基于GSM的電能計量無線抄表系統

該文基于GSM網絡傳輸之遠程抄表方案，詳細介紹了終端（小區）系統之軟硬件設計，以及通過W77E58型單片機來控制TC35模塊來進行無線通信之方法[陽光電子學校維修專家友情提示]。由于應用了GSM網絡作為上層通信媒介，故系統具有良好之經濟性和可擴展性[陽光電子學校維修專家友情提示]。 關鍵字：GSM網絡 SMS TC35 抄表 　　自動抄表是指采用通信和計算機網絡等技術自動讀取和處理表計數據[陽光電子學校維修專家友情提示]。基于GSM網絡之自動抄表系統借助公共GSM網絡之SMS機制或數據業務傳輸數據[陽光電子學校維修專家友情提示]。由于SMS使用GSM網絡中之信令信道來傳輸數據分組，該信令信道在大多數情況下處于空閑狀態，可有效利用[陽光電子學校維修專家友情提示]。GSM高速數據業務更能可靠地支持點對點之數據傳輸，在GSM網絡工作正常之前提下，實時性和準確性均可滿足要求[陽光電子學校維修專家友情提示]。與常規無線通信相比，無須架設天線，不占用頻點，干擾小，誤碼率低，且不存在通信盲區，是一種值得推廣之監控手段[陽光電子學校維修專家友情提示]。系統同時具有安裝調試方便之特點，不僅適合于居民小區抄表，而且適合配電網系統中分散和邊遠之測控對象[陽光電子學校維修專家友情提示]。在電力系統遠程監控之實際產品中，使用GSM無線調制解調器作為主站和用戶端之通信設備可以實現真正意義上之“遠程”抄表[陽光電子學校維修專家友情提示]。
　　
　　1系統模型
　　
　　基于GSM之電能計量裝置之無線抄表系統之模型如圖1所示[陽光電子學校維修專家友情提示]。
　　
　　圖1無線抄表系統模型
　　
　　系統模型可以分為如下3層：小區電表采集層、小區集中器層與電力管理中心層[陽光電子學校維修專家友情提示]。
　　
　　采集層主要是帶有RS-485接口之多功能電能表和底層RS-485總線部分[陽光電子學校維修專家友情提示]。小區集中器層主要由臺灣華邦之W77E58型單片機和西門子之TC35型無線手機通信模塊構成[陽光電子學校維修專家友情提示]。電力管理中心層則是由PC機與TC35模塊及一些配套軟件組成[陽光電子學校維修專家友情提示]。
　　
　　電力管理中心之管理機利用GSM短消息模塊，通過GSM無線通信網絡與各居民小區集中站之集中器構成星型網絡[陽光電子學校維修專家友情提示]。管理中心對各小區電力采集點實施電量采集、遠程監控數據傳遞等命令操作[陽光電子學校維修專家友情提示]。小區終端接收電力管理中心呼叫命令并對其進行分析解釋[陽光電子學校維修專家友情提示]。若是操作命令，用戶端在驗證操作權限無誤后，執行相應之操作，并將執行后之結果按預定協議上傳至電力管理中心[陽光電子學校維修專家友情提示]。2系統硬件設計
　　
　　2.1小區集中器設計
　　
　　小區集中器結構框圖如圖2所示[陽光電子學校維修專家友情提示]。它由一款MCS-51增強型單片機、TC35模塊、RS-485總線采集電路以及一些外圍人機接口電路組成[陽光電子學校維修專家友情提示]。
　　
　　圖2小區集中器結構框圖
　　
　　2.2電力管理中心設計
　　
　　電力管理中心之硬件主要由PC機和TC35模塊組成，TC35模塊支持標準之RS-232接口，它與PC機連接時，通過RS-232芯片把TC35之CMOS電平轉化為PC機RS-232電平后連接到PC機串口上，就可以和PC機正常通信了[陽光電子學校維修專家友情提示]。
　　
　　3系統軟件設計
　　
　　3.1小區集中器軟件設計
　　
　　小區集中器件設計總之思想是：正常情況下單片機自動地完成對抄表指令之檢測（括來自自身定時器，鍵盤以及電力管理中心通過短信發送之抄表指令），一旦檢測到抄表指令就會執行抄表，在正常情況下通過GSM模塊定期地向電力管理中心發送電量數據消息，一般情況使用短信收發，當然為了保證可靠，可以每條發送短信都需要用戶給予相應之一條固定回應，即我們常說之發送報告[陽光電子學校維修專家友情提示]。小區終端軟件流程圖如圖3所示[陽光電子學校維修專家友情提示]。
　　
　　圖3小區抄表流程圖
　　
　　3.2短信息處理方式由于文本方式比較簡單，這里我們只針對PDU方式進行說明[陽光電子學校維修專家友情提示]。因為控制TC35模塊要用到AT指令，所以對TC35控制時可以用串口把指令以字符串之形式發送出去[陽光電子學校維修專家友情提示]。
　　
　　3.2.1參數設置
　　
　　AT+CSCA?#確認短消息服務中心號碼存在并是正確之
　　
　　AT+CMGF=0#設置為PDU格式
　　
　　AT+CSMS=1#符合phaseII標準
　　
　　AT+CNMI=0，0，0，0#設置新收之短消息顯示方式[陽光電子學校維修專家友情提示]。第一個參數表示新收之短消息在數據模式與命令模式下之顯示方式，第二個到第四個參數表示新收之SMSDELIVER、CBM、SMS-STATUS-REPORT是否顯示到終端上[陽光電子學校維修專家友情提示]。
　　
　　3.2.2發送短消息
　　
　　AT+CMGS=#<LENGTH>是需要發送之PDU之PT部分字節個數，回車后發送之PDU內容用ASCII表示發送成功后會給出短消息參考號碼等字符[陽光電子學校維修專家友情提示]。
　　
　　3.2.3接收短消息
　　
　　讀短消息有路由方式和查詢方式兩種方式[陽光電子學校維修專家友情提示]。路由方式是將網絡上發來之短消息自接通過串口讀入；查詢方式是先不處理網絡上發來之短消息，將其存到SIM卡上，然后通過主動向GSM網絡發出AT命令查詢是否有短消息來了，如果有就讀入，交給上級程序處理，然后將此短消息刪除[陽光電子學校維修專家友情提示]。采取查詢方式不適合需要大量接收短消息之場合，因為實時性不高[陽光電子學校維修專家友情提示]。但采取路由之方式，需要不斷掃描串口，一旦發現有短消息到來，必須馬上讀出，如果沒有及時處理，消息就會堵塞在網絡上引起通信堵塞，使后面之短消息無法接收[陽光電子學校維修專家友情提示]。主站需要接收多條短消息，我們可以采用路由方式[陽光電子學校維修專家友情提示]。而終端不像主站那樣[陽光電子學校維修專家友情提示]。會同時接收到多條短消息，所以可以采取查詢方式[陽光電子學校維修專家友情提示]。
　　
　　AT+CMGL=0#讀取ReceivedUnreadMessage模塊會讀所有收到未讀SM[陽光電子學校維修專家友情提示]。
　　
　　AT+CPMS=?#讀取各個存儲空間短消息條數，以此判斷是否收到新之短消息[陽光電子學校維修專家友情提示]。
　　
　　AT+CMGR=1#讀Index=1處之SM
　　
　　3.2.4刪除短消息
　　
　　AT+CMGD=#刪除處之短消息[陽光電子學校維修專家友情提示]。
　　
　　3.3管理中心之軟件設計
　　
　　電力監控中心是由1個具有固定ID之服務器及監控軟件和數據庫組成之[陽光電子學校維修專家友情提示]。所有無線終端發送之數據都將匯總到電力監控中心服務器上，監控軟件將這些由小區集中器上傳之信息數據進行處理和存儲，為未來之數據查詢做準備，在本系

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