无线与GSM技术混合组建数据采集装置.pdf

本发明涉及无线与GSM技术混合组建数据采集装置，该装置包括GSM传输模块、无线传输模块、控制器、供电系统，所述的GSM传输模块、无线传输模块分别与控制器连接，所述的控制器与供电系统连接。与现有技术相比，本发明具有以下优点：远端站功率低、体积小、耗电省、安装方便；低功率不易形成干扰，可以根据实际需要，对任何地域的用电设施予以监测；系统建设周期短、造价低，组网方便快捷；使用的无线频段属于国家无委开放频段，毋须申请和缴纳频率占用费(其它频率要报批并缴纳占用费)；系统建成后的运行成本低，适于大规模推广使用；远端站属于免维护型，可在中心站实现系统遥信升级。

1.  无线与GSM技术混合组建数据采集装置，其特征在于，该装置包括GSM传输模块、无线传输模块、控制器、供电系统，所述的GSM传输模块、无线传输模块分别与控制器连接，所述的控制器与供电系统连接。

2.  根据权利要求1所述的无线与GSM技术混合组建数据采集装置，其特征在于，所述的GSM传输模块包括GSM基带处理器、GSM射频模块、供电模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口，上述GSM传输模块内的各器件相互连接。

3.  根据权利要求1所述的无线与GSM技术混合组建数据采集装置，其特征在于，所述的控制器包括Flash程序存储器、数据SRAM、可编程计数器阵列(PCA)、可配置成不同时间范围的看门狗定时器、两个增强型UART、字节型I2C总线串行接口，上述控制器内的各器件相互连接。

4.  根据权利要求1所述的无线与GSM技术混合组建数据采集装置，其特征在于，所述的供电系统包括太阳能供电子系统、蓄电池供电子系统。

无线与GSM技术混合组建数据采集装置
技术领域
本发明涉及电力户外设施监控系统，特别涉及无线与GSM技术混合组建数据采集装置。
背景技术
针对电力系统输电线路铁塔塔材、低压输电线路、低压路灯线路、用户变压器盗窃案件越发频繁，并有日趋严重的倾向。而目前大多数电力部门对此现象还处于人防为主，技防为辅的被动局面，究其原因，主要是现有的大多数防盗设备由于质量和运行成本等原因无法大规模推广使用。影响防盗设备大规模推广的主要原因之一是报警信息传输手段的制约。
目前可供选择的传输手段分别有：
有线传输方式：
包括光纤通信和普通线缆通信。在城镇部分区域，如果被监测杆、塔附近有光端机用户接入器或有已经敷设可以使用的线缆(鉴于高昂的租借费用，不推荐使用电信线路)，则可以采用这种方式(遗憾的是往往不具备这种条件)。该方式的优点是：信号传输容量大，不易受外界干扰，利用现有电路工程造价低。缺点是：对野外线路难以实施，而且有线本身也是被盗窃目标。
无线传输方式：
中小功率无线电台方式：此种方式的优点是：设备投运后的系统运行费用低。缺点是：功率较大，对设备供电系统带来较大负担；容易受到外部干扰和对其他系统造成干扰；所用频率要得到无委会审批和每年缴纳频率使用费。
手机短信传输方式：
手机信号覆盖区域已经达到大部分城乡地区。从系统实现的工作量、难易程度、可靠性、造价等各种因素综合考虑，报警信号的传输采用手机短信息方式在技术上是可行的。但是，鉴于电力系统有待被监测的户外设施太多(一个30万人口的县级区域，用户变压器达几千台，百万人口的城市，其10KV以上线路的杆/塔达几千基)，如果每一个被监视点采用一部手机卡(按目前最优惠的电信价格：20元/月)，则每个月的电信使用费达数万元(甚至十几万元)。如此高昂的费用，对今后的大规模推广非常不利。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单的无线与GSM技术混合组建数据采集装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：无线与GSM技术混合组建数据采集装置，其特征在于，该装置包括GSM传输模块、无线传输模块、控制器、供电系统，所述的GSM传输模块、无线传输模块分别与控制器连接，所述的控制器与供电系统连接。
所述的GSM传输模块包括GSM基带处理器、GSM射频模块、供电模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口，上述GSM传输模块内的各器件相互连接。
所述的控制器包括Flash程序存储器、数据SRAM、可编程计数器阵列(PCA)、可配置成不同时间范围的看门狗定时器、两个增强型UART、字节型I2C总线串行接口，上述控制器内的各器件相互连接。
所述的供电系统包括太阳能供电子系统、蓄电池供电子系统。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)远端站功率低、体积小、耗电省、安装方便；
(2)低功率不易形成干扰，可以根据实际需要，对任何地域的用电设施予以监测；
(3)系统建设周期短、造价低，组网方便快捷；
(4)使用的无线频段属于国家无委开放频段，毋须申请和缴纳频率占用费(其它频率要报批并缴纳占用费)；
(5)系统建成后的运行成本低，适于大规模推广使用；
(6)远端站属于免维护型，可在中心站实现系统遥信升级。
附图说明
图1是本发明无线与GSM技术混合组建数据采集装置的结构示意图；
图2是本发明无线与GSM技术混合组建数据采集装置的无线传输模块的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明无线与GSM技术混合组建数据采集装置包括GSM传输模块、无线传输模块、控制器、供电系统。
GSM传输模块的选择：GSM传输采用Siemeils公司推出的新-代无线通信GSM模块TC35i。该模块自带RS232通讯接口，可以方便地与单片机连机通讯，快速、安全、可靠地实现系统方案中的数据、短消息服务(Short Message Service)。
TC35i模块主要由GSM基带处理器、GSM射频模块、供电模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口六部分组成。作为TC35的核心，基带处理器主要处理GSM终端内的语音、数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有的模拟和数字功能。在不需要额外硬件电路的前提下，可支持FR、HR和EFR语音信道编码。
无线传输模块的选择：无线收发模块是基于SEMTECH公司的XE1203芯片所成，工作在426-441MHz公用频带，可做FSK窄带和宽带调制、FHSS应用，内置锁相环，工作频率稳定可靠，并具有体积小，性能优异、外围元件少、超低功率、使用方便和便于设计生产等特点。该模块采用低发射功率、高接收灵敏度的设计，符合欧洲ETSI(EN300-220-1和EN301-439-3)及FCC 15.247和15.249认证规格，满足无线管制要求，无需申请频率使用许可证。
模块特：
高灵敏度，0.01％误码率，1.2kbps传输速率，灵敏度可以达到-114dBm
采用高稳定性晶振
16-byte FIFO
数字接收信号指示(RSSI)
数字频率纠错(FEI)
输出功率最大到15dBm，可设定
可嵌入式设计，模块大小32×18mm
供电电压：2.4V～3.6V
接收时，有高IIP3和高灵敏度两种选项(A、B模式)
频率设置步进为500Hz
发射电流62mA@15dBm
接收电流14mA
休眠电流0.2uA
传输速率可以达到152.3kbit/s
输入输出驻波≤1.5
该模块的输出频点、调制频偏、发信功率、传输速率等工作状态指标均可以通过软件编程设定。
控制器的选择：上述各类收发信模块及报警采集信息的传输均由微处理器控制。控制器选用P89C669，它是基于PHILIPS半导体新51MX内核的首类Flash微控制器代表。它包含96k字节的Flash程序存储器、2k字节的数据SRAM、1个可编程计数器阵列(PCA)、可配置成不同时间范围的看门狗定时器(通过SFR的位设置)、2个增强型UART以及字节型I2C总线串行接口。
通过控制器对各通信、信息采集等模块的控制，设备实现了：同频单工码分多址、应答确认、自动校验、路由智能判定、多数字口外设通信等一系列功能，有效的避免了局域网内的同频干扰，局域网间的码间干扰，的并取得满意效果。
供电系统：鉴于应用在铁塔防盗中的远端站无法提供普通交流电源，设备采用：太阳能极板与大容量蓄电池相结合的供电模式。在电路设计中又采取了，降低设备功耗等节电措施。
硬件上：尽可能采用大规模集成电路和专用芯片；
分立元件尽可能采用低功耗贴片元件；
软件控制：采用哨兵探头警戒、逐级探头唤醒技术；大部分工作器件平时处于睡眠状态，一旦需要立即唤醒。
目前的远端站设备功耗为：
静态：130mA(最初近400mA)
动态：170mA(发信机工作)
设备在正常充满电情况下，可连续48-72小时无日照下正常工作。
抗干扰与防雷措施：设备对于各类防盗器中来自于交流电源线或杆塔引入的高压或雷电(鉴于设备安装在杆塔避雷针或线路下方位置，所以主要考虑对感应雷的防护)威胁所采取的措施主要有：
所有外部电信号采集连接均采用光偶进行隔离；
电源系统分别采用：多极(正/负温度特性)的热敏电阻(自恢复保险丝)、中/大容量速断融丝、具有一定电压要求的放电管、压敏电阻、抗浪涌电路等多极保护措施。
设备的工作地与保护地严格分开，整体做到均流/均压且一点接地。
设备安装点与超高压线路保持一定间距，降低电晕噪声对设备的干扰程度。
设备长期工作在野外，其各项保护措施及防护等级达到：GB/T4942.2-93中IP66标准。