摘要：本文提供了一种基于WCTU无线远程控制配电柜以及监控配电柜实时工作状态设计和实现方法，简要介绍了WCTU的无线透明传输技术，描述了WCTU无线传输应用于配电柜系统的实现方法。通过现场实施和应用，取得了减少人力物力的效果，并保证生产、生活中，工作的可靠性及其配电柜安全性。

关键词： WCTU、INTERNET、配电柜、透明传输、加密；

一、概述

远程配电柜控制系统是一个集计算机技术、数据传输、控制技术、自动化设备、远程传输及服务器管理一体的综合控制系统。他通过无线的网络把众多的带有通信接口的配电柜与管理服务器进行连接起来，由于计算机对配电柜的智能化管理。实现了数据集中处理、集中分析、集中控制、及集中调度的新型现代远程的配电系统。目前在国内所有的应用配电柜中还没有用到完整的远程控制的功能。这种远程控制的配电柜系统，能过起到远程配置电源跟远程监控电源情况的作用，当线路出现异常时，有利于控制故障范围减少经济损失，也可以方便迅速找到故障点并加与排除。另外配电柜内方便放置各种保护设备，如防止短路器，防止过载的空气开关等，对线路和用电设备起到保护作用。

二、配电柜远程控制系统的优势

目前全国有各种需要配电柜的系统大约在200万（自己虚构的）套左右，故障的发现目前大部分还是主要靠人工巡检完成的，这对一些比较偏远的矿区，耗费的人力物力占用了很大的成本，实时性也不高。配电柜远程控制系统的开发，解决了这方面的问题。只需要在办公室的服务器总的就能王城上述的许多功能，实现了实时查看，及时控制的作用。当发现现场的配电柜出现异常时，系统可以自动的切断电源的供电。如果系统没有自动的切断电源，也可以通过手动的方式对现场的电源进线切断。这样可以节省电能还能避免系统在异常的情况下继续供电照成的更大损坏。对比人工巡视管理的好处，远程控制系统对减少人工成本，对节能减排起到了一定的作用。

三、WCTU简介

3.1什么是WCTU?

WCTU(Wireless Collect  Transfer  Unit)全称为无线采集传输单元，是专门用于将串口数据（232、485、422、TTL、AD接口）转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。利用WCTU的IO脚输入跟输出高低电平功能，对设备进行远程控制跟实时监测设备异常并对异常信息进行报警功能。是厦门为那通信科技有限公司最新自主研发的综合WCTU,RTU,及短信收发功能为一体的高性能工业级无线数据采集传输设备。WCTU简单说是一种工业级别无线传输、采集设备,主要用在各种行业无线数据采集中。该设备把终端数据通过串口把数据通过运营商的无线网络传输到服务端。

WCTU无线采集：主要方式是通过运营商基站网络提供上网，也就是移动，电信，联通（国内目前就这三家）。在WCTU设备里面插一张SIM/UIM卡（手机卡）来实现无线传输跟控制的功能，其实也就是跟手机上网差不多一样的原理。

3.2 WCTU工作过程描述

WCTU登陆运营商网络，然后进行PPP拨号。拨号成功后，WCTU将获得一个由运营商随机分配的内部IP地址。也就是说，WCTU处于运营商内网中，而且其内网IP地址通常是不固定的，随着每次拨号而变化。我们可以理解为WCTU这时是一个运营商内部局域网内的设备，通过移动运营商网关来实现与外部Internet公网的通信。这与局域网内的电脑通过网关访问外部网络的方式相似。

WCTU主动发起与数据中心的通信连接，并保持通信连接一直存在。由于WCTU处于移动内网，而且IP地址不固定。因此，只能由WCTU主动连接数据中心，而不能由数据中心主动连接WCTU。这就要求数据中心具备固定的公网IP地址或固定的域名。数据中心的公网IP地址或固定的域名作为参数存储在WCTU内，以便WCTU一旦上电拨号成功，就可以主动连接到数据中心。

具体地讲，WCTU通过数据中心的IP地址（如果是采用中心域名的话，先通过中心域名解析出中心IP地址）以及端口号等参数，向数据中心发起TCP或UDP通信请求。在得到中心的响应后，WCTU即认为与中心握手成功，然后就保持这个通信连接一直存在，如果通信连接中断，WCTU将立即重新与中心握手。

由于TCP/UDP通信连接已经建立，就可以进行数据双向通信了。对于WCTU来说，只要建立了与数据中心的双向通信，完成用户串口（IO）数据与网络数据包的转换就相对简单了。一旦接收到用户的串口数据，WCTU就立即把串口（IO）数据封装在一个TCP/UDP包里，发送给数据中心。反之，当WCTU收到数据中心发来的TCP/UDP包时，从中取出数据内容，立即通过串口（IO）发送给用户设备。

WCTU还提供了IO短信报警功能跟短信修改WCTU的IO高低电平变化的功能。当WCTU的IO脚为输入报警状态时，当设备产生一个高低电平变化触发WCTU的IO，然后根据WCTU里面预设置的报警电话，把里面预设置好的报警内容发送到指定的手机上面，进行设备故障报警。当WCTU的IO脚为输出功能时，就是利用WCTU里面设置好的控制手机号码，然后通过指定的手机号码发送控制指令，对WCTU的IO脚进行高低电平的变化，以达到控制下位机设备的目的，短信修改IO高低电平也是跟短信报警同种原理。

3 .3WCTU采集的优势

WCTU通信方式更适合于野外与移动数据采集业务，目前还存在很多监测站与各采集点采用电话线传送数据或手工抄录，实时性差，费用也不便宜。WCTU无线传输数据有以下优势：

1．WCTU用户可随意分布和移动自己的网络点，无须担心线路的维护或有线在移机时导致的通讯中断。建设新的营业点无需进行拉线，埋线等工作。较光纤，或专线系统投资较少，设备安装方便。

2．安装价格比较低，与拉线埋线相比较WCTU其终端价格便宜很多。

3．仪器设备双向传输功能：在WCTU通过无线跟数据中心进行连接成功后，WCTU跟数采中心就可以进行双向传输。

4．WCTU能最好地支持频繁的、少量突发型数据业务，通信质量稳定可靠，永久在线。

5. 支持IO报警功能，当下位设备出现异常情况时，WCTU产生报警信息，及时联系相关人员处理，减少损失。

6. 支持短信控制、配置功能，相关管理人员可以实时的控制设备跟修改WCTU配置

7. 支持多种安全加密协议，WCTU支持AES、3DES、DES等加密方式，防止用户信息泄露。

8. 支持数据灯查看设备运行状态，不用电脑连接串口就可以一目了然的看到设备的运行状态

9. 支持远程在线升级，不用在担心由于设备需要升级而跑到现场操作，浪费人力物力，减少企业开支。

10. 支持双串口，在进行通信的时候还可以进行配置，不影响串口数据的传输，方便了设备的调试跟使用

11. 优化了485的通信功能，485同时收发串口数据不会出现数据乱码的现象。

四、WCTU硬件/软件特性

根据多年行业应用用户的使用和需求信息综合开发出来的一套实用性强，稳定性高，操作简易的无线采集通信模块。主要功能特性有：

五、项目设计

系统的组成主要是前端采集仪器收集到仪表数据信息后，通过WCTU的方式把仪表数据发送到监控中心，前端设备的传输设备就是用了厦门为那通信自主研发的WCTU,进行传输的。WCTU与数采中心的连接方式是WCTU利用手机卡的功能，进行PPP拨号，利用WCTU里面设置的主中心跟端口号，WCTU主动发送请求链接功能，这样需要服务器提供让外网可以访问的公网IP或者提供外网的固定IP。如果没有固定的外网IP，可以通过域名绑定的方式，让WCTU跟数据中心进行链接。

该系统结构是WCTU的无线传输功能，利用运营提供的移动网络信号，把串口接收的数据，通过无线网络的方式传输到网络中指定的公网IP上面。上位机软件在根据采集的数据进行分析跟组合，并显示在显示器上面，并存于采集中心的数据库中。在采集中心再搭建一个WEB服务器，可以让用户在任何可以上网的地方看到现场的实时采集数据的查看，并可以对现场的设备进行控制。根据WCTU的IO报警、控制特性，用户可以短信接收设备的工作状态，也可以通过手机短信的方式对设备进行控制。由于本系统在数据中心搭建了一个短信发送服务器，如果当数据中心采集的数据分析出现电压、电流过高或者过低，现场配电箱数据异常，都会触发短信服务器发送异常报警。

                             系统方案图

六、系统功能

         本放案设计的想法，目前主要是定位在一些需要用配电柜作为配套设备的项目上，由于配电柜的运行状态会影响到很多人的用电问题，如果配电柜用于小区，配电柜异常会照成很多用户使用电问题，对电力公司也照成一定的损失。如果用于工厂上面，配电柜关系到生产的用电。由于配电柜的重要性，就需要配电柜处于长时间的稳定工作，及其出现异常很够快速恢复工作。配电柜大部分都是处于无人值守状态，这个就需要实时监测配电柜的工作情况，降低出现异常情况及出现异常及时报警的作用，让相关的维修人员可以及时的处理设计完成后能实现如下的功能和应用。

智能配电系统包括三大部分：硬件系统、监控系统、报警系统、数据保密系统;

6.1硬件功能

1. 智能配电系统的硬件可实现对双路电源的切换，市电的分配，UPS/空调等回路的供电UPS输出回路的配电，输出可采用热插拔卡式断路器，灵活在线扩容，灵活调节负载三相平衡。

2. 配电系统还配置完善的防雷措施，防止雷雨天气对设备电力跟供电的影响。

3. 厦门为那无线传输模块WCTU，支持232、485、422、TTL等多种串口传输，可以更好的兼容各种PLC设备，及其相关的周围采集设备。厦门为那WCTU带有丰富的接口还提供6路IO报警功能，在你现场的设备出现异常情况，WCTU能及时的发送出短信对相关人员进行异常告警。

6.2 监控功能

         监控系统的软件由柜内监控模块和远程监控软件组成，本地大屏幕的触摸屏和远程监控软件全方位实现对电源状态的监控和记录，可轻松监控主路和各支路的电压、电流、频率、谐波、功率、电度等参数，可实时监控开关状态， 记录当前故障和历史故障，可设置电流阀值预告警，开关动作告警以及实现高低压、过流、缺相、不平衡度等各种故障的声光告警 

智能配电监控系统由远程监控系统主机和本地监控系统从机组成，远程监控主机是通过WCTU的功能把TCP/IP数据转化成串口数据（串口数据转换成TCP/IP数据）跟采集设备总线连接，进行远程操作监控。也可以在本地触摸屏（本地监控系统从机）上面进行操作，可满足用户开放式组屏的习惯需求。用户也可以通过扩展多路综合监测单元，支路电流检测单元等产品，以构成功能更强的一体化智能交流监控系统。

6.3报警功能

短信报警系统由配电柜中WCTU的IO报警模块和远程监控中心报警服务器组成。

1. 本地报警功能是利用WCTU的IO脚进行报警，本地报警功能主要负责的是现场设备的异常短路、设备电源故障、设备无故关机、设备硬件故障等报警。这种方式是利用设备连接IO脚高低电平产生的变化触发报警。

2. 远程监控中心的报警主要是利用中心的短信报警服务器，根据采集设备采集到数据发送到中心，中心服务器应用程序对采集信息进行分析导出异常信息，对异常数据进行编辑并发送到短信服务器进行短信报警的功能。

6.4数据保密功能

第一，数据库是由ORACLE公司提供的数据库系统，它的安全性高，允许多用户操作而不破坏数据的完整性，用它来做数据库可以保证数据的安全；

第二，中心采集系统对用户实现分级权限，根据使用者相应的系统权限，限制人员改变数据库和硬件设置，以保证数据的正确性跟数据的隐秘性。

第三，防火墙功能防止黑客的恶意破坏，完善的数据双备份功能，防止中心管理服务器硬件系统故障，导致数据丢失，强大的中心冗余备份，在主中心故障的时，启用冗余中心接受当前的仪表数据。

第四、完善的系统日志：系统日志记录了进入系统，离开系统，系统操作记录，并实时记录改变运行参数操作者。

第五、WCTU内部由软件实现丰富的加密方式，包括：AES、DES、3DES等多种加密方式，就是用户数据在通信中被截取也不用担心数据的丢失或者被篡改，保证数据的安全性。

七、设备清单

所需设备清单：

1、电力控制系统软件

2、管理计算机 

3、PLC（可编程逻辑控制器）

4、配电柜

5、INTERNET 环境

6、WCTU 

7、报警模块

八、结论

无线通讯技术为配电自动化远程控制系统提供了一种安全、可靠、快速、经济的通讯方式。这个不仅使用于新的配电网络的建设也适合用于原来老旧的配电电网的改造。

本文利用无线传输的优势和可靠性，设计出了一种基于无线传输的集中只能配电制动化远程控制系统的解决方案，在实际的应用中证明了改设计方案的可行性，并且节约了成本，大大提高了配电柜的工作效益，并可以进行大力推广的应用价值