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1、毕业论文毕业论文 题目： 基于GSM无线传输的远程抄表终端设计 专业:电气工程及其自动化 摘 要远程抄表系统在变电所、旧社区管理设施改造和新住宅建设的配套服务等场合的应用已变得越发广泛，而信息技术和网络技术的飞速发展，为实施远程无线抄表和供用电部门管理的规范化、自动化提供了新的实现平台。本课题主要研究了远程无线抄表系统终端的硬件设计和实现，系统依靠GSM网络平台，以单片机为主控单元来实现电表数据的采集和远程无线传输，软硬件均采用模块化结构，整体上可分为电源模块，单片机模块，电表数据采集模块，GSM模块等。系统成本较低，运行高效可靠，可基本实现系统要求，有较大的市场发展潜力。关键字：远程抄表系统
2、 GSM 无线传输Abstract Remote read meter system is now adopted more and more widely in the fields of transformer substation, old community establishment rebuilding, new dwelling house constructions match service and so on. The fast development of information and network technology has afforded a new plat
3、form for executing the remote read meter, the standardization and automatization of the management of electricity supply department. This topic has mainly studied hardware design and realization of the wireless remote read meter system terminal. This design which is based on GSM network platform can
4、 realize the collection of ammeter data and remote wireless transmission mainly with the Micro chip controller. Both of the software and the hardware consist of power, MCU, data collection of ammeter and GSM module. This low-cost terminator, which runs efficiently, can approximately meet the needs o
5、f the system. The remote read meter system has huge market potential.Key words: remote read meter system GSM wireless transmissioni目 录第一章 远程抄表概述11.1远程抄表的开发背景11.2远程抄表的开发目的11.3远程抄表的开发意义2第二章 远程抄表系统设计思路32.1总系统概述32.2系统设计技术要求42.3设计方案6第三章 远程抄表终端实现.83.1 总体架构83.1.1硬件流程图和简述83.1.2 系统技术指标93.2 硬件各模块的实现93.2.1单片机主
6、控模块93.2.2 16C550串口扩展模块123.2.3 GSM模块153.2.4 电源模块173.3 软件的实现183.3.1 单片机主模块193.3.2 串口扩展模块：213.3.3 GSM模块23第四章 结论与展望26致 谢28参考文献29原理图30第一章 远程抄表概述1.1远程抄表的开发背景随着我国电力系统的改造深化，电力事业的迅速发展，电力作为一种重要的商品，在用电核算、用电收费以及相应的电能电量的计算计费方面的控制和管理都有待进一步改造和完善。在电度表改造或研制方面，出现了磁卡式电表、电卡式电表、卡电表、全电子电表、带有通信接口的电度表等多种类型的表计。而在抄表方式上，在随着现代
7、通信技术的不断发展，自动抄表方法正逐步替代传统手工抄表方法。到目前为止，电表自动集中抄送系统基本可分为有线和无线两种，有线方式又包括了电力线载波方式、电话线拨号方式、RS485串行总线通信方式、光纤通信方式等各种方式。有线方式由于实现技术简单易行，特别是电力线载波方式，由于电力线的布线广泛，无须再作投资，在电表自动集中抄送系统发展初期被供电部门广泛，但电力线传输存在误码率高，数据不可靠的问题，而光纤通信虽然能解决这个问题，但前期布线投入较多。无线方式是大多基于GSM数字蜂窝移动通信网，GSM是基于时分多址技术的移动通信体制中最成熟、用户最多、应用最广的一种系统，为远程无线传输提供了个很好的平台
8、而且可以使整个系统的造价较低，操作更加方便、快捷、准确率更高。其中GSM短信方式，借助GSM网信令传递间隙进行传送，不会占用话务信道，具有不需另外铺设网络、“即买即通”、建设周期短、不需专门申请频点使用权、不受地域限制、通信可靠、费用低廉等优点。1.2远程抄表的开发目的由于抄表收费工人工作条件差、效率低、劳动强度大、不稳定因素，不可控现象等等，都说明了采用传统的人上抄表方式已不能适应现代社会和企业发展的需要。随着抄表作业信息化要求越来越高，传统的手工抄表已无法满足日益增长的现代化作业需要，面对庞大的信息量,需要有个智能的系统来管理这些繁杂的数据，方便了用户，提高工作效率，减少工作量，节省宝贵的
9、时间。远程抄表方便而简捷，只需要控制中心定时采集能自动完成复杂的手工作业。1.3远程抄表的开发意义顺利、准确的抄表计量工作，关系着公用事业行业、能源供给企业的经营、管理、效益等的生命线。就目前的状况而言，抄表难、收费难是公用事业部门面临的普遍和共性的历史问题，而种种社会现象和实际，对企业的经营者、管理者在我国新的市场经济条件下经营企业所提出的改革思路新课题。开发远程抄表不仅能节约大量人力资源，更重要的是可提高抄表准确性，供电管理部门能得到及时准确的数据信息，如电能需量、分时电量和负荷曲线等，同时电力用户不再需要与抄表者预约时间。在旧社区管理设施的改造、新住宅建设的配套服务等等，都显示出自动远程
10、抄表系统巨大的市场发展潜力。远程智能抄表项目的实施，采用高新技术，也迎合了经济和技术的发展方向。第二章 远程抄表系统设计思路2.1总系统概述远程抄表系统即电力数据远程采集与无线传输系统，它由远程终端和服务控制中心两部分组成。 图2.1 远程抄表系统图服务控制中心完成数据采集命令的发送、数据采集时间的设定、采集数据的存储、分析、告警和报表的生成等工作。远程终端与供变电设备放置在一起，能够在无人干预的情况下，实现将各个远端站点的各相电流、电压、电功、电功率、功率因素、无功功率等数据以点播的方式通过移动基站以短消息形式随时采集到服务控制中心；也可以通过设置按所设置出时间及时将数据采集到服务控制中心。
11、远程抄表系统是把变电所安装在各条线路上的电能计量表及主变表读数，在同一时间或人工随机选定的时间抄录下来，并及时准确的传送到电力销售中心的主控计算机。电力销售中心的工作人员能够对收到的数据进行分析，以便及时发现电网供电量异常，分析原因及时调整，最大限度的减少电量损失。2.2系统设计技术要求 实现远程抄表系统的关键技术于：系统通讯协议的制订；数据的可靠采集和传递；数据的有效管理等。下面具体论述这三个关键技术。一 系统通讯协议的制订：通信协议所要解决的首要问题，是在智能设备终端和监控系统（计算机）之间实现准确的通信，并且能够提供可靠的通信，应该能够提供高效的通信。从各部分的特性上划分，通信协议包含了
12、硬件和软件两方面的内容。硬件包括通信接口的机械、电气特性定义、传输介质、联接和拓扑方式等；软件包括数据内容、格式的定义、通信机制、命令和应答的格式和意义、校验方式等。在有些情况下，通信协议也常用来专指上面的软件部分，而把硬件部分称为通信接口或物理接口。通常制订一个通信协议需要考虑以下几方面的因素：（1）对监控量的数量和类别的要求：不同的智能设备所需监控的量的多少是不一样的。有些设备只需对少量的量进行监控；而有些设备所监控的量非常多，且监控类型也不尽相同。因此，制订通信协议时必须考虑设备所包含监控量的特性，定义出能够满足各种监控量的需要的数据格式；同时应考虑数据量大小，确定合理高效的数据组织形式
13、和通信机制。（2）对效率（实时性）的要求：通信速率取决于接口特性及硬件水平，通信速率越高，协议效率越高，同时对硬件的要求也越高。盲目地追求过高的通信速率会导致数据传输可靠性下降。 （3）对可靠性的要求：不同的设备运行于不同的环境中，其通信受干扰的程度也就不同。对可靠性要求较高的监控，必须针对使用环境选择适当的接口和传输介质 、通信速率、数字信号码型、通信机制、传输方式、编码方式、校验方式等；接口采用差分信号的RS-485/422的抗干扰能力强，传输距离远；传输介质采用屏蔽线缆抗电场干扰能力强于非屏蔽线缆。（4）对协议可扩充性、兼容性的要求：通信协议应具有较好的可扩充性和向下兼容性，以保持产品应
14、用的延续性。协议制订之初，就应考虑到今后产品升级、应用扩充可能带来的新的需求，在编码、数据格式和组织形式等方面进行一定的预留，以保证协议的可扩充性；对协议的核心部分-通信机制、数据和命令格式的设计，要具有超前意识，一旦确定，将来在协议升级时就不应轻易改动，以保证协议的延续性和兼容性；对旧版协议的升级也应尽量保留原有数据和命令的定义，而后在其上增加新的内容，以保证向下兼容。（5）对适用性的要求：通信协议的制订还应考虑到使用环境的多样性，同时提供多种通信接口，允许多种传输介质，允许多种网络拓扑结构，甚至针对不同的应用平台开发出不同的应用层协议。这是对通信协议的较高的要求。二 测量数据的可靠传递数据
15、的可靠传递依赖于良好的通信协议和数据传输信道的构建，在上面已经较详细地阐述了通信协议的制订规则，那么数据信道的构建也需要合理的考虑数据信道的构建包括两方面，数据传输通道信道和数据通道的链接形式。（1）数据传输通道信道：信道是数据传输的通道，它包括物理介质与传输方式。物理介质包括：双绞线、同轴电缆、光纤、大气等。而传输方式有：基带传输、频带传输等。基带传输件接口简单，传输距离近，信号抗干扰性能差；频带传输又叫载波传输，信号抗干扰性能强，传输距离远，但硬件接口复杂，造价较高。大部分数字通信接口采用的都是基带传输。低压载波方式及基于LONWORKS现场总线技术的远程抄表系统都属于频带传输方式。在数据传输信道的选择上，须根据小区的地理环境、布局情况、间距跨度等情况，按照费用-效能均衡原则，来确定数据传输信道。（2）数据通道的链接形式：数据传输通道的链接形式按照拓扑方式划分，
