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)絡實現(xiàn)對電力抄表系統(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)絡的不穩(wěn)定性導致的數(shù)據(jù)丟失或延時問題。
GPRS網(wǎng)絡的工業(yè)化應用解決了電力系統(tǒng)對智能抄表控制系統(tǒng)的通信需求，相比于傳統(tǒng)的專用網(wǎng)絡，其覆蓋性和成本更加適合于工業(yè)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(tǒng)實施方案。
該系統(tǒng)的設計考慮到電表和抄表服務器端(數(shù)據(jù)服務器)的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(wǎng)關的無線通信鏈路，可以進行基于TCP/IP和UDP/IP數(shù)據(jù)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(wǎng)絡的不穩(wěn)定性帶來的影響。
硬件實現(xiàn)
實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的有限透明傳輸和電表的智能控制，模塊接收服務器端通過數(shù)據(jù)傳輸模塊到達的數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)處理模塊后，模塊按事先配置的參數(shù)進行處理，需要回送到服務器的數(shù)據(jù)經數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸，并根據(jù)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(shù)配置，通過對PC機上的配置軟件進行通信對系統(tǒng)的參數(shù)進行配置。主要是對抄表服務器端的IP地址、端口號、通訊協(xié)議(TCP/UDP)等進行設置，以提供LR100系統(tǒng)軟件初始化時的參數(shù)。
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(xiàn)了對SIM100 GPRS模塊的數(shù)據(jù)(基于短信或GPRS)傳輸和接收。
串口3——提供選擇進行RS232/485通信，主要實現(xiàn)了對電表的數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)終端的數(shù)據(jù)響應。
3. GPIO
LR100提供的GPIO來實現(xiàn)對電表的智能控制，通過中間電路控制實現(xiàn)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(xiàn)使后續(xù)擴展更方便。
軟件實現(xiàn)
主要軟件邏輯集中在LR100的模塊中，程序和系統(tǒng)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(fā)的周期性而采用武漢蘭瑞公司提供的二次開發(fā)平臺(包括DOS的操作系統(tǒng)和基于BC3.1的開發(fā)和遠端源碼級調試環(huán)境)，使方案的實施周期得到了有效縮短。
數(shù)據(jù)接收發(fā)送：該部分是整個軟件的數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)部分，其實現(xiàn)數(shù)據(jù)從電表終端到LR100處理的通訊，也實現(xiàn)LR100邏輯通過SIM100與抄表服務器的無線數(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(tǒng)進行軟復位、短信錯誤報警和短信錯誤修正。
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，負責對收發(fā)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的分析—包括對數(shù)據(jù)情況的判別(是否需要進行智能控制)和數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)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(shù)進行配置，包括：服務器端的IP地址、端口號、傳輸協(xié)議、打包數(shù)據(jù)長度、時延等。通過接收到的短信配置命令對參數(shù)進行配置，該模式適合于遠距離作業(yè)時候的配置和處理。
數(shù)據(jù)分析：數(shù)據(jù)分析模塊是基于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)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(shù)據(jù)包進行接收、存儲和分析，建立終端對應的數(shù)據(jù)分析、記錄數(shù)據(jù)庫，并提供數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)記錄查詢功能。