简论抄表GPRS技术在远程抄表系统中运用研究生

论文导读：到端分组转移模式下，发送和接收数据，使用无需电路交换的网络资源，提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务，特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，同时也适用于偶尔的大数据量传输。GPRS技术采用分组交换方式，提供了灵活的差错控制和流量控制，在端到端的高层进行，减少了中间网络低层环节不必要的开销，并在网
摘要：提出了一种基于GPRS通讯技术的电力远程抄表系统，详细介绍了该抄表系统的工作原理及软、硬件结构设计。系统的基本设计思想是将GPRS终端经由GPRS网接入Intemet，通过设置Intemet中通信中心服务器与客户端服务器之间的通讯协议，实现终端与客户端的信息交换。
关键词：GPRS；无线通讯；远程抄表
一、引言
迄今为止，我国电力远程抄表系统已历经了数代产品，系统水平的提高主要在于其通讯技术的改进。目前应用较多的几种远程抄表系统的通讯方式有：专用数据通讯线路、电力线载波及无线通讯方式。采用专用通讯线路，数据传输质量及速度都比较高，但是投资十分巨大，对于大面积的表计抄收无论是对供电方还是对用户来说都是难以承受的。电力线载波抄表在国外应用比较广泛，但在国内始终没有得到大范围应用，其主要原因是我国的电网污染比较严重，在数据传送过程中，经常出现错码、丢码的情况，使数据出现较大误差。在表计或集中器布局分散的场合适宜采用无线通讯方式，目前较前沿的无线通讯方式有：利用商业通讯网络G或GPRS无线上网通讯。众所周知，G是一个覆盖全国乃至全球的商业通讯网络，网络可靠，覆盖范围广，无通讯盲点。但GS源于：论文摘要范文www.7ctime.com
M网络通讯的不足之处在于：实时性差、通信流量较小，不适宜大数据量通讯。为解决这个问题，我们拓展开发了基于GPRS通讯的电力抄表系统。GPRS是一种新兴的无线上网通讯技术，其原理是利用G网络引人数据分组交换功能进行数据传送。它不但集中了其他几种无线通讯方式的优点，由于可与分组数据网直接互通，有效提高了数据传输速度和数据流量。此外，应用GPRS通讯还可以实现抄表系统的实时在线。

二、GPRS网络技术

GPRS（general paeket radio sever）通用分组无线业务，是在现有G系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为G用户提供分组形式的数据业务。GPRS允许用户在端到端分组转移模式下，发送和接收数据，使用无需电路交换的网络资源，提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务，特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，同时也适用于偶尔的大数据量传输。GPRS技术采用分组交换方式，提供了灵活的差错控制和流量控制，在端到端的高层进行，减少了中间网络低层环节不必要的开销，并在网络部分环节上增加控制，提高了安全性。通过设置服务等级QOS等手段，可有效地控制和分配延时、带宽等性能，非常适用于数据应用。在G无线系统中，无线信道资源非常宝贵，而采用分组交换的GPRS则可灵活运用无线信道，每个用户可以有多个无线信道，而同一信道又可以由几个用户共享，极大地提高了无线资源的利用率。在理论上，GPRS可以将最多8个时隙组合在一起，给用户提供高达171.2KbPs的带宽，比以前超出了10倍的传输速度，保证了更大数据的传输，更快的因特网接人，可以随时获得即时的更新结果。只要GPRS设备打开，会处于一直等待数据传输的待机状态GPRS能为用户提供透明的口通道，可直接访问Interact的所有站点和资源，支持按流量计费方式。

三、远程抄表系统整体设计方案

基于GPRS的远程抄表系统主要是由电表数据抄写模块、控制模块、GPRS无线通信模块和远程管理计算机4部分构成，系统结构示意图见图1。

3.1 电表数据抄写模块

该模块主要实现对电表数据的采集功能。数据采集方式有2种：一种是由控制单元定时采集；另一种是由远程管理人员控制的实时采集。为了节约成本，减少抄表模块数量，使一定区域内只使用一个抄表模块，本系统选用RS485组网模式进行数据采集。

3.2 控制模块

控制模块核心为单片机。该模块主要控制对电表数据的采集、处理，对GPRS模块初始化，通过AT指令使GPRS模块与远程管理机建立TCP/IP连接，经过添加用户信息、参数标识、校验码后，将采集的数据发送到远程管理计算机上。

3.3 GPRS无线通信模块

GPRS无线通信模块主要实现与远端管理机建立TCP/IP连接，以实现传输电表数据。本系统选用SIM—COM公司的内嵌TCP/IP协议栈的G/GPRS模块SIC，该模块功能强大、操作简便、性价比高，非常适合应用于远程抄表中。单片机通过AT、指令对SIC进行操作。

3.4 远程管理计算机

远程管理计算机包括连接到公网具有固定lP地址的计算机和数据管理软件。数据管理软件实现对抄表系统上传的电能表数据进行显示、统计的功能，并存储到数据库，以各日后查询用户用电情况。

四、远程抄表系统硬件设计

系统硬件是整个系统的基础，硬件性能的好坏直接决定着系统的稳定性、可靠性、高效性。硬件系统的两个核心芯片就是单片机和GPRS数传模块。系统硬件框图见图2。
本系统选用1I公司的MSP430F147单片机。MStM30F147是16位单片机，采用精简指令集（PISC）结构，只有简洁的27条指令，这些指令均为单周期指令，功能强、运行速度快。内部有32kB+256BFLASH存储器、lkB的RAM，避免了外扩存储器的麻烦；它具有两个串口，—个与GPRS相连，一个通过RS485与多功能电能表相连以采集电表数据；另外该单片机有3，3V供电电压，具有5种节电模式的超低功耗单片机，特别适用于水表、电表、气表等仪表中。GPRS模块选用SIC。SIC是SIMCOM公司推出的G/GPRS三频段模块，主要为语音传输、短消息和数据业务提供无线接口。SIC集成了完整的射频电路和G的基带处理器，适合于开发一些G/GPRS的无线应用产品，如移动电话、PDA、PCMCIA无线MODEM卡、无线抄表、无线数据传输、监控、调度、车载、遥控、远程测量、定位和导航等系统和产品，应用范围很广。MSP430F147的串口0接MAX485芯片，各个电表通过485网络和单片机相连。SIC通过60引脚的板间连接器与单片机、SIM卡插座相连。147的P4.7引脚连接到SIC的PWKEY引脚上，以控制模块的开关机。SIC串口l的各个控制状态线都与单片机相连，以在数据传输过程中进行流控制和状态检测。

五、系统软件设计

5.1 单片机应用软件

单片机应用软件主要实现对电表数据的采集、处理、发送以及系统故障诊断等功能，它包括以下几个部分：
（1）系统初始化：该程序实现单片机和SIC各个功能模块的初始化，并且使SIC注册到移动G网络。
（2）485网络程序：该程序实现对网络上的各个电表数据进行访问，采用轮询采集方式，即根据电表网络地址逐个访问。
（3）电表数据处理程序：对采集到的数据添加用户信息、采集日期、校验代码等附加信息。
（4）TCP/IP连接和数据发送程序：通过AT指令与Intemet上具有固定IP地址的管理机进行连接，连接成功后发送数据；如果不能连接，则给系统内部预设的管理员手机发送短信，告之检查系统。工作人员检查管理机是否联网、防火墙是否设置正确等可能出现的故障，排查完毕后，拨叫模块号码使模块恢复正常的工作状态。
单片机应用软件流程见图3。

5.2 管理软件设计

本系统管理软件采论文导读：实时了解用电客户的电费缴纳情况及电力线路的运行状况，大大提高了电力管理效率。六、结束语采用GPRS通讯方式使电力远程抄表系技术上了一个台阶。它实时在线、接入迅速、传输速率高、网络可靠，具有其他无线通讯方式不可比拟的优点。此外，由于借路于公网、免用户维护、实行按量计费，又大大降低了系统投资和运行成本。
用功能强大的Visual Bssie6.0编写。使用So cket控件和ODBC控件，可以方便地实现网络监控和数据库访问功能。管理软件是运行在具有固定IP地址的管理计算机上的，它主要由监控软件和数据库组成。所有无线抄表装置采集到的电表数据统一发送到管理计算机上，监控软件监听开放给抄表装置的端口，接收到数据后，通过解包识别客户信息和电表参数信息，显示到监控界面，并且存储到数据库中，以备以后查询用电客户用电情况。管理软件还具有欠费、偷电、欠压等监控功能，可以使电业管理部门实时了解用电客户的电费缴纳情况及电力线路的运行状况，大大提高了电力管理效率。
六、结束语
采用GPRS通讯方式使电力远程抄表系技术上了一个台阶。它实时在线、接入迅速、传输速率高、网络可靠，具有其他无线通讯方式不可比拟的优点。此外，由于借路于公网、免用户维护、实行按量计费，又大大降低了系统投资和运行成本。