文档介绍：用电信息采集系统中GPRS模块的设计与应用
摘要: 目前用电信息采集系统中GPRS是集中器等与主站之间通信的主要方式之一。以某型号GPRS芯片为例介绍了GPRS通信模块的各功能电路和软件的设计方法,以及如何提高模块电磁兼容性能,从而设计出性能优越的GPRS通信模块。该模块在安庆,南昌等现场运行抄表成功率在99%左右。
关键词:GPRS;用电信息; 集中器;主站
中图分类号:TN919. 72 文献标识码: B
0 引言
作为国家电网“建设坚强的智能电网”体系架构的一部分,信息化、自动化、互动化是用电信息采集系统发展的主要方向[1]。用电信息采集系统中集中器等的主要通信方式有光纤专网通信、GPRS/CDMA无线公网通信、230MHz无线专网通信、电力线载波通信、RS--485通信方式等。其中基于中国移动的GPRS通信以其可靠性高,实时性强,集抄范围广,系统建设成本低,传输容量大,扩容性能好等优点而得到了广泛的应用。
1 用电信息采集系统架构
用电信息采集系统主要由以下几部分组成:主站、GPRS通信信道、集中器、低压电力线网络、专变终端、用户电能表。其系统结构如图1所示
图1 用电信息采集系统结构(拷贝)
Fig 1 Electric Energy Data Acquire System Frame
系统主要工作原理: 以低压居民集抄为例,居民用户的用电数据信息由采集器采集,通过UART接口与GPRS DTU(数据传输单元)将用电信息传输给集中器。用电信息数据经过协议封装后发送到中国移动的GPRS数据网络,通过GPRS数据网络将数据传送至主站,实现电能表数据和主站的实时在线连接。同时,集中器还可将主站发送的遥控指令传给电能表控制模块,对电能表进行数据请求等各种操作。
GPRS和主站服务器可采用公网方式接入英特网,申请公网固定IP地址,可以实现中小容量的电能表数据采集应用。若采用DDN专线, 申请配置专网SIM卡和固定IP地址,由于DDN专线可提供较高的带宽,当电能表数据采集点数量增加,中心不用扩容即可满足需求,可实现大容量数据采集应用。利用专网SIM卡的唯一性,划定用户才可接入系统范围, 可以有效避免非法接入。
2 GPRS模块的设计
GPRS模块的选型
目前市面上的GPRS模块很多,性能、价格等差异很大。这里以某GPRS芯片为介绍对象。该GPRS芯片在设计时去除了一些在用电信息采集系统中不需要的功能,简化了设计,降低了成本,因此在电力行业中得到广泛的应用。
原理设计
模块主电源,-,本设计采用集中器或终端接口板上的4V电源供电。GSM发射时会造成电压跌落,因此在靠近模块电源引脚位置最好能放置大容量的低ESR 电容,如470uF 的钽电容或者1000uF 的铝电解电容,否则,主电源可能会因电压瞬间跌落过大,导致模块复位、重启。在电源输入端添加小容量电容,如56PF,47PF,电源布线宽度不少于2mm。
模块有ON/OFF管脚,可由集中器核心板上的ARM处理器控制模块开机和关机,低电平有效。ON/OFF在模块内部设有弱上拉,OC 输出即可。驱动该信号的内阻不能超过1K 欧姆,。具体电路见图2。由于模块