传统人力抄表和数据分析系统的局限, 迫使人们寻找一种高效率、高可靠性的抄表手段, 以便能够在较短周期内抄取用电台内所有用户电表的用电数据, 完成用电数据的计算和统计, 并可供用户随时查询, 更进一步地, 可以对用电网内用户用电量在时、空间上的分布做出估算, 并可初步判定可疑漏、窃电用户所在区域。因此自20世纪70至80年代人们就开始致力于研究电子式电能表, 直到现在自动化远程抄表的诞生。自动抄表, 简称AMR (Aut0matioMet erReading) , 是利用电子技术、传感器技术、自动控制技术、计算机及通讯等技术, 通过专用设备对表计进行读取及数据处理的过程, 是供电系统监管部门用来对工业和生活用电进行监测、管理和控制, 以及对用户用电情况进行统计、分析的重要手段。自动抄表系统 (AMRS) 是不需要人员到现场, 就能完成抄读用户电能数据并分析、统计的智能化管理系统。
1 GPRS远程抄表系统总体结构方案
系统具体由三大部分组成:以采集器为中心的数据采集部分, 以GPRS网络为中心的数据传输部分、监控中心管理软件。系统组成如图1所示。
2 远程抄表的集中器设计
2.1 集中器的硬件设计
集中器是指收集各采集终端或多功能电表的数进行处理存储, 同时能和主站或手持单元进行数据交换的设备。它位于380V配电变压器的低压侧, 与A、B、C三相电力线相联, 是整个系统的通信控制枢纽, 其工作情况决定了系统的可靠性和稳定性。
集中器是一个以单片机为中心的小型信息处理系统, 采用16位的微处理器设计。其内置GSM, GPRS模块, 配一张开通GPRS服务的SIM卡, 负责接收从数据服务中心发过来的各种指令并加以筛选、判别, 将有效指令发送到相应的采集器中;接受监控终端采集器发送过来的数据并发送给数据服务中心。一个集中器可以有N (2-56) 个采集器与之相连, 连接方式可以采用RS-485总线或低压电力线载波方式。
集中器内还存储与数据服务中心联网的各种参数, 如:中心的IP地址、服务端口等。集中器一加电便自动运行, 搜索GP RS网络, 向数据服务中心进行注册并连接。如果没有数据传输时可以进入休眠状态, 一旦有数据需要发送或收到中心呼叫 (通过短信或电路) 时便重新登陆数据服务中心, 进行数据传输。GSM短信作为备用通道, 一旦GPRS网络出现故障, 立即启动GSM短信通道和数据服务中心进行通信。
本集中器系统选用双串口的51系列的W77E58。本系统中的复位电路的设计, 为了保证复位电路可靠性地工作, 将RC电路接施密特电路后再接入单片机的复位端。可防止外部干扰, 电源波动大的问题。集中器硬件设计图, 如图2所示。
2.2 集中器的软件
集中器一方面要接收电力线上的数据, 另一方面要按时给上位机传输数据, 如果上位机发出中断命令, 集中器要及时给予处理。单片机中采取定时器定时。当定时到, 集中器就通过GPRS模块给上位机传输数据。当定时器时间没到, 集中器就循环扫描三相电力线上耦合下来的数据, 并调用函数进行归类存储。当三相电力线都扫描完后又返回判断是否有GP RS中断请求。如果有中断请求就转向中断响应, 开始接受上位机的命令并开始执行。
3 GPRS网络为中心的数据传输
选用国产GPRS通信模块ZWG-23A (DTU) , 它是一款工业级外置式无线数传设备, 它内部集成了PPP和TCP/IP协议栈, 通过该产品可以方便的实现串口的远程通信功能。如图3所示。
通过模块专门的指令初始化GPRS无线模块, 使之附着在GPRS网络上, 以获得网络运营商动态分配的终端IP地址, 并与目的终端建立连接.数据包在主机和GPRS服务器群中传输使用的是基于IP的分组, 即所有的数据报文都要基于IP包。用串口1分别和GPRS模块的TXDO和RXDO连接, Pl口的其他6个端口分别接到GPRS模块对应的剩余RS232通信口。通过软件置位完成对ZWG-23A的初始化和控制GPRS模块的收发数据。
4 监控管理软件的设计
自动抄表系统立足于操作员、用户对仪表进行管理和维护。它包括对仪表的实时监控 (即所有的用户能够通过浏览器实时看到仪表上显示的信息) , 对仪表的抄表控制 (如:抄上月用量) 、售电、对仪表用户的管理。实现以下功能:身份认证账户及用户管理, 电表参数设计, 抄表数据的统计、查询、备份、报表、图表生成、打印输出, 远程监控和断电功能, 电表用量查询, 自动抄表, 手动抄表, 实时控制等。
5 结语
本文详细的介绍了远程抄表系统中的集中器, 对集中器进行了可靠性的设计, 采用双串口的单片机完成数据双向传输。集中器与上位机之间用GPRS进行数据传输。采用GPRS模块完成电表的远程管理, 节省了大量的人力物力。
摘要：本文针对自动抄表系统中的数据通讯问题, 研究了基于GPRS的远程无线自动抄表系统。研究自动采集系统的基本构成, 对集中器的组成部分进行了研究, 分析了集中器硬件构成及软件设计, 并对以GPRS网络为中心的数据传输部分和监控中心管理软件进行了分析, 设计了GPRS远程抄表系统总体结构。
关键词：远程抄表,集中器,远方终端,GPRS