基于GSM网络的无线远程水表计量监控的研究

　　GSM 即全球移动通讯系统, 已经高度普及, GSM 具有将用户数据信息数字化、压缩、传输、发送及接收的便捷功能。当前, 在我国的工业及民用?? 水电气 计量, 仍普遍采用传统的?? 到户抄表 方式, 工作烦琐、人力资源耗费大、效率低下、易失误, 急待改进。

　　本文提出将GSM 应用到水电气 计量上, 提出了一种无线远程计量监控用水量的方法与装置, 将水流量传感器与GSM 结合, 实现自动计量抄报千家万户用水量, 系统高效、快速、准确而可靠、能耗小, 大幅度减少了劳动工作量。

　　1 系统结构设计及功能

　　1. 1 系统结构

　　该系统从宏观层面上, 主要包括信息发送子系统和信息接收子系统两部分, 其中信息发送子系统就是无线水表, 它由YF--21 水流量传感器、微控制器( USP430F149) 和GSM 模块( TC35) 构成; 信息接收子系统包括人机交互部分以及外部存储器部分, 通过I/ O 连接到微控制器, 系统结构如图1 所示。

　　模块间具体接口及I/ O 的定义见系统结构图, 下面详细介绍各主要模块的具体电路实现。

　　1. 1. 1 微控制器MSP430F149

　　MSP430F149 单片机采用冯诺依曼结构, 中央处理单元采用了精简的、高透明的和高效率的正交设计, 包含60KB+256B 的闪速存储器和2KB 的RAM, 并且利用P1 和P2 口的中断功能能够方便的进行键盘设计以便人机交互, 对水流量传感器的脉冲信号进行数据采样处理, 相应的电路设计如图2 所示。

　　1. 1. 2  TC35 模块

　　采用TC35i 新版西门子工业GSM 模块, 它具有支持中文短信息功能, 工作在EGSM900 和GSMl800 双频段, 可传输语音和数据信号, EGSM900( 4 类) 和GSMl800( 1 类) 功耗分别为2W 和1W, 通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM 卡读卡器和天线。TC35i 通过AT 命令可双向传输指令和数据, 可设定波特率为300b/ s 至115kb/ s, 自动波特率为1. 2kb/ s 至115kb/ s。它支持Text 和PDU 格式的SMS ( Short MessageService, 短消息) , 可通过AT 命令或关断信号实现重启和故障恢复。

　　选用已经集成好的TC35i 模块, 其电源范围为直流3. 3V至4. 8V, 休眠状态电流消耗为3. 5mA, 空闲状态为25mA, 发射状态为300mA( 平均) , 峰值为2. 5A, 对TC35 模块的供电要求稳定、准确, 并提供不低于2A 的电流, 下面提出一种电源实现方法。

　　TC35 模块允许提供3. 6V 的电压, 采用NATIONAL 公司的LP3966- ADJ 芯片, 在输出端设置68pF, 33??F 和0. 1??F 的电容, 用以滤掉输出电压的纹波, 实验证明电容在100uF 时效果好, 纹波较小。具体实现电路如图3 所示。

　　1. 1. 3 YF- 21 水流量传感器

　　采用YF- 21 水流量传感器, 它主要由塑料阀体、水流转子组件和霍尔传感器组成, 它装接在管路中, 当水流过水流转子组件时, 磁性转子转动, 且转速对应流量, 通过霍尔传感器输出相应脉冲信号, 通过信号线与430 单片机P2^0 相连,反馈给单片机计量流量。