基于GSM短消息的自动抄表系统的设计

　　本文设计的基于GSM短消息的自动抄表系统，由管理中心和下位机两部分组成。该系统一方面可以用于实现建筑物的智能化管理，另一方面提高了传统人工抄表在效率和精度，同时利用GSM通信网络的抄表系统价格低、可行性强、操作管理简便，在现实生活中有着广阔的应用前景。

　　1．概述

　　系统结构图如下图所示，由下位机和中心管理机两部分组成。

　　中心管理机通过TC35无线通信模块的GSM无线网络与各集中站下位机构成星型结构网络，下位机以P87LPC767单片机为控制核心，实现对各个采集点进行采集和监控。集中站中的下位机模块由TC35无线通信模块通过短消息与管理中心进行通信。当中心发出采集指示后，下位机P87LPC767单片机通过RS-485总线按照三相电子式多功能电能表通信规定与所连接的电能表进行通信，从而采集电能表中存储的电力数据。然后，再通过短消息将数据发回管理中心，即实现了管理中心和下位机之间信息的传输。

　　2．系统功能介绍

　　2.1管理中心

　　监控中心由管理机、GSM短消息模块（TC35模块）、打印机和UPS电源等构成，通过GSM模块利用短消息与分散在不同位置的下位机进行通信。管理中心向下位机发送控制命令并接收下位机上报的数据，管理机可采用VB编制的管理软件完成信息的提取、发送、分析处理及显示等功能，包括口令认证、口令设置、时间、日期设置、显示、集中器编号与名称设置和提取下位机数据等功能。

　　2.2下位机硬件电路

　　下位机由P87LPC767、74HC245、MAX202、MAX485、24WC32、和DC-DC电源模块等构成，通过RS-485接口接入计数仪表、RS-232接口接入TC35模块，下位机具有电源监控模块，用于下位机的电源监控及蓄电池的充电控制。该部分设计使用P87LPC767单片机，其内部采用IIC总线外扩存储器和时钟芯片，结构简单，成本较低。下位机的硬件结构如下图所示。

　　P87LPC767是PHILIPS半导体公司推出的51PLC系列OPT单片机的一种。它在基本结构、汇编指令等方面与80C51系列兼容，采用80C51加速器结构，时钟频率高达20MHz，有20个引脚，I/O口功能丰富，内部含有两个模拟比较器、看门狗电路、IIC总线、4个8位A/D，内部有4KOTP程序存储器，串行的EPROM允许在线编程。

　　RS-485接口采用MAX485，用于与计数仪表和数据采集系统通信，通过数据采集系统，完成对环境及电网的监控。RS-485接口距离可超过1km，每个下位机最多可采集128路输入信息，从而满足多路信息采集的目的。

　　存储器采用CATALYST公司生产的基于IIC总线的24WCEEPROM芯片，具有1.6V～6.0V的全电压范围和100万次重写/擦除周期，可存储4KB数据，时钟电路采用基于IIC总线的PCF8563时钟芯片。

　　TC35是SIEMENS公司推出的新一代无线通信GSM模块，自带RS232通讯接口，可以方便地与PC机和单片机连机通讯。它可以快速、安全、可靠地实现系统方案中的数据传输、语音传输、短消息服务(ShortMessageService)和传真；工作电压为3.3V～5.5V，可以工作在900MHz和1800MHz两个频段：采用文本格式、AT命令对短消息进行发送(AT+CMGS)、接收(AT+CM-GR/AT+CMGL)和删除(AT+CMGD)等操作。

     3．数据采集系统

      数据采集系统以AT89C51单片机为核心，与8路ND转换器TLC0838-起构成数据采集系统，完成对非智能化模拟技术仪表的监控。每个数据采集系统有8路模拟量输入，外加电量传感器，可采集电网电压、电流等数据，含有2路开关量I/O接口，适合对一部智能仪表进行控制：同时数据采集系统也可以对温度及电网进行监控。每个数据采集系统均采用RS-485接口与下位机相连。数据采集系统结构如下图所示。

　　多路数据采集电路采用TL0838完成A/D转换。TL0838为8路ND转换，前端接有由LM324组成的缓冲电路，LM324运放输入电压为OV～4V，电路中需加两个分压电阻，用于扩展测量范围，具体输入范围由用户确定。工作时将非智能化的模拟仪表经A/D转换后输入到AT89C51单片机中，从而完成对模拟信号的采集，最后发出相应的控制。

　　开关量输出电路可驱动继电器完成对设备电源、供电电路的开关控制和相应的检测，并能够适时向管理中心发出故障信息。

　　4．结语

　　利用GSM短消息业务通信可以节约设备的投资成本和维护的费用，扩容方便，是一种性价比较高的通信方式，适合承担实时性要求不高的自动抄表的通信业务。由于是基于GSM网络实现的自动抄表，其覆盖范围广、通信距离远、数据传输可靠性高。

　　目前我国GSM网络已经覆盖全国，各地短消息系统也基本实现互通，随着GSM向GPRS、CDMA方向发展，基于短消息的无线系统将会有更多新功能出现，在电力系统中大数据量数据的实时传输方面有着十分广阔的发展前景。

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