创新丨一种基于SIM900的GPRS电能表远程预付费采集模块设计与应用
发布日期：2022-03-01 16:17
发布人：admin
随着计算机系统应用的普及，国内电能计量抄表领域，已经逐步进入自动抄表时代。电力公司对于居民用户的电能抄表，更多使用采集主站-智能集中器/采集终端-远程预付费系统的部署结构。
但对于高等学校、大型工矿等企事业单位，能够使用带远程预付费功能的GPRS三相智能电能表，并直接对联采集主站，其结构和成本更加优越。
针对电力公司GPRS三相智能电能表的应用，安科瑞设计了采用SIM900A并配合ARM Coretex-M3处理器的远程数据采集模块。采集模块集成了Q/GDW1376.1-2013主站上行协议和电能表DL/T645-2007下行协议，能够对接采集主站并抄收电能表数据。
远程预付费采集模块实现了完整的电能表数据采集、远程费控、异常预警，以及相关的数据存储、协议处理，具备了国网采集终端的必要功能。
采集模块总体结构：
GPRS电能表远程预付费采集模块由SIM900A通信子模块、STM32F103RC处理器及其RTX实时操作系统组成。
上行通道为一路支持1376.1的GPRS链路；维护通道为38KHz的红外接口；下行通道具备一路本地UART抄表接口和一路扩展的RS485抄表接口，其中本地基表的测量点定义为pn0，扩展抄表接口的测量点定义为pn1-15，即远程采集模块具备抄收16个测量点的能力。
硬件设计：
STM32F103RC的运行频率72MHz，并具备90DMIPS的处理性能，其集成SPI、I2C、UART等高性能工业标准接口，内嵌了可使用外部独立32.768KHz晶体振荡器的日历RTC，以及包括多达7个定时器、2个12位ADC模数转换器和支持ISO7816串行接口等标准外设，可以满足多种工业仪表的应用。
远程预付费采集模块的核心板主要由STM32F103RC和32Mbit的支持高速存储操作的SPI接口DataFlash AT45DB321D构成，并使用了STM32内嵌的RTC日历时钟，其中RTC由独立的32.768KHz晶振提供时基，且由锂电池提供备用供电。
SIM900A通信子模块的GSM/GPRS工作频率为850/900/1800/1900MHz，它采用工业标准接口，可以低功耗地实现语音、数据和SMS的传输。SIM900A内嵌了TCP/IP协议，并可以使用UART异步串口与STM32主机MCU通信，这使得GPRS子模块和STM32主MPU之间的互联十分简单。
