摘 要：通过GPRS网的短消息作为一种数据传输模式，以单片机为主体来完成对电流的短信监测报警，实现电流数据采集、数据存储、无线射频通信、发送报警短信的功能。具备网络覆盖面广、用户投资小、运营费用少的优点，对于监控采集点分散、覆盖面广、监控点不固定、实时性要求较低的监控采集系统具有无可比拟的优势。
关键词：GPRS；DZ04
；NRF905；ATEMEGA128L；ATEMEGA8L；无线数据采集；射频通信
中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2012）002-0049-03
作者简介：韩银龙（1988-），男，河北新乐人，武汉工程大学计算机科学与工程学院本科生，研究方向为嵌入式应用开发；陈晨（1989-），男，陕西武功人，武汉工程大学计算机科学与工程学院本科生，研究方向为Lniux；许剑妹（1988-）,女，浙江诸暨人，武汉工程大学计算机科学与工程学院本科生，研究方向为C++；张红（1989-），男，湖北十堰人，武汉工程大学计算机科学与工程学院本科生，研究方向为嵌入式应用开发。
0 引言
我国移动通信的发展已经步人一个高速增长的时期，伴随着移动通信网络规模的不断扩大和通讯技术的不断成熟，移动用户发展也极为迅速。
20世纪80年代，短消息业务(Short Messaging Service，SMS)被作为2G时代无线数据
在传统产业中对工业生产中的相关参数的监测与控制大多采用有线监测的方式，而有线监测布点受限制，监控点的选择一般都在靠近有线接入点的地方，这就限制了布点的灵活性。 并且布点工程量大，需要铺设网线和光纤，基础网络的工程量往往会很大；工程周期长，铺设基础网络耗时耗力； 欠缺灵活性，扩展和调整不方便，会增加工程量和不必要的基础网络建设的浪费；缺乏移动性，这是有线网络的先天缺陷，一般有线监控比较适用于已存在基础网络条件的场合。与传统产业中需要许多人员密集型的数据采集、有人值守的特点相比，现代监控系统实现监控现场无人值守，监控中心集中监控、集中管理、集中维护,大大减少了人力资源成本占运营成本的比重。
通过GPRS网的短消息作为一种数据传输模式，具备网络覆盖面广、用户投资小、运营费用少的优点，对于监控采集点分散、覆盖面广、监控点不固定、实时性要求较低的监控采集系统具有无可比拟的优势。
本次系统设计以单片机为主体来完成对电流的短信监测报警，实现对变电站电流数据采集、数据存储、无线射频通信、发送报警短信的功能。
1 实施方案
1.1 系统设计
该系统是由1个主站以及5个独立子站组成的网络，设计的基本思想是采集变电站变压器的六路电流值用无线的形式通过一套比较完善的无线协议统一到同一个平台上，并进行数据处理；通过GSM网络由手机用户进行电流监控、查询和管理。该系统是一个覆盖面非常广、功能非常强大的网络系统。对于用户来讲，可以看作是一项移动增值业务。不同的是在GSM网络和网络服务器相连接这个环节采用了普通短信猫, 用普通的手机卡插入即可使用, 且手机卡更换后, 其号码可以对终端用户进行远程修改，操作简单。
在如图1所示的网络拓扑中，主站以及其子站构成了监测系统的小型无线局域网，主站对与其连接的子站具有控制与监测的功能。实时监测，就是通过主站对每个子站轮询查询而进行的。
在主站中有可以与外界进行通信的SIM卡以及短信收发模块，这就使监测局域网通过现有的GSM网络实现了远程监测控制。
1.2 硬件设计
（1）芯片的选取。GPRS模块：DZ04模块。
数据采集与处理模块：主站处理器采用ATEMEGA128L芯片，子站处理器采用ATEMEGA8L芯片。
无线接收发模块：NRF905芯片。
（2）子站处理器与通信接口。子站处理器使用ATEMEGA8L,通信模块使用NRF905。
ATMEGA8L 使用端口P24/PC1/ADC1对物理量电压值进行A/D变换，使用内部2.5V基准电压，10bit精度，即2.5V对应满量程数字1023。
ATMEGA8L施加3.6V电源电压，8MHZ频率晶振；
ATMEGA8L 使用P15/PB3/MOSI和P16/PB4/MISO 及P17/PB5/SCK三端口作为程序烧写通信。
（3）主站处理器与通信相关端口连接关系。
ATMEGA128L 电源电压配3.8V, 晶体频率配11.0592MHZ, 使用P57(ADC4) 端口进行电流量的数字化，参考电压用内部2.5V，对应满量程10bit的数字为1023。
用P33/PG0 端口输出高电平控制绿色指示灯；
ATMEGA128L 通过DZ-04模块与系统主人用收发短信方式通信。
ATMEGA128L 在端口P45/PA5 连接的按钮按下后，响应其低电平中断，中断程序等待接收主人的手机呼叫，取下主人手机号码存储，作为正常收发短信的主要联系人。
1.3 软件设计
（1）系统组网。主站自动从移动通信网接收标准时间，对每次采集的数据作出时、分、秒时间标记；报警时也要给出报警数据时间。
各子站负责一个电流量的数据采集，数字化成10bit，每秒采集10次，去掉最大、最小值，对剩余8次计算均值；子站编号为1、2、3、4、5、6，其中1为主站兼备，主站自行采集；主站对第2、3、4、5、6各子站电流数据收集采取按顺序轮询方式，主站每呼叫一个子站，该子站即回应发出本子站前一秒采集并计算的均值；如传送失败，则重新呼叫，重新传送；系统规定每秒轮询一遍，完整提取数据。
若子站故障，发短信向主人报警，给出该子站编号；主站继续数据采集并计算和判断，对故障站照样轮询。
（2）系统数据分析与报警功能。主站数据判断分析报警分如下几种情况：①对1－6各路数据分路作前后时间数据比较分析，发现连续3次数据都大于本路此前数据的30％（J1），且按照1－4、2－5、3－6对应关系，发现对应编号支路数据也有类似情况，即发出1类报警短信：“1类报警：×路电流异常突增，请查核”；②在单路数据前后时间对比不太突增情况下，对1－3、4－6路电流作横向比较分析，若1－3中任一路电流大于另一路的30％（J2），且按照1－4、2－5、3－6对应关系，发现对应编号支路数据横向比较也有类似情况，即发出2类报警短信：“2类报警：1、2、3路电流中×路电流偏大，负荷不平衡，请查核”；③对1－3、4－6路电流作和数比较分析，若1－3路电流之和没有突然增大，而4－6路电流之和连续3次以上检测都大于此前数据的10％（J3）或以上，即发出3类报警：“3类报警：原边负荷突然增大，次边未增，请查核”；④若某路数据检测为0，则主机发出第4类报警：“4类报警：×路电流为零”；⑤上述任何一种报警，在继续检测分析发现报警状态依然存在的情况下，继续每3分钟发出一次报警；