麻志濱+劉芳+劉震

摘 要： 針對能源計量管理系統(tǒng)設計，為了使系統(tǒng)能夠準確地實現(xiàn)能源自動化管理，提出了一種基于GPRS通信技術(shù)的能源計量遠程管理系統(tǒng)。采用三層框架，以熱量表作為計量儀表，采集器通過RS 485總線接口獲取單元計量表數(shù)據(jù)，采集器與集中器通過無線傳輸模塊連接，集中器通過GPRS DTU模塊的GPRS功能連接Internet，將數(shù)據(jù)上傳至服務器。主要研究了系統(tǒng)的關鍵部分，采集器和集中器的軟硬件設計，并通過實驗表明，采用三層框架結(jié)構(gòu)的能源計量管理系統(tǒng)具有實時性強、準確度高、易擴展的優(yōu)點。

關鍵詞： GPRS； 無線通信； 遠程測量； 能源計量

中圖分類號： TN927?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）14?0060?04

Design of remote energy management system based on GPR

MA Zhi?bin， LIU Fang， LIU Zhen

（Harbin Institute of Technology， Weihai 264209， China）

Abstract： A remote energy metrology management system based on GPRS communication technology is presented to enable the energy management system to achieve accurate automated energy management. Taking the heat meter as a measurement instrument， a three?layer framework is adopted to get the data from unit metrology meter through RS?485 bus interface by collector. The collector is connected with the concentrator through wireless transmission module. The concentrator is connected with Internet by means of the GPRS function of the GPRS DTU module to upload the data to its server. The the hardware and software design of collector and the concentrator， key parts of the system， are studied in this paper. The experimental results show that the three?layer framework structure of energy metrology management system has the advantages of strong real?time performance and high accuracy， and is easy to extend.

Keywords： GPRS； wireless communication； remote measurement； energy metrology

0 引 言

當今世界，能源危機越來越突出，全球范圍內(nèi)也越來越重視這個問題。同時，國內(nèi)的企業(yè)面對日益激烈的市場競爭，能源作為生產(chǎn)成本的重要組成部分，其計量工作也越來越受到關注。如何節(jié)能降耗，提高能源計量管理技術(shù)，對企業(yè)具有重要的意義。對于采用按面積收費的供熱企業(yè)，改變收費模式，提高能源計量管理技術(shù)水平，一直是急需解決的問題[1]。

針對這個問題，本文提出了一種嵌入式GPRS通信技術(shù)與測量技術(shù)相結(jié)合的遠程能源計量管理系統(tǒng)。

1 遠程能源管理系統(tǒng)通信方式比較分析

我國目前多種遠程能源計量系統(tǒng)并存，而各種遠程能源計量系統(tǒng)不同方式在于通信方式。通信方式可以劃分為有線通信和無線通信兩種方式[2]。

1.1 有線通信方式

（1） 電話線通信。電話線通信是覆蓋率很高的通信網(wǎng)絡。且只要安裝調(diào)制解調(diào)器并入網(wǎng)就可以進行通信。但是電話線通信的響應速度慢，往往需要數(shù)秒的時間，導致數(shù)據(jù)傳輸實時性較差。同時期通信速率慢，當需要大量數(shù)據(jù)實時傳輸時，電話線通信方式不能夠勝任。

（2） 電力線載波通信。電力載波通信分高壓電力載波通信和低壓電力載波通信。電力線載波可以將需要傳輸?shù)男盘柵c電力波疊加，隨電力線一起傳播，在已有的電力線網(wǎng)絡中任一點接上發(fā)送和接收信號裝置即可實現(xiàn)通信。電力線網(wǎng)絡基本覆蓋所有居民區(qū)，因此不需要另外鋪設通信線路，使得此種通信方式成本很低。但是較弱信號容易受強電網(wǎng)干擾，而且此種通信不能穿越變壓器，因此電力載波通信在集中抄表系統(tǒng)中的應用受到限制。

（3） 光纖通信。光纖通信自動抄表系統(tǒng)以光纖為信號傳輸媒介。近幾年光纖通信技術(shù)越來越成熟，其傳輸容量較其他通信技術(shù)大很多、而且極高的傳輸速率，較長的中繼距離，極強的抗干擾能力使其成為通信的熱點技術(shù)。但是較高的成本，復雜的技術(shù)使其在集中抄表系統(tǒng)中運用的性價比很低。

1.2 無線通信方式

1.2.1 無線數(shù)傳電臺

無線數(shù)傳電臺設備維護簡單，建成后運行轉(zhuǎn)費用很低，因此通過無線數(shù)傳電臺進行通信對具有較大用戶量的通信系統(tǒng)來說性價比較高。但無線數(shù)傳電臺的造價很高，信號傳輸容易受外界信號的干擾，傳輸距離有限，而且大范圍的能源管理系統(tǒng)需要通信穩(wěn)定，通信距離遠，因此這種方式在集中抄表系統(tǒng)中應用受到限制。

1.2.2 GPRS通信

近年來，GPRS技術(shù)發(fā)展迅速，它為人們提供一種點到點的無線廣域網(wǎng)IP通信連接，這種基于GSM網(wǎng)絡系統(tǒng)的分布式無線交換技術(shù)，被應用到更多的小型通信設備中。GPRS通過手機網(wǎng)絡運行商服務器網(wǎng)關GGSN，以分組式交換作為數(shù)據(jù)收發(fā)的基本模式，利用現(xiàn)有的中國移動運行商通信網(wǎng)絡，即可實現(xiàn)遠程操作與抄表，該技術(shù)目前以區(qū)域成熟，且運行可靠。但其應用中的運行費用高以及網(wǎng)絡前端通信模塊也成為了推廣的一個問題，但隨著GPRS網(wǎng)絡的普及，運營商的資費也不斷下調(diào)，這使得GPRS通信技術(shù)作為一種低成本、高效的無線數(shù)據(jù)傳輸方式成為可能[3?6]。

GPRS技術(shù)的優(yōu)點有：接入范圍為運營商的服務范圍，目前中國移動網(wǎng)絡已覆蓋全國絕大部分地區(qū)，因此其應用不受限于位置和地域。另外GPRS網(wǎng)絡通信還支持不同速率設備接入，傳輸速率范圍大，可滿足各種遠程抄表的設備需求。由于運行商網(wǎng)絡可不間斷的提供實時服務，因此GPRS終端設備可同樣提供不間斷的實時連接，保證其通信數(shù)據(jù)的實時更新。目前各大網(wǎng)絡運行商在GPRS的費用上均采用按流量計費，從而使得遠程抄表這種少量（偶爾大量）、間斷、頻繁的數(shù)據(jù)傳輸費用成本大大降低；最新的GPRS技術(shù)同時還支持標準的X.25和TCP/IP協(xié)議，這便可以與Internet實現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)通，突破了使用GSM通信數(shù)據(jù)流量的上限[7?10]。

根據(jù)上述對供熱企業(yè)遠程能源管理系統(tǒng)可選用的通信方式的分析比較可以看出，基于GPRS的遠程能源計量管理系統(tǒng)具有性價比高、安全、通信簡便等諸多優(yōu)點，完全能夠滿足供熱企業(yè)的計量需求。

2 基于GPRS的遠程能源管理系統(tǒng)的組成和

硬件設計

2.1 系統(tǒng)組成

能源管理計量系統(tǒng)是按目前抄表行業(yè)的實際情況而開發(fā)的，它以采集數(shù)據(jù)、傳輸數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)為核心，系統(tǒng)每一個環(huán)節(jié)都要求保證數(shù)據(jù)的可靠性。現(xiàn)階段我國計量表（包括水、電、氣、熱四種表）安裝的方式主要是一戶一表，總體表現(xiàn)為一個單元內(nèi)按戶上表，各單元之間計量表以同樣的形式安裝，形式上看為典型的對等模式。這對抄表系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了極大的便利。

本文設計的基于GPRS的能源管理系統(tǒng)組成如圖1所示，系統(tǒng)采集器，集中器，監(jiān)控中心組成。采集器把掛載在RS 485總線或者M?BUS總線上的儀表數(shù)據(jù)讀出，進行數(shù)據(jù)處理、顯示，并通過頻率為470 MHz無線傳輸模塊傳把數(shù)據(jù)送到集中器。集中器把附近采集器發(fā)送上來的數(shù)據(jù)打包通過GPRS DTU模塊傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

在圖1設計思路中，每一戶居民都將安裝一塊相關計量儀表，是抄表數(shù)據(jù)的來源，系統(tǒng)將在這里將每戶居民實際能源使用情況進行匯總。通過采集器和集中器進行數(shù)據(jù)傳遞，數(shù)據(jù)將保存在數(shù)據(jù)庫中，需要對數(shù)據(jù)進行分析，同時用戶能夠通過互聯(lián)網(wǎng)獲取自己的使用情況。

圖1 GPRS的三級能源計量管理系統(tǒng)組成圖

2.2 采集器硬件設計

目前儀器設計的發(fā)展趨勢是低功耗、高度集成化和小型化，采集器采用了以低功耗著稱的MSP430系列的MSP430F149單片機作為控制器的核心器件。

MSP430F149單片機是一種16位超低功耗的處理器，采用流行的RISC結(jié)構(gòu)，具有強大的處理能力；尋址范圍可達64 Kb，還可以外擴存儲器，其中外設和內(nèi)存統(tǒng)一編址；統(tǒng)一的中斷管理器，豐富的片上資源；片內(nèi)有精密硬件乘法器、1個14路1位的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、2個16位定時器、2路USART通信端口、1個比較器、1個看門狗、6路P口、1個DCO內(nèi)部振蕩器和兩個外部時鐘，支持8 MHz的時鐘。該系列單片機主要有以下特點：超低功耗；強大的處理能力；高性能的模擬技術(shù)及豐富的片上外圍模塊；系統(tǒng)穩(wěn)定工作；方便高效的開發(fā)環(huán)境。

采集器主要由電源，主控芯片，無線模塊，數(shù)據(jù)存儲器，電池電壓檢測電路，相應的通信接口和顯示模塊組成。采集器通過RS 485或者M?Bus接口采集熱量表數(shù)據(jù)，經(jīng)過主處理器MSP430F149的分析、處理后保存在FLASH存儲器中，并且通過470 MHz的無線模塊上傳給集中器。終端維護可以通過終端本地輸入模塊操作，同時也能給從站（計量儀表）進行供電。維護界面友好，操作方式簡單方便。

采集器的電路模塊框圖如圖2所示。

圖2 采集器模塊框圖

2.3 集中器硬件設計

集中器的功能是發(fā)起采集命令給采集器，將各個釆集器的數(shù)據(jù)進行匯總，最后通過GPRS模塊將數(shù)據(jù)上傳至服務器。集中器與采集器之間數(shù)據(jù)連接方式采用無線傳輸模塊。集中器電路模塊框圖如圖3所示。

集中器主控芯片選擇STC公司的STC12C5A60S2芯片。STC12C5A60S2單片機是STC公司生產(chǎn)的單時鐘單片機，具有低功耗、高速、超強抗干擾性、指令集完全兼容傳統(tǒng)的8051單片機、ISP下載的特點，而且內(nèi)部集成了雙串口功能用復位，符合采集器設計要求。

圖3 集中器模塊框圖

3 基于GPRS遠程能源管理系統(tǒng)的軟件設計

3.1 采集器軟件設計

采集器軟件設計時，采用IAR Embedded Workbench IDE 集成開發(fā)環(huán)境。

由于數(shù)據(jù)采集器主要完成接受命令與讀取數(shù)據(jù)，所以要有較快的接受能力和處理速度，防止接錯或漏接數(shù)據(jù)。這就要求數(shù)據(jù)采集器要隨時處于接收狀態(tài)，為了能達到以上要求，可以使用單片機高效的中斷處理功能。然而過多的處于中斷狀態(tài)，可能導致其他中斷不能及時響應，所以要求中斷處理要快或處理較少的程序。

由以上所述確定程序設計的結(jié)構(gòu)為中斷響應軟件查詢。中斷響應是及時響應外來信息，并作相應的標記，關中斷，啟動軟件查詢，達到快速響應中斷的目的；而軟件查詢主要在主程序中進行，通過查詢各個標志位，就可知道那個中斷發(fā)生相應，并執(zhí)行相應中斷函數(shù)。

MSP430F149具有豐富的中斷設置，可方便滿足設計要求。本設計主要用到的中斷主要有以下幾方面：

（1） UARTA接收中斷。接收熱量表數(shù)據(jù)。

（2） UARTB接收中斷。接收來自集中器的命令數(shù)據(jù)。

（3） TIMERA0中斷。用于按照傳輸響應定時接收數(shù)據(jù)幀。

（4） TIMERA1中斷。用于定時間隔發(fā)送數(shù)據(jù)幀。

（5） P1INPUT中斷。外部中斷、按鍵查詢、掉電查詢以及外接電源。

（6） ADC12中斷。鋰電池電壓A/D轉(zhuǎn)換完成。

采集器主程序流程如圖4所示，首先進行各個驅(qū)動功能初始化（時鐘初始化、LCD初始化、串口初始化、A/D轉(zhuǎn)換初始化、I/O初始化、中斷初始化），然后進行電池電壓檢測判斷鋰電池電量判斷，首頁顯示，按鍵判斷，讀表判斷，上傳數(shù)據(jù)到集中器判斷，進入低功耗等待中斷喚醒。

3.2 采集器軟件設計

集中器主要對數(shù)據(jù)進行匯總和傳輸作用，程序主要采用中斷響應和程序查詢的方式。部分程序設計思想與采集器相似，本節(jié)主要對串口中斷數(shù)據(jù)接受發(fā)送程序和GPRS程序做介紹。

3.2.1 收發(fā)程序設計

集中器串口中斷流程圖如圖5所示，接收數(shù)據(jù)時，當收到前導字符0xFE或者起始符時開始接收，接收到0x68時數(shù)據(jù)開始移入到緩沖中，接收完成的判斷根據(jù)數(shù)據(jù)長度進行判斷。接收完成以后進行數(shù)據(jù)校驗，檢測到校驗和、偶校驗或格式出錯，均應該放棄該信息幀，校驗完成以后數(shù)據(jù)移入保存。發(fā)送數(shù)據(jù)時，當接收到發(fā)送數(shù)據(jù)請求時，開始發(fā)送數(shù)據(jù)。由于STC12C5A60S2不支持硬件上偶校驗發(fā)送，故先把數(shù)據(jù)送到累加器中，獲得數(shù)據(jù)奇偶標準位P，如果是偶校驗P移入串口發(fā)送第9位，奇校驗則取反移入，并把累加器中數(shù)移入到串口發(fā)送緩沖器中。

圖4 采集器主程序流程圖

3.2.2 GPRS程序?qū)崿F(xiàn)

本次數(shù)據(jù)傳輸使用的透明傳輸協(xié)議的GPRS DUT模塊，無線DTU（Data Terminal Unit）能夠穩(wěn)定地進行數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而且此DTU具有自身檢測功能，因而數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃愿?。只需進行相應配置，即可選擇需要的工作模式。DTU支持通過串口、短信、數(shù)據(jù)中心進行協(xié)議配置。通過串口使用AT指令，可以方便地實現(xiàn)自動的機器配置。命令格式如表1所示。

表1 DTU的命令格式

通過配置串口發(fā)送+++，DTU則會回答in set mode

并進入?yún)f(xié)議配置狀態(tài)。用戶設備可以通過給配置串口發(fā)送AT命令進行查詢、配置、重啟動或退出該配置狀態(tài)。本次設計主要的讀取、修改參數(shù)包括：網(wǎng)絡參數(shù)、連接管理、短信通道、系統(tǒng)參數(shù)。

數(shù)據(jù)通過GPRS通道傳輸都遵循這一原則：對數(shù)據(jù)進行AT Command相關包裝、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收后進行AT Command解析、數(shù)據(jù)傳到上層、解析數(shù)據(jù)。集中器數(shù)據(jù)接收和發(fā)送通過串口進行。以接收數(shù)據(jù)為例。GPRS數(shù)據(jù)接收流程如圖6所示。

圖5 串口中斷流程圖

圖6 GPRS數(shù)據(jù)接收流程圖

4 結(jié) 語

本文提出并設計了一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔、數(shù)據(jù)傳輸可靠的能源管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用典型的三層結(jié)構(gòu)，即：

（上接第63頁）

數(shù)據(jù)采集層、傳輸層、管理層，分別用采集器、集中器和上位機管理軟件來實現(xiàn)相應功能。本系統(tǒng)的特點是集中器和采集器之間通過無線通信模塊相連，而且采集器硬件設計上采用了低功耗的設計思想，能夠很好的保證系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定工作。采集器既起到單元內(nèi)數(shù)據(jù)采集功能，又具有中繼功能，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。經(jīng)試驗測試，達到了設計效果，數(shù)據(jù)傳輸準確，是一種較為理想的能源管理系統(tǒng)解決方案。

參考文獻

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由以上所述確定程序設計的結(jié)構(gòu)為中斷響應軟件查詢。中斷響應是及時響應外來信息，并作相應的標記，關中斷，啟動軟件查詢，達到快速響應中斷的目的；而軟件查詢主要在主程序中進行，通過查詢各個標志位，就可知道那個中斷發(fā)生相應，并執(zhí)行相應中斷函數(shù)。

MSP430F149具有豐富的中斷設置，可方便滿足設計要求。本設計主要用到的中斷主要有以下幾方面：

（1） UARTA接收中斷。接收熱量表數(shù)據(jù)。

（2） UARTB接收中斷。接收來自集中器的命令數(shù)據(jù)。

（3） TIMERA0中斷。用于按照傳輸響應定時接收數(shù)據(jù)幀。

（4） TIMERA1中斷。用于定時間隔發(fā)送數(shù)據(jù)幀。

（5） P1INPUT中斷。外部中斷、按鍵查詢、掉電查詢以及外接電源。

（6） ADC12中斷。鋰電池電壓A/D轉(zhuǎn)換完成。

采集器主程序流程如圖4所示，首先進行各個驅(qū)動功能初始化（時鐘初始化、LCD初始化、串口初始化、A/D轉(zhuǎn)換初始化、I/O初始化、中斷初始化），然后進行電池電壓檢測判斷鋰電池電量判斷，首頁顯示，按鍵判斷，讀表判斷，上傳數(shù)據(jù)到集中器判斷，進入低功耗等待中斷喚醒。

3.2 采集器軟件設計

集中器主要對數(shù)據(jù)進行匯總和傳輸作用，程序主要采用中斷響應和程序查詢的方式。部分程序設計思想與采集器相似，本節(jié)主要對串口中斷數(shù)據(jù)接受發(fā)送程序和GPRS程序做介紹。

3.2.1 收發(fā)程序設計

集中器串口中斷流程圖如圖5所示，接收數(shù)據(jù)時，當收到前導字符0xFE或者起始符時開始接收，接收到0x68時數(shù)據(jù)開始移入到緩沖中，接收完成的判斷根據(jù)數(shù)據(jù)長度進行判斷。接收完成以后進行數(shù)據(jù)校驗，檢測到校驗和、偶校驗或格式出錯，均應該放棄該信息幀，校驗完成以后數(shù)據(jù)移入保存。發(fā)送數(shù)據(jù)時，當接收到發(fā)送數(shù)據(jù)請求時，開始發(fā)送數(shù)據(jù)。由于STC12C5A60S2不支持硬件上偶校驗發(fā)送，故先把數(shù)據(jù)送到累加器中，獲得數(shù)據(jù)奇偶標準位P，如果是偶校驗P移入串口發(fā)送第9位，奇校驗則取反移入，并把累加器中數(shù)移入到串口發(fā)送緩沖器中。

圖4 采集器主程序流程圖

3.2.2 GPRS程序?qū)崿F(xiàn)

本次數(shù)據(jù)傳輸使用的透明傳輸協(xié)議的GPRS DUT模塊，無線DTU（Data Terminal Unit）能夠穩(wěn)定地進行數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而且此DTU具有自身檢測功能，因而數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃愿?。只需進行相應配置，即可選擇需要的工作模式。DTU支持通過串口、短信、數(shù)據(jù)中心進行協(xié)議配置。通過串口使用AT指令，可以方便地實現(xiàn)自動的機器配置。命令格式如表1所示。

表1 DTU的命令格式

通過配置串口發(fā)送+++，DTU則會回答in set mode

并進入?yún)f(xié)議配置狀態(tài)。用戶設備可以通過給配置串口發(fā)送AT命令進行查詢、配置、重啟動或退出該配置狀態(tài)。本次設計主要的讀取、修改參數(shù)包括：網(wǎng)絡參數(shù)、連接管理、短信通道、系統(tǒng)參數(shù)。

數(shù)據(jù)通過GPRS通道傳輸都遵循這一原則：對數(shù)據(jù)進行AT Command相關包裝、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收后進行AT Command解析、數(shù)據(jù)傳到上層、解析數(shù)據(jù)。集中器數(shù)據(jù)接收和發(fā)送通過串口進行。以接收數(shù)據(jù)為例。GPRS數(shù)據(jù)接收流程如圖6所示。

圖5 串口中斷流程圖

圖6 GPRS數(shù)據(jù)接收流程圖

4 結(jié) 語

本文提出并設計了一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔、數(shù)據(jù)傳輸可靠的能源管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用典型的三層結(jié)構(gòu)，即：

（上接第63頁）

數(shù)據(jù)采集層、傳輸層、管理層，分別用采集器、集中器和上位機管理軟件來實現(xiàn)相應功能。本系統(tǒng)的特點是集中器和采集器之間通過無線通信模塊相連，而且采集器硬件設計上采用了低功耗的設計思想，能夠很好的保證系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定工作。采集器既起到單元內(nèi)數(shù)據(jù)采集功能，又具有中繼功能，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。經(jīng)試驗測試，達到了設計效果，數(shù)據(jù)傳輸準確，是一種較為理想的能源管理系統(tǒng)解決方案。

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由以上所述確定程序設計的結(jié)構(gòu)為中斷響應軟件查詢。中斷響應是及時響應外來信息，并作相應的標記，關中斷，啟動軟件查詢，達到快速響應中斷的目的；而軟件查詢主要在主程序中進行，通過查詢各個標志位，就可知道那個中斷發(fā)生相應，并執(zhí)行相應中斷函數(shù)。

MSP430F149具有豐富的中斷設置，可方便滿足設計要求。本設計主要用到的中斷主要有以下幾方面：

（1） UARTA接收中斷。接收熱量表數(shù)據(jù)。

（2） UARTB接收中斷。接收來自集中器的命令數(shù)據(jù)。

（3） TIMERA0中斷。用于按照傳輸響應定時接收數(shù)據(jù)幀。

（4） TIMERA1中斷。用于定時間隔發(fā)送數(shù)據(jù)幀。

（5） P1INPUT中斷。外部中斷、按鍵查詢、掉電查詢以及外接電源。

（6） ADC12中斷。鋰電池電壓A/D轉(zhuǎn)換完成。

采集器主程序流程如圖4所示，首先進行各個驅(qū)動功能初始化（時鐘初始化、LCD初始化、串口初始化、A/D轉(zhuǎn)換初始化、I/O初始化、中斷初始化），然后進行電池電壓檢測判斷鋰電池電量判斷，首頁顯示，按鍵判斷，讀表判斷，上傳數(shù)據(jù)到集中器判斷，進入低功耗等待中斷喚醒。

3.2 采集器軟件設計

集中器主要對數(shù)據(jù)進行匯總和傳輸作用，程序主要采用中斷響應和程序查詢的方式。部分程序設計思想與采集器相似，本節(jié)主要對串口中斷數(shù)據(jù)接受發(fā)送程序和GPRS程序做介紹。

3.2.1 收發(fā)程序設計

集中器串口中斷流程圖如圖5所示，接收數(shù)據(jù)時，當收到前導字符0xFE或者起始符時開始接收，接收到0x68時數(shù)據(jù)開始移入到緩沖中，接收完成的判斷根據(jù)數(shù)據(jù)長度進行判斷。接收完成以后進行數(shù)據(jù)校驗，檢測到校驗和、偶校驗或格式出錯，均應該放棄該信息幀，校驗完成以后數(shù)據(jù)移入保存。發(fā)送數(shù)據(jù)時，當接收到發(fā)送數(shù)據(jù)請求時，開始發(fā)送數(shù)據(jù)。由于STC12C5A60S2不支持硬件上偶校驗發(fā)送，故先把數(shù)據(jù)送到累加器中，獲得數(shù)據(jù)奇偶標準位P，如果是偶校驗P移入串口發(fā)送第9位，奇校驗則取反移入，并把累加器中數(shù)移入到串口發(fā)送緩沖器中。

圖4 采集器主程序流程圖

3.2.2 GPRS程序?qū)崿F(xiàn)

本次數(shù)據(jù)傳輸使用的透明傳輸協(xié)議的GPRS DUT模塊，無線DTU（Data Terminal Unit）能夠穩(wěn)定地進行數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而且此DTU具有自身檢測功能，因而數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃愿?。只需進行相應配置，即可選擇需要的工作模式。DTU支持通過串口、短信、數(shù)據(jù)中心進行協(xié)議配置。通過串口使用AT指令，可以方便地實現(xiàn)自動的機器配置。命令格式如表1所示。

表1 DTU的命令格式

通過配置串口發(fā)送+++，DTU則會回答in set mode

并進入?yún)f(xié)議配置狀態(tài)。用戶設備可以通過給配置串口發(fā)送AT命令進行查詢、配置、重啟動或退出該配置狀態(tài)。本次設計主要的讀取、修改參數(shù)包括：網(wǎng)絡參數(shù)、連接管理、短信通道、系統(tǒng)參數(shù)。

數(shù)據(jù)通過GPRS通道傳輸都遵循這一原則：對數(shù)據(jù)進行AT Command相關包裝、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收后進行AT Command解析、數(shù)據(jù)傳到上層、解析數(shù)據(jù)。集中器數(shù)據(jù)接收和發(fā)送通過串口進行。以接收數(shù)據(jù)為例。GPRS數(shù)據(jù)接收流程如圖6所示。

圖5 串口中斷流程圖

圖6 GPRS數(shù)據(jù)接收流程圖

4 結(jié) 語

本文提出并設計了一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔、數(shù)據(jù)傳輸可靠的能源管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用典型的三層結(jié)構(gòu)，即：

（上接第63頁）

數(shù)據(jù)采集層、傳輸層、管理層，分別用采集器、集中器和上位機管理軟件來實現(xiàn)相應功能。本系統(tǒng)的特點是集中器和采集器之間通過無線通信模塊相連，而且采集器硬件設計上采用了低功耗的設計思想，能夠很好的保證系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定工作。采集器既起到單元內(nèi)數(shù)據(jù)采集功能，又具有中繼功能，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。經(jīng)試驗測試，達到了設計效果，數(shù)據(jù)傳輸準確，是一種較為理想的能源管理系統(tǒng)解決方案。

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