GSM&GPRS在無(wú)線(xiàn)抄表系統中的應用與比較

作者：時(shí)間：2013-10-10 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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無(wú)線(xiàn)抄表系統是指利用嵌入式系統和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )等技術(shù)自動(dòng)讀取和處理用戶(hù)儀表數據，將用戶(hù)的水電氣表等儀表的使用信息傳輸到管理企業(yè)進(jìn)行綜合處理的系統。它是在有線(xiàn)抄表系統的基礎上發(fā)展起來(lái)的，但由于采用的是無(wú)線(xiàn)通信等技術(shù)，可以解決有線(xiàn)抄表系統距離受限、組網(wǎng)困難、建設成本和維護成本高、功耗較大等問(wèn)題。

因此，利用GSM/GPRS無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行遠程抄表，將用戶(hù)用水量發(fā)送到自來(lái)水公司，不但可以解決普通用戶(hù)水表抄表問(wèn)題，還可以對用水大戶(hù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，防止偷水和管道泄漏的發(fā)生。目前，無(wú)線(xiàn)傳輸方式主要有2種：利用GSM網(wǎng)絡(luò )和利用GPRS網(wǎng)絡(luò )。但是這2種方式都有優(yōu)缺點(diǎn)，因此，針對不同的使用場(chǎng)合，選用不同的傳輸方式將對系統的性?xún)r(jià)比產(chǎn)生很大的影響。

針對上述問(wèn)題，設計了基于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò )的無(wú)線(xiàn)遠程抄表系統，從不同角度介紹了GSM短信業(yè)務(wù)和GPRS分組數據業(yè)務(wù)，指出了各自的優(yōu)缺點(diǎn)，給出了適合本系統的數據傳輸方案，為今后無(wú)線(xiàn)抄表系統的應用與普及提供了設計依據。

1 無(wú)線(xiàn)抄表系統

整個(gè)無(wú)線(xiàn)抄表系統包括光電直讀式水表表頭、Meter-Bus總線(xiàn)接口電路、GPRS/GSM模塊、微控制器和自來(lái)水公司計算機監控終端5大部分，其結構圖如圖1所示。為了降低功耗，本設計中所有的模塊不一直處于工作狀態(tài)，各個(gè)模塊在微控制器的指揮下定時(shí)工作，即抄表系統的所有模塊的工作方式為“長(cháng)時(shí)間休眠，短時(shí)間工作”。其中，休眠周期（小時(shí)、天、周、月）由管理員用計算機終控端通過(guò)GPRS模塊發(fā)布。微控制器接收GPRS/GSM模塊收到的指令后，修改抄表周期，同時(shí)根據設定的抄表周期通過(guò)Meter-Bus接口電路控制光電直讀水表表頭讀取當前的水量值，然后再利用GSM/GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )發(fā)給計算機終端，實(shí)現定時(shí)自動(dòng)抄表。

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圖1 遠程抄表系統結構圖

2 數據傳輸方式

1）GSM系統GSM即全球移動(dòng)通信系統（Global System for Mobile Communication），是第二代無(wú)線(xiàn)數字蜂窩移動(dòng)通信系統的網(wǎng)絡(luò )標準。它定義了建設該網(wǎng)絡(luò )及提供服務(wù)的各種標準，這些標準由歐洲電信標準化協(xié)會(huì )（ETSI）掌管。通常使用的頻率為900MHz，1800MHz，1900MHz。GSM移動(dòng)通信網(wǎng)具有提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)、傳真、短信等通信業(yè)務(wù)的能力，其中短信功能因覆蓋范圍廣、投入成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，適合于設計一些無(wú)線(xiàn)應用系統和產(chǎn)品，能滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性要求不是很高的小數據業(yè)務(wù)的需要。

2）GPRS系統GPRS即通用分組無(wú)線(xiàn)服務(wù)（General Packet Radio service），是在GSM系統基礎上發(fā)展起來(lái)的一種新的承載業(yè)務(wù)。它突破了GSM網(wǎng)絡(luò )只能提供電路交換的思維方式，通過(guò)增加相應的功能實(shí)體和對現有的基站系統進(jìn)行部分改造來(lái)實(shí)現分組交換。正是因為GPRS使用現有的GSM無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，只是在其基礎上增加了一些硬件設備和軟件升級，因此，GPRS覆蓋范圍非常廣。這種增加硬件設備和軟件升級的方法，投入相對較小，但得到的用戶(hù)數據速率卻相當可觀(guān)，可提供9.05～171.2kbit/s的數據傳輸速率。由于采用了分組交換技術(shù)，所以不需占用專(zhuān)有信道，提高了無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的利用率，具有按流量計費、長(cháng)期在線(xiàn)、傳輸速度快、入網(wǎng)快等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)它支持TCP/IP協(xié)議，可以實(shí)現與高速發(fā)展的Internet無(wú)縫連接，方便間歇的爆發(fā)式數據和偶爾大量數據的傳輸。

3 GSM和GPRS的比較和選擇

3.1 技術(shù)復雜性的比較

利用GSM網(wǎng)絡(luò )實(shí)現無(wú)線(xiàn)抄表比較簡(jiǎn)單，它由光電直讀表頭、數據采集器、GSM模塊和監控中心組成。數據采集器與監控中心通過(guò)GSM模塊連上GSM網(wǎng)絡(luò )即可，以短信的形式將數據通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò )發(fā)送到監控中心，其系統結構圖如圖2所示?；贕PRS的抄表系統由光電直讀表頭、數據采集器、GPRS模塊、Internet網(wǎng)絡(luò )和監控中心組成，其系統結構見(jiàn)圖3。數據采集器和GPRS模塊通過(guò)串口進(jìn)行通信，將采集的數據通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )發(fā)送，然后再接入Internet網(wǎng)絡(luò )，最后傳輸到監控中心，實(shí)現遠程抄表。其中，在通信剛開(kāi)始時(shí)，GPRS模塊首先發(fā)起連接監控中心，監控中心從收到的數據包中獲得必要的信息后，兩者才能建立通信。監控中心通過(guò)Internet接入GPRS網(wǎng)絡(luò )，需要采用動(dòng)態(tài)域名，地址映射等技術(shù)，才能實(shí)現無(wú)縫連接。綜上所述，GPRS的安裝、配置和技術(shù)要求比GSM復雜得多，一般需要參考相關(guān)手冊才能設置。

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圖2 基于GSM的遠程抄表結構圖

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圖3 基于GPRS的遠程抄表結構圖

3.2 兩者的實(shí)現方法

GSM的SMS（ShortageMessageService）點(diǎn)對點(diǎn)短信業(yè)務(wù)是GSMPhasel標準定義的業(yè)務(wù)，它通過(guò)專(zhuān)有控制信令信道傳送，短消息通過(guò)短消息中心（SMSC）來(lái)存儲，并在可以傳遞時(shí)轉發(fā)（開(kāi)機，處于服務(wù)區內等），且傳輸采用專(zhuān)有信道，可靠性很高，不過(guò)傳輸速率有所限制。對其控制可以使用Block模式、Text模式和PDU模式，不管哪種方式，其發(fā)送數據的長(cháng)度受到了限制，因此SMS適合小數據量的傳輸。 藍牙技術(shù)相關(guān)文章:藍牙技術(shù)原理

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