基于GPRS的电力无线抄表系统解决方案

摘要：一种基于SIMCOM公司 SIM100 GPRS无线数据传输模块和武汉兰瑞公司LR100控制处理模块的电力无线抄表系统解决方案。方案通过GPRS网络实现对电力抄表系统的数据传输和智能控制，并以GSM作为数据备用通道，解决了网络的不稳定性导致的数据丢失或延时。 关键字 SIM100，LR100，电力抄表，GPRS GPRS网络的工业化应用解决了电力系统对智能抄表控制系统的通信需求，相比于传统的专用网络，其覆盖性和成本更加适合于工业应用，本文提出了基于SIMCOM公司的无线传输模块SIM100和武汉兰瑞公司LR100控制模块的实施方案。 系统方案概述： 系统的方案设计考虑到电表和抄表服务器端（数据服务器）的数据通讯要求，电表和抄表服务器端采用有限透明传输模式，即LR100智能控制模块对数据进行有限过滤和分析处理，避免冗余和分辨出指令信息。通讯方式采用通过SIMCOM SIM100模块建立通过移动通信网关的无线通信链路，可以进行基于TCP/IP和UDP/IP数据传输。基于LR100的容错机制和GSM备用通道模式，弥补了由于GPRS网络的不稳定性带来的影响。 硬件实现： 整体硬件框图 LR100模块：实现对数据的有限透明传输和电表的智能控制，模块接收服务器端通过数据传输模块到达的数据，经过分析，查询指令经RS485接口传输给电表，控制指令通过控制I/O对电表智能控制。电表接收到查询命令后，反馈回相关信息，信息到达数据处理模块后，模块按事先配置的参数进行处理，需要回送到服务器的数据经数据传输模块传输，并根据电表反馈进行智能控制和报警处理。 模块的3个串口分配： 串口1 提供参数配置，通过对PC机上的配置软件进行通信对系统的参数进行配置。主要是对抄表服务器端的IP地址、端口号、通讯协议（TCP/UDP）等进行设置，以提供LR100系统软件初始化时的参数。 串口2 提供对SIMCOM SIM100 GPRS模块的通信，通过标准的AT指令和扩展指令与模块进行通信，模块的硬件接口通过与LR100扩展电路板连接。这样实现了对SIMCOM SIM100 GPRS模块的数据（基于短信或GPRS）传输和接收。 串口3 提供选择进行RS232/485通信，主要实现了对电表的数据通信，实现终端的数据响应。 GPIO LR100提供的GPIO来实现对电表的智能控制，通过中间电路控制实现电表的报警和断电等智能处理。由于GPIO的端口充裕和简洁的程序控制实现使后续扩展更方便。 SIMCOM SIM100 GPRS模块： SIMCOM SIM100是SIMCOM ITM100的改进模块，更小巧的尺寸和更优的性价比是我们区别于其他模块选型的关键，其-35—75℃的工业应用范围内满足我们方案的要求，加上适当的工艺处理，可以适用于几乎所有工业环境。 软件实现： 主要软件逻辑集中在LR100的模块中，程序和系统储存在其提供的片外FLASH内。由于其考虑可靠性和缩短程序开发的周期性而采用武汉兰瑞公司提供的二次开发平台（包括DOS的操作系统和基于BC3.1的开发和远端源码级调试环境），使方案的实施周期得到了有效缩短。 软件模块： 数据接收发送：该部分是整个软件的数据传输实现部分，其实现数据从电表终端到LR100处理的通讯，也实现LR100逻辑通过SIM100与抄表服务器的无线数据通讯。由于可靠性的需要我们采用TCP/IP方式和服务器端建立链路，并用短信模式进行通道补充，在连接中采取多可靠和错误处理机制来确保无线通信链路的通畅。错误处理机制包括：对SIM100模块复位、对整个系统进行软复位、短信错误报警和短信错误修正。 数据分析模块：数据分析模块是有限透明处理的中心逻辑，负责对收发数据进行判断。判断内容包括：服务器下达指令的分类－分为对电表的通用指令和智能操作的操作指令；电表上传服务器数据的分析—包括对数据情况的判别（是否需要进行智能控制）和数据的上行到服务器的处理；对短信指令的分类处理—分辨出配置指令和操作指令并进行相对应的处理。 数据智能控制：通过LR100的GPIO接口对电表进行控制，包括报警、断电等控制处理以及其他扩展处理。 参数配置处理：通过COM1和PC机连接，使用PC机上的配置软件对所需参数进行配置，包括：服务器端的IP地址、端口号、传输协议、打包数据长度、时延等。通过接收到的短信配置命令对参数进行配置，该模式适合于远距离作业时候的配置和处理。 软件实现逻辑 数据分析：数据分析模块是基于数据库系统的一个TCP/UDP SERVER端，可以响应多个客户端的连接请求，并对TCP/UDP数据包进行接收、存储和分析，建立终端对应的数据分析、记录数据库，并提供数据分析和数据记录查询功能。 抄表服务器模块 小结：该方案作为一种可靠且性价比较优的开发方案，既能缩短开发周期，又能有效降低技术门槛，使电力抄表自动化的实现更加便捷。 参考文献 1. A software architecture for GPRS session management , Haung YR,LIN YB wireless communication &mobile computing MAR 2002 2. GPRS terminal design, Baker S electronic, engineering design MAR 2002 3. SIM100_UGD_V02.0, 希姆通信息技术（上海）有限公司 4.全电子式多功能三相交流电能表数据通信协议,湖南威胜电子有限公司 5. LR100用户手册,武汉兰瑞信息技术有限公司