摘要：为了实现智能抄表，以GSM 通信模块为核心设计远程无线抄表终端系统，介绍了软硬件构成和设计方法。抄表终端通过RS485总线读取电能表数据，将数据送入单片机分析处理，通过TC35i与抄表中心进行数据、命令传输，最终实现无线远程抄表。
关键词：GSM；远程抄表；终端设计
引言
现阶段应用于小区的智能远程抄表技术有很多种，如通过有线电话网络实现远程抄表、电力线载波抄表，基于多Agent的抄表。这些抄表技术在实际中都有一定的不足，如设备安装和维护繁琐，可靠性比较低，信号弱。随着无线网络技术的飞速发展与成熟，基于成本低、速度快、效率高等优点，将其应用于智能建筑中的抄表系统使得抄表工作更快捷，方便。
GSM网络在国内发展很迅速，应用广泛，通讯稳定，覆盖率高，特别是SMS短消息服务成本低，效率高这些优点使得通过GSM进行远程抄表成为现实。最重要的是GSM 网络是由移动运营商投资兴建的完整网络，利用现成的完整网络来构建无线远程抄表系统，可以节省费用，达到环保、节能，而且免除了网络的日常修改和维护工作，最大限度地节省了投资。利用GSM终端设备之间SMS数据传输，将SMS服务功能加入到抄表系统中，即可实现远程无线抄表。
1.系统总体结构设计
系统由控制端的数据服务器、数据传输模块和受控端的智能抄表模块组成。其中每个智能抄表模块都包含三个子部分，分别是用户电能表、数据采集模块和GSM通信模块。每个智能抄表模块中都包含一定数量的小区住户的智能电表，这些电表通过数据采集模块集中在一起。
用户电能表和数据采集模块之间的短距离有线通信，这部分通信主要由RS485通信来完成；二是数据采集模块和通信模块之间的RS232串行通信，通过RS232串行接口微控制器发送AT指令来控制通信模块，以实现通信模块之间的远距离无线通信。
智能电表的用量信息是以短信息的形式通过GSM模块发送给短信息服务中心，再由短信息服务中心发送给控制端GSM模块，最后通过串行口RS232传给PC。PC收到短信息后，根据短信息的内容可发回短信息进行控制，或者将短信息进行处理，把相应的抄表数据存入到管理信息系统的数据库中。
2.终端硬件设计
2.1 数据采集模块
数据采集模块采用的CPU是决定整个终端模块正常稳定运行的关键。对于抄表终端，要求至少有2个串口，用来实现抄表和通信。此外还要有足够的RAM 和EEPROM 等。系统的主电路模块采用了以高性能的工业级16位单片机芯片PIC18F458，实现终端的信号采集控制、数据分析与处理、数据通信控制等功能。
数据的采集是利用智能三相电度表来获得的，这是考虑到智能电度表不仅精度高，而且每次上报的总是当前表盘值，即使受干扰一次抄表失败，或者监测终端停机一段时间，也不会造成不良影响；智能三相电度表是通过计量标定的仪表，其测量精度可以信赖，还有利于分时计费和召唤带时标的历史记录等。可以充分发挥智能电度表的作用，同时简化了监测终端的硬件结构，减少了设备冗余。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于监测终端的绝大多数数据是通过智能电度表获得的，所以电路中专门设计一个RS485接口直接与智能电度表的RS485相连接，以便采集、传输数据。
2.2 GSM通信模块
无线移动数据通讯的应用也越来越广泛，特别是GSM通讯具有高速数据传输和永远在线的特点，使GSM通讯在远程抄表系统的应用具有无可比拟的性价比优势。GSM通讯模块采用西门子公司生产的SIEMENS TC35i 无线模块，它集成了标准的RS232接口以及SIM 卡，可以在PC机上用AT命令通过串口对它进行设置，只需将串口线连接至计算机，接通电源即可。它有固定的参数：8位数据位和1位停止位，无校验位，波特率在300bps～115kbps之间可选。
3.终端软件平台开发
本系统主站软件和远程抄表终端之间的通讯是采用基于GSM网络短信的方式进行通信。要实现和下位机进行有效的通信，主站软件还必须具有通过串口连接GSM模块收发短信的功能。这就牵涉到了短信的编解码的问题，由于系统是在VC环境下进行开发的，所以就要在VC平台下对SMS短信息进行编码和解码。
3.1 系统SMS短信通讯模块
本系统是用AT指令发送SMS短信，短信的发送和接收方式采用16bit-70的方式。在Text Mode下，发送及接收到的数据均以ASCII码的形式来表示。在PDU Mode下，短信息正文经过十六进制编码后被传送。PDU相当于一个数据包，它由构成消息的信息组成。作为一种数据单元，它必须包含源/目的地址、保护时间、数据格式、协议类型和正文，正文长度可达140字节，它们都以十六进制表示。PDU结构根据短消息由移动终端发起或以移动终端为目的而不同。每条消息可以发送140个字节，由于本系统中最长的数据串没有超过140个字节，因此数据均可以用一条消息来发送。
3.2 系统数据库的创建
由于管理软件的界面是通过VC进行设计的，所以用户要访问数据库，就必须通过VC对MySQL进行操作。MySQL提供了一套C API函数，它由一组函数以及一组用于函数的数据类型组成，这些函数与MySQL 服务器进行通信并访问数据库，可以直接操控数据库，因而显著地提高了操控效能。
4.结论
远程无线自动抄表系统采用GSM通信技术，实现了电表数据抄收的功能，解决了实时性、抄收成本及通信距离等问题。这种抄表系统结构简单，不受地理位置的限制，适合于小区的用户电表数据采集环境，是一种经济实用的自动抄表系统。主要功能如下：
（1）该软件通过GSM通信方式；
（2）实时抄表功能，系统可抄取各户电表的实时数据；
（3）可远程设置抄表终端的工作参数；
（4）系统组态功能，任意增加、删除某一用户的信息；
（5）查询功能，以数据库为核心，提供数据处理、查询、统计、报表、备份等功能。可随时查询任一户、任一单元及整个小区内所有用户的用电信息，用户可以用短信查询相关信息；
（6）故障报警与异常记录；
参考文献
[1]王红红，李仁俊.远程抄表系统中的通信方式[J]．电力系统通信，2010.4（11）：47-50．
[2]庄严，向农．电力远程抄表系统的设计与实现 [J]．徽计算机信息2010，25（10）：25-28．
论文作者:王远1,李银玲2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/20
标签：抄表论文; 模块论文; 终端论文; 通信论文; 数据论文; 智能论文; 短信息论文; 《建筑学研究前沿》2017年第32期论文;