基于GSM的電能計(jì)量無線抄表系統(tǒng)

該文基于GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸之遠(yuǎn)程抄表方案，詳細(xì)介紹了終端（小區(qū)）系統(tǒng)之軟硬件設(shè)計(jì)，以及通過W77E58型單片機(jī)來控制TC35模塊來進(jìn)行無線通信之方法[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。由于應(yīng)用了GSM網(wǎng)絡(luò)作為上層通信媒介，故系統(tǒng)具有良好之經(jīng)濟(jì)性和可擴(kuò)展性[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。 關(guān)鍵字：GSM網(wǎng)絡(luò) SMS TC35 抄表 　　自動(dòng)抄表是指采用通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)自動(dòng)讀取和處理表計(jì)數(shù)據(jù)[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。基于GSM網(wǎng)絡(luò)之自動(dòng)抄表系統(tǒng)借助公共GSM網(wǎng)絡(luò)之SMS機(jī)制或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸數(shù)據(jù)[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。由于SMS使用GSM網(wǎng)絡(luò)中之信令信道來傳輸數(shù)據(jù)分組，該信令信道在大多數(shù)情況下處于空閑狀態(tài)，可有效利用[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。GSM高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)更能可靠地支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之?dāng)?shù)據(jù)傳輸，在GSM網(wǎng)絡(luò)工作正常之前提下，實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性均可滿足要求[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。與常規(guī)無線通信相比，無須架設(shè)天線，不占用頻點(diǎn)，干擾小，誤碼率低，且不存在通信盲區(qū)，是一種值得推廣之監(jiān)控手段[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。系統(tǒng)同時(shí)具有安裝調(diào)試方便之特點(diǎn)，不僅適合于居民小區(qū)抄表，而且適合配電網(wǎng)系統(tǒng)中分散和邊遠(yuǎn)之測(cè)控對(duì)象[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。在電力系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控之實(shí)際產(chǎn)品中，使用GSM無線調(diào)制解調(diào)器作為主站和用戶端之通信設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)真正意義上之“遠(yuǎn)程”抄表[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。
　　
　　1系統(tǒng)模型
　　
　　基于GSM之電能計(jì)量裝置之無線抄表系統(tǒng)之模型如圖1所示[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。
　　
　　圖1無線抄表系統(tǒng)模型
　　
　　系統(tǒng)模型可以分為如下3層：小區(qū)電表采集層、小區(qū)集中器層與電力管理中心層[陽光電子學(xué)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(xué)校維修專家友情提示]。小區(qū)集中器層主要由臺(tái)灣華邦之W77E58型單片機(jī)和西門子之TC35型無線手機(jī)通信模塊構(gòu)成[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。電力管理中心層則是由PC機(jī)與TC35模塊及一些配套軟件組成[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。
　　
　　電力管理中心之管理機(jī)利用GSM短消息模塊，通過GSM無線通信網(wǎng)絡(luò)與各居民小區(qū)集中站之集中器構(gòu)成星型網(wǎng)絡(luò)[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。管理中心對(duì)各小區(qū)電力采集點(diǎn)實(shí)施電量采集、遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳遞等命令操作[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。小區(qū)終端接收電力管理中心呼叫命令并對(duì)其進(jìn)行分析解釋[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。若是操作命令，用戶端在驗(yàn)證操作權(quán)限無誤后，執(zhí)行相應(yīng)之操作，并將執(zhí)行后之結(jié)果按預(yù)定協(xié)議上傳至電力管理中心[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
　　
　　2.1小區(qū)集中器設(shè)計(jì)
　　
　　小區(qū)集中器結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。它由一款MCS-51增強(qiáng)型單片機(jī)、TC35模塊、RS-485總線采集電路以及一些外圍人機(jī)接口電路組成[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。
　　
　　圖2小區(qū)集中器結(jié)構(gòu)框圖
　　
　　2.2電力管理中心設(shè)計(jì)
　　
　　電力管理中心之硬件主要由PC機(jī)和TC35模塊組成，TC35模塊支持標(biāo)準(zhǔn)之RS-232接口，它與PC機(jī)連接時(shí)，通過RS-232芯片把TC35之CMOS電平轉(zhuǎn)化為PC機(jī)RS-232電平后連接到PC機(jī)串口上，就可以和PC機(jī)正常通信了[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。
　　
　　3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
　　
　　3.1小區(qū)集中器軟件設(shè)計(jì)
　　
　　小區(qū)集中器件設(shè)計(jì)總之思想是：正常情況下單片機(jī)自動(dòng)地完成對(duì)抄表指令之檢測(cè)（括來自自身定時(shí)器，鍵盤以及電力管理中心通過短信發(fā)送之抄表指令），一旦檢測(cè)到抄表指令就會(huì)執(zhí)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(fā)送電量數(shù)據(jù)消息，一般情況使用短信收發(fā)，當(dāng)然為了保證可靠，可以每條發(fā)送短信都需要用戶給予相應(yīng)之一條固定回應(yīng)，即我們常說之發(fā)送報(bào)告[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。小區(qū)終端軟件流程圖如圖3所示[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。
　　
　　圖3小區(qū)抄表流程圖
　　
　　3.2短信息處理方式由于文本方式比較簡(jiǎn)單，這里我們只針對(duì)PDU方式進(jìn)行說明[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。因?yàn)榭刂芓C35模塊要用到AT指令，所以對(duì)TC35控制時(shí)可以用串口把指令以字符串之形式發(fā)送出去[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。
　　
　　3.2.1參數(shù)設(shè)置
　　
　　AT+CSCA?#確認(rèn)短消息服務(wù)中心號(hào)碼存在并是正確之
　　
　　AT+CMGF=0#設(shè)置為PDU格式
　　
　　AT+CSMS=1#符合phaseII標(biāo)準(zhǔn)
　　
　　AT+CNMI=0，0，0，0#設(shè)置新收之短消息顯示方式[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。第一個(gè)參數(shù)表示新收之短消息在數(shù)據(jù)模式與命令模式下之顯示方式，第二個(gè)到第四個(gè)參數(shù)表示新收之SMSDELIVER、CBM、SMS-STATUS-REPORT是否顯示到終端上[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。
　　
　　3.2.2發(fā)送短消息
　　
　　AT+CMGS=#<LENGTH>是需要發(fā)送之PDU之PT部分字節(jié)個(gè)數(shù)，回車后發(fā)送之PDU內(nèi)容用ASCII表示發(fā)送成功后會(huì)給出短消息參考號(hào)碼等字符[陽光電子學(xué)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(xué)校維修專家友情提示]。路由方式是將網(wǎng)絡(luò)上發(fā)來之短消息自接通過串口讀入；查詢方式是先不處理網(wǎng)絡(luò)上發(fā)來之短消息，將其存到SIM卡上，然后通過主動(dòng)向GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)出AT命令查詢是否有短消息來了，如果有就讀入，交給上級(jí)程序處理，然后將此短消息刪除[陽光電子學(xué)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(chǎng)合，因?yàn)閷?shí)時(shí)性不高[陽光電子學(xué)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(fā)現(xiàn)有短消息到來，必須馬上讀出，如果沒有及時(shí)處理，消息就會(huì)堵塞在網(wǎng)絡(luò)上引起通信堵塞，使后面之短消息無法接收[陽光電子學(xué)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(xué)校維修專家友情提示]。而終端不像主站那樣[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。會(huì)同時(shí)接收到多條短消息，所以可以采取查詢方式[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。
　　
　　AT+CMGL=0#讀取ReceivedUnreadMessage模塊會(huì)讀所有收到未讀SM[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。
　　
　　AT+CPMS=?#讀取各個(gè)存儲(chǔ)空間短消息條數(shù)，以此判斷是否收到新之短消息[陽光電子學(xué)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(xué)校維修專家友情提示]。
　　
　　3.3管理中心之軟件設(shè)計(jì)
　　
　　電力監(jiān)控中心是由1個(gè)具有固定ID之服務(wù)器及監(jiān)控軟件和數(shù)據(jù)庫組成之[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。所有無線終端發(fā)送之?dāng)?shù)據(jù)都將匯總到電力監(jiān)控中心服務(wù)器上，監(jiān)控軟件將這些由小區(qū)集中器上傳之信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)，為未來之?dāng)?shù)據(jù)查詢做準(zhǔn)備，在本系

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