GPRS技术的远程智能抄表系统设计与研究
GPRS技术的远程智能抄表系统设计与研究[20200128195556]
【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网络技术与智能远程抄表系统，通过网络与数据集中的数据交换实现远程抄表数据，系统具有水，电，气等资源，自动计量，收费和实时监控等功能，用户可以实现准确的数据采集，存储，显示和传输的，可靠的，具有一定的应用价值。
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关键字:】GPRS；智能抄表；电表
一、引言 1
（一）远程智能抄表系统研究的目的及意义 1
（二）国内、外研究的现状 1
（三）本文的主要工作 2
二、远程自动抄表系统的方案确定 3
（一）常见的抄表通信方式 3
（四）本章小结 6
三、基于GPRS的自动抄表系统的整体设计 7
（一）抄表系统的基本原理及存在的问题 7
（二）电能表的设计 7
（三）带GPRS模块的数据采集终端确定 16
四、远程智能抄表的发展趋势 17
五、结束语 19
致谢 20
参考文献 21
一、引言
（一）远程抄表系统的目的及意义
很长一段时间以来，中国一直在使用感应式机械电表，都是依靠纯人工抄表这种老方式，但在实际操作中的面临诸多问题，如时效性低，工作量大，管理数据和保护上有困难，另外，用这样的工作方式，常常会测出不准确的数据，抄表周期太长，不能为用户控制到精确的电力等的现象。
电力公司随着经济时代的发展，呈现出了快速的发展趋势，自动化的生产电力系统，愈发的高涨，在这种情况下，传统的手工抄表显得落后以及和这个时代的发展太不协调，所以智能电表采用统计和系统集成的方式，和自动采集电表的数据集中在一起的进行管理，远程抄表，智能电表已经成了目前的主流。
这项研究是基于GPRS的远程自动抄表系统，在线服务、抄表速度快，并能迅速统计实时线损，按流量计费等都是GPRS的优点，因为 GPRS网络能支持TCP/ IP，UDP等协议，可以很容易通过GPRS数据收集服务器，快速和准确的数据收集，进行统计分析，可以快速给电等等，相对于人工抄表，工作效率有了极大的提高。
（二）国内、外研究的现状
在国际上，特别是美国、欧洲等发达地区，使用远程智能超表已经十分普及，而在我国也已基本上已经到达实用的水平，并形成了共存各种自动抄表模式，21世纪是网络技术，计算机技术，微电子技术和网络技术的飞速发展的时代，也是各种智能系统发展的时代，其中就包括远程抄表系统。
（三）本文的主要工作
①简要介绍远程自动抄表的系统的发展过程，国内、外远程自动抄表的系统的研究现状；
②具体的描述远程自动抄表的系统的确定方案
③分析电能表的主控电路
④描述远程智能抄表的发展趋势。
二、确定抄表系统的方案
（一）抄表通信常见的方式
1.有线电话网络自动抄表系统
优点：使用现有的公共电话网络，而无需投资额外的网络系统建设的成本节约，电话抄表技术相对成熟，稳定的信号传输误码率，采集成功率。
缺点：不适合大量的数据需要频繁采集仪器。
2.无线远程自动抄表系统
目前的研究更多的是无线远程抄表系统，该系统有两种模式：一种无线通信模式，另一种则是基于GSM / GPRS网络模式。
3.RS-485总线自动抄表系统
布线设计和施工的难度大，传输距离远是其主要的缺点，所以仅适合基础的通信网络。
（二）基于GPRS的远程自动抄表系统
GPRS（General Packet Radio Service） ，作为过渡从2G到3G的技术，被称为2.5代技术，这是一种基于GSM的移动分组数据业务， GSM和GPRS使用相同的无线调制标准，频率，突发结构，规则，和跳频TDMA帧结构，这种新的分组数据信道与当前的电路交换的话音信道是极其相似，因此，现有的基站子系统（BSS）从一开始就可以提供全面的的GPRS资料显示，间歇性突然和频繁的，少量的数据传输就需要一种高效，低成本的无线分组数据服务。
2. GPRS的特点
GPRS的特点：
①很好的传输高速或低速的数据、信令，提高了网络、无线资源的使用率；
②分配的方式十分的灵活；
③网络接入的速度也快；
④可以和IP网、X.25网的互联互通，支持特殊的点到点服务，也允许经GPRS无线信道的短消息的业务（SMS）传输；
⑤不仅可以支持间歇不断的爆发式的数据的传输，又可以支持很少出现的大量数据传输；
⑥SGSN和GGSN是采用分组交换的平台方式，；
⑦数据传输高效且可靠；
⑧收费策略灵活；
⑨GPRS与高速发展的IP网无缝连接；
⑩永远在线；
?频谱效率高。
3. 利用GPRS网络进行数据传输的原理
通过GPRS服务，该设备可用于互联网，互联网标准的方式来交换数据服务器在互联网上，GPRS是基于IP数据包的数据传输形式，GPRS无线终端接入方法和常见的GPRS网络电缆调制解调器相似，建立PPP（点对点协议（开口）-T）型，PPP协议是一种广泛使用的串行点对点链路传输的数据包，该方法包括LCP，PAP，IPCP，NCP等，GPRS MODEM通过PPP在动态分配的IP地址，连接建立后，PPP协议的基础上，通过数据传输协议。4. GPRS数据的传输过程
图2.1 GPRS数据传输过程
5. GPRS的网络特性
① 分组交换
② 频谱效率
③ Internet 识别
图2.2 基于GPRS抄表系统的结构框图
（四）本章小结
本章首先分析了国内常见的抄表系统的通信模式，并描述了GPRS通信技术的特点，以及数据传输的特点和通信网络的特性，以及GPRS通信技术在自动抄表系统中的应用。
三、基于GPRS的自动抄表系统的整体设计
（一）抄表系统的基本原理及存在的问题
一般抄表系统由这样几部分组成:
(1)远传表计；
(2)数据采集器、集中器；
(3)控制中心电脑抄表软件；
(4)信号线及通信线路。
通过信号线传输数据到数据采集器的远程表，也是选矿厂，是交通枢纽，负责中央计算机和采集单元接触，集中器的手从各种计算机接收的命令，并发布到采集终端；另一方面将收集各种信息反馈终端管理中心的计算机，而且存储表数据和相关参数的管辖下，它将数据上传到管理中心通过RS-485总线保持，TCP / IP协议，局域网计算机，系统结构如图3.1所示：
图3.1 抄表系统结构模型
抄表系统涉及面较广，对可能出现的问题的操作的各个方面，主要体现在以下几点：
(1)设计难
(2)调试难
(3)统一难
(4)维护难
(5)相互影响大
（二）电能表的设计
1.电能表计量的基本原理
在我国，目前按照工作原理使用的电能表，主要分为三种类型：机械，机电和电子电度表，三种类型。单相电能表的原理框图如图3.2所示。
图3.2 电能表结构框图
电能的基本表达式如式1所示:
（1)
2.电源电路设计
设计的一个重要组成部分就是电源电路，一个稳定的、可靠的电力供应，干扰小，是一个稳定的前提，正确的电能表，电能质量性能的稳定性将直接影响该系统的工作。
电表电源的电气系统的要求，两部分+5 V和+12 V电源的设计，其中，干扰和其他因素考虑，+5 V电源，分为三个部分：一个是提供BL0955（VCC2）+5 V电源的电能量采集电路等组成的一个单然后，单片机及其外围设备的+5 V电源（VCC）; VCC隔离的直流电源B0505LS-1W变换供应RS-485通信电路，电源+ l2V的（VDD）提供的继电器电路，电源电路的原理图如图3.3所示。
图3.3 电源电路图
3.电能表计量电路
【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网络技术与智能远程抄表系统，通过网络与数据集中的数据交换实现远程抄表数据，系统具有水，电，气等资源，自动计量，收费和实时监控等功能，用户可以实现准确的数据采集，存储，显示和传输的，可靠的，具有一定的应用价值。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】GPRS；智能抄表；电表
一、引言 1
（一）远程智能抄表系统研究的目的及意义 1
（二）国内、外研究的现状 1
（三）本文的主要工作 2
二、远程自动抄表系统的方案确定 3
（一）常见的抄表通信方式 3
（四）本章小结 6
三、基于GPRS的自动抄表系统的整体设计 7
（一）抄表系统的基本原理及存在的问题 7
（二）电能表的设计 7
（三）带GPRS模块的数据采集终端确定 16
四、远程智能抄表的发展趋势 17
五、结束语 19
致谢 20
参考文献 21
一、引言
（一）远程抄表系统的目的及意义
很长一段时间以来，中国一直在使用感应式机械电表，都是依靠纯人工抄表这种老方式，但在实际操作中的面临诸多问题，如时效性低，工作量大，管理数据和保护上有困难，另外，用这样的工作方式，常常会测出不准确的数据，抄表周期太长，不能为用户控制到精确的电力等的现象。
电力公司随着经济时代的发展，呈现出了快速的发展趋势，自动化的生产电力系统，愈发的高涨，在这种情况下，传统的手工抄表显得落后以及和这个时代的发展太不协调，所以智能电表采用统计和系统集成的方式，和自动采集电表的数据集中在一起的进行管理，远程抄表，智能电表已经成了目前的主流。
这项研究是基于GPRS的远程自动抄表系统，在线服务、抄表速度快，并能迅速统计实时线损，按流量计费等都是GPRS的优点，因为 GPRS网络能支持TCP/ IP，UDP等协议，可以很容易通过GPRS数据收集服务器，快速和准确的数据收集，进行统计分析，可以快速给电等等，相对于人工抄表，工作效率有了极大的提高。
（二）国内、外研究的现状
在国际上，特别是美国、欧洲等发达地区，使用远程智能超表已经十分普及，而在我国也已基本上已经到达实用的水平，并形成了共存各种自动抄表模式，21世纪是网络技术，计算机技术，微电子技术和网络技术的飞速发展的时代，也是各种智能系统发展的时代，其中就包括远程抄表系统。
（三）本文的主要工作
①简要介绍远程自动抄表的系统的发展过程，国内、外远程自动抄表的系统的研究现状；
②具体的描述远程自动抄表的系统的确定方案
③分析电能表的主控电路
④描述远程智能抄表的发展趋势。
二、确定抄表系统的方案
（一）抄表通信常见的方式
1.有线电话网络自动抄表系统
优点：使用现有的公共电话网络，而无需投资额外的网络系统建设的成本节约，电话抄表技术相对成熟，稳定的信号传输误码率，采集成功率。
缺点：不适合大量的数据需要频繁采集仪器。
2.无线远程自动抄表系统
目前的研究更多的是无线远程抄表系统，该系统有两种模式：一种无线通信模式，另一种则是基于GSM / GPRS网络模式。
3.RS-485总线自动抄表系统
布线设计和施工的难度大，传输距离远是其主要的缺点，所以仅适合基础的通信网络。
（二）基于GPRS的远程自动抄表系统
GPRS（General Packet Radio Service） ，作为过渡从2G到3G的技术，被称为2.5代技术，这是一种基于GSM的移动分组数据业务， GSM和GPRS使用相同的无线调制标准，频率，突发结构，规则，和跳频TDMA帧结构，这种新的分组数据信道与当前的电路交换的话音信道是极其相似，因此，现有的基站子系统（BSS）从一开始就可以提供全面的的GPRS资料显示，间歇性突然和频繁的，少量的数据传输就需要一种高效，低成本的无线分组数据服务。
2. GPRS的特点
GPRS的特点：
①很好的传输高速或低速的数据、信令，提高了网络、无线资源的使用率；
②分配的方式十分的灵活；
③网络接入的速度也快；
④可以和IP网、X.25网的互联互通，支持特殊的点到点服务，也允许经GPRS无线信道的短消息的业务（SMS）传输；
⑤不仅可以支持间歇不断的爆发式的数据的传输，又可以支持很少出现的大量数据传输；
⑥SGSN和GGSN是采用分组交换的平台方式，；
⑦数据传输高效且可靠；
⑧收费策略灵活；
⑨GPRS与高速发展的IP网无缝连接；
⑩永远在线；
?频谱效率高。
3. 利用GPRS网络进行数据传输的原理
通过GPRS服务，该设备可用于互联网，互联网标准的方式来交换数据服务器在互联网上，GPRS是基于IP数据包的数据传输形式，GPRS无线终端接入方法和常见的GPRS网络电缆调制解调器相似，建立PPP（点对点协议（开口）-T）型，PPP协议是一种广泛使用的串行点对点链路传输的数据包，该方法包括LCP，PAP，IPCP，NCP等，GPRS MODEM通过PPP在动态分配的IP地址，连接建立后，PPP协议的基础上，通过数据传输协议。4. GPRS数据的传输过程
图2.1 GPRS数据传输过程
5. GPRS的网络特性
① 分组交换
② 频谱效率
③ Internet 识别
图2.2 基于GPRS抄表系统的结构框图
（四）本章小结
本章首先分析了国内常见的抄表系统的通信模式，并描述了GPRS通信技术的特点，以及数据传输的特点和通信网络的特性，以及GPRS通信技术在自动抄表系统中的应用。
三、基于GPRS的自动抄表系统的整体设计
（一）抄表系统的基本原理及存在的问题
一般抄表系统由这样几部分组成:
(1)远传表计；
(2)数据采集器、集中器；
(3)控制中心电脑抄表软件；
(4)信号线及通信线路。
通过信号线传输数据到数据采集器的远程表，也是选矿厂，是交通枢纽，负责中央计算机和采集单元接触，集中器的手从各种计算机接收的命令，并发布到采集终端；另一方面将收集各种信息反馈终端管理中心的计算机，而且存储表数据和相关参数的管辖下，它将数据上传到管理中心通过RS-485总线保持，TCP / IP协议，局域网计算机，系统结构如图3.1所示：
图3.1 抄表系统结构模型
抄表系统涉及面较广，对可能出现的问题的操作的各个方面，主要体现在以下几点：
(1)设计难
(2)调试难
(3)统一难
(4)维护难
(5)相互影响大
（二）电能表的设计
1.电能表计量的基本原理
在我国，目前按照工作原理使用的电能表，主要分为三种类型：机械，机电和电子电度表，三种类型。单相电能表的原理框图如图3.2所示。
图3.2 电能表结构框图
电能的基本表达式如式1所示:
（1)
2.电源电路设计
设计的一个重要组成部分就是电源电路，一个稳定的、可靠的电力供应，干扰小，是一个稳定的前提，正确的电能表，电能质量性能的稳定性将直接影响该系统的工作。
电表电源的电气系统的要求，两部分+5 V和+12 V电源的设计，其中，干扰和其他因素考虑，+5 V电源，分为三个部分：一个是提供BL0955（VCC2）+5 V电源的电能量采集电路等组成的一个单然后，单片机及其外围设备的+5 V电源（VCC）; VCC隔离的直流电源B0505LS-1W变换供应RS-485通信电路，电源+ l2V的（VDD）提供的继电器电路，电源电路的原理图如图3.3所示。
图3.3 电源电路图
3.电能表计量电路
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