摘 要:本文針對自動抄表系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通訊問題，研究了基于GPRS的遠程無線自動抄表系統(tǒng)。研究自動采集系統(tǒng)的基本構(gòu)成，對集中器的組成部分進行了研究，分析了集中器硬件構(gòu)成及軟件設(shè)計，并對以GPRS網(wǎng)絡(luò)為中心的數(shù)據(jù)傳輸部分和監(jiān)控中心管理軟件進行了分析，設(shè)計了GPRS遠程抄表系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)。

關(guān)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(tǒng)人力抄表和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)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(nèi)抄取用電臺內(nèi)所有用戶電表的用電數(shù)據(jù)，完成用電數(shù)據(jù)的計算和統(tǒng)計，并可供用戶隨時查詢，更進一步地，可以對用電網(wǎng)內(nèi)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(qū)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(xiàn)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(shù)、傳感器技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機及通訊等技術(shù)，通過專用設(shè)備對表計進行讀取及數(shù)據(jù)處理的過程，是供電系統(tǒng)監(jiān)管部門用來對工業(yè)和生活用電進行監(jiān)測、管理和控制，以及對用戶用電情況進行統(tǒng)計、分析的重要手段。自動抄表系統(tǒng)(AMRS)是不需要人員到現(xiàn)場，就能完成抄讀用戶電能數(shù)據(jù)并分析、統(tǒng)計的智能化管理系統(tǒng)。

1 GPRS遠程抄表系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方案

系統(tǒng)具體由三大部分組成:以采集器為中心的數(shù)據(jù)采集部分，以GPRS網(wǎng)絡(luò)為中心的數(shù)據(jù)傳輸部分、監(jiān)控中心管理軟件。系統(tǒng)組成如圖1所示。

2 遠程抄表的集中器設(shè)計

2.1 集中器的硬件設(shè)計

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

集中器是一個以單片機為中心的小型信息處理系統(tǒng)，采用16位的微處理器設(shè)計。其內(nèi)置GSM，GPRS模塊，配一張開通GPRS服務(wù)的SIM卡，負責接收從數(shù)據(jù)服務(wù)中心發(fā)過來的各種指令并加以篩選、判別，將有效指令發(fā)送到相應(yīng)的采集器中;接受監(jiān)控終端采集器發(fā)送過來的數(shù)據(jù)并發(fā)送給數(shù)據(jù)服務(wù)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(nèi)還存儲與數(shù)據(jù)服務(wù)中心聯(lián)網(wǎng)的各種參數(shù)，如:中心的IP地址、服務(wù)端口等。集中器一加電便自動運行，搜索GPRS網(wǎng)絡(luò)，向數(shù)據(jù)服務(wù)中心進行注冊并連接。如果沒有數(shù)據(jù)傳輸時可以進入休眠狀態(tài)，一旦有數(shù)據(jù)需要發(fā)送或收到中心呼叫(通過短信或電路)時便重新登陸數(shù)據(jù)服務(wù)中心，進行數(shù)據(jù)傳輸。GSM短信作為備用通道，一旦GPRS網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，立即啟動GSM短信通道和數(shù)據(jù)服務(wù)中心進行通信。

本集中器系統(tǒng)選用雙串口的51系列的W77E58。本系統(tǒng)中的復(fù)位電路的設(shè)計，為了保證復(fù)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(fù)位端。可防止外部干擾，電源波動大的問題。集中器硬件設(shè)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(shù)據(jù)，另一方面要按時給上位機傳輸數(shù)據(jù)，如果上位機發(fā)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(shù)據(jù)。當定時器時間沒到，集中器就循環(huán)掃描三相電力線上耦合下來的數(shù)據(jù)，并調(diào)用函數(shù)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(zhuǎn)向中斷響應(yīng)，開始接受上位機的命令并開始執(zhí)行。

3 GPRS網(wǎng)絡(luò)為中心的數(shù)據(jù)傳輸

選用國產(chǎn)GPRS通信模塊ZWG-23A(DTU)，它是一款工業(yè)級外置式無線數(shù)傳設(shè)備，它內(nèi)部集成了PPP和TCP/IP協(xié)議棧，通過該產(chǎn)品可以方便的實現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)上，以獲得網(wǎng)絡(luò)運營商動態(tài)分配的終端IP地址，并與目的終端建立連接．數(shù)據(jù)包在主機和GPRS服務(wù)器群中傳輸使用的是基于IP的分組，即所有的數(shù)據(jù)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(yīng)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(fā)數(shù)據(jù)。

4 監(jiān)控管理軟件的設(shè)計

自動抄表系統(tǒng)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(jiān)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(xiàn)以下功能:身份認證賬戶及用戶管理，電表參數(shù)設(shè)計，抄表數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、查詢、備份、報表、圖表生成、打印輸出，遠程監(jiān)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(jié)語

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