由于利用公網(wǎng)實(shí)現(xiàn)無線抄表的需要，從而設(shè)計(jì)并且開發(fā)了基于4G網(wǎng)絡(luò)的DTU 模塊，實(shí)現(xiàn)了DTU 模塊在抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用。介紹了DTU 模塊終端的技術(shù)要求、4G模塊及組網(wǎng)、DTU 的硬件電路設(shè)計(jì)方案，以及PCB 板的抗干擾/可靠性設(shè)計(jì)、通訊模塊軟件設(shè)計(jì)，并探討DTU 模塊AT 指令交互功能及DTU 模塊在無線抄表中的開發(fā)應(yīng)用。

一、DTU 模塊的終端技術(shù)要求

1) 供電電源

為了便于電能表的安裝和接口電平需要，采用 5V 供電。可以用于絕大多數(shù)電能表以及其他工控設(shè)備。

2) 接口參數(shù)

作為無線數(shù)據(jù)終端，能支持 RS485/TTL/ RS232 接口電平，并且波特率能實(shí)現(xiàn) 1200-115200bps 可調(diào)。為了滿足無線抄表的需求，能支

持奇偶校驗(yàn)。

3) TCP/IP 協(xié)議

DTU內(nèi)置TCP/IP協(xié)議，可以自動進(jìn)行TCP/IP的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，方便開發(fā)。

4) 支持點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳送

DTU 模塊可以實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)服務(wù)器進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸。

5) AT 指令測試功能

DTU 提供超級終端的 AT 設(shè)置命令，可以設(shè)置 GSM/4G的參數(shù)和功能。

6) 數(shù)據(jù)透傳功能

 DTU 模塊可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時透傳，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的線纜通訊。

 7) 睡眠功能

為了實(shí)現(xiàn)低功耗，低流量運(yùn)行，模塊在沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r候會自動進(jìn)入睡眠模式，僅保存握手?；钚盘?。等到有數(shù)據(jù)傳輸需求的時候再進(jìn)行喚醒。

二、DTU模塊方案

成都縱橫智控公司最近推出一款新型4G DTU模塊，模組采用CAT1系列模組，價(jià)格屬于市面上，較為便宜的產(chǎn)品。功能方面支持一對一組網(wǎng)、一對多組網(wǎng)、適合本次應(yīng)用方案需求，同時支持定時重啟、定時觸發(fā)等特色功能。

三、組網(wǎng)方案

采用域名解析(DNS)的方法獲取上位機(jī) IP 地址，從而與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，其優(yōu)點(diǎn)在于：不必?fù)碛泄潭?IP 地址，而是通過域名解析服務(wù)商提供獲取域名。DTU 通過域名解析獲得上位機(jī)IP地址，從而與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。通過DNS的。

四、通訊模塊軟件設(shè)計(jì)

DTU 模塊的運(yùn)行是由 GSM 模塊通過目錄服務(wù)器的連接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的。GPRS 終端在完成連接后會主動與目錄服務(wù)器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，并且不斷查詢目錄服務(wù)器是否有來自上位機(jī)的連接請求。如果有請求，則通過來自目錄服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)包獲取通訊機(jī)的 IP 地址和端口號，然后向上位機(jī)發(fā)起連接。如果成果則自動啟動與通信機(jī)的保活程序，同時開始準(zhǔn)備數(shù)據(jù)傳輸。反之超時后進(jìn)行重連。數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，自動斷開連接并停止?；畛绦?。

五、DTU 模塊在無線抄表中的應(yīng)用

按照設(shè)計(jì)原理，DTU 模塊與上位機(jī)配合，使得原有的 485 抄表系統(tǒng)的硬件、軟件保持不變。作為 DTU 模塊，要考慮到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、易用性，在和電表對接的時候提供 RS232/RS485/ TLL 等接口形式，使得 DTU 模塊能與電能表終端進(jìn)行相連。不用再對電能表進(jìn)行二次開發(fā)，方便了設(shè)備的接入。DTU 的設(shè)置選項(xiàng)包括服務(wù)器IP、服務(wù)器斷開、接口速率、設(shè)置延遲、與服務(wù)器進(jìn)行握手?；畹裙δ堋?nèi)置了《DL/T645-2007多功能電能表通信規(guī)約》，并通過串口與上位機(jī)連接，因此上位機(jī)軟件也可以不進(jìn)行修改就可以與電能表通訊。遠(yuǎn)程 GPRS 數(shù)據(jù)傳輸終端，功能是通過無線的方式接收上位機(jī)發(fā)送的電能表的協(xié)議指令，通過原來的 485 等接口進(jìn)行透傳，將數(shù)據(jù)傳輸給對應(yīng)的電能表，然后電能表返回對應(yīng)的響應(yīng)數(shù)據(jù)給DTU 模塊，DTU 模塊通過 GPRS 將數(shù)據(jù)傳送給通訊機(jī)，通訊機(jī)通過軟件處理收到的數(shù)據(jù)，通過

RS485/RS232 傳給數(shù)據(jù)中心。通訊機(jī)與目錄服務(wù)器相連，目錄服務(wù)器提供目錄服務(wù)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)，使得通訊機(jī)與 DTU 建立連接并且保持在線通訊。在抄表的時候，通訊機(jī)通過目錄服務(wù)器獲取 DTU終端信息，通過串口接收數(shù)據(jù)中心的電報(bào)指令，然后通過目錄服務(wù)器向 DTU 發(fā)送連接請求，DTU獲得請求后和通信機(jī)建立透傳，這樣通訊機(jī)把指令發(fā)送給相應(yīng)的 DTU 模塊，等待 DTU 數(shù)據(jù)回傳，從而完成一次抄表。

遠(yuǎn)程 GPRS 數(shù)據(jù)傳輸終端，功能是通過無線的方式接收上位機(jī)發(fā)送的電能表的協(xié)議指令，通過原來的485 等接口進(jìn)行透傳，將數(shù)據(jù)傳輸給對應(yīng)的電能表，然后電能表返回對應(yīng)的響應(yīng)數(shù)據(jù)給DTU 模塊，DTU 模塊通過 GPRS 將數(shù)據(jù)傳送給通訊機(jī)，通訊機(jī)通過軟件處理收到的數(shù)據(jù)，通過RS485/RS232 傳給數(shù)據(jù)中心。通訊機(jī)與目錄服務(wù)器相連，目錄服務(wù)器提供目錄服務(wù)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)，使得通訊機(jī)與 DTU 建立連接并且保持在線通訊。在抄表的時候，通訊機(jī)通過目錄服務(wù)器獲取 DTU終端信息，通過串口接收數(shù)據(jù)中心的電報(bào)指令，然后通過目錄服務(wù)器向 DTU 發(fā)送連接請求，DTU獲得請求后和通信機(jī)建立透傳，這樣通訊機(jī)把指令發(fā)送給相應(yīng)的 DTU 模塊，等待 DTU 數(shù)據(jù)回傳，從而完成一次抄表

DTU 模塊系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、工作溫度范圍大、組網(wǎng)方便，并且可以方便實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理。同時考慮了電能表設(shè)計(jì)中的可擴(kuò)展性和易用性，配置了多種接口，使得 DTU 模塊的設(shè)置以及使用非常簡單。內(nèi)置《DL/T645-2007 多功能電能表通信規(guī)約》，并且可以通過串口與上位機(jī)相連進(jìn)行設(shè)置和數(shù)據(jù)傳輸，化了軟件設(shè)計(jì)。盡管 DTU 模塊的優(yōu)點(diǎn)眾多，但是由于現(xiàn)階段 GPRS 網(wǎng)絡(luò)的本身問題，會導(dǎo)致模塊響應(yīng)速度較慢，登陸時間不一致等問題，從而影響到抄表的實(shí)時性。但是不大影響抄表系統(tǒng)的正常使用，因此 DTU 模塊抄表系統(tǒng)可以作為現(xiàn)有抄表方案的補(bǔ)充，或者替代現(xiàn)有的抄表系統(tǒng)。