基于GPRS技术的远程智能抄表系统设计与研究

摘要：智能小区是国家信息基础建设的重要组成部分。基于GPRS与物联网技术实现远程智能抄表系统，采集终端的上行通信采用ZigBee无线传感器网络技术，通过网络与数据集中器进行数据交互实现电表数据的远传。系统具有水、电、气等资源的自动计量、收费及实时监控等功能，能准确实现用户数据的采集、存储、显示和传输，运行可靠，具有一定的应用推广价值。
关键词：GPRS；远程抄表：智能；物联网

现代家庭中水、电、气表俗称“三表”。传统的人户抄表不仅给用户带来了不便，而且占用大量的人力资源，造成收费难的问题；新兴的IC卡技术，较为彻底地解决了以上问题，但对用户买“水、电、气”来说还不甚便利，同时与用户的使用信息也无法得到实时沟通，因此智能抄表和安全监控成为行业发展的方向。要进行智能抄表和安全监控就必须建造传输数据的网络。传统的数据传输主要有数传电台、电话拨号、卫星通讯辅设专线等，这些传输方式存在覆盖范围小、实时性差、投资及运行费用高等问题。GPRS技术及互联网Internet技术的发展，为工业监控、遥测遥控领域的数据传输及数据网络化管理提供了广阔的平台。

1 系统构建
系统需要一个与互联网Internet相连的数据中心、与“三表”或需要监控的设备相连的数据采集器和内置GPRS模块的微处理器。采集器获取的数据传输给微处理器，微处理器通过GPRS模块登陆到GPRS网络上经过CGSN网关将数据传输到Internet上的数据中心，从而完成数据传输。
该系统由数据库服务器、数据服务中心、操作终端、集中器和采集器等5部分组成，系统结构如图1所示。

采集器位于居民小区的信息中心，客户的“三表”使用数据首先通过ZigBee技术将数据传输到位于小区信息中心的集中器，集中器再通过RS232接口与GPRS透明数据传输终端相连。通过GPRS透明数据传输终端内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到GSM网络，通过GPRS网络传送至数据库服务器，实现“三表”数据和数据中心系统的实时在线连接。

2 技术路线
根据系统功能要求，本硬件系统应包括：用户三表数据采集显示模块、楼座单元数据集中模块、ZigBee组成的无线数据传输网络、无线数据收发模块构成的“客户端”与无线数据收发模块、RS-232串口电路、上位管理计算机构成的“数据中心”两部分。“客户端”与“数据中心”通过无线收发模块构成的无线网络实现数据交换。
2．1 数据采集显示模块
数据采集显示模块包括：用户用电量采集与显示电路、用户用水量采集与显示电路、用户燃气用量采集与显示电路3种形式。本系统采用ADI公司推出的单片电能计量专用芯片ADE7751与微处理器设计成的全电子式多费率电能表来实现用户用电量数据采集；采用南京迪泰尔仪表机电设备有限公司生产的脉冲式智能涡街流量计传感器与微处理器设计成的数字式水表及脉冲式智能涡街流量计传感器与微处理器设计成的数字式燃气表实现数据的采集、存储、计算、显示、传输等要求。
2．2 单元集中器模块
为了便于实现无线集抄功能，本设计在每个楼座的每个单元中加入一个单元集中器。单元集中器与每个数据采集部件通过ZigBee组成的无线数据传输网络，用来实现每个客户“三表”数据的定时接收与存储，它是“三表”与无线收发模块的一个核心部分。单元集中器的使用大大简化无线数传网络的复杂性，降低了系统设备成本。