通用分组无线业务GPRS是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务，能提供端到端的、广域的无线IP连接，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。它具有实时性强、建设成本低、集抄范围广、系统容量大、数据传输速率高、通信费用低、远程控制等特点。特别适用于间断、突发性或频繁、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。这一点正适合面广量大的公用的抄表与检测系统中，目前，它已在电力、石油、化工、小区安全、汽车防盗、环保等领域得到广泛应用，同时人们也开发了一系列与通信有关的产品与系统。我们将这一技术利用目前的无线自动抄表系统中，解决了目前抄表系统存在的一些弊端，使抄表技术得以改进和优化。

    1 系统整体方案设计

    本设计我们是在原有自动抄表系统的基础上改造而来的，图1就是基于GPRS技术的无线自动抄表系统的结构框图。图中数据采集器部分为能收集多路、多种能耗（水、电、气、暖等）脉冲的具有通信能力的智能设备，它与GPRS集中器之间的通信采用技术成熟的RS-485总线方式,进而通过GPRS模块完成与管理微机之间的数据交换。管理微机也是通过GPRS模块完成与各个集中器的数据交换，同时实现用户界面操作、数据管理、费用结算、账单打印等服务功能。

    在原有的系统中，管理微机是借助于RS232/485转换器与带有RS-485通信接口数据采集器进行数据的交换，这种系统是有线通讯，布线麻烦，可动性差。而改造后的具有GPRS功能的无线自动抄表系统是在不改变原有数据采集及上位机的前提下，仅仅在数据采集器及管理微机上分别增加GPRS集中器和GPRS数据终端，在通信方面实现一次飞跃性的技术革命，彻底解决了原有抄表系统的通信距离的问题，同时也实现了移动方便以及系统整体容量的问题。从经济角度分析，这种抄表方式减少了铺设双绞线网络和物业管理费用，虽然GPRS系统需要交纳一定的月租和通信的数据流量费，但是由于多个数据采集器（一个数据采集器对应多个用户的水、电、煤气等）共用一个GPRS集中器，这些费用再分摊到各户就显得寥寥无几，因此相对于原有的系统，改造后的系统又变得比较经济。

    GPRS集中器和GPRS数据终端均内置了具有GPRS功能的SIm100无线通信模块，可与原有的数据采集器和管理微机的电路直接相连，该电路可不需作任何修改。因此，本系统的设计主要涉及带有GPRS功能的两类模块的硬件及软件设计。

    2 硬件设计

    2.1 GPRS集中器的设计

    GPRS集中器的硬件主要包括智能控制部分电路和GPRS模块及其外围电路两部分。分别见图2和图3所示。

    图3  GPRS模块及其外围电路图

    GPRS集中器智能控制部分的主要功能是控制数据采集器的数据通信与GPRS模块进行数据通信，同时完成对GPRS模块的初始化以及集中器GPRS模块与管理微机的GPRS模块建立数据通信前的连接工作等。为了保证通信数据的实时性和效率，我们选择WINBOND公司具有双串口功能的W77E58 M作为GPRS集中器的CPU，从而使集中器既能向上（管理微机）收发数据，又能向下（数据采集器）收发数据。另外从系统的电气安全性能方面考虑，我们在设计中采用具有光电隔离的RS-485总线方式。图中右下侧的电路为电平转换电路，电平转换是为了解决CPU数字电平与GPRS模块的数字电平（高电平为3V）的问题。

    设计中我们选择了价格比较便宜、功能强大、操作简单的SIM 100作为系统的GPRS模块。SIM 100是SIMCOM推出的GSM/GPRS双频模块，主要为语音传输、短消息和数据业务提供无线接口。SIM 100集成了完整的射频电路，适合于开发一些GSM/GPRS的无线应用产品。SIM 100具有体积小、重量轻、工作温度范围宽等优点，还具有标准AT命令接口，为用户提供了功能完备的系统接口。系统中主要应用了它的短信息和数据传输．业务功能。图3中的右侧是外加的SIM卡电路，为了防止静电损坏，在SIM卡座各引脚附近的位置处设计了瞬变电压抑制二极管。VBAT为4.2V电源，是用来给SIM 100供电的，而图中的VSIM是由SIM100自动产生的，为SIM卡提供电源支持。电源部分，是根据SIMCOM公司提供的参考资料上提供的电路设计的。

    2.2 GPRS数据终端的设计

    GPRS数据终端与GPRS集中器的设计基本类似，{wy}不同点在于GPRS集中器的通信接口采用的光电隔离的RS-485方式，而GPRS数据中断由于直接与管理微机通信，其通信接口可直接采用RS-232方式。因此其智能控制部分电路仅将通信接口部分做适当修改即可，其GPRS模块及外围电路部分与GPRS集中器中的xx一致。GPRS数据终端部分的详细设计将不再赘述。

    3 软件设计

    3.1 GPRS集中器软件设计

    GPRS集中器实际上是数据采集器与GPRS数据终端的信息通道。它要完成的基本功能包括以下几方面：（1）系统初始化，即W77E58本身的资源初始化和通信波特率的设置等；（2）启动本机SIM 100模块的UDP/IP的SERVER功能设置，即SIM 100的GPRS工作方式，设定UDP端口号，xx场景并获取自身IP，建立临时的UDP连接；（3）等待接收来自GPRS数据终端的短信并获取对方IP，与GPRS数据终端建立UDP连接；（4）接收管理微机的抄表命令、预置数命令等命令。其主程序流程图如图4所示。整个系统的工作过程都是通过一系列的AT命令来完成的，GPRS集中器与GPRS数据终端之间的UDP连接大约需要几秒钟的时间。在此过程中，对于集中器来讲，它的连接是被动的。它在接收GPRS数据终端的命令后才能与之建立连接。

    3.2 GPRS数据终端软件设计

    GPRS数据终端实现管理微机与GPRS集中器之间的数据交换及通讯，其工作过程与GPRS集中器类似，也是通过一系列AT指令来完成，它主要包括以下基本功能：（1）系统初始化，即W77E58本身的资源初始化和通信波特率的设置等；（2）启动本机SIM 100模块的UDP/IP的SERVER功能设置，即SIM 100的GPRS工作方式，设定UDP端口号，xx场景并获取自身IP,建立临时的UDP连接；（3）等待接收来自管理微机的数据（对应GPRS集中器的手机号码或抄表命令）；（4）通过短信向GPRS集中器发送自身IP并获取对方IP，与GPRS集中器建立UDP连接；（5）向GPRS集中器发送抄表命令，并等待接收抄表数据，之后上传管理微机。其主程序流程图如图5所示。

    3.3软件设计中的重要的AT指令

    在整个软件设计中AT指令是连接系统工作的主要部分，它也是无线模块SIM 100工作的支柱。因此AT指令的正确运用与否直接系统的工作效率和功能实现。

    （1） ATEO关模块回显输入指令，返回OK表示设置成功；

    （2） AT+CMGF=1：设置消息内容为文本模式，返回OK表示设置成功；

    （3）AT+CNMI=2,1,0,0,0：设置接收格式，返回OK表示设置成功；

    （4） AT+CMGL=“ALL”：读取所有短信，通过这条指令可获取短信号；

    （5） AT+CMGD=（短信号）：删除某条短信，返回OK表示删除成功；

    （6）AT+CMGS=“手机号码”：发送短消息，等返回“＞”后，可写发送短信内容，用组合键“Ctrl +Z”（ASCII码为1AH）发送，发送成功后+CMGS:短信号，通过这条指令发送本地IP和端口号；

    （7） AT+CMGR=短信号：读取短信内容，该短信号为SIM卡中预读取短信的号码，短信号可从接收短信指令中获取，即“+CMTI:（空格）”SM“，（空格）短信号”指令中的“短信号”；

    （8）AT+CIPCSGP=1，“cmnet”：设置GPRS方式，返回OK表示设置成功；

    （9）AT+CLPORT=“UDP”，“0000”：设置UDP端口号，返回OK表示设置成功；

    （10） AT+CSTT：启动TCP任务，返回OK表示设置成功；

    （11）AT+CIICR：xx场景，返回OK表示设置成功；

    （12）AT+CIPFSR：获得SERVER的IP地址，通过这条指令可获取设置UDP之后的IP地址；

    （13）AT+CIPSTART=“UDP”，“REMOTE IP ADDR”, “REMOTE PORT”：注册UDP连接，其中“REMOIP ADDR”和“REMOTE PORT”可以随便设置一个，成功设置后返回“CONNECT OK”。

    （14）AT+CIPCLOSE：注销当前UDP连接；

    （15）AT+CIPSEND：向SERVER发送数据，等返回“＞”后，可写发送短信内容，用组合键“Ctrl+Z”（ASCII码为IAH）发送，实现无线抄表命令的发送及数据的抄送。

    从上述指令不难看到，其中{dy}条用于关闭系统的回显，是初始化的一部分；第二条到的七条（共六条）起到短信的设置、读写、发送等作用；第八条到第十四条（共七条）是GPRS及UDP/IP的设置、连接等方面的指令；而第十五条则是通过GPRS的SERVER功能来发送抄表命令及抄表数据的。有了这些AT指令，我们就可以轻松使用SIM 100的短信息和数据传输业务功能，进而完成本系统的功能。

    4 结束语

    远程无线自动抄表系统利用GPRS通信技术，实现了多表数据抄收的功能，解决了实时性、抄收成本及通信距离等间题。本系统已运用于现场，实践证明本系统在原有的抄表技术的基础上得到进一步的改进，不仅受到物业管理部门的青睐，而且受到普通老百姓的欢迎。相信再合理利用GPRS通信技术的前提下，这种远程无线自动抄表技术也将会得到更好的发展和提高，也会有更加美好的市场前景。