摘  要： 設(shè)計(jì)了一種基于GSM模塊的無線智能抄表系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括上位機(jī)、下位機(jī)和電表終端三部分。上位機(jī)軟件通過MAX202對(duì)GSM模塊進(jìn)行控制，以短信指令的形式與下位機(jī)完成通信。下位機(jī)接收上位機(jī)發(fā)送的短信指令，并將其送入單片機(jī)進(jìn)行處理，通過VP3082將接口轉(zhuǎn)化為RS485接口，與電表終端進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取，再將讀取的信息通過GSM模塊返回給上位機(jī)，最終將數(shù)據(jù)顯示在PC上，從而實(shí)現(xiàn)無線智能抄表。該系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)抄表價(jià)格昂貴且效率低等問題。
關(guān)鍵詞： GSM；智能抄表；單片機(jī)；上位機(jī)；下位機(jī)

　隨著電力市場(chǎng)的發(fā)展，尤其是小區(qū)﹑學(xué)校以及企事業(yè)等單位的不斷增加，人工抄表顯得十分繁瑣，而基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的抄表系統(tǒng)又由于其昂貴的費(fèi)用而得不到廣泛的應(yīng)用[1]。為解決抄表的問題，本文設(shè)計(jì)的基于GSM的無線智能抄表系統(tǒng)，充分利用了GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣﹑抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，不但解決了人工抄表的效率低和實(shí)時(shí)性差的問題，而且大大降低了抄表過程中的通信費(fèi)用。
1 基于GSM的抄表系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
　基于GSM的抄表系統(tǒng)由上位機(jī)﹑下位機(jī)和智能表三部分組成[2]，如圖1所示。上位機(jī)通過MAX202控制G100短信模塊與各下位機(jī)進(jìn)行通信，下位機(jī)中的單片機(jī)STC12C2052AD通過RS-485與智能表模塊進(jìn)行通信，采集電表中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，然后再通過G100短信模塊以短消息的形式將數(shù)據(jù)發(fā)回給上位機(jī)管理系統(tǒng)，最后在上位機(jī)管理軟件上顯示抄表數(shù)據(jù)[3]。

2 上位機(jī)管理系統(tǒng)
　上位機(jī)管理系統(tǒng)包括上位機(jī)和G100短信模塊。上位機(jī)通過采用VC++編程的上位機(jī)管理軟件發(fā)出控制指令，再利用G100短信通信模塊將指令以短消息的形式發(fā)送給指定的下位機(jī)，同時(shí)，G100短信模塊還可以接收下位機(jī)通信模塊回饋的抄表信息，將抄表數(shù)據(jù)顯示在上位機(jī)上。上位機(jī)發(fā)出的控制指令包括抄表﹑購電﹑巡檢﹑報(bào)警設(shè)置﹑讀電表狀態(tài)﹑數(shù)據(jù)清零﹑送電和斷電，讓系統(tǒng)管理員可以有效控制每個(gè)電表的工作狀態(tài)[4]。上位機(jī)管理軟件監(jiān)控界面如圖2所示。

3 下位機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
3.1 下位機(jī)總體硬件結(jié)構(gòu)
　下位機(jī)的硬件由STC12C2052AD﹑G100﹑74HC4053D﹑VP3082和EL817等構(gòu)成[5]。當(dāng)管理中心發(fā)送一條控制指令給下位機(jī)的時(shí)候，下位機(jī)通信模塊的信號(hào)燈會(huì)出現(xiàn)閃爍，并將接收到的指令送入MCU，MCU再處理讀入的指令數(shù)據(jù)，根據(jù)相應(yīng)的指令通過RS-485接口讀取智能表的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)返回給上位機(jī)管理系統(tǒng)[6]。這樣，系統(tǒng)管理員無需出門，就可以在上位機(jī)管理中心得到所想要的數(shù)據(jù)，且整個(gè)過程耗時(shí)不足10 s，具有高效性和實(shí)時(shí)性。G100模塊和下位機(jī)之間通過EL817隔離，可以有效避免電路中的干擾。硬件電路原理如圖3所示。

3.2 單片機(jī)結(jié)構(gòu)和性能
　下位機(jī)系統(tǒng)選用的單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的STC12C2052AD，相比8051單片機(jī)，其速度要快12倍。使用低頻晶振，工作頻率35 MHz相當(dāng)于8051單片機(jī)420 MHz的工作頻率，可以大幅度降低EMI，具有加密型強(qiáng)、無法解密、抗干擾性強(qiáng)和超低功耗等優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)采用全雙工異步串行口和先進(jìn)的RISC精簡指令集結(jié)構(gòu)，且兼容普通8051指令集。此外，它具有5 KB片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器，擦寫次數(shù)在10萬次以上。
3.3 GSM模塊功能介紹

　下位機(jī)和上位機(jī)通信用的GSM模塊為北京捷麥公司生產(chǎn)的G100短信模塊，相比其他通信模塊，G100模塊具有以下優(yōu)點(diǎn)：
　（1）不必關(guān)心AT指令集，所有與AT有關(guān)的操作均有模塊內(nèi)部完成；
?。?）具有格式和透明傳輸兩種數(shù)據(jù)傳輸方式；
?。?）完全獨(dú)立開發(fā)，在使用或客戶二次開發(fā)的過程中能提供良好的技術(shù)支持；
?。?）支持總線式的被動(dòng)傳輸數(shù)據(jù)方式；
?。?）具有省電和正常兩種工作方式；
?。?）具有4 B密碼，可使模塊免受廣告和通知等數(shù)據(jù)干擾。
　G100模塊自帶RS232﹑RS485和TTL3種接口，可以方便地與PC機(jī)和單片機(jī)進(jìn)行連機(jī)通信，可以快速﹑安全﹑可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案中的短消息服務(wù)。工作電壓范圍為7~14 V，與上位機(jī)的連接方式如圖4所示。

　基于GSM的無線智能抄表系統(tǒng)通過短消息進(jìn)行通信，通信費(fèi)用低廉，且維護(hù)方便。目前，GSM網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋全國，且傳輸距離遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)傳輸可靠性高，這大大增強(qiáng)了基于GSM的抄表系統(tǒng)的性能。由于GSM網(wǎng)絡(luò)在全國范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，用戶無需另外組網(wǎng)，在提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的同時(shí)，也節(jié)省了建網(wǎng)費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用。相比其他抄表系統(tǒng)，基于GSM的無線智能抄表系統(tǒng)成本低、可靠性強(qiáng)，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。
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