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摘要：本文主要介绍GPRS+3G通讯技术，并结合电力远程抄表系统的实现，阐述GPRS+3G技术在远程抄表领域中的应用。
关键词：GPRS+3G 数据储存与传输模块 无线射频 RS—485接口
0 引言
GPRS是通用分组无线业务即基于GPRS的数据交换在多个数据终端设备之间，为任意两个终端设备建立数据通信临时互连通路的过程称为数据交换。使用未使用的带宽传输数据。3G是第三代移动通信技术的简称(英语：3rd-generation)，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音(通话)及数据信息(电子邮件、即时通信等)。代表特征是提供高速数据业务。市场形势的变化决定着移动运营商的经营战略，当前在3G的建设中呈现两大趋势：共享网络和双模无缝网络。在建网初期，通过与GSM共用核心网，运营商可以有选择地建立3G覆盖，在双模GPRS+3G的支持下，通过切换技术，无缝地、透明地为用户提供多种语音和数据业务。而通过与其他运营商共享网络，可以实现快速覆盖，快速启动和运营业务，而且可以在完全保护已有投资的基础上逐步过渡到独立稳定的网络。
用GPRS+3G技术进行远程抄表将面临网络稳定+数据叠加两方面的问题。本文将以电力远程抄表系统建设为例，介绍GPRS+3G技术在远程抄表领域中的应用。
1 抄表系统的总体结构
如图1所示，GPRS+3G抄表系统由四部分组成：计量表计、数据采集模块、数据储存与传输模块，以及SG186抄表服务器系统。系统中的通信主要是无线的方式，数据储存与传输模块与远程抄表主站采用GPRS+3G通信方式，数据储存与传输模块与计量表计主要采用RS-485串行总线标准方式。该SG186抄表服务器系统中通过电费管理中心服务器上专门的SG186抄表套装软件能够随时对每块计量表计用电量信息进行数据查抄，时时了解电力负荷变化情况，从而及时有效进行平衡调度。本系统各部分功能如下：
计量表计：采集纪录用户用电信息，保存并与数据采集模块进行数据通信；
数据采集模块：收集计量表计数据信息，下行与计量表计进行通信，上行与数据储存与传输模块进行通信；
数据储存与传输模块：下行与数据采集模块进行通信，上行与管理中心服务器进行通信，并就地保存数据保证表计数据的准确与互为备份；
SG186抄表服务器系统：实现通过SG186抄表套装软件对用户用电量信息抄表记录；对数据分类汇总；进行数据分析；打印信息；图表分析等功能。
2 技术原理
2.1 GPRS+3G是目前已经进行商业应用的2.5G+移动通信技术，是从GPRS迈向3G的衔接性技术，由于3G是个相当浩大的工程，所牵扯的层面多且复杂，要从目前的2G迈向3G不可能一下就衔接得上，因此出现了介于2G和3G之间的2.5G。HSCSD、GPRS、WAP、EDGE、蓝牙(Bluetoot)、EPOC等技术都是2.5G技术。
2.2 数据储存与传输模块
数据储存与传输模块在整个远程无线抄表系统中起着承上启下的作用，是整个通信系统的桥梁，决定着系统的整体性能。整个数据储存与传输模块功能结构中是以MCU微控制器为核心，包括用来完成电力中心服务器与数据储存与传输模块通讯功能的GPRS+3G无线通讯模块，用来实现数据储存与传输模块与数据采集模块通讯功能的基于Zigbee协议的无线射频模块，用来存储数据采集模块传送过来的数据的Flash存储器，LCD和键盘用来对数据储存与传输模块初始化和参数设置，还包括电源模块、实时时钟和扩展的外部RAM等部分组成。具体原理图如图2所示。
2.3 RS－485接口
RS-485接口芯片已广泛应用于工业控制、仪器、仪表、多媒体网络、机电一体化产品等诸多领域。可用于RS-485接口的芯片种类也越来越多。RS－485接口主要有以下三个概念：
RS-485接口标准
传输方式：差分；传输介质：双绞线；标准节点数：32；最远通信距离：1200m共模电压最大、最小值：+12V；-7V；差分输入范围：-7V～+12V；接收器输入灵敏度：±200mV；接收器输入阻抗：≥12kΩ。
节点数
所谓节点数，即每个RS-485接口芯片的驱动器能驱动多少个标准RS-485负载。根据规定，标准RS-485接口的输入阻抗为≥12kΩ，相应的标准驱动节点数为32。为适应更多节点的通信场合，有些芯片的输入阻抗设计成1/2负载（≥24kΩ）、1/4负载（≥48kΩ）甚至1/8负载（≥96kΩ），相应的节点数可增加到64、128和256。
半双工和全双工
RS-485接口可连接成半双工和全双工两种通信方式。半双工通信的芯片有SN75176、SN75276、SN75LBC184、MAX485、MAX1487、MAX3082、MAX1483等；全双工通信的芯片有SN75179、SN75180、MAX488~MAX491、MAX1482等。
WMLongLife是一款2G/3G频段自动切换工具。当你不需3G网络时，你可以切换到2G网络；当你需要3G网络时，它可以自动切换到3G频段。2G网络比3G的耗电小，辐射少。
3 SG186抄表服务器系统功能实现
如上图3所示，SG186抄表服务器系统主要包括组织机构维护模块、用户信息维护模块、抄表数据接收模块、数据分析模块、报表模块和接口模块等六个模块。
3.1 组织机构维护模块 对于抄表工作相关的组织机构信息进行维护，以便将远抄回来的数据按部门分配。从而确保各部门对自己管辖范围内的抄表数据进行核实，提高数据的准确性。
3.2 用户信息维护 系统通用的模块，对维护人员进行管理，确保系统正常运行。
3.3 抄表数据接收模块 用来接收通过GPRS+3G网络传输过来的抄表数据，通过对抄回来的数据信息进行一系列的解码工作后，将数据存入主站数据库中。
3.4 数据查询模块 台区数据查询主要是让用户了解当前用电情况（瞬时量，瞬时量历史数据；冻结日数据；负荷曲线；表底曲线等）。
3.5 接口模块 提供与其他系统接口信息，主要以视图的形式共享抄表数据，并提供EXCLE数据导出的功能。
4 系统应用效果
系统投运后，应用效果主要体现在以下几个方面：①降低了抄表工作的成本。②提高了数据的准确性、可靠性。③数据安全获得保证。
5 结束语
本系统利用GPRS+3G移动数据网络对地理位置分散的电力用户节点数据进行采集、分析、并进一步进行远程控制或设备维护。实践运行证明，系统运行稳定，提高了供电用户的用电管理水平。同时也说明GPRS+3G技术，在远程抄表领域中拥有远大的应用前景，通过配以适当的外围设备，既能推广到燃气抄表、水力抄表系统中。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
关键词：GPRS+3G 数据储存与传输模块 无线射频 RS—485接口
0 引言
GPRS是通用分组无线业务即基于GPRS的数据交换在多个数据终端设备之间，为任意两个终端设备建立数据通信临时互连通路的过程称为数据交换。使用未使用的带宽传输数据。3G是第三代移动通信技术的简称(英语：3rd-generation)，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音(通话)及数据信息(电子邮件、即时通信等)。代表特征是提供高速数据业务。市场形势的变化决定着移动运营商的经营战略，当前在3G的建设中呈现两大趋势：共享网络和双模无缝网络。在建网初期，通过与GSM共用核心网，运营商可以有选择地建立3G覆盖，在双模GPRS+3G的支持下，通过切换技术，无缝地、透明地为用户提供多种语音和数据业务。而通过与其他运营商共享网络，可以实现快速覆盖，快速启动和运营业务，而且可以在完全保护已有投资的基础上逐步过渡到独立稳定的网络。
用GPRS+3G技术进行远程抄表将面临网络稳定+数据叠加两方面的问题。本文将以电力远程抄表系统建设为例，介绍GPRS+3G技术在远程抄表领域中的应用。
1 抄表系统的总体结构
如图1所示，GPRS+3G抄表系统由四部分组成：计量表计、数据采集模块、数据储存与传输模块，以及SG186抄表服务器系统。系统中的通信主要是无线的方式，数据储存与传输模块与远程抄表主站采用GPRS+3G通信方式，数据储存与传输模块与计量表计主要采用RS-485串行总线标准方式。该SG186抄表服务器系统中通过电费管理中心服务器上专门的SG186抄表套装软件能够随时对每块计量表计用电量信息进行数据查抄，时时了解电力负荷变化情况，从而及时有效进行平衡调度。本系统各部分功能如下：
计量表计：采集纪录用户用电信息，保存并与数据采集模块进行数据通信；
数据采集模块：收集计量表计数据信息，下行与计量表计进行通信，上行与数据储存与传输模块进行通信；
数据储存与传输模块：下行与数据采集模块进行通信，上行与管理中心服务器进行通信，并就地保存数据保证表计数据的准确与互为备份；
SG186抄表服务器系统：实现通过SG186抄表套装软件对用户用电量信息抄表记录；对数据分类汇总；进行数据分析；打印信息；图表分析等功能。
2 技术原理
2.1 GPRS+3G是目前已经进行商业应用的2.5G+移动通信技术，是从GPRS迈向3G的衔接性技术，由于3G是个相当浩大的工程，所牵扯的层面多且复杂，要从目前的2G迈向3G不可能一下就衔接得上，因此出现了介于2G和3G之间的2.5G。HSCSD、GPRS、WAP、EDGE、蓝牙(Bluetoot)、EPOC等技术都是2.5G技术。
2.2 数据储存与传输模块
数据储存与传输模块在整个远程无线抄表系统中起着承上启下的作用，是整个通信系统的桥梁，决定着系统的整体性能。整个数据储存与传输模块功能结构中是以MCU微控制器为核心，包括用来完成电力中心服务器与数据储存与传输模块通讯功能的GPRS+3G无线通讯模块，用来实现数据储存与传输模块与数据采集模块通讯功能的基于Zigbee协议的无线射频模块，用来存储数据采集模块传送过来的数据的Flash存储器，LCD和键盘用来对数据储存与传输模块初始化和参数设置，还包括电源模块、实时时钟和扩展的外部RAM等部分组成。具体原理图如图2所示。
2.3 RS－485接口
RS-485接口芯片已广泛应用于工业控制、仪器、仪表、多媒体网络、机电一体化产品等诸多领域。可用于RS-485接口的芯片种类也越来越多。RS－485接口主要有以下三个概念：
RS-485接口标准
传输方式：差分；传输介质：双绞线；标准节点数：32；最远通信距离：1200m共模电压最大、最小值：+12V；-7V；差分输入范围：-7V～+12V；接收器输入灵敏度：±200mV；接收器输入阻抗：≥12kΩ。
节点数
所谓节点数，即每个RS-485接口芯片的驱动器能驱动多少个标准RS-485负载。根据规定，标准RS-485接口的输入阻抗为≥12kΩ，相应的标准驱动节点数为32。为适应更多节点的通信场合，有些芯片的输入阻抗设计成1/2负载（≥24kΩ）、1/4负载（≥48kΩ）甚至1/8负载（≥96kΩ），相应的节点数可增加到64、128和256。
半双工和全双工
RS-485接口可连接成半双工和全双工两种通信方式。半双工通信的芯片有SN75176、SN75276、SN75LBC184、MAX485、MAX1487、MAX3082、MAX1483等；全双工通信的芯片有SN75179、SN75180、MAX488~MAX491、MAX1482等。
WMLongLife是一款2G/3G频段自动切换工具。当你不需3G网络时，你可以切换到2G网络；当你需要3G网络时，它可以自动切换到3G频段。2G网络比3G的耗电小，辐射少。
3 SG186抄表服务器系统功能实现
如上图3所示，SG186抄表服务器系统主要包括组织机构维护模块、用户信息维护模块、抄表数据接收模块、数据分析模块、报表模块和接口模块等六个模块。
3.1 组织机构维护模块 对于抄表工作相关的组织机构信息进行维护，以便将远抄回来的数据按部门分配。从而确保各部门对自己管辖范围内的抄表数据进行核实，提高数据的准确性。
3.2 用户信息维护 系统通用的模块，对维护人员进行管理，确保系统正常运行。
3.3 抄表数据接收模块 用来接收通过GPRS+3G网络传输过来的抄表数据，通过对抄回来的数据信息进行一系列的解码工作后，将数据存入主站数据库中。
3.4 数据查询模块 台区数据查询主要是让用户了解当前用电情况（瞬时量，瞬时量历史数据；冻结日数据；负荷曲线；表底曲线等）。
3.5 接口模块 提供与其他系统接口信息，主要以视图的形式共享抄表数据，并提供EXCLE数据导出的功能。
4 系统应用效果
系统投运后，应用效果主要体现在以下几个方面：①降低了抄表工作的成本。②提高了数据的准确性、可靠性。③数据安全获得保证。
5 结束语
本系统利用GPRS+3G移动数据网络对地理位置分散的电力用户节点数据进行采集、分析、并进一步进行远程控制或设备维护。实践运行证明，系统运行稳定，提高了供电用户的用电管理水平。同时也说明GPRS+3G技术，在远程抄表领域中拥有远大的应用前景，通过配以适当的外围设备，既能推广到燃气抄表、水力抄表系统中。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文