与IP相结合等特点。现在各大运营商的GPRS无线网络已经相当成熟，覆盖范围大，供电局无需自建通信网络，只需将终端安装在有信号的地方并购买一张SIM卡就可以使用该网络。而且现在的GPSR无线网络传输速度快，费用低（流量实用实收，供电企业可以按月快费），能够系统传输要求。负荷管理装置，配变终端、低压集中器是主要使用GPRS无线通信方式与主站通信的。他们均由终端本体和GPRS通信模块组成，使用一张正常开通的SIM卡，就能完成终端和主站的通信。终端上传数据的过程就是现场终端通过485线采集电表用电数据，对数据进行处理打包，经过TCP/IP协议封装通过GPRS模块发射到GPRS网络，由运营商网络接收后，通过光纤专线将数据传到计量自动化系统的服务器，经过计算分析，就可以在页面查询到现场的用电情况。反之，运维人员也可以通过系统下发命令到现场终端，过程就返过来先由光纤网络传到GPRS网络，终端通过GPRS模块接收命令进行下一步操作。终端利用GPRS网络可以保持在线的特点，在硬件和软件设计上支持保持在线功能，通过设置15分钟心跳包（心跳包就是当无作务数据上传时，为了保持在线，避免与主站通信断开即离线，终端会隔一段时间发一个命令包，保持终端与主站通信）来判断终端是否何保持在线，而且内置软件还设了断线自动重连、上电自动连接主站、重新拨号等功能。
2 GPRS无线通信离线原因分析
负荷管理装置，配变终端、低压集中器是计量自动化系统安装在现场的设置，现在不止负责远程抄表和负荷信息，还负责更多的任务，例如对负荷的监测和控制，对负荷的突变或异常信息上报系统，还有现场用电质量监测和报警信息上传，而且为营销服务提供数据支撑，用于线损四分数据分析，防窃电和用电稽查分析等服务，是实现智能电网的重要部分。电能量采集装置的安装已经展开了相当一段时间，终端覆盖率基本达到100%，下一步的做法就是尽量提高终端的在线率和采集成功率，将计量自动化系统的远程抄表和用电监测功能发挥到最大作用。由上文所述可知，现在电能量采集终端与主站服务器主要是使用GPRS无线通信网络连接，完整的通信回路是由终端通过GPRS网络上传到主站，主站又通过GPRS网络将指令下发到终端，当这个回路出现故障时，最直接的表现就是终端掉线，都会影响到系统数据的上传和下发，直接影响了系统的数据完整率。导致离线的原因：
2.1 GPRS通信模块因素
市面上有着多种多样的牌子的模块，主要质量指标要看它们的射频指标、对网络协议的兼容等等方面，而且因为终端要安装在各种各样的环境，模块也要在不同环境中不受影响，保持稳定在线，这是对模块的最低要求。
2.2 终端因素
主要包括通信电源、天线质量和内部系统设计这三个因素。终端在传输数据时，需要提供稳定的电流给GPRS模块来发射信号，但当数据量一直很大时，终端无法给GPRS模块提供稳定的大电流，导致电压不足，模块工作异常，最终无法掉线无法联系主站服务器，甚至导致终端死机。天线质量的好坏也直接影响终端通信的稳定性，如果终端天线质量不好，无法有效接收到信号，会导致终端在线不稳定。
2.3 内部系统设计是否合理
内部系统设计是否合理也是会影响到终端上线的重要因素，当内部系统设置自动拨号机制不合理，终端无法自动拨号，导致无法上线，直接影响了数据采集，而且系统稳定与否，也会影响到终端上线稳定。
2.4 主站故障
当监测到终端在线率大幅度下掉的时候，可能是由于主站服务器出现故障或运营商连接服务器的光纤专线出现中断，这都是非常严重的故障，需要系统管理人员立即处理。
3 现场终端无法上线的故障处理方法和测试SIM卡的新方法
3.1 现场终端无法上线的故障现象分析和处理方法
（1）故障现象：终端在现场安装通电后，发现无法获取IP并登陆服务器，观察终端信号只有一格，而且通过查看终端内部无线状态信号强度小于12，或者观察手机也只有1格信号，原因分析：现场GPRS无线信号差。处理方法：联系各大运营商将统计好的无信号安装地址做信号增强处理。
（2）故障现象：终端在现场安装通电后，在打开配电箱的情况下，终端可以上线登陆服务器，但当关上配电箱的门后，终端因停电或其它原因离线后，就无法再上线。原因分析：现场GPRS无线信号差，未关门时，配电箱附近的信号比较大，终端能够上线，但当关上门时，配电箱对信号有一定的屏敝，导致箱内信号不足，当终端离线时需要重新拨号时，也会因信号问题无法上线登陆系统主站，无法获IP。解决方法：可以将终端的天线延长到配电箱外面或安装在信号较强的地方。
（3）故障现象：终端在现场安装通电后，终端可以进行拨号而且信号格有3格以上，但是无法登陆系统主站并获取IP。原因分析：SIM卡没有开通成功或正常配置IP参数，SIM卡故障，导致终端无法连接主站。处理方法：联系运营商检查SIM卡参数，重新配置数据，然后更换新SIM卡进行测试是否上线。
（4）故障现象：终端在现场安装通电后，观察到终端信号有3格以上，而且可以获取到IP，但无法与主站建立链接，提示登陆主站失败，并重新拨号。原因分析：一般是由于终端内部通信参数设置没有根据SIM卡的运营商设置对应的ＡＰＮ，导致终端无法上线。处理方法：检查SIM卡运营商和通信参数，重新设置正确的参数并重启终端。
（5）故障现象：终端在现场安装通电后，终端无信号格显示，也无法成功获取IP，也无法与主站建立链接，重启终端后检查通信参数没有设置错误，终端也没有拨号信息或信号格显示，观察手机信号是满格的，信号达到上线要求。这种情况一般是由硬件故障引起的：（1）终端故障或终端通信模块故障；（2）通信模块的卡槽质量不好，SIM卡固定不好，接触不良；（3）SIM卡质量差；（4）终端天线没有安装好；（5）SIM卡没开通成功。解决方法：首先，排除SIM卡可能引起的情况，先更换上一张新的正常开通的SIM卡，重新启动终端，如果能拨号上线说明问题由原来的SIM卡引起，直接更换新的SIM卡即可；如果不是SIM卡的问题，可观察终通信表面状态灯信息，若终端通信模块电源灯无长亮或网络灯无正常闪烁，则可能是通信模块出现故障或通信模块与终端无法连接，需要更换通信模块或终端。
（6）故障现象：终端在现场安装通电后，终端成功获取IP上线，并登陆主站，但马上就掉线并重新拨号，而且不断重复拨号登陆过程。原因分析：终端地址重复。终端上线是靠终端地址与主站服务器建立唯一链接的，每次只能一个终端在线，当出现重复时会出拨号将另一个已经上线的终端踢下线。解决方法：请后台人员在系统检查终端数据，核查哪一个终端地址才是正确的，并同步更改错误的终端地址，保证正确的终端能够正常上线。
3.2 提高SIM卡测试的新手段
从上文可知，采集终端大部分上线问题都是SIM卡质量和是否成功开通有关，如果由于SIM卡的问题，必须到现场重新更换，这无疑需要大量的运维力量。为保证现场安装能够上线，每次出发前都先安装SIM卡进行测试，但每次一个采集终端只能测试一张SIM卡，终端运维人员只能不断做重复测试工作，工作效率低下，使得企业经济效益无法提高。现在出现一个新的测试手段，就是使用SIM卡批量测试阵列装置，它能够使得同时测试大批量SIM卡是否正常开通及计量自动化系统通信功能。工作原理：SIM卡批量测试阵列装置由多个装有GPRS通信模块的SIM卡卡槽组装成的，这些GPRS通信模块整合在电路板上，并通过数据线连接主站服务器，然后登陆装置前台软件，对装置设置通信参数，当大批量SIM卡需要测试时，只需在软件上对模块设置一样的APN和IP地址，就可以达到同时批量测试SIM卡的目的，而且通过测试数据也可以同时批量检测SIM卡质量是否存在问题，是否都已经全部开通成功等，大大提高了工效效率。
4 结语
计量自动化系统作为电力公司营销管理实现精益化、标准化、集约化管理的手段，更为供电服务提供了有力的数据支持。通过建设计量自动化系统，可以实现在线监测和用户用电情况等重要信息的实时采集，准确掌握电力用户信息，而采集成功率是衡量用计量自动化系统是否有成效的重要参数，终端在线率则是影响采集成功率的关键因素。基于GPRS无线网络的通信技术使用对计量自动化系统的影响非常大，由于具有实时在线、接入迅速、传输速率高、网络可靠等优点，基于GPRS无线通信的计量自动化系统运行稳定可靠，数据抄收快速准确，保证了重要用户用电情况的实时在线监测，提高了供电可靠性。
参考文献
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收稿日期：2017-11-01
作者简介：李毅超，男，广东江门人，供职于广东电网有限责任公司江门供电局，研究方向：计量自动化系统应用。
