采用智能电表的居民用户无线自动抄表系统

集中器与主站距离远，采用基于TCP/IP协议的GPRS通信网络。ME3000模块内部已集成TCP/IP协议，CPU只需用GPRS AT指令与ME3000交换信息，进而实现与主站的数据通信。GPRS AT指令是CPU通过UART口与GPRS模块通信的命令集，该命令集封装了GPRS模块提供的全部功能，包括普通指令、网络服务指令、控制与报告指令、消息服务指令、GPRS指令、TCP/IP指令、短消息指令等。集中器对GPRS模块的主要操作是建立TCP连接、数据收发、上/下电控制、复位等。用到的GPRSAT指令不多，但为了保证GPRS网络通信的可靠性，还要使用一些报告指令实现对模块状态的监测，如信号强度查询、SIM卡状态查询、网络注册查询等，这些参数是集中器操作GPRS的依据，也是保证集中器的GPRS网络可靠通信的关键。如ME3000模块的信号强度检测指令，其格式为AT+CSQ，返回值是一个类似“CSQ：27，4”的字符串，27代表信号强度，其取值范围为0-30，0为最弱信号。GPRS模块连接网络前需判断该数值是否大于某个临界值(如15)，若不满足信号强度要求则不予连接网络，并给出信号灯提示。另外，合适的操作节奏也是保证GPRS网络通信可靠性的重要因素。如某次网络连接失败时，GPRS模块应该断电复位，并延时较长时间后再尝试第二次连接，较长的延时时间是为了保证GPRS模块上电后有足够的时间注册网络、准备好接收指令。GPRS通信软件处理流程如图4所示。

5结论

采集器利用RS-485总线采集智能电表的电量数据，然后通过ZigBee Pro无线传感器网络将数据路由到集中器后经GPRS网络传送到主站，构成居民用户3层无线自动抄表系统。详细分析了各层通信的具体实现方法及关键技术。考虑事件发生时存在多个采集器同时向集中器发送数据的特殊路由需求及网络通信安全，采集器与集中器间的无线传感器网络采用具有多对一路由及高级网络安全性能的ZigBee Pro协议。