創(chuàng)新丨一種基于SIM900的GPRS電能表遠(yuǎn)程預(yù)付費采集模塊設(shè)計與應(yīng)用
發(fā)布日期：2022-03-01 16:17
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隨著計算機系統(tǒng)應(yīng)用的普及，國內(nèi)電能計量抄表領(lǐng)域，已經(jīng)逐步進入自動抄表時代。電力公司對于居民用戶的電能抄表，更多使用采集主站-智能集中器/采集終端-遠(yuǎn)程預(yù)付費系統(tǒng)的部署結(jié)構(gòu)。
但對于高等學(xué)校、大型工礦等企事業(yè)單位，能夠使用帶遠(yuǎn)程預(yù)付費功能的GPRS三相智能電能表，并直接對聯(lián)采集主站，其結(jié)構(gòu)和成本更加優(yōu)越。
針對電力公司GPRS三相智能電能表的應(yīng)用，安科瑞設(shè)計了采用SIM900A并配合ARM Coretex-M3處理器的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊。采集模塊集成了Q/GDW1376.1-2013主站上行協(xié)議和電能表DL/T645-2007下行協(xié)議，能夠?qū)硬杉髡静⒊针娔鼙頂?shù)據(jù)。
遠(yuǎn)程預(yù)付費采集模塊實現(xiàn)了完整的電能表數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程費控、異常預(yù)警，以及相關(guān)的數(shù)據(jù)存儲、協(xié)議處理，具備了國網(wǎng)采集終端的必要功能。
采集模塊總體結(jié)構(gòu)：
GPRS電能表遠(yuǎn)程預(yù)付費采集模塊由SIM900A通信子模塊、STM32F103RC處理器及其RTX實時操作系統(tǒng)組成。
上行通道為一路支持1376.1的GPRS鏈路；維護通道為38KHz的紅外接口；下行通道具備一路本地UART抄表接口和一路擴展的RS485抄表接口，其中本地基表的測量點定義為pn0，擴展抄表接口的測量點定義為pn1-15，即遠(yuǎn)程采集模塊具備抄收16個測量點的能力。
硬件設(shè)計：
STM32F103RC的運行頻率72MHz，并具備90DMIPS的處理性能，其集成SPI、I2C、UART等高性能工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，內(nèi)嵌了可使用外部獨立32.768KHz晶體振蕩器的日歷RTC，以及包括多達(dá)7個定時器、2個12位ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器和支持ISO7816串行接口等標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)，可以滿足多種工業(yè)儀表的應(yīng)用。
遠(yuǎn)程預(yù)付費采集模塊的核心板主要由STM32F103RC和32Mbit的支持高速存儲操作的SPI接口DataFlash AT45DB321D構(gòu)成，并使用了STM32內(nèi)嵌的RTC日歷時鐘，其中RTC由獨立的32.768KHz晶振提供時基，且由鋰電池提供備用供電。
SIM900A通信子模塊的GSM/GPRS工作頻率為850/900/1800/1900MHz，它采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，可以低功耗地實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)和SMS的傳輸。SIM900A內(nèi)嵌了TCP/IP協(xié)議，并可以使用UART異步串口與STM32主機MCU通信，這使得GPRS子模塊和STM32主MPU之間的互聯(lián)十分簡單。
