基于GPRS技術(shù)的遠(yuǎn)程智能抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究

摘要：智能小區(qū)是國(guó)家信息基礎(chǔ)建設(shè)的重要組成部分。基于GPRS與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能抄表系統(tǒng)，采集終端的上行通信采用ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)集中器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互實(shí)現(xiàn)電表數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳。系統(tǒng)具有水、電、氣等資源的自動(dòng)計(jì)量、收費(fèi)及實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能，能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、顯示和傳輸，運(yùn)行可靠，具有一定的應(yīng)用推廣價(jià)值。
關(guān)鍵詞：GPRS；遠(yuǎn)程抄表：智能；物聯(lián)網(wǎng)

現(xiàn)代家庭中水、電、氣表俗稱“三表”。傳統(tǒng)的人戶抄表不僅給用戶帶來(lái)了不便，而且占用大量的人力資源，造成收費(fèi)難的問(wèn)題；新興的IC卡技術(shù)，較為徹底地解決了以上問(wèn)題，但對(duì)用戶買(mǎi)“水、電、氣”來(lái)說(shuō)還不甚便利，同時(shí)與用戶的使用信息也無(wú)法得到實(shí)時(shí)溝通，因此智能抄表和安全監(jiān)控成為行業(yè)發(fā)展的方向。要進(jìn)行智能抄表和安全監(jiān)控就必須建造傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸主要有數(shù)傳電臺(tái)、電話撥號(hào)、衛(wèi)星通訊輔設(shè)專線等，這些傳輸方式存在覆蓋范圍小、實(shí)時(shí)性差、投資及運(yùn)行費(fèi)用高等問(wèn)題。GPRS技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)Internet技術(shù)的發(fā)展，為工業(yè)監(jiān)控、遙測(cè)遙控領(lǐng)域的數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化管理提供了廣闊的平臺(tái)。

1 系統(tǒng)構(gòu)建
系統(tǒng)需要一個(gè)與互聯(lián)網(wǎng)Internet相連的數(shù)據(jù)中心、與“三表”或需要監(jiān)控的設(shè)備相連的數(shù)據(jù)采集器和內(nèi)置GPRS模塊的微處理器。采集器獲取的數(shù)據(jù)傳輸給微處理器，微處理器通過(guò)GPRS模塊登陸到GPRS網(wǎng)絡(luò)上經(jīng)過(guò)CGSN網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絀nternet上的數(shù)據(jù)中心，從而完成數(shù)據(jù)傳輸。
該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)中心、操作終端、集中器和采集器等5部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

采集器位于居民小區(qū)的信息中心，客戶的“三表”使用數(shù)據(jù)首先通過(guò)ZigBee技術(shù)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿挥谛^(qū)信息中心的集中器，集中器再通過(guò)RS232接口與GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端相連。通過(guò)GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端內(nèi)置嵌入式處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到GSM網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送至數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)“三表”數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線連接。

2 技術(shù)路線
根據(jù)系統(tǒng)功能要求，本硬件系統(tǒng)應(yīng)包括：用戶三表數(shù)據(jù)采集顯示模塊、樓座單元數(shù)據(jù)集中模塊、ZigBee組成的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊構(gòu)成的“客戶端”與無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、RS-232串口電路、上位管理計(jì)算機(jī)構(gòu)成的“數(shù)據(jù)中心”兩部分。“客戶端”與“數(shù)據(jù)中心”通過(guò)無(wú)線收發(fā)模塊構(gòu)成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。
2．1 數(shù)據(jù)采集顯示模塊
數(shù)據(jù)采集顯示模塊包括：用戶用電量采集與顯示電路、用戶用水量采集與顯示電路、用戶燃?xì)庥昧坎杉c顯示電路3種形式。本系統(tǒng)采用ADI公司推出的單片電能計(jì)量專用芯片ADE7751與微處理器設(shè)計(jì)成的全電子式多費(fèi)率電能表來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶用電量數(shù)據(jù)采集；采用南京迪泰爾儀表機(jī)電設(shè)備有限公司生產(chǎn)的脈沖式智能渦街流量計(jì)傳感器與微處理器設(shè)計(jì)成的數(shù)字式水表及脈沖式智能渦街流量計(jì)傳感器與微處理器設(shè)計(jì)成的數(shù)字式燃?xì)獗韺?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、計(jì)算、顯示、傳輸?shù)纫蟆?br />2．2 單元集中器模塊
為了便于實(shí)現(xiàn)無(wú)線集抄功能，本設(shè)計(jì)在每個(gè)樓座的每個(gè)單元中加入一個(gè)單元集中器。單元集中器與每個(gè)數(shù)據(jù)采集部件通過(guò)ZigBee組成的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)每個(gè)客戶“三表”數(shù)據(jù)的定時(shí)接收與存儲(chǔ)，它是“三表”與無(wú)線收發(fā)模塊的一個(gè)核心部分。單元集中器的使用大大簡(jiǎn)化無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，降低了系統(tǒng)設(shè)備成本。