Debido a la necesidad de utilizar la red pública para lograr la lectura inalámbrica de contadores, se diseñó y desarrolló un módulo DTU basado en la red 4G para implementar la aplicación del módulo DTU en el sistema de lectura de contadores. Este artículo presenta los requisitos técnicos de los terminales del módulo DTU, los módulos 4G y las redes, el diseño del circuito de hardware DTU, el diseño anti-interferencia/fiabilidad de la placa PCB, el diseño del software del módulo de comunicación, y analiza la función de interacción del comando AT del módulo DTU y el módulo DTU en Desarrollo y aplicación en la lectura inalámbrica de contadores.
1. Requisitos técnicos de los terminales del módulo DTU
1) Alimentación
Para facilitar la instalación del contador de energía eléctrica y los requisitos de nivel de interfaz, se utiliza una fuente de alimentación de 5 V. Puede utilizarse para la mayoría de los contadores de energía eléctrica y otros equipos de control industrial.
2) Parámetros de interfaz
Como terminal de datos inalámbrico, puede soportar niveles de interfaz RS485/TTL/RS232, y la velocidad en baudios se puede ajustar de 1200-115200bps. Para satisfacer las necesidades de la lectura inalámbrica de contadores, puede soportar
Mantener la paridad.
3) Protocolo TCP/IP
DTU tiene incorporado el protocolo TCP/IP, que puede convertir automáticamente los datos TCP/IP para facilitar el desarrollo.
4) Transmisión de datos punto a punto y punto a multipunto
El módulo DTU puede realizar transmisiones de datos punto a punto y punto a multipunto al servidor de destino.
5) Función de prueba de comandos AT
DTU proporciona comandos de configuración AT del hiperterminal, que pueden configurar parámetros y funciones GSM/4G.
6) Función de transmisión transparente de datos
El módulo DTU puede realizar una transmisión transparente de datos en tiempo real y sustituir a la comunicación tradicional por cable.
7) Función sueño
Para conseguir un bajo consumo de energía y un funcionamiento con poco tráfico, el módulo entrará automáticamente en modo de reposo cuando no haya transmisión de datos, y sólo guardará la señal handshake keep-alive. Espere hasta que haya necesidad de transmisión de datos antes de despertarlo.
2. Solución modular DTU
La empresa Chengdu Zongheng Intelligent Control acaba de lanzar un nuevo módulo 4G DTU. El módulo utiliza módulos de la serie CAT1, y su precio se encuentra entre los productos más baratos del mercado. Funcionalmente, soporta redes uno a uno y uno a muchos, lo que es adecuado para las necesidades de esta solución de aplicación. También admite el reinicio programado, la activación programada y otras funciones especiales.
3. Plan de trabajo en red
La ventaja de utilizar la resolución de nombres de dominio (DNS) para obtener la dirección IP del ordenador anfitrión para la comunicación de datos con el ordenador anfitrión es que no es necesario tener una dirección IP fija, sino obtener el nombre de dominio proporcionado por un proveedor de servicios de resolución de nombres de dominio. El DTU obtiene la dirección IP del ordenador anfitrión a través de la resolución de nombres de dominio, transmitiendo así datos con el ordenador anfitrión. a través de DNS.
4. Diseño del software del módulo de comunicación
El funcionamiento del módulo DTU se realiza mediante el módulo GSM para la recogida de datos a través de la conexión con el servidor de directorio. Después de completar la conexión, el terminal GPRS se conectará activamente al servidor de directorio y consultará continuamente al servidor de directorio en busca de solicitudes de conexión del ordenador central. Si hay una solicitud, obtiene la dirección IP y el número de puerto de la máquina de comunicación a través del paquete de datos enviado desde el servidor de directorio y, a continuación, inicia una conexión con el ordenador superior. Si el resultado es satisfactorio, se iniciará automáticamente el programa keep-alive con la máquina de comunicación y, al mismo tiempo, se iniciará la preparación de la transmisión de datos. En caso contrario, vuelva a conectarse una vez transcurrido el tiempo de espera. Una vez finalizada la transmisión de datos, la conexión se desconectará automáticamente y se detendrá el procedimiento keep-alive.
5. Aplicación del módulo DTU en la lectura inalámbrica de contadores
De acuerdo con el principio de diseño, el módulo DTU coopera con el ordenador central de modo que el hardware y el software del sistema original de lectura de contadores 485 permanecen inalterados. Como módulo DTU, se debe tener en cuenta la escalabilidad y la facilidad de uso del sistema, y se proporcionan formas de interfaz como RS232/RS485/TLL al conectarse al contador de energía eléctrica, de modo que el módulo DTU pueda conectarse al terminal del contador de energía eléctrica. No es necesario realizar un desarrollo secundario del contador de energía eléctrica, lo que facilita el acceso del equipo. Las opciones de configuración del DTU incluyen IP del servidor, desconexión del servidor, tasa de interfaz, retardo de configuración, handshake keepalive con el servidor y otras funciones. Tiene incorporado "DL/T645-2007 Multifunctional Electric Energy Meter Communication Protocol" y está conectado al ordenador central a través del puerto serie, por lo que el software del ordenador central puede comunicarse con el contador de energía sin modificaciones. La función del terminal remoto de transmisión de datos GPRS es recibir de forma inalámbrica las instrucciones de protocolo del contador de energía eléctrica enviadas por el ordenador central, transmitir de forma transparente los datos a través del 485 original y otras interfaces, y transmitir los datos al contador de energía eléctrica correspondiente, y después el contador de energía eléctrica devuelve los datos de respuesta correspondientes. al módulo DTU. El módulo DTU transmite los datos a la máquina de comunicación a través de GPRS. La máquina de comunicación procesa los datos recibidos mediante software.
RS485/RS232 al centro de datos. La máquina de comunicación está conectada al servidor de directorio, y el servidor de directorio proporciona servicios de directorio y servicios de base de datos, lo que permite a la máquina de comunicación establecer una conexión con el DTU y mantener la comunicación en línea. Al leer los contadores, la máquina de comunicación obtiene la información del terminal DTU a través del servidor de directorio, recibe instrucciones de telegramas del centro de datos a través del puerto serie y, a continuación, envía una solicitud de conexión al DTU a través del servidor de directorio. Después de que el DTU obtiene la solicitud, establece una transmisión transparente con la máquina de comunicación, de modo que la máquina de comunicación El comando se envía al módulo DTU correspondiente y espera a que los datos del DTU se transmitan de vuelta para completar la lectura de un contador.
La función del terminal remoto de transmisión de datos GPRS es recibir de forma inalámbrica las instrucciones de protocolo del contador de energía eléctrica enviadas por el ordenador central, transmitir de forma transparente los datos a través del 485 original y otras interfaces, y transmitir los datos al contador de energía eléctrica correspondiente y, a continuación, el contador de energía eléctrica devuelve los datos de respuesta correspondientes. El módulo DTU transmite los datos a la máquina de comunicación a través de GPRS. La máquina de comunicación procesa los datos recibidos mediante software y los transmite al centro de datos a través de RS485/RS232. La máquina de comunicación está conectada al servidor de directorio, y el servidor de directorio proporciona servicios de directorio y servicios de base de datos, lo que permite a la máquina de comunicación establecer una conexión con el DTU y mantener la comunicación en línea. Al leer los contadores, la máquina de comunicación obtiene la información del terminal DTU a través del servidor de directorio, recibe instrucciones de telegramas del centro de datos a través del puerto serie y, a continuación, envía una solicitud de conexión al DTU a través del servidor de directorio. Después de que el DTU obtiene la solicitud, establece una transmisión transparente con la máquina de comunicación, de modo que la máquina de comunicación El comando se envía al módulo DTU correspondiente y espera a que los datos del DTU se transmitan de vuelta para completar la lectura de un contador.
El sistema de módulos DTU tiene un diseño razonable, un amplio rango de temperaturas de funcionamiento, una cómoda conexión en red y puede facilitar la gestión de la red. Al mismo tiempo, se tienen en cuenta la escalabilidad y la facilidad de uso en el diseño del contador de energía eléctrica, y se configura una variedad de interfaces, lo que hace que la configuración y el uso del módulo DTU sean muy sencillos. Lleva incorporado el "Protocolo de comunicación de contadores de energía eléctrica multifuncionales DL/T645-2007" y puede conectarse al ordenador central a través del puerto serie para la configuración y la transmisión de datos, lo que simplifica el diseño del software. Aunque el módulo DTU tiene muchas ventajas, debido a los problemas inherentes de la red GPRS actual, causará problemas como la lentitud de respuesta del módulo y un tiempo de inicio de sesión incoherente, lo que afectará al rendimiento en tiempo real de la lectura de contadores. Sin embargo, no afecta en gran medida al uso normal del sistema de lectura de contadores, por lo que el sistema de lectura de contadores con módulo DTU puede utilizarse como complemento de la solución de lectura de contadores existente, o como sustituto del sistema de lectura de contadores existente.