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隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的由人工完成的電表抄表計費由于工作量大，費時等缺點迫切需要研制遠程自動抄表系統(tǒng)；另一方面，現(xiàn)有的網(wǎng)絡資源，技術(shù)水平也為遠程自動抄表系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了有力的支持。自動抄表系統(tǒng)已成為人們關(guān)注的熱點。常見的遠程抄表系統(tǒng)有有線抄表系統(tǒng)，掌上抄表和無線抄表系統(tǒng)三大類。其中有線系統(tǒng)需要數(shù)據(jù)傳輸線，布線繁雜，且費用較高，不適合現(xiàn)代化的發(fā)展趨勢；掌上抄表系統(tǒng)需抄表部門或用戶用掌上抄表器抄取數(shù)據(jù)，因此費時費力。無線系統(tǒng)采用無線收發(fā)設備傳輸數(shù)據(jù)，不需專門架線，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省了人力物力。作者設計了一種基于無線收發(fā)模塊Q2358C的遠程自動抄表系統(tǒng)。此系統(tǒng)利用短信收發(fā)模塊，借助現(xiàn)有無線資源CDMA網(wǎng)絡，將電表數(shù)據(jù)以短消息的形式發(fā)送到管理中心，管理中心通過應用軟件對數(shù)據(jù)進行自動處理，然后根據(jù)處理結(jié)果采取相應措施。文中主要介紹了遠程自動抄表系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖，Q2358C模塊結(jié)構(gòu)圖，以及短信收發(fā)平臺的設計與實現(xiàn)方法。 1 遠程自動抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖1為遠程自動抄表系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖。系統(tǒng)由電能表、微控制器、無線收發(fā)模塊、CDMA網(wǎng)絡和計算機組成。其中電能表可采用王柏林教授研制的多功能數(shù)字電能表；微控制器由單片機及其外圍電路組成，是用戶終端的一個核心部分，它能根據(jù)收發(fā)模塊收到的指令信息采取相應的動作，若收到的是采集數(shù)據(jù)的指令則首先把采集器記錄的脈沖個數(shù)乘以每個脈沖代表的耗電數(shù)，然后以短消息的形式發(fā)送到管理中心，若收到的是斷電的指令則向電能表發(fā)出切斷電源的信息；無線收發(fā)模塊在系統(tǒng)中作為信息傳輸平臺，它能把采集到的電表數(shù)據(jù)或控制指令以短消息的形式發(fā)送或接收；CDMA網(wǎng)為無線網(wǎng)絡資源，該網(wǎng)絡采用碼分多址技術(shù)，容量大，安全性高，實時性好；管理中心的計算機是整個網(wǎng)絡系統(tǒng)的核心，它能向用戶端的控制器發(fā)出采集電表數(shù)據(jù)的指令，然后把接收到的數(shù)據(jù)通過應用軟件存儲到數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫具有存儲、報表輸出、統(tǒng)計等功能。計算機可與銀行計算機系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)自動付費；還可與Internet網(wǎng)絡相連，為用戶提供電費的明細查詢；用戶還可通過移動電話或PDA查詢繳費和用電情況，提高了電費收繳的透明度。因此效率高，管理方便。 1.2 電力管理終端系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖2為系統(tǒng)管理終端結(jié)構(gòu)圖。其中PC機和短信收發(fā)模塊組成了系統(tǒng)的硬件，兩者通過RS232串行方式連接。PC機通過與模塊之間的AT命令接口實現(xiàn)模塊的短信收發(fā)功能；短信收發(fā)模塊由Q2358C模塊及其外圍電路組成，接收由PC機通過串行口發(fā)出的AT指令，然后按照AT指令產(chǎn)生相應的動作，完成短信收發(fā)。動態(tài)鏈接庫和以它為基礎的應用程序組成了系統(tǒng)的軟件。 1.3 Q2358C模塊結(jié)構(gòu) Q2358C模塊為WAVECOME公司推出的雙頻CDMA模塊，工作頻段為900MHZ和1800MHZ。能完成語音、數(shù)據(jù)、傳真、短信息服務以及多種附加業(yè)務的功能。具有容量大、輻射小、低功耗的特點。模塊具有AT命令集接口，利用此接口可完成模塊的相應功能。 Q2358C結(jié)構(gòu)如圖3所示。從圖中可看出模塊主要由電源部分、射頻部分、基帶部分、存儲器和系統(tǒng)連接器組成。RF射頻部分主要包括發(fā)送機和接收機。發(fā)射機用來完成上行變換，接收機用來完成下行變換。電源部分用來給模塊供電。存儲器包括符合工業(yè)標準的SRAM存儲器和閃存存儲器。系統(tǒng)連接器有60個管腳，用來提供模塊和外圍電路的連接。模塊的核心部分采用的是QUACCOMM MSM5105，它是基帶處理部分，能完成語音識別、語音信箱、數(shù)據(jù)壓縮和消除回聲的功能。 2 短信收發(fā)平臺設計 在整個遠程抄表系統(tǒng)中，Q2358C模塊用做數(shù)據(jù)和指令傳輸?shù)墓ぞ撸亩绦攀瞻l(fā)功能的實現(xiàn)對于整個系統(tǒng)功能的實現(xiàn)起著決定性的作用。短信不能收發(fā)，數(shù)據(jù)和指令也就不能傳輸，系統(tǒng)也就無法工作。下面主要介紹的短信收發(fā)平臺由PC機和短信收發(fā)模塊組成，以及通過軟件設計實現(xiàn)短信收發(fā)的方法。 2.1 AT指令與應用 AT指令最初由Hayes公司推出，用于對調(diào)制解調(diào)器的控制，現(xiàn)在已演化為一種的標準，所有移動模塊都支持AT指令。基于Q2358C模塊的AT指令采用的是1.70版本，共240多條，歸納起來可分成通用指令、功能操作指令和安全保護指令三大類。其中有關(guān)短信息服務的指令共17條。利用這些AT指令可實現(xiàn)短信的發(fā)送、接收、列表、閱讀、刪除和存儲等功能。 AT指令的基本格式為：AT+命令字符及相關(guān)設置參數(shù)。AT為前導符，表示命令的開始；命令字符及相關(guān)設置參數(shù)表示進行何種操作,如：AT+CMGR=〈n〉表示讀索引號為n的短消息。 AT指令的返回代碼分別以字符和開始和結(jié)束。如果指令的語法不正確，就返回“ERROR”字符；如果指令是正確的，但存在錯誤的參數(shù)，便返回“+CME ERROR：”或“+CMS ERROR：”。和是不同的錯誤代碼；如果指令被成功的執(zhí)行則會返回“OK”。 2.2 動態(tài)鏈接庫 動態(tài)鏈接庫(Dynamic-Link Libraries)，就是一個可執(zhí)行模塊(其擴展名為.DLL)，模塊中包含了可以被其它應用程序使用或其它DLLs使用的例程和資源。DLLs的特點在于它的代碼是在運行時動態(tài)地鏈接到調(diào)用它的程序中，DLLs一旦加載，就能被多個應用程序或其它DLLs共享。在CDMA短信收發(fā)平臺的設計過程中，作者采用VC的COM組件技術(shù)來建立動態(tài)鏈接庫，實現(xiàn)模塊的短信收發(fā)功能。建立的方法是首先在VC中新建一個ATL COM工程，然后創(chuàng)建接口SMCC，接著按照最初的設計添加其它類，最后完成編碼和調(diào)試。 該組件的接口名稱是SMCC，提供的接口函數(shù)有：Initialize，UnInitialize，SendSMS，ReadSMS，ListSMS，DeleSMS，NextSMS，SetLangAndEncod。其功能分別為：初始化系統(tǒng)，打開串口，設置波特率等參數(shù)；關(guān)閉串口，釋放系統(tǒng)資源；發(fā)送短信息；根據(jù)索引讀取一條短信息；根據(jù)短消息狀態(tài)羅列短消息；刪除短消息；在ListSMS后獲得下一條短消息；設置短消息語言和編碼。 該模塊的內(nèi)部實現(xiàn)可用圖4所示的類圖描述。其中ISerialComm為串口操作接口，CSerialComm為它的具體實現(xiàn)；ISMParser是短消息內(nèi)容分解接口，可對一條或多條短信息進行分解，提取短消息內(nèi)容；SMS_INFO 是短消息結(jié)構(gòu)，包含有序列號，消息狀態(tài)，呼叫號碼，服務中心時間戳，編碼語言，編碼方法，優(yōu)先級，回叫號碼；IHandler 是系統(tǒng)消息處理類，處理諸如新消息到來，SIM卡已滿，不完整消息，收到單條消息，收到短消息列表，AT命令正確，錯誤等類型的消息；CATFactory 是AT 指令形成類，負責各種AT指令的形成，以字符串的形式返回；CSMCC 則為該接口的具體實現(xiàn)，它負責總的系統(tǒng)調(diào)度，如：利用CATFactory形成AT指令，用CserialComm發(fā)送接收，利用ISMParser分解返回結(jié)果，以及利用ImessageHandler處理系統(tǒng)消息等。動態(tài)鏈接庫的程序流程圖5所示。 2.3 短信收發(fā)應用程序設計 短信收發(fā)應用程序是在VB的開發(fā)環(huán)境下完成的。首先創(chuàng)建一個工程進入操作界面的設計窗口，在界面上設置兩個文本框和命令按鈕，文本框用來顯示短信內(nèi)容或輸入?yún)?shù)，命令按鈕用來啟動發(fā)送或接收事件。然后在代碼窗口中編寫應用程序代碼。編寫代碼時首先要調(diào)用動態(tài)鏈接庫，方法是在工程菜單中選擇“引用”，然后在出現(xiàn)的對話框中選擇要引用的動態(tài)鏈接庫。 2.4 程序調(diào)試 在短信收發(fā)的程序調(diào)試過程中出現(xiàn)了兩個比較明顯的問題。一個是串口操作問題，當向串口傳送AT指令時，通過串口接收的數(shù)據(jù)卻不是完整信息，要分多次才接收完整。經(jīng)仔細調(diào)試發(fā)現(xiàn)，原來系統(tǒng)硬件部分在收到指令后是分兩次應答，先是指令的返回，然后才是指令執(zhí)行結(jié)果，但指令執(zhí)行結(jié)果也不是一次返回，而是有可能分發(fā)多次，而作者在設置串口模式時是異步模式，這樣才造成以上的問題。解決辦法是，通過SetCommTimeouts函數(shù)來設置ReadIntervalTimeout（讀取間隔超時）。由于默認的超時間隔過短，以致還沒讀取完整信息就退出了。將超時間隔改為10ms就解決問題了。 另一個比較明顯的問題是當采用UNICODE編碼方式發(fā)送短信時，對方手機接收到的信息不完整，通過程序調(diào)試發(fā)現(xiàn)原來在采用此編碼時，因為原始數(shù)據(jù)為ASCII，轉(zhuǎn)換為UNICODE后數(shù)據(jù)大小變?yōu)樵瓉淼膬杀叮畛醴峙涞木彌_區(qū)是按照ASCII的，所以導致部分信息丟失。重新分配緩沖區(qū)即解決問題。 3 結(jié)語 基于CDMA網(wǎng)絡的遠程自動抄表系統(tǒng)可擴展成對多路電表數(shù)據(jù)的傳輸，這樣可充分的利用短信收發(fā)模塊，同時降低系統(tǒng)的成本。系統(tǒng)覆蓋范圍廣，不受地域限制（只要是無線網(wǎng)絡覆蓋范圍即可），成本低，能及時準確的向用電管理部門提供數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)的分析和處理以及用電管理由系統(tǒng)自動完成，因此節(jié)約了人力物力，可避免用電欠費問題，提高了管理水平，具有廣闊的應用前景。 |
