基于GPRS供水管网抄表系统的设计与实现

1 引言
供水管线是城市基础设施，供水管网管理与维护的成功与否,直接关系到城市居民生活、工业生产和社会发展。随着给水管网的扩展规模迅速扩大，管网信息数据以指数级增加，传统的人工管理系统存在着费人力、速度慢、统计数据准确性差、实时性差等不足，已无法满足管网数据量大、动态更新等要求。充分考虑到数据采集点多且分散野外的特点，系统借助先进成熟的GPRS传输技术，将传感器采集来的水量通过GPRS发送给数据服务中心，并由WEB发布。利用计算机管理减轻工程技术人员的劳动强度，提高工作效率。虽然采用M23G GPRS模块进行研发的厂商很多，但资料很少，这里提供详细的解决方案。由于供水管网终端均在野外，该设计主要解决低功耗问题。同时还解决数据服务中心的安全性和可靠性问题。

2 系统总概
该设计提出远程抄水表系统是一个小型的分布式智能测控系统，终端是由BenQ公司的M23G GPRS模块，Micmchip公司的PICl6F873A和潍微公司WS02型水量计数器构成。由于采用蓄电池供电，所以节能和功耗是比较重要的问题。系统采用定时开启GPRS模块收发数据，其他时间只有PICl6F873A在低功耗模式下采集水量。当M23G模块及外围电路正常启动后，由PICl6F873A和M23G GPRS模块进行USART通信，将启动GPRS功能的AT命令写入到模块中，直到与数据服务中心连接成功，再将定时所计水量传送给数据中心，传送完毕后，关闭模块，实现节能。数据服务中心通过WEB站点发布实时和历史信息。图1为系统总体框架图。

3 M23G GPRS模块
BenO公司的无线通信模块M23G GPRS是原M23的升级无铅版．其内部集成PPP和TCP／IP协议栈；支持网络类型GPRS CLASS 8，GPRS Class B；支持EGSM 900 MHz，DCS1 800 MHz，PCS 1 900 MHz无铅三频模块。重量轻，体积小，功耗低，工作稳定可靠，性价比高，使用范围广泛。
3．1 M23G模块启动电路
由于模块PWON引脚拉低至少保持120 ms才能使该模块启动，所以将此引脚直接接地，实现启动模块。在正常上电后，M23G模块如果已检测到正确的SIM卡和网络，LED引脚就保持500 ms的低高电平变换，此时发光二极管GPRS也随之亮或灭。
SIM卡作为特殊型智能卡，采用标准的接触式IC卡。该模块遵循ISO7816(接触式集成电路IC卡的规定)和ETSI(欧洲电信标准委员会)的GSMll．11等标准规范，与SIM卡座相连接。SIM_CLK为SIM时钟，SIM_RST为SIM复位，SIM_I0为SIM卡数据输入输出，VRSLM产生SIM卡3 V供电电压。图2为：M23G模块启动电路及SIM卡电路。

3．2 M23G模块电源设计
M23G的电压工作范围为3．3～4．5 V，此系统采用3.3 V供电。在GPRS模式下，最大电流消耗不大于280 mA。模块的电流消耗为脉冲形式，消耗峰值电流最多可达1．7 A,所以在模块电源部分需要加较大耦合电容，且走线宽度大于50 mil。若是电源从一层走到另外一层时，必然采用均匀的多个过孔来降低干扰。因此要特别注意电源的布线问题，抑制干扰和防止出现纹波烧坏模块。

3．3 配置M23G模块软件设计
PICl6F873A通过引脚电平变化中断检测到LED引脚的变化，说明模块硬件初始化完毕。PIC16F873A发送初始化AT指令：设置MS功能：AT+CFUN=1；自动运营商选：AT+COPS=O；设置DTE波特率：AT+IPR=0(自动检测)；设置MS的类别：AT+CGCLASS=B”；GPRS链接设置：AT+CGATT=1：激活：PDP上下文(激活GPRS服务)：AT+CGACT=1；ME错误报告设置：AT+CMEE=2；GPRS网络注册状态：AT+CGREG=2；不允许进入深度睡眠：AT$NOSLEEP=1。初始化结束后进入GPRS数据传输的设置：定义PDP上下文(设置接入网关)：AT+CGDCONT=1，“IP”，“CMNET”；用于PDP上下文激活的PCO字符串：AT％CGPCO=1，“PAP..”，l；设置目的地址：AT＄DESTINFO=“目的IP”，l(1：TCP，2：UDP)，端口，0(0：禁用DNS，1：启用DNS)拨号连接：ATD*97#。该过程结束后，就可以发送数据。在对模块配置AT指令时，如果所发送的指令正确，模块返回0K，反之则返回ERROR。需要注意的是，先将模块的硬件启动全部结束后再配置AT指令．且配置按照上述顺序进行即可实现数据通信。