本文闡述了一種基于SIM100 GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和LR100控制處理模塊的電力無線抄表系統(tǒng)解決方案。該方案通過GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸和智能控制，并以GSM作為數(shù)據(jù)備用通道，解決了網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定性導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失或延時(shí)問題。

GPRS網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)化應(yīng)用解決了電力系統(tǒng)對(duì)智能抄表控制系統(tǒng)的通信需求，相比于傳統(tǒng)的專用網(wǎng)絡(luò)，其覆蓋性和成本更加適合于工業(yè)應(yīng)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(tǒng)實(shí)施方案。

該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮到電表和抄表服務(wù)器端（數(shù)據(jù)服務(wù)器）的數(shù)據(jù)通訊要求，電表和抄表服務(wù)器端采用有限透明傳輸模式，即LR100智能控制模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)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(dòng)通信網(wǎng)關(guān)的無線通信鏈路，可以進(jìn)行基于TCP/IP和UDP/IP數(shù)據(jù)傳輸?；贚R100的容錯(cuò)機(jī)制和GSM備用通道模式，彌補(bǔ)了由于GPRS網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定性帶來的影響。

硬件實(shí)現(xiàn)

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

實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的有限透明傳輸和電表的智能控制，模塊接收服務(wù)器端通過數(shù)據(jù)傳輸模塊到達(dá)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析，查詢指令經(jīng)RS485接口傳輸給電表，控制指令通過控制I/O對(duì)電表智能控制。電表接收到查詢命令后，反饋相關(guān)信息，信息到達(dá)數(shù)據(jù)處理模塊后，模塊按事先配置的參數(shù)進(jìn)行處理，需要回送到服務(wù)器的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸，并根據(jù)電表反饋進(jìn)行智能控制和報(bào)警處理。

2. 三個(gè)串口分配

串口1 ——提供參數(shù)配置，通過對(duì)PC機(jī)上的配置軟件進(jìn)行通信對(duì)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行配置。主要是對(duì)抄表服務(wù)器端的IP地址、端口號(hào)、通訊協(xié)議（TCP/UDP）等進(jìn)行設(shè)置，以提供LR100系統(tǒng)軟件初始化時(shí)的參數(shù)。

串口2 ——提供對(duì)SIM100 GPRS模塊的通信，通過標(biāo)準(zhǔn)的AT指令和擴(kuò)展指令與模塊進(jìn)行通信，模塊的硬件接口通過與LR100擴(kuò)展電路板連接。這樣實(shí)現(xiàn)了對(duì)SIM100 GPRS模塊的數(shù)據(jù)（基于短信或GPRS）傳輸和接收。

串口3——提供選擇進(jìn)行RS232/485通信，主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)電表的數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)終端的數(shù)據(jù)響應(yīng)。

3. GPIO

LR100提供的GPIO來實(shí)現(xiàn)對(duì)電表的智能控制，通過中間電路控制實(shí)現(xiàn)電表的報(bào)警和斷電等智能處理。由于GPIO的端口充裕和簡(jiǎn)潔的程序控制實(shí)現(xiàn)使后續(xù)擴(kuò)展更方便。

軟件實(shí)現(xiàn)

主要軟件邏輯集中在LR100的模塊中，程序和系統(tǒng)儲(chǔ)存在其提供的片外Flash內(nèi)。由于其考慮可靠性和縮短程序開發(fā)的周期性而采用武漢蘭瑞公司提供的二次開發(fā)平臺(tái)（包括DOS的操作系統(tǒng)和基于BC3.1的開發(fā)和遠(yuǎn)端源碼級(jí)調(diào)試環(huán)境），使方案的實(shí)施周期得到了有效縮短。

軟件模塊VSPACE=12 HSPACE=12 ALT="圖2：軟件實(shí)現(xiàn)邏輯。">

數(shù)據(jù)接收發(fā)送：該部分是整個(gè)軟件的數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)部分，其實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)從電表終端到LR100處理的通訊，也實(shí)現(xiàn)LR100邏輯通過SIM100與抄表服務(wù)器的無線數(shù)據(jù)通訊。由于可靠性的需要我們采用TCP/IP方式和服務(wù)器端建立鏈路，并用短信模式進(jìn)行通道補(bǔ)充，在連接中采取多可靠和錯(cuò)誤處理機(jī)制來確保無線通信鏈路的通暢。錯(cuò)誤處理機(jī)制包括：對(duì)SIM100模塊復(fù)位、對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行軟復(fù)位、短信錯(cuò)誤報(bào)警和短信錯(cuò)誤修正。

數(shù)據(jù)分析模塊：數(shù)據(jù)分析模塊是有限透明處理的中心邏輯，負(fù)責(zé)對(duì)收發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷。判斷內(nèi)容包括：服務(wù)器下達(dá)指令的分類－分為對(duì)電表的通用指令和智能操作的操作指令；電表上傳服務(wù)器數(shù)據(jù)的分析—包括對(duì)數(shù)據(jù)情況的判別（是否需要進(jìn)行智能控制）和數(shù)據(jù)的上行到服務(wù)器的處理；對(duì)短信指令的分類處理—分辨出配置指令和操作指令并進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的處理。

數(shù)據(jù)智能控制：通過LR100的GPIO接口對(duì)電表進(jìn)行控制，包括報(bào)警、斷電等控制處理以及其他擴(kuò)展處理。

參數(shù)配置處理：通過COM1和PC機(jī)連接，使用PC機(jī)上的配置軟件對(duì)所需參數(shù)進(jìn)行配置，包括：服務(wù)器端的IP地址、端口號(hào)、傳輸協(xié)議、打包數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、時(shí)延等。通過接收到的短信配置命令對(duì)參數(shù)進(jìn)行配置，該模式適合于遠(yuǎn)距離作業(yè)時(shí)候的配置和處理。

數(shù)據(jù)分析：數(shù)據(jù)分析模塊是基于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的一個(gè)TCP/UDP SERVER端，可以響應(yīng)多個(gè)客戶端的連接請(qǐng)求，并對(duì)TCP/UDP數(shù)據(jù)包進(jìn)行接收、存儲(chǔ)和分析，建立終端對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)分析、記錄數(shù)據(jù)庫(kù)，并提供數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)記錄查詢功能。