综合利用485接口、PLC与GPRS通信技术抄表系统研究.docVIP

综合利用485接口、PLC与GPRS通信技术抄表系统研究 　　【摘 要】介绍利用PLC（电力线载波—）和GPRS技术实现远程抄表系统，系统能够及时、准确地采集电能数据。在系统中使用了不同的通信方式。分别采用电力线载波和GPRS来实现本地和远程通信，实现了系统资源的优化。文中详细给出了系统各组成部分的原理、内部结构和工作过程，并对系统的安全措施和升级性能做了阐述。 　　【关键词】PLC（电力线载波）；GPRS；自动抄表 　　引言 　　电能量计量不仅是现代电力系统的重要组成部分，而且与所有用电用户的生产生活息息相关。随着用户数量越来越多，分布密度不断增加，传统的抄表方式已经不适应现在这个飞速发展的社会，无论是用户还是电力管理部门都迫切需要一个先进的自动抄表系统的介入。本文正是基于这一背景，将低压电力载波通信与GPRS无线数据通信方式结合起来。实现抄表系统的自动化、远程化、网络化。 　　1远程自动抄表系统的结构及功能 　　此系统为四层网络结构。第一层最本地，是由数量众多的用户电能表组成，它负责记录用户的基本用电信息。第二层则是采集终端，一个采集终端可同时与多个用户电表进行通信。根据远程集中器的命令对用户电能表存储的数据进行采集和存储，并将采集到的数据传送至远程。第三层是集中器，它的功能是定时或实时向采集器下达抄表命令，接收采集器传送的电量等数据，存储在非易失性存储器中。第四层为控制中心，它是整个系统的最远程，它的功能有很多，主要通过整个系统层层相连的通信网络来实现对系统各部分的控制与管理。 　　2系统通信方案的分析与选择 　　远程自动抄表系统采用分布式的体系结构，通信信道方案分为本地与远程两部分。本地通信信道实现电表、采集终端与集中器之间的通信；远程通信信道则实现控制管理中心与集中器之间的通信。 　　2.1本地通信方案 　　本地的通信常用的方式有很多，如红外线通信、RS_485总线通信和低压电力载波通信等。红外线通信技术是一种以红外光为载体，通过其在空中的传播来传输数据的技术。它的传输距离比较近，一般只有8～10米，无法满足远距离数据通信的要求。 　　2.2远程通信方案 　　集中器与控制中心的通信是通过无线网络来实现的，可采用的方案有GSM/GPRS/CDMA等几种。作为目前在使用的数字移动通信技术，相对于CDMA技术而言，GSM技术成熟较早，使用更为广泛，具体应用时，GSM方案需要在集中器和控制中心各加装一个无线调制解调器。GPRS的抄表系统比基于GS短消息方式的系统有着很多优势：传输速率高，永远在线，设备成本低，网络收费合理，拓展性强等。通过比较，本系统的远程通信采用GPRS技术来实现。 　　3远程自动抄表系统的组成与实现 　　首先。用户电能表将采集到的数据存储在自带的EEPROM中.在每月结束时或下个月的月初系统所设定的时间到时。控制中心将抄表命令通过GPRS网络发送给集中器。集中器接到命令回复控制中心后，通过电力线载波方式发送抄表命令给各采集终端，由采集终端执行具体的抄表程序，将与之经由RS-485总线相连的所有电表的电能数据接收过来。并上传至集中器，最后汇总到控制中心。图1给出了本设计各组成部分及通信方式。 　　因为用户电能表大多是由供电部门统一配置，因此本文并不详述电能表的构成，主要介绍抄表部分的构成与功能。 　　3.1采集终端的设计 　　此用户采集终端可通过载波通信接收集中器的命令，对用户数据进行采集处理并可上传数据，至少可管理32个用户电表。采集终端系统中包括处理器模块、电力载波通信模块、RS一485通信模块、电源模块和存储模块。处理器模块是整个采集终端的核心。使用的是Freescale公司（原摩托罗拉半导体部）的M68HC08系列的MC68HC908SR12，它是一款高性能的8位单片机系列，具有速度快、功能强和价格低等特点，具有12K的兀SH存储器，增强型串行通信接口SCI，另外还具有I2C总线接口。在系统中，电源是必不可少的组成部分，它是系统各部分能量的来源。本设计的电源是通过AC/DC变换器将220V电力线中的交流电整流后变成直流来使用。采集终端中包含了多个部分。包括RS-485部分，如共用一个电源可能会引入干扰，使可靠性大为降低。另外，采集终端中还配备了一个非易失性存储器，比较之后选择了比较常用的EEPROM，采用的型号是ATMEL公司的AT24C32.它带有I2C接口.可以很方便地和单片机相连接。采集终端的主要硬件连接如图2所示。 　　集中器通过载波方式发出抄表命令.采集终端中的电力载波芯片ST7540接收到命令，经过处理后进人单片机。单片机将抄表命令与需要抄表的电表地址（每个电表有一个独立的12位的地址）一起通过RS一485通信方式发给所有电表。与所发地址相符的电表确