摘要：論述了基于SIEMENS TC45無線模塊設(shè)計(jì)的一個(gè)無線電力抄表系統(tǒng)的技術(shù)方案。TC45模塊是可以利用J2ME編程技術(shù)進(jìn)行程序開發(fā)的終端模塊，在抄表系統(tǒng)中與電表端相連構(gòu)成抄表及智能控制終端部分，而系統(tǒng)的服務(wù)器端則利用vc++6.0進(jìn)行開發(fā)，兩者之間通過GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)基于TCP/IP協(xié)議的無線遠(yuǎn)程電力抄表智能控制系統(tǒng)。

     關(guān)鍵詞：電力抄表 GPRS J2ME TC45

傳統(tǒng)的上門抄表計(jì)費(fèi)方式由于費(fèi)時(shí)費(fèi)力，已經(jīng)逐漸被自動抄表計(jì)費(fèi)方式替代。在北歐一些發(fā)達(dá)國家，移動運(yùn)營商已經(jīng)將(Machine to Machine)無線通信服務(wù)技術(shù)應(yīng)用在自動抄表系統(tǒng)中。由于無線通信技術(shù)的發(fā)展，完全可以利用GPRS移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中提供的無線IP，在GPRS服務(wù)網(wǎng)絡(luò)平臺上構(gòu)建遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)時(shí)性強(qiáng)、能及時(shí)采集數(shù)據(jù)、可以遠(yuǎn)程控制，由于是利用GPRS公網(wǎng)的平臺，因而只需用戶安裝終端模塊，無需專門布線即可實(shí)現(xiàn)，投資小、收益大、抄表范圍廣，并且系統(tǒng)傳輸容量大、速率高、費(fèi)用低。

1 系統(tǒng)概述

這里提出一種基于SIEMENS公司TC45無線模塊的無線抄表系統(tǒng)（如圖1所示）。該系統(tǒng)通過TC45模塊建立了GPRS無線通信鏈路，進(jìn)行基于TCP/IP的數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)IP地址設(shè)定、電表數(shù)據(jù)無線抄讀和定時(shí)存儲、遠(yuǎn)程I/O端口控制、報(bào)警通知、充電管理、停電數(shù)據(jù)保護(hù)、自動重啟、三相供電、實(shí)時(shí)時(shí)鐘等功能。系統(tǒng)中所有數(shù)據(jù)傳輸均嚴(yán)格遵循多功能電表通信規(guī)約，即645標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的可移值性和可擴(kuò)展性。

    系統(tǒng)由多功能電表、TC45模塊擴(kuò)展板和服務(wù)器端組成。TC45模塊的串口經(jīng)光電隔離接口RS485與電表連接，實(shí)現(xiàn)抄讀數(shù)據(jù)通信和對電表的智能控制。模塊接收服務(wù)器端通過GPRS送數(shù)據(jù)和信息，經(jīng)過校驗(yàn)分析，將相關(guān)的查詢指令通過串口傳輸給電表，電表接收到查詢命令，返回相關(guān)信息，經(jīng)過分析校驗(yàn)及相應(yīng)的處理后，回送到服務(wù)器端。模塊的通用I/O接口通過外圍擴(kuò)展電路實(shí)現(xiàn)繼電器拉閘和報(bào)警等智能化處理。一旦有斷電、超溫等報(bào)警事件發(fā)生，TC45端將作出相應(yīng)的事件記錄，然后向服務(wù)器發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信息。

2 系統(tǒng)硬件介紹

系統(tǒng)硬件組成框圖如圖2所示。三相供電電源提供的直流電壓經(jīng)DC/DC變換后提供給充電電路，對鋰電池進(jìn)行充電。而鋰電池則向TC45模塊提供工作電源，同時(shí)也使TC45模塊在斷電時(shí)有充足的電能進(jìn)行斷電保護(hù)和數(shù)據(jù)保存。TC45模塊是西門子公司設(shè)計(jì)的一款基于GSM/GPRS引擎的無線通信模塊，可工作于900MHz和1800MHz兩種頻率。帶有九個(gè)通用接口、兩個(gè)串口以及語音模塊。該模塊內(nèi)周期TCP/IP協(xié)議，通過J2ME平臺，用戶可以直接對TC45模塊進(jìn)行軟件開發(fā)，大大降低了網(wǎng)絡(luò)編程的復(fù)雜度，同時(shí)支持OTAP(空中下載配置)現(xiàn)場升級功能，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程下載程序進(jìn)行系統(tǒng)升級維護(hù)。此外它具有內(nèi)嵌FLASH、RAM和通用接口，可以免去外接MCU、FLASH等器件，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度，提高了可靠性。

IGT(Ignition)電路對電池電壓及代電電壓進(jìn)行判斷，當(dāng)電池電壓達(dá)到模塊工作要求時(shí)，該電路向TC45模塊發(fā)出啟動信號，啟動模塊進(jìn)行正常工作。LDO（Low Dropout Regulators）電路提供外圍電路的工作電壓。當(dāng)供電電壓低于設(shè)定值時(shí)，電源監(jiān)視電路便向TC45模塊發(fā)出斷電報(bào)警信號。當(dāng)輸入開關(guān)信號發(fā)生變化時(shí)，遙信電路向TC45模塊發(fā)出事件報(bào)警信號。當(dāng)外界是溫度超出設(shè)定范圍時(shí)，溫度開關(guān)電路關(guān)斷DC/DC電源并向TC45模塊發(fā)出超溫報(bào)警信號。485轉(zhuǎn)換接口電路用于將TC45模塊RS232串口信號與485通信信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，分別與TC45模塊和多功能電能表相連，進(jìn)行抄表設(shè)置等數(shù)據(jù)通信。遙控電路用于繼電器、信號燈等開關(guān)信號的開合控制。RTC電池用于向TC45模塊的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路提供電源。

3 系統(tǒng)軟件

整個(gè)系統(tǒng)的軟件部分由服務(wù)器端（SERVER）軟件和TC45模塊擴(kuò)展板軟件兩個(gè)部分組成（如圖3所示）。SERVER端可以向TC45模塊發(fā)送各種控制命令，如實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)抄讀請求、定時(shí)數(shù)據(jù)抄讀請求、遠(yuǎn)程控制命令等。在TC45模塊端，有每個(gè)控制命令的相應(yīng)處理部分，此外還含有異常事件記錄報(bào)警部分。

    3.1 服務(wù)器端軟件

服務(wù)器端軟件使用Visual C++軟件開發(fā)。工作時(shí)，服務(wù)器端首先向TC45模塊以GSM短消息方式發(fā)送帶有服務(wù)器IP地址的短消息，然后等待TC45模塊端發(fā)起的與服務(wù)器的連接，這樣做的目的是確保終端部分在需要的時(shí)候及時(shí)連接