基于GPRS的遠程抄表的設計與研究

摘 要:本文針對自動抄表系統中的數據通訊問題，研究了基于GPRS的遠程無線自動抄表系統。研究自動采集系統的基本構成，對集中器的組成部分進行了研究，分析了集中器硬件構成及軟件設計，并對以GPRS網絡為中心的數據傳輸部分和監控中心管理軟件進行了分析，設計了GPRS遠程抄表系統總體結構。

關鍵詞:遠程抄表 集中器 遠方終端 GPRS

中圖分類號:TM7\t\t\t文獻標識碼:A\t\t\t文章編號:1672-3791(2011)10(a)-0031-02

傳統人力抄表和數據分析系統的局限，迫使人們尋找一種高效率、高可靠性的抄表手段，以便能夠在較短周期內抄取用電臺內所有用戶電表的用電數據，完成用電數據的計算和統計，并可供用戶隨時查詢，更進一步地，可以對用電網內用戶用電量在時、空間上的分布做出估算，并可初步判定可疑漏、竊電用戶所在區域。因此自20世紀70至80年代人們就開始致力于研究電子式電能表，直到現在自動化遠程抄表的誕生。自動抄表，簡稱AMR(Aut0matioMet erReading)，是利用電子技術、傳感器技術、自動控制技術、計算機及通訊等技術，通過專用設備對表計進行讀取及數據處理的過程，是供電系統監管部門用來對工業和生活用電進行監測、管理和控制，以及對用戶用電情況進行統計、分析的重要手段。自動抄表系統(AMRS)是不需要人員到現場，就能完成抄讀用戶電能數據并分析、統計的智能化管理系統。

1 GPRS遠程抄表系統總體結構方案

系統具體由三大部分組成:以采集器為中心的數據采集部分，以GPRS網絡為中心的數據傳輸部分、監控中心管理軟件。系統組成如圖1所示。

2 遠程抄表的集中器設計

2.1 集中器的硬件設計

集中器是指收集各采集終端或多功能電表的數進行處理存儲，同時能和主站或手持單元進行數據交換的設備。它位于380V配電變壓器的低壓側，與A、B、C三相電力線相聯，是整個系統的通信控制樞紐，其工作情況決定了系統的可靠性和穩定性。

集中器是一個以單片機為中心的小型信息處理系統，采用16位的微處理器設計。其內置GSM，GPRS模塊，配一張開通GPRS服務的SIM卡，負責接收從數據服務中心發過來的各種指令并加以篩選、判別，將有效指令發送到相應的采集器中;接受監控終端采集器發送過來的數據并發送給數據服務中心。一個集中器可以有N(2-56)個采集器與之相連，連接方式可以采用RS-485總線或低壓電力線載波方式。

集中器內還存儲與數據服務中心聯網的各種參數，如:中心的IP地址、服務端口等。集中器一加電便自動運行，搜索GPRS網絡，向數據服務中心進行注冊并連接。如果沒有數據傳輸時可以進入休眠狀態，一旦有數據需要發送或收到中心呼叫(通過短信或電路)時便重新登陸數據服務中心，進行數據傳輸。GSM短信作為備用通道，一旦GPRS網絡出現故障，立即啟動GSM短信通道和數據服務中心進行通信。

本集中器系統選用雙串口的51系列的W77E58。本系統中的復位電路的設計，為了保證復位電路可靠性地工作，將RC電路接施密特電路后再接入單片機的復位端?？煞乐雇獠扛蓴_，電源波動大的問題。集中器硬件設計圖，如圖2所示。

2.2 集中器的軟件

集中器一方面要接收電力線上的數據，另一方面要按時給上位機傳輸數據，如果上位機發出中斷命令，集中器要及時給予處理。單片機中采取定時器定時。當定時到，集中器就通過GPRS模塊給上位機傳輸數據。當定時器時間沒到，集中器就循環掃描三相電力線上耦合下來的數據，并調用函數進行歸類存儲。當三相電力線都掃描完后又返回判斷是否有GPRS中斷請求。如果有中斷請求就轉向中斷響應，開始接受上位機的命令并開始執行。

3 GPRS網絡為中心的數據傳輸

選用國產GPRS通信模塊ZWG-23A(DTU)，它是一款工業級外置式無線數傳設備，它內部集成了PPP和TCP/IP協議棧，通過該產品可以方便的實現串口的遠程通信功能。如圖3所示。

通過模塊專門的指令初始化GPRS無線模塊，使之附著在GPRS網絡上，以獲得網絡運營商動態分配的終端IP地址，并與目的終端建立連接．數據包在主機和GPRS服務器群中傳輸使用的是基于IP的分組，即所有的數據報文都要基于IP包。用串口1分別和GPRS模塊的TXDO和RXDO連接，Pl口的其他6個端口分別接到GPRS模塊對應的剩余RS232通信口。通過軟件置位完成對ZWG-23A的初始化和控制GPRS模塊的收發數據。

4 監控管理軟件的設計

自動抄表系統立足于操作員、用戶對儀表進行管理和維護。它包括對儀表的實時監控(即所有的用戶能夠通過瀏覽器實時看到儀表上顯示的信息)，對儀表的抄表控制(如:抄上月用量)、售電、對儀表用戶的管理。實現以下功能:身份認證賬戶及用戶管理，電表參數設計，抄表數據的統計、查詢、備份、報表、圖表生成、打印輸出，遠程監控和斷電功能，電表用量查詢，自動抄表，手動抄表，實時控制等。

5 結語

本文詳細的介紹了遠程抄表系統中的集中器，對集中器進行了可靠性的設計，采用雙串口的單片機完成數據雙向傳輸。集中器與上位機之間用GPRS進行數據傳輸。采用GPRS模塊完成電表的遠程管理，節省了大量的人力物力。