【正文】 基于GPRS的嵌入式遠程自動抄表系統(tǒng)設計摘要 無線自動抄表系統(tǒng)是未來的發(fā)展的必然趨勢。該系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)有線抄表方式的弊端，能實現(xiàn)對家用三表的一體化遠程抄讀、聯(lián)網(wǎng)查詢、繳費和智能控制功能、具有無需布線、工作量小、傳輸數(shù)據(jù)量大、準確性高通、信費用低等特點，有廣泛的應用前景。設計了以S3C2410A和GPRS為核心的無線遠程自動抄表系統(tǒng)。對該系統(tǒng)的總體結構和軟硬件實現(xiàn)方法進行了介紹。自動抄表系統(tǒng)全程使用無線通信技術，采用嵌入式系統(tǒng)提高無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，是抄表系統(tǒng)中的信息不受線路、地點等限制。自動抄表系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)的抄取和傳輸,是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中最核心的部分,給水、電、氣管理的自動化帶來了極大的便利。而無線數(shù)據(jù)傳輸以其建設成本低,傳輸速率高等特點越來越受到人們的重視,已成為有線數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行аa充。本文針對自動抄表系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通訊問題,規(guī)劃和研究了基于GPRS的遠程無線自動抄表系統(tǒng)。 本文通過方案對比以及系統(tǒng)的需求和功能分析,選擇了適合自動抄表要求的底層RS485總線和上層GPRS通信方案。底層通信方面,設計了采集器與電能表之間通過RS485總線方式通信。上層通信方面,設計了集中器的GPRS方式通信。本文選擇GPRS模塊實現(xiàn)了遠程監(jiān)控中心對數(shù)據(jù)采集點數(shù)據(jù)的自動抄錄,并具功耗低、成本低、實現(xiàn)簡單、可升級、易擴展等特點。關鍵詞：GPRS系統(tǒng)； 嵌入式； 遠程自動抄表系統(tǒng)；Design of Embedded Remote Automatic Meter Reading System Based on GPRSABSTRACT The wireless automatic meter reading system is the inevitable trend of future development. The system overes the drawbacks of traditional wired meter reading, to achieve the three tables on the integration of remote home readings, networking check, payment, and intelligent control, with no wiring, the workload is small, data transmission capacity, accuracy Qualm, letters and lower cost, there is a wide range of applications.The remote automatic meter reading system was designed,which made S3C2410A and GPRS as its core. Its structure and realization measures in hardware and software were presented Full use of automatic meter reading system, wireless munication technology, embedded systems to improve the stability of wireless data transmission, is the meter reading system information from lines, location restrictions.Automatic meter reading system is mainly taken to plete the data copy and transfer, the data transmission system, the core part, water, electricity, gas management, automation has brought great convenience. The wireless data transmission in its construction, low cost, high transfer rate characteristics of more and more people39。s attention, has bee an effective plement to wired data transmission. This automatic meter reading system for data munication, planning and research of remote wireless GPRSbased automatic meter reading system. In this paper, paring the program and system requirements and functional analysis of selected requirements for automatic meter reading the bottom of the upper RS485 bus and GPRS munications options. The underlying munications, designed between the collector and the power meter mode by RS485 munication bus。 top munications, designed to focus on the GPRS way munication select GPRS module for remote monitoring center point of the data acquisition automatic data copying, and with low power consumption, low cost, simple, scalable, extensible and so on.Keywords: GPRS system ；embedded ；remote automatic meter reading system；目錄第一章 引言 51．1遠程自動抄表系統(tǒng)概述 51．2 自動抄表研究的背景及意義 51．2．1 自動抄表研究的背景 51．2．2研究意義 61．3 國內外遠程自動抄表系統(tǒng)的發(fā)展及現(xiàn)狀 61．3．1遠程自動抄表技術的發(fā)展 61. 3. 2遠程自動抄表技術的現(xiàn)狀 71．4 本文的主要內容 8第二章 系統(tǒng)的總體設計 102．1總體結構 102．2 工作過程 102．3 GPRS網(wǎng)絡技術概念 112．3．1 GPRS網(wǎng)絡結構 112．3．2GPRS網(wǎng)絡傳輸平臺 122．3．3GPRS的數(shù)據(jù)傳輸 132．3．4GPRS系統(tǒng)原理 14第三章 系統(tǒng)的硬件設計 153．1系統(tǒng)方案的選擇 153．2數(shù)據(jù)采集器的設計 163．3數(shù)據(jù)集中器的設計 203．4通信通道的實現(xiàn) 213．4．1下行通道的實現(xiàn) 213．4．2上行通道的實現(xiàn) 213．5 數(shù)據(jù)傳輸形式的選擇 223．6 IC卡電能表的簡介 233．6．1 IC卡電能表的工作原理 233．6．2 SIM100簡介 24第四章 系統(tǒng)的軟件設計 264．1上位機軟件設 264．1．1信息管理模塊 264．1．2抄表管理模塊 264．1．3聯(lián)網(wǎng)繳費模塊 274．1．4異常處理模塊 274．2 下位機軟件設計 274．3主程序設計 294．4子程序設計 314．4．1 電能表的軟件設計 314．4．2串口通信子程序 32第五章 系統(tǒng)的可靠性 35第六章 總結與展望 366．1總結 366．2展望 36謝詞 38參考文獻 39附錄 40第一章 引言水表、電表和氣表的抄錄是城市生活的一個大問題。傳統(tǒng)上采用的人工上門抄表方法不僅效率低，而且經(jīng)常出現(xiàn)漏抄、誤抄等現(xiàn)象。隨著信息技術和網(wǎng)絡的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了自動抄表系統(tǒng)?，F(xiàn)代智能化系統(tǒng)一般采用兩種：電力載波集抄和總線通信方式。由于我國的電網(wǎng)在傳輸數(shù)據(jù)過程中，經(jīng)常會受無線電信號、電磁信號、脈沖信號的干擾，導致傳輸數(shù)據(jù)錯碼、丟碼的情況。總線通信方式集抄系統(tǒng)較為復雜，而且要另外鋪設通訊電纜，特別對于舊城區(qū)改造項目，就存在更大問題。但是，如果采用三表GPRS無線集抄系統(tǒng)，以上問題就迎刃而解。1．1遠程自動抄表系統(tǒng)概述遠程自動抄表系統(tǒng)（AMR，Automation Meter Reading）：一種可以自動采集和記錄電力系統(tǒng)客戶負荷的用電情況，并且通過一定的通信方式，自動將記錄的數(shù)據(jù)和客戶信息通過信道傳回電力用電管理中心，并由系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理，自動完成電力系統(tǒng)用電客戶的電能計費和管理功能的系統(tǒng)。作為自動化系統(tǒng)中的重要組成部分，自動抄表技術從根本上克服了傳統(tǒng)人工抄表模式的弊端，給水,電,氣管理的自動化帶來了方便。在電力系統(tǒng)中,對廣大的電力客戶實現(xiàn)自動抄表,就是將智能化電表通過通信網(wǎng)絡與控制中心的計算機聯(lián)絡,實現(xiàn)對電量的自動,集中,定時抄錄,并進行統(tǒng)計和分析。電力客戶抄表自動化是配電自動化的一個基本功能，是用電營業(yè)管理自動化的一個重要手段和組成部分。低壓客戶自動抄表系統(tǒng)主要是面向大量的低壓客戶，量多面廣，整個系統(tǒng)的設備數(shù)量多，投資巨大。自動抄表是信息時代發(fā)展的總趨勢，自動信息交換為人們日常生活和工作帶來了極大的方便，節(jié)約了大量的人力和時間，快捷，準確的西傳遞提高了現(xiàn)代數(shù)據(jù)管理的科學性，先進性。1．2 自動抄表研究的背景及意義1．2．1 自動抄表研究的背景 在能源緊缺而又不可缺的今天，科學、及時、有效的能源管理和電力調度已經(jīng)至關重要了。我國電力系統(tǒng)長期以來的查收方式是人工抄表，有查表人員入戶查表計費，再由受費人員入戶受費或將受費單送到用戶通過銀行進行結算。隨著我國電力事業(yè)的發(fā)展，電力系統(tǒng)兩網(wǎng)改造工作的逐漸推行，長網(wǎng)分離、同網(wǎng)同價和分時計費等政策的出臺，用電網(wǎng)絡規(guī)模急劇膨脹，使得供電企業(yè)對用電網(wǎng)絡的管理任務日益加劇。傳統(tǒng)的人工抄表模式的餓弊病越來越突出，主要表現(xiàn)在：1． 查表受費人員工作入戶難，條件差，效率低，勞動強度大；2． 錯抄、漏抄、估抄的現(xiàn)象嚴重，影響供電部門的經(jīng)濟效益和社會形象；3． 竊電問題嚴重，尤其是工業(yè)大用戶的竊電問題，由于數(shù)額較大，嚴重地損壞了電力企業(yè)的利益，擾亂了供電秩序。 以上這些問題一直困擾著電力部門，并成為制約電力部門提高效益、實現(xiàn)電網(wǎng)自動化的瓶頸。國家如何把龐大且分散的用電量及其它數(shù)據(jù)及時有效并且準確無誤地收集、統(tǒng)計及分析，成為宮殿企業(yè)一個迫切需要解決的問題。1．2．2研究意義 隨著一戶一表的推廣及城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)的改造，以及國家打破電力供應壟斷局面、引入競爭政策的逐步深入，發(fā)展遠程自動抄表技術是提高用電管理水平的需要，也是網(wǎng)絡和計算機技術迅速發(fā)展的必然。遠程自動抄表技術具有抄收速度快，計算精度高、抄表實時性好、可直接與營業(yè)計算機聯(lián)網(wǎng)等突出的優(yōu)點。采用遠程自動抄表系統(tǒng)可以緩解抄表人員的勞動強度，降低認為因素造成的抄表誤差，并能迅速地統(tǒng)計實時線損等。它是根本上克服了傳統(tǒng)人工抄表模式的弊端，給電能管理的現(xiàn)代化帶來了新的希望。采用遠程自動抄表系統(tǒng)有如下優(yōu)勢：1． 采用遠程自動抄表，不再需要預約上門抄表時間，居民用電量自動抄收，收費實現(xiàn)自動劃撥，還能迅速查詢帳單，能更好地方便用戶。2． 隨著一戶一表的推廣及城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)的改造，電表的數(shù)量迅速增大，抄表的工作量越來越大，所需抄表人員越來越多，人力成本大幅度上升。采用自動抄表，能節(jié)約人力資源實現(xiàn)減員增效。3． 采用遠程自動抄表，對加強用電管理，防止竊電、電費催收、杜絕貪污腐敗現(xiàn)象等都有積極的意義。4． 采用遠程自動抄表，可提高抄表的準確性，減少因估計或抄寫而造成帳單錯誤，使供電管理部門能及時準確獲得數(shù)據(jù)信息。5． 電力的發(fā)展，需要從用戶處盡快獲取更多的數(shù)據(jù)信息，如電能需量、配電變壓器的監(jiān)測線、損的準確統(tǒng)計分、時電量和負荷曲線等，遠程自動抄表為實現(xiàn)上述要求提供了切實可行技術手段。1．3 國內外遠程自動抄表系統(tǒng)的發(fā)展及現(xiàn)狀 前許多國家和地區(qū)都已廣泛采用自動抄表系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工抄表，主要集中在煤氣表，電能表和流量表的自動抄表，特別是煤氣抄表已經(jīng)有幾十年的發(fā)展歷史。抄表技術的快速發(fā)展得意與80年代計算機技術，超大規(guī)模集成電路和通訊技術的高速發(fā)展，使得抄表系統(tǒng)在向著智能化、低功耗、低成本和通信準化設計的過程邁出了堅實的一步，達到了可以大規(guī)模推廣的實用性階段。 我國國內所采用的抄表方式可以分三種：一是傳統(tǒng)的人工抄表方式；二是預付費方式；三是遠程抄表方式。當前在我國國內大量使用的是預付費方式，部分地區(qū)已經(jīng)開始了遠程抄表的試點。1．3．1遠程自動抄表技術的發(fā)展 自動抄表系統(tǒng)主要有電能、采集器、集中器、數(shù)據(jù)傳輸通道、主站系統(tǒng)構成，通過網(wǎng)絡還可以和供電局的營業(yè)受費系統(tǒng)相連實現(xiàn)抄表受費一體化。采用無線抄表方式在布點時根據(jù)地域情況可采用星形、樹形、線形、扇形等靈活的布點結構。具有建網(wǎng)費用低、建設周期短、維護量小、抗災能力強、不占用耕地、無需查線檢修、不受人為破壞、數(shù)據(jù)易傳、抗干擾能力強等優(yōu)點。尤其是架設不易或數(shù)據(jù)通信越遠，點越多時，更能顯示出優(yōu)異的性能價格比，既節(jié)約了架設明線電纜徹的器材和人工費用，提高了工作效率，有減輕了維護人員的工作強度，避免進戶抄表給住戶帶來不便。能使當?shù)氐碾娏?shù)據(jù)準確、及時傳輸?shù)诫娏芾聿块T。使用電力無線抄表系統(tǒng)后，為合理分配，測控用