基于GPRS的電力無線抄表系統解決方案

本文闡述了一種基于SIM100 GPRS無線數據傳輸模塊和LR100控制處理模塊的電力無線抄表系統解決方案。該方案通過GPRS網絡實現對電力抄表系統的數據傳輸和智能控制，并以GSM作為數據備用通道，解決了網絡的不穩定性導致的數據丟失或延時問題。

GPRS網絡的工業化應用解決了電力系統對智能抄表控制系統的通信需求，相比于傳統的專用網絡，其覆蓋性和成本更加適合于工業應用，本文提出了基于SIMCOM公司的無線傳輸模塊SIM100和武漢蘭瑞公司LR100控制模塊的GPRS無線抄表系統實施方案。

該系統的設計考慮到電表和抄表服務器端（數據服務器）的數據通訊要求，電表和抄表服務器端采用有限透明傳輸模式，即LR100智能控制模塊對數據進行有限過濾和分析處理，避免冗余和分辨出指令信息。通訊方式采用通過SIMCOM SIM100模塊建立通過移動通信網關的無線通信鏈路，可以進行基于TCP/IP和UDP/IP數據傳輸。基于LR100的容錯機制和GSM備用通道模式，彌補了由于GPRS網絡的不穩定性帶來的影響。

硬件實現

1. LR100模塊VSPACE=12 HSPACE=12 ALT="圖1：GPRS無線抄表系統整體硬件框圖。">

實現對數據的有限透明傳輸和電表的智能控制，模塊接收服務器端通過數據傳輸模塊到達的數據，經過分析，查詢指令經RS485接口傳輸給電表，控制指令通過控制I/O對電表智能控制。電表接收到查詢命令后，反饋相關信息，信息到達數據處理模塊后，模塊按事先配置的參數進行處理，需要回送到服務器的數據經數據傳輸模塊傳輸，并根據電表反饋進行智能控制和報警處理。

2. 三個串口分配

串口1 ——提供參數配置，通過對PC機上的配置軟件進行通信對系統的參數進行配置。主要是對抄表服務器端的IP地址、端口號、通訊協議（TCP/UDP）等進行設置，以提供LR100系統軟件初始化時的參數。

串口2 ——提供對SIM100 GPRS模塊的通信，通過標準的AT指令和擴展指令與模塊進行通信，模塊的硬件接口通過與LR100擴展電路板連接。這樣實現了對SIM100 GPRS模塊的數據（基于短信或GPRS）傳輸和接收。

串口3——提供選擇進行RS232/485通信，主要實現了對電表的數據通信，實現終端的數據響應。

3. GPIO

LR100提供的GPIO來實現對電表的智能控制，通過中間電路控制實現電表的報警和斷電等智能處理。由于GPIO的端口充裕和簡潔的程序控制實現使后續擴展更方便。

軟件實現

主要軟件邏輯集中在LR100的模塊中，程序和系統儲存在其提供的片外Flash內。由于其考慮可靠性和縮短程序開發的周期性而采用武漢蘭瑞公司提供的二次開發平臺（包括DOS的操作系統和基于BC3.1的開發和遠端源碼級調試環境），使方案的實施周期得到了有效縮短。

軟件模塊VSPACE=12 HSPACE=12 ALT="圖2：軟件實現邏輯。">

數據接收發送：該部分是整個軟件的數據傳輸實現部分，其實現數據從電表終端到LR100處理的通訊，也實現LR100邏輯通過SIM100與抄表服務器的無線數據通訊。由于可靠性的需要我們采用TCP/IP方式和服務器端建立鏈路，并用短信模式進行通道補充，在連接中采取多可靠和錯誤處理機制來確保無線通信鏈路的通暢。錯誤處理機制包括：對SIM100模塊復位、對整個系統進行軟復位、短信錯誤報警和短信錯誤修正。

數據分析模塊：數據分析模塊是有限透明處理的中心邏輯，負責對收發數據進行判斷。判斷內容包括：服務器下達指令的分類－分為對電表的通用指令和智能操作的操作指令；電表上傳服務器數據的分析—包括對數據情況的判別（是否需要進行智能控制）和數據的上行到服務器的處理；對短信指令的分類處理—分辨出配置指令和操作指令并進行相對應的處理。

數據智能控制：通過LR100的GPIO接口對電表進行控制，包括報警、斷電等控制處理以及其他擴展處理。

參數配置處理：通過COM1和PC機連接，使用PC機上的配置軟件對所需參數進行配置，包括：服務器端的IP地址、端口號、傳輸協議、打包數據長度、時延等。通過接收到的短信配置命令對參數進行配置，該模式適合于遠距離作業時候的配置和處理。

數據分析：數據分析模塊是基于數據庫系統的一個TCP/UDP SERVER端，可以響應多個客戶端的連接請求，并對TCP/UDP數據包進行接收、存儲和分析，建立終端對應的數據分析、記錄數據庫，并提供數據分析和數據記錄查詢功能。