第一章引言
1.1课题的研究背景
反窃电自动抄表是指采用计算机网络、超大规模集成电路和通讯等技术对用户的用电状态进行实时在线监控，并自动读取和处理表计数据。随着计算机网络的迅猛发展，反窃电自动技术的出现已成为了一种必然，它能够推动相关能耗部门高效发展。这种反窃电自动抄表技术具有明显的优势：不仅节约了大量的人力资源，还大大提高了表计数据的准确度。同时，用电管理部门也能在第一时间获取准确的数据信息[1]。
电力是我国最重要的能源，由于经济利益的驱使，采用各种技术手段进行非法窃电的现象经常发生[2]。尤其在三相电能表的计量中，通过改变相序、切断相电源、使用大电流倒表器、私自更改电流互感器或使用高电压倒表器等窃电方式时有发生[3]。由于目前反窃电技术水平较低，且窃电方式多样化，严重地损害了电力企业的利益，为此，本论文采用单片机研制了能实时对三相电用户的用电状态进行监视并在发生非正常用电时进行报警的装置。
同时，长期以来，我国的抄表方法都以人工抄表为主，需抄表员到现场手动抄表。然而，人工抄表是我国能耗部门一直存在着的难题，具体可以对归纳为：一、入户难。大多数的用户不希望被打扰，并且抄表工作的进行仅仅局限于居民早晚的休息时间段内，这导致了对于有些用户，必须频繁上门才能保证收齐数据，给能耗部门的工作人员带来了极大的麻烦；二、人力薪酬支出高。例如在某地区的农村，大概有10万多的用户，相应地，所需抄表人员将近60人，那么年度支出费用就会高达100万元。城市化的进程逐步加快，与此同时，抄表人员的数量及其薪资也随之增加，导致费用支出的进一步扩大；三、抄表时间的不同步性。由于普遍存在用户分布广和数量大的问题，导致抄表时间的冗长，进而造成抄表时间的不同步性，从而使得计算线损的准确度降低；四、抄表工作的强度大。尤其当在高层楼房开展工作时，难度更大，工作更为繁重。综上所述，自动抄表系统的产生成为了一种必然[4]。
自动抄表的相关技术适应了技术和社会的发展趋势，在反窃电应用中得到了普遍的认可。这不仅因为国家政策的支持，人们对家居条件要求的提高，更是因为反窃电自动抄表技术有着人工抄表无法比拟的优点，譬如能有效的打击非法窃电的不良行为，维持正常供用电秩序，保证了供电企业各项考核指标的完成，并保护了供电企业的利益，抄表准确，数据传输可靠，智能化，低成本等。
因此，该行业需求极大且得到了迅速发展，不少国内企业积极组织并研制反窃电远程抄表技术。不过因为起步较晚，仍然存在着很多不成熟、不规范的地方。相反地，在X、英国、日本等发达国家都基本实现了远程自动抄表技术的全部覆盖[5][6]。
为了减少与国际先进水平的差距，适应抄表技术的未来发展方向，有必要加强对反窃电自动远程抄表的研究。本论文基于对目前反窃电技术及抄表技术的研究，提出采用在用户的高压侧和低压电能表侧同时采集信号的方式来判断用户是否窃电及采用通用分组无线业务（GPRS）和短消息业务（SMS）两种方式进行抄表数据和报警信息的无线远程传输的方法，具有反窃电能力强，实时性高，抄表准确，数据传输可靠及成本低廉等特点，可满足供电部门对抄表的性能要求。
1.2自动抄表与反窃电技术发展现状
国内目前流行的抄表模式大概有三种：第一种是抄表人亲自到用电住户那里将用电数据带回供电部门，并将抄录的数据存入电脑进行处理的传统抄表模式；第二种是用电住户在银行直接缴费或者利用仪表管理部门发放的磁卡、IC卡等进行缴费，从而使抄表人不用直接上门抄表的提前付费模式，这种方式是按照用户实际购买的电量来给住户提供所需的电量；第三种是利用远程通信系统（包括公用电话网、电力线载波、GSM网、GPRS网等）使得监控中心获得远程仪表数据后进行的远程抄表模式。毫无疑问，随着社会的进步和技术的发展，自动抄表将会逐步代替人工抄表[7][8]。
国外在自动抄表方面的研究比较早，已经发展出日臻成熟的自动抄表系统理论及其技术。80年代快速发展起来的计算机技术、超大规模的集成电路和通讯技术使智能化、低能耗、低成本的AMRS及其通信标准化设计过程变成现实，从而将抄表技术应用到更大规模的实用性阶段。像X、英国、日本等发达国家基本上都已经普及了远程自动抄表技术。
80年代中期以来，通过在AMR技术开发和应用上获得的实质性进步，X科罗拉多州丹佛市当地一家推广应用自动抄表最大的公用事业企业就通过自动抄表方式对77万余台电表和67万余台煤气表进行数据记录。与此同时，X《电世界》在1994年10月的摘要中也刊登了Chartwell公司调查北美22个电力公司和31个产品供应商得出的结论，即1994年初在北美安装的314063块电度表就具有自动抄表功能，而在X1998年度的791项AMR应用项目中具备自动抄表功能的电表就有大约550万台，并且到2001年就创造了近千万美元的营业业绩；到2012年1月为止，具有自动抄表功能的电表已经进入北美大多用电单位。X的自动抄表研究协会AMRA（Automatic Meter Reading Association）于1986年正式建立，大约每年召开一次国际性年会，并且每次年会都有意在推广AMR进一步发展的技术专题报道。与此同时，欧洲自动抄表协会（EUROAMRA）和英国自动抄表技术协会（UKAMTA）也在最近几年先后建立起来，而AMR系统中的相关标准也得到了IEC的Tc13和Tc57两大标准化组织的制定。整个自动抄表技术行业也因AMR系统的多种形式及其新技术的不断推陈出新而得到长足的发展[9][10][11][12]。
在我国，对自动抄表系统的研究起步较晚，发展却极为迅速，可以从以下几个阶段来认识[13][14]：
20世纪90年代早中期主要是以485总线和电力线载波自制总线作为自动抄表系统的数据传输方式，这几种方式的不足之处包括多个方面：由于过度分支造成了使用及维护总线时的不便，带来潜在的危险系数，导致通讯的可靠性不高；由于缺乏连贯的数据传输系统，导致表计存在一定的不连贯性，也同样阻碍了电力线载波的发展。在同一时期内，机械采样和脉冲采样是目前存在的主要方式，也就是说，集中采集器连同脉冲表是其系统结构的主要形式。协议方面通常都是相对简单的几条命令，而采集器多为外置式，可经集中采集使之降低了电源处理方面的成本。然而，目前存在的这些自动抄表技术都不是最理想的模式，况且在某些模式中个体间的误差较大。
自1997年开始，在连续5年的时间段内，我国主要采用的是基于485的传输方式和具备磁敏传感特性的采样方法。经使用HUB和集中器来解决485方式下的分支问题，从而使此种方式得到较为良好的运转。随着系统纳入的用户数量增加，大部分厂家选择增加集中器来解决此类问题。处于这个时间段中，系统存在以下特点：在系统设计上存在由于电表的不同步性而产生的电磁兼容问题；但从另一方面来讲，位置识别法却得到了广泛应用，主要得益于其具备良好的电磁兼容能力，同时也避免了由干扰所带来的数据突变，使用UPS电源来供电的一系列问题也都被消除了。识别位置的方法各种各样，主要包含以下几种：条码识别式、红外反射式以及电阻式，但是由于此方式需使用方能够配备高精密的仪器，这样就会引起生产成品率的下降，此外，当读取到需进位类型的数据信息的时候，就会非常容易引发错误的出现。
2002年到目前为止的抄表方式是以基于电子式电能表的远程集中式为主，这一获取远程仪表数据的方式是通信远程系统（比如GPRS、电力线载波、GSM网、公用电话网等等）来自动完成的[15]。
当前集中抄表系统的完善需要克服如下几大难点：
（1）缺乏统一标准且各自为政的设计，造成产品的普及难以推广；
（2）人为的标识进行线路区别的调试，可靠性较低；
（3）厂家与开发商之间缺乏有效的沟通。由于系统的供应商与计量表的供应商之间分离，导致目前还没能建立一套统一的标准，而良莠不齐的系统质量和表计质量更是导致互相扯皮的经常出现，最终对用户的最后使用造成了负面影响；
（4）繁多的系统环节容易出现较多出问题的系统点，并且如果一个地方出现问题可能会由于集中采集的缘故而导致一大片出问题的状况，因此很多问题需要解决。其中就包括诸如可能会使若干个采集器无法计数的ups电源故障，这一故障将直接导致好几十户或者上百户人家的电表需要重新抄录[16]。
现有的芯片技术正朝着高电磁兼容性及低功耗的方向发展，可喜的是，不仅两三年前的难题轻易地得到了解决，并且所需成本也不会太高。在硬件上，也采取了成功的隔离性措施，再加上在内部电池的供电上使用了无干扰的模式，而在软件上的校验，则采用冗复杂的方式，于是便可轻易地得到可靠性极高的计数型直读表。实际上，现有的专门用于远程自动抄表的能够嵌入表内的计数抄表模块已被一些企业开发出来，基于GPRS网络技术的自动抄表系统有望解决这些难题[17]。
总之，随着计算机技术、超大规模集成电路和通讯技术的高速发展，反窃电自动抄表技术将向着智能化、低能耗、低成本和通信标准化的方向发展。
窃电问题一直是困扰着供电部门，窃电行为不仅使电力企业的利益遭到了严重损坏，而且还还使供用电秩序遭到了扰乱，并使各项考核指标的完成也遭受了影响。盗窃电能手段日趋隐蔽和多样化，并向高科技发展，而现有的反窃电技术手段还较落后，具体反映在电能计量装置的反窃电功能十分缺乏，检查装备也较简陋，主要靠人力到现场稽查，工作难度大，效率很低。目前，存在于反电能盗窃工作的主要难点包括：
（1）虽然盗取电能的现象客观存在，但所造成的确切的窃电量却很难统计。无形的电是一种由电能表装置来测定其量值的无形商品。虽然在一个变化范围内的线损能反映一定的问题，但线损的变化还受其他多个方面的因素影响，所以有关部门容易产生麻痹思想。
（2）并不是所有的供电单位对反窃电工作有足够的重视程度，有的单位因为混乱的内部管理，因而也就在反窃电工作方面有较多的漏洞。例如装表接电时表计接线盒、计量箱（柜）不封，开放式计量装置和不带反窃电功能计量柜的使用等等，都造成不法分子可以乘虚而入。
（3）一方面目前经济发展了，农网改造完成了，城乡居民的一户一表改造也完成了，削弱了原来总表制下邻里互相监督的机制，另一方面直属供电企业的用户数量大幅度增长，从而在客观上加大了遏制反窃电的难度。
（4）越来越狡猾的窃电者所采取的窃电方式也越来越隐蔽，而受技术措施、理论知识和实践经验的局限，一般的用电管理人员则相形见绌，使得因为用电管理人员未能及时识破的技术性窃电行为而变得更加嚣张。
（5）国家相关法律、法规对于窃电行为的认定不仅已经过时，而且不具备较高的操作性，电力部门也因为缺乏相应条款的制定而在开展反窃电工作时感到束手无策。另外，也很难收集关于临时性窃电的证据。一般即使出现十分明显的窃电特征等情况，也往往会因为缺乏足够的证据而无法将不法分子绳之以法。
（6）法律对于同是盗窃行为的窃电处罚要比其他行为轻得多，一般是通过经济手段来处罚窃电者，而窃电行为愈演愈烈，并逐渐成为一种低风险高收益的违法活动也要归咎于执法过程中存在的执法不严的情况。
随着社会的发展和进步，国家越来越重视反窃电的问题，相继出台了一系列的方针政策，以有效的打击、防治窃电行为。
1.3本文的主要内容及结构安排
本文基于高速发展的计算机技术、超大规模集成电路和通讯技术，设计了一种可以提高供电企业的反窃电能力并能及时有效且准确无误地收集、统计及分析大用户用电量的反窃电无线远程报警及抄表一体化采集系统，提出采用在用户的高压侧和低压电能表侧同时采集信号的方式来判断用户是否窃电及采用通用分组无线业务（GPRS）和短消息业务（SMS）两种方式进行抄表数据和报警信息的无线远程传输的方法。
本课题中，研究的主要内容包括：
（1）反窃电电路的实现，采用12个电流互感器和3个电压互感器完成反窃电功能，有效防止不法分子的窃电行为，并能给控制器窃电信号。
（2）采集器的软硬件设计及实现，向下通过RS－485接口与电表进行参数设置和电量读取，通过I/O口采集窃电信号，向上通过内置GPRS模块与控制中心进行远距离的无线数据通信。
（3）GPRS模块的使用，远程无线数据通信模块，采用内置TCP/IP协议处理功能的GPRS模块，同时支持短信息收发模式和GPRS数据传输模式。
（4）中心控制器的软硬件设计及实现，能接收终端采集器发送过来的短消息并通过RS-232转发给监控中心的PC机上。
（5）监控中心的上位机软件设计及实现，采用Windows多线程技术和Winsock网络通信技术实现与采集器的GPRS通信，用AT命令驱动短信息终端实现短消息收发，并能实时显示接收到的内容。
第二章相关技术分析
反窃电自动抄表一体化采集系统综合应用了多学科的理论知识，其中关键技术包括：电能计量原理研究，反窃电方式研究，无线通信技术研究及Socket编程技术研究。本章节首先详述介绍电能计量的原理，并根据计量原理对窃电方式进行研究，从而针对性的提出几点反窃电的措施，最后着重介绍GPRS无线通信技术及Socket网络编程技术。
2.1电能计量原理
电能计量是指由电能计量装置来确定电能量值的一组操作，是为实现电能单位及其量值准确、可靠的一系列活动。
电能计量装置的原理如图2-1所示，用户供电线路分支是与高压配电系统相连接的，要对这个高压供电系统分支的电能进行计量，首先要通过电压互感器将高压信号正比成低电压信号，通过电流互感器将大电流信号正比成小电流信号；然后通过电缆传输线将此低电压、小电流信号发送给电能表进行电能量的采样、测量、计算、显示。
图2-1电能计量装置原理图
对于电能的计量，需要对电路的电压、电流等基本的参数进行测量，有功功率的计量是通过对直流分量后的电流、电压信号进行乘法、加法、数字滤波等一系列数字信号处理后得到的[18]。无功功率计量算法与有功类似，只是电压信号采样移相90度之后的。所以依据公式：
（2-1）
而视在功率、功率因数、相角的测量是可以基于以上测量的有功功率和无功功率，通过开方、除法等运算就可以得到；有效值的测量是通过对电流、电压采样值进行平方、开方以及数字滤波等一系列运算得到；能量的运算是将功率信号对时间进行积分就可以得到能量。其测量的原理主要用到下列几组公式：
电压有效值：（2-2）
电流有效值：（2-3）
功率因数：（2-4）
单相有功平均功率：（2-5）
三相三线合相功率：
（2-6）
（2-7）
（2-8）
三相四线合相功率：
（2-9）
（2-10）
（2-11）
有功能量：（2-12）
无功能量：（2-13）
电子式电能表计量有功就是用A/D采用数值计算的方法。将一个周期T等分为n份，根据积分的数值计算方法，可将功率表达为：
（2-14）
令，则一个周期内的电能量W：
（2-15）
当时，式（2-15）则变为：
（2-16）
对式（2-5）取采样值的计算，表达式为：
（2-17）
（2-18）
式（2-15）是电子式电能表计量有功电能的采样数值计算方法。当采样时间间隔时，从形式上来看，谐波下的有功电能表达式（2-17）和电能计量式（2-16）是相同的；在进行数值计算的时候，因为电子式计量表的CPU可分别进行采样和运算具有不同频率且遵循正弦规律的电流和电压的瞬时值，这样就有效地记录下了其瞬时功率和有功瞬时能量。
综上所述，电子式电能表测量的有功电能是t时间内电压电流乘积的积分：
（2-19）
式中：P（t）为瞬时有功功率；u（t）为瞬时电压；i（t）为瞬时电流；ω（t）为有功电能。
P（t）=u（t）×i（t）为功率曲线，而有功电能ω（t）为功率曲线的面积。实现电能量计算最核心的就是u（t）×i（t），即实现电压和电流相乘。电子式电能表可以用模拟乘法器或数字乘法器来实现。而由于DSP技术以及数字处理技术发展迅速，性能越来越高，成本越来越低，采用数字乘法器实现的电能表越来越普遍。
2.2反窃电方式技术研究
2.2.1主要窃电方式分析
窃电目的便是想要无偿地用电，其所使用的手段则是想方设法地使得计量表不计量或者少计量。因此我们要想充分将窃电研究到位就必须先从电度计量表的原理分析起。从上一节知道，一块电能表计量的多少，主要决定于电压、电流及功率因数三要素和时间的乘积。因此，改变三要素中的任何一个要素，都可以使电能表慢转、停转甚至反转，从而达到窃电的目的。另外，通过采用改变电能表本身的结构性能，也会使电表慢转达到窃电的目的。而各种私拉乱接、无表用电的行为则属于更加明目张胆的窃电行为。常见的窃电方式主要有下面几种[19]：
（1）绕越计量装置用电
在电能计量装置接线点之前，用公开的或隐蔽的方法，接用部分或全部用电设备。如直接在低压瓷瓶处挂线；在用户变压器低压侧导线的绝缘皮上扎入钢针窃电。窃电时间不长，无规律可循，作案证据容易消失。
窃电者晚间用拖拉机拉一变压器在高压线上挂线降压炼铁，白天停止作业，开走拖拉机。
窃电者在配电房安装光电开关，房内平时较暗，检查人员一到，拉亮电灯，光电开关动作，远处绕越计量的窃电装置停运，转为正常使用经计量的电能。
（2）损坏计量装置
打孔、塞进异物、使电能表移位、变形、设法使表走慢。
窃电者通过反复试验，从表壳外顶进一根细钢丝，刚好顶住铝盘，使其不转或慢转，钢丝的外端固定在表箱铁门上，检查人员查电时，铁门一打开，钢丝即被抽出，铝盘立即正常运行，窃电证据消失。
窃电者设法使计量箱内的电能表倾斜一定角度，使盘不转或慢转。
（3）私自更换电流互感器
私自更换外形一致，但变比更大的电流互感器，且铭牌处仍然订上小倍率的铭牌，在计量倍率上打折扣。
它的具体做法是这样的，以小容量的电度表计度器来代替大容量的电度表计度器，被代替之后的电度表的计量电量成倍地少于实际的用电量。举例，以1800转/KWH 5（10）安的电度表来代替900转/KWH 10（20）安的电度表，因为其电压线圈及电流线圈并没有变，所以铝盘的转速不会改变，而电度计更换之后，原来900转计一度电，现在却变为1800转计一度电。所以，很明显的是之后的计电量要比实际的用电量少了差不多一半。
（4）分流窃电
窃电者首先设法对调火线、零线，将通过负荷的一部分电流另安排一条通路流过，如图2-2所示。该图电流流进方向和电压线圈高电位端同时反接，电能表仍能正转。流过火线及负载的电流为，在D点分成两路，一路为，通过流向室内接地点；另一路才流过电能表电流线圈。关键是在的流通路径上串了一个电阻，使分流。、同为电阻元件，分流时不改变原电流相位，有
（2-20）
（2-21）
所计量的功率为
（2-22）
图2-2分流窃电
（5）分压窃电
这种方法又称为单线法窃电，接线如图2-3所示。断开正常零线的进线，将零线的出线串联一个电阻R后与负载的出线一起，接向室内地线，负载电压加在电能表电压线圈与电阻R的串联支路上，使电阻R与电压线圈分压，使，相位也发生了变化，电能表少记电量；若断开D点，则电能表停记电量。这种接线用户仅从电网上接进了一根火线，故称为单线法窃电。
图2-3分压窃电
（6）使用大电流倒表器或高电压倒表器
窃电的时候，使用变压器来进行二次性的电流输出，当二次电流反向地流入到表中的电流线圈时，电度表的指针就会反转。这种手段很高明，不会留下任何痕迹，窃电人员只要在工作人员每月进行抄表之前，反转电度表，在某种范围内减少电度就可以达到他们窃电的目的，很明显，这种方式需较高较专业水准。
（7）使用强磁体窃电
使用强磁体，调节用于制动的磁铁，增大其制动的力矩，减慢电表的转速，进而进行窃电。
2.2.2反窃电技术分析
经分析上述各类窃电手段，可见窃电做法隐蔽，手段高明。那么针对怎样有效地防止窃电行为的发生，本人提出了以下几点措施：
（1）统一安装具备加封功能的电能表及表箱，这样一来就可以防止窃电者随意调整电能表。
据调查研究，大部分的窃电方法都涉及到私自随意调整电度表的问题，那么只要供电部门采取这一方法就能有效地防止利用类似窃电手法进行窃电的行为发生。这一方法在城市的大部分区域都很易实现，但在住房分散的地带或者农村便较难实现，对于后者，需要采取以下方法，即将电度表安装在较为明显的地方，而切勿装在用户住所的围墙内或者房间内，这样就可以在某种程度上提高了窃电难度，同时，相关的用电管理人员也应强化有关巡视性的工作，及时更换窃电用户的电表并加强对其的监察。
（2）改进电度表的铅封设计
由于目前普遍使用的电度表铅封具有易撬和易复原的特性，所以建议供电方使用环保型一次性封印，既不会造成重金属污染，又不易被破坏与复原。
（3）加强有关宣传和思想教育
借助各种媒体的力量，增大宣传《电力法》的力度，让大家认识到窃电是违法的行为。另外，也可抓典型，并严厉处罚窃电者。影响恶劣的窃电行为，应该移交给相关的司法部门来作处理，并通过各种各样的渠道和媒介警示并宣传窃电行为的严重性。
（4）高科技反窃电
在用户的高压侧和低压电能表侧同时采集信号。利用采集器内的电流互感器在高压侧采集用户用电电流的真实信号，与在用户低压电能表侧采集的电能表记录的用户用电信号进行比较来判断用户是否窃电。具体原理框图如图2-4所示。
在用户的高压侧，用六个电流互感器采集用户用电电流的真实信号B1、B2、B3，用三个电流互感器采集用户低压电能表侧采集的电能表记录的用户用电信号A1、A2、A3，这两组信号进行比较来判断用户是否窃电。用三个电压互感器感应得到的12VA、12VB、12VC信号是用来判断是否有断火窃电和自然缺相现象。
图2-4反窃电原理图
2.3 GPRS无线通信技术
伴随着计算机网络技术在用电自动化管理上的高效运用，电力部门对抄表工作的要求也在不断提高，他们急需一种使用准确、方便、廉价、快捷的方法来实现采集用户用电信息的自动化。截止到现在，仍然存在着各种各样的抄表方式，比如说：人工抄表、红外抄表、电话有线抄表、无线载波抄表等等。但是上述抄表方式都在一定程度上存在弊端，可概括为：范围广、抗干扰性低、配电网络复杂和集成度高等问题。相比之下，通用分组的无线业务（GPRS）以及通信无线全球移动通信（GSM）具备明显的优势，即安装施工过程极其方便，通信覆盖面大，且无须投资网络建设，使得它们被广大客户青睐，并得到迅速广泛的普及。
通用分组无线业务的简称是GPRS（General Packet Radio Service），它是第2.5代移动通信系统，是GSM向3G过渡的一个桥梁[20]。通用分组无线业务GPRS是一种新的承载业务，主要是在现有GSM系统基础上发展起来，能提供端到端的、广域的无线IP连接，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS业务与GSM CSD业务不同，前者计费方式是以数据流量来进行，而后者计费方式则是以时间来进行，前者的其计费的方式更加与数据的通信特点相匹配；另外，较于后者的相关业务，前者在业务的速度上会提高很快，由于前者提供出来的传输速度能达到115kb／s（峰值是171.2kb／s），而下面一代的业务速率甚至可以达到384Kbit/s。充分利用现有的GSM网是目前GPRS的一个较大优势，便于此项业务在全国范围内的推出[22]。
GPRS具备独特的优势，具体体现为：集抄范围面宽、通信费用和建设成本低、数据传输速率和实时性高、系统容量极大且便于远程控制。因此当有紧急现象（如间断、突发等）或输出少量数据时，GPRS就可大显身手，同时如果出现偶尔的大数据量传输时GPRS也可发挥重要作用[23]。对于量大面广的需求，公用检测与抄表系统极强的适用性更凸现出来，它目前已广泛应用于各个领域（比如小区安全、石油、电力、环保、化工、汽车防盗等），与此同时，与通信有相关的产品也不断被开发出来。这一技术的添加，弥补了目前抄表系统的弊端，优化并改进了现有的抄表系统，提高了它的适用性和优越性。
2.3.1 GPRS相关特征
（1）技术的分组，低速或高速数据以及高效性信息传输的运用使得GPRS在利用无线资源以及网络资源上更加有利。
（2）为了使分配方式更加灵活，GPRS无线信道进行了重新定义，使得1到8个无线接口的时隙一一分配到对应的每一TDMA帧。参与活动的用户不但能够共享时隙，还能够独立地分配于向下链路以及向上链路。
（3）GPRS提供的9.05-171.2kbit/s的数据传输速率（每用户）可支持中、高速率数据传输，GPRS采用了CS-1、CS-2、CS-3和CS-4四种编码方案的定义，这与GSM的信道编码方案不同。
（4）快速的网格接入速度使得GPRS与现有数据网之间实现了无缝连接。
（5）GPRS和IP网、X.25网互联互通是基于对标准数据通信协议应用的支持，它还提供特定的点到点和点到多点的支持服务，从而实现一些诸如远程信息处理的特殊应用。另外，GPRS也允许经GPRS无线信道传输的短消息业务（SMS）。
（6）GPRS的设计使得间歇的爆发式数据传输和偶尔的大量数据的传输都成为可能，它所支持的四种QoS级别也使得GPRS恢复数据的重新传输的能力在0.5-1秒之内。GPRS计费的依据一般按照数据的传输量来进行。
（7）GPRS是通过基于数据流量、业务类型及服务质量等级（QoS）来实现计费功能的，而且更加合理的计费方式使得用户在使用时也变得更加方便。
（8）IP是GPRS核心网络层所采用的技术，多种传输技术被应用到底层款中，使得IP网无缝连接的高速发展得到实现。
2.3.2 GPRS网络结构
GPRS的网络化结构以当前的GSM的网络来实现各功能。其中的某些节点，比如GGSN（网关GPRS的支持性节点）以及SGSN（服务性GPRS的支持节点）[24]需要添加到现有的GSM网络中。
如图2-5所示为GPRS网络的参考模型。GPRS网络中至关重要的网络节点是GSN，后者可以通过连接各种类型的数据网络，并可以连到GPRS寄存器来实现对移动路由的管理功能；同是它的数据传送和格式转换可以在移动台和各种数据网络之间完成。
图2-5 GPRS网络参考模型
GSN包括两大类：其一为SGSN（Serving GSN，服务GSN），它用来实时记录移动台的具体位置信息，且发送及接收GGSN与移动台间的有关移动分组数据；其二为GGSN（Gateway GSN，网关GSN），负责网关作用，可以和包括LAN、PSPDN和ISDN等各种各样的数据型网络连接。在有些文献当中，GGSN也称为GPRS路由器。GPRS分组数据包位于GSM网中，它可经GGSN来转换相关的协议，并传送至远端的X.25或IP／TCP网络中。
GR（GPRS的数据库，GSMRegister）的相关概念曾被某些厂商提出过，其较为接近GSM当中的HLR，通过服务器或程控交换机的应用，是可以既独立存在，也可以和HLR共存的GPRS业务数据库。但是在ETSI的建议中GR这个名称没有被专门提及到。
2.3.3 GPRS业务解决方案
GPRS业务的解决方案在某种程度上，它作为GSM分组的数据型业务，事实上，GSM的无线数据型业务为GPRS所拓展。根据近期中国移动在官网上计划展开的业务，我们会详细地介绍以下5种GPRS业务的解决方案，包括GPRS短消息、专线接入、专网接入、WAP、Internet接入等等。
（1）Internet接入业务
一般地，为了尽可能节约公有的地址，在笔记本+手机的Internet用户地址分配上所采用的是私有地址。
图2-6 Internet接入业务
①分配用户IP地址及与连接IP网络的方案
公有地址或私有地址可以通过手机+笔记本接入Internet业务的用户地址进行分配，一般采用私有地址以尽可能地节约公有地址。所采用的方式为：RADIUS的服务器授权接入之后，手机的私有地址便可以经GGSN来分配，而且进而经转换之后的NAT接入到CMNet中。
②选择Internet的接入方式
GGS N可以通过透明和非透明两种方式接入Internet。在作为GPRS运营商的同时，移动运营商还可以以ISP身份提供直接接入Internet的服务；此时接入Internet的用户采用的若是移动运营商所建议的透明方式则可不必来认证，并且经由用户的鉴权协助，是的移动用户的接入速度更快，进位使得在RADIUS的服务器上的投资费用也相应地得到了降低。当然也可以通过RADIUS进行的用户认证方式以非透明方式接入Internet。
（2）WAP业务可由GPRS承载
短消息、电路型数据、GPRS分组数据是在GSM系统中承载WAP的主要3种方式，其中前两种方式相较于GPRS有一定的局限性：
在长度上，承载WAP的短消息只能有160个字节，这与WAP业务数据量不断增长的需求是相矛盾的；而且由于对缺乏对QoS方面的保证即过长的接续时间都使得短消息承载WAP不受推荐。
目前承载方式为9.6K电路方式的国内GSM网的带宽有一定的局限性，系统资源的占用会因数据单用户的业务开展而显得比较多，且在时间的接入上也显得过长。
GPRS拥有WAP很多方面的优点自身的分组模式，占用的系统资源较少，接续速度较快，在线功能全天候，另外单用户的宽带有保障。如图2-7所示为其组网：
图2-7承载WAP业务的GPRS
①分配用户IP地址
服务器RADIUS授权WAP业务的用户地址，然后私有地址再由GGSN分配使用。
②连接WAP网关的方案
现下使用的GRE隧道方式是基于如下原因：私有IP地址段是WAP在建设网关上利用的模式，GGSN的设备地址又可采用合法化的IP地址，所以为连接能够更好地进行，需建立WAP和GGSN网关间。GGSN可为其相应的GRE隧道进行相关的配置。WAP网关的其中一个功能就是具备GRE，同时在相应的隧道进行封装处理中可以经由用户私有的IP地址来对GGSN地址进行判断。
（3）接入专网业务
采用PPP方式将MS接入VPN虚拟网以实现专网接入的业务方案是基于VPDN技术，所使用的是L2TP，即第二层隧道协议。经输入公司名或者主被叫某个号码而经Radius的服务器来获取，之后进入到相应网关的隧道协议（L2TP）经GGSN启动，企业网关和GGSN间的隧道型连接由此建立起来。在公司的Radius服务器完成对用户级的认证被企业网关通过后，企业网关就可为用户的PPP包所直达，从GRPS的手机通往达企业有关网关的PPP型链路便真正地建立了，进而实现了移动化的办公业务（图2-8所示）：
图2-8 PPP：对等协议
GGSN被接入集中器之后，可以将L2TP会话和L2TP隧道建立在企业网关间，并为企业网关提供相应的代理认证。具体地来讲，L2TP会话建立在GGSN与企业网关与之间，L2TP隧道建立在GGSN与企业网关之间。此外，网络认证公司名是由移动用户所提供的，GGSN还可以提供目标企业的隧道类别（L2F、L2TP、PPTP）以及IP地址、以及其它与隧道相关的所有信息，企业网关名以及与隧道相关的GGSN名，移动用户的授权认证等等都是经运营商的RADIUS服务器完成的。
（4）专线接入业务
接入专线业务时，数据包由仅仅作为承载通道、采用透明接入方式且无须参与认证的GGSN和GPRS网络透明发往业务处理中心，由MS和业务中心进行用户接入业务中心权限的认证。需要特定的APN对该业务的认证与否和连接方式进行区分与决定（图2-9所示）。集团用户，如MPOS、高速公路流量统计、环境监测等会更多的应用到专线接入业务。
图2-9专线接入
（5）GPRS承载的短消息业务
①业务简介
GSM系统内同短消息相关的实体性网络见图2-10所示。短消息可经SC和MS间的MSC（A口）及SGSN（Gb口）来发送。相比较而言，用户往往因占用的空中资源相对较少而对通过Gb口传送短消息更加亲睐。A接口与Gb接口、D接口与Gd接口之间进行短消息的传递与上述情况相似，通过MSC或SGSN由MS选择性发送；其中选择SGSN或MSC来传送发往MS的短消息由HLR根据网络和MS的特性做出的决定。以Gd为接口，经G/I W MSC和SGSN进行连接短消息的中心。
图2-10短消息实体的网络结构
MSC或SGSN接收负责接收MS发出的短消息，然后传送给MS指定的IW-MSC，这一过程需要通过MAP信令处理，最后通过内部协议转发到SC。例如有一条发送给某MS的短消息，而SC会具体地处理由MS发过来的消息，并将其存储在消息库当中。
如果MS要接收来自消息库中的消息，首先需要相连的SC发出的短消息由GMSC来接收，通过由GMSC直到HLR的路径中查找到路由之后，由HLR所指定的SGSN或MSC来接收相应的短消息，在最后的阶段再由MS接收通过MSC或SGSN发送来的短消息。其中Gb口和Gd口涉及SGSN。
②网络和设备中的业务影响
Gd的接口经IWMSC和SGSN所提供，和原有的E接口比较它的信令、功能都一样。Gd的接口增加之后，E的接口信号流量就会因在E的接口上能够输送短消息的信令而直接分流。
2.4 Socket网络编程技术
通常情况下，Socket用来描述端口以及IP地址，它作为通信链中的句柄，也被称为“套接字”。在TCP/IP网络中应用程序通常通过“套接字”向网络发出请求或者应答网络请求。当成功连接时，在应用程序的两端均可以产生一项Socket实例有待操作，之后便需要完成相应的会话[25-26]。套接字在网络连接中都是平等的，没有本质的差别，而且不因其在客户端或者服务器端的不同而产生不同的级别。
从某个方面来讲，Socket与电话插座是非常近似的。下面以某个国家级的电话网作为例子来进行详细的阐述：电话的通话双方可看做是互相通信的两项进程，那么区号就可以视为其网络地址；在区内单位的一个交换机就可以视为一台主机，socket号便是主机分给每个局部用户的号码。可以想象，任一用户在进行通话前，必须首先占用一部电话，这就意味着成功申请了一个socket号码。之后通过拨号向对方呼叫，意味着发出了连接请求（若对方不在相同的区内，理应先拨对方的区号，这就意味着给出了网络的地址）。如果对方在场且处于空闲的状态（即对方可以接受连接请求），双方便可以进行正式的通话，也就表示连接的成功运行。在双方进行通话的过程中，一直存在着信号发送和接受，在这里就是socket数据的发送和接收。类似于通话结束后，通话一方挂断电话，在这里相当socket数据的关闭，连接被撤销。
完整的socket具有一个由操作系统进行分配的唯一编号。其中最重要的一点是，设计socket必须基于服务器/客户的模型，需针对不同的服务器程序和客户需求来设计不同的socket系统。当客户申请某个socket（类似于通话一方实施拨号）之后，系统便随机为其分配一个socket号码；服务器必须具备全局所公认的socket程序，由此一来，任一客户均可向它提出要连接请求以及信息请求（类似于呼叫方具有被呼叫方的号码）。
在设计过程中，必须要使用网络编程，其中频繁涉及到以下一些概念：阻塞（Block）、非阻塞（Unblock）、同步（synchronous）以及异步（asynchronous）、：
同步方式指的是在发送方发送数据之后，不需要接受方的响应，便连续发送接下来的待命数据包。所谓异步方式是指在发送方将一个数据包发送出去后，必须等到接受方做出相应响应，才能够继续发送接下来的数据包。阻塞套接字指的是当执行它所属的网络调用命令时，必须等到成功调用时才能够将其返回，不然的话这个套节字便会一直处于这项网络调用阶段，也就是说被阻塞了。举例说明[27]：Readlin（）方法属于StreamReader类型，在调用处于其网络缓冲区中的相关数据时，若没有数据成功到达，这项Readlin（）方法就会一直停止在调用阶段，必须等到数据成功被读取后，这项函数调用值才能够被返回。相反地，所谓非阻塞套接字指的是在执行网络调用的过程中，无论结果能否成功，都在第一时间将其返回。以相同的例子来做解释：即调用Readlin（）方法来读取属于网络缓冲区中的相关数据时，无论能否读到相应的数据都必须当即返回，不能够一直停止在函数调用阶段。而在Windows相关通信软件的开发中，最常见的方法就是异步型非阻塞套接字，例如以C/S（客户端/服务器）结构为主的软件便是采用了这样的方法。
2.5本章小结
本章首先介绍了与电能计量有关的基本概念，接着深入分析了电子式电能表的电能计量原理，并根据计量原理对常见的几种窃电方式进行研究，从而针对性的提出几点反窃电的措施，譬如集中安装电能表、改进电能表铅封设计、高科技反窃电等。随后分析了GPRS无线通信技术的技术特点和工作原理，介绍了GPRS无线通信的网络结构及业务解决方案。最后简单介绍了Socket网络编程技术特点。
第三章无线反窃电自动抄表系统设计
基于GPRS无线通信的反窃电自动抄表系统，一方面具有反窃电的能力，并将窃电报警信息实时地无线远程发送给监控中心；另一方面将终端电能数据采集，通过GPRS现代传输通讯技术发送到监控中心进行数据处理。本章主要分析、研究整个系统的设计原则，设计需求，系统架构的建立并给出系统的具体实现方案，硬件关键器件的选型及软件平台的选择等。
3.1系统设计原则与步骤
3.1.1系统设计原则
为了安全、准确、可靠、先进、智能、实用、经济、合理地设计反窃电无线远程报警及抄表一体化采集系统，以下设计原则在设计过程中应遵守[28]：
（1）精确性
应采取必要的措施确保数据在系统数据采集、传输、存储及计算等环节上的精确性，这主要是指：
①精确的测量值：监控中心得到的数据与终端采集器采集的数据之间的误差只允许在一个给定的范围内。误差来源于包括采集终端，传输，存储及计算。
②量纲准确性：作为物理测量，应包括数字和量纲两部分。要求系统对存储、计算、应用的数据全部采用ISO标准量纲。
（2）系统的可靠性
作为系统的基本要求，可靠性是指在实际的应用中系统具有抗恶劣工作环境的能力，这主要是要包括以下几方面：
①可靠的系统设计
②坚固且不易损坏的结构
③可靠的电路硬件设计
④可靠的抗干扰软件设计
⑤自保护、自检、自诊断系统故障的设计
⑥合理选择元器件与参数
高度的连续性和完整性是作为电能计量依据的系统数据必须具备的条件之一，所有计量点的电能量数据在任何情况下都要保存好不能丢失，即便发生丢失也有强有力的手段弥补。要采用系统冗余和软件冗余设计，要重试通讯失败。
（3）系统的安全性
必须确保系统数据的安全性，这包括数据采集的安全性和处理中的原始电能量数据没有被修改或删除。应有相应的保护措施保护终端采集器，用电数据要避免被用户非法篡改。还需要特别的安全措施以保证采集器与监制中心的通信链路。
（4）系统的实用性
系统的实用性包括产品的设计开发、生产销售和应用现场等诸多环节，重要性不言而喻，具体来说包括：
①可行的系统生产，装配要求调试，检测便利。
②可行的系统销售，性价比要求高，优于国内外同类系统。
③可行的系统应用，可以在各种现场工作条件下工作，较高的可靠性，简单的实用操作，便捷的维护。
5、系统的开发性
在一个开发的应用平台和开发环境，以及标准的软、硬件接口的条件下，运用国际标准化的、工业标准化的设备及接口，发展包括整个系统和组成部件的不同厂商产品间的相互替代。
6、可发展性
①支持并能动态扩展多种表计规约。
②从居民反窃电一体化系统向大用户系统、变电站监控系统扩展。
③系统处理能力的扩展。
3.1.2系统方案设计步骤
反窃电无线远程报警与抄表一体化采集系统的设计首先应熟悉电能表及相应的电能计量原理、窃电与反窃电的原理，并在此基础上，通过对现有方案的研究，确定本系统的设计方案。具体步骤如下：
（1）选择电能表：根据民用电能表的现状以及电能表的发展趋势，选择一款应用广泛且具有良好市场前景的电能表进行自动抄表的研究。
（2）确定反窃电方案：从电能表的工作原理去研究窃电方式，从而针对各种窃电行为，确定相应的反窃电措施。
（3）选择系统通信方案：反窃电一体化系统的通信信道方案是指监控中心与系统终端采集器的上层通信信道方案。针对不同的要求和不同的客观条件，系统的设计也可以选择不同的通讯方式。
（4）设计系统终端：根据要求，选择相应的控制器、通信模块等，以完成系统终端的设计、开发。
（5）选择软件开发平台：本系统的软件分两部分：系统终端采集器程序和监控中心软件。其中采集器端程序可以选择C、汇编等语言进行编写；监控中心软件运行在抄表主机上，基于Winsocket网络通信技术设计，可选择Visual C++，Delphi，C#等。
3.2无线反窃电系统总体架构
3.2.1系统功能构成
整个系统由采集器、GPRS模块、GPRS无线移动网络信道、SIM卡、多功能电表、监控中心等部分组成，下面分别介绍各个组成部分：
（1）采集器
采集器主要完成反窃电、窃电信号的采集、电表参数设置及电量读取的功能。采集器采用12个电流互感器和3个电压互感器完成反窃电功能，通过I/O口采集窃电信号，参数设置和电量读取是通过向下的RS－485接口与电表进行，远距离的无线数据通信是通过向上的内置GPRS模块与控制中心进行。
（2）模块化的GPRS
无线数据通信的远程模块，采用内置TCP/IP协议处理功能的GPRS模块，同时支持短信息收发模式和GPRS数据传输模式。
（3）GPRS移动网络无线信道
监控中心与采集器之间数据传输是通过GPRS通信网络来完成的。监控中心与采集器通过IP进行互相寻址，建立连接后方能进行数据通信。
（4）用户识别卡
用户的识别卡或被称为SIM卡，其内存储着用户的数据、密钥及鉴权方法，供GSM系统来鉴别用户的身份。用户实现系统连接及信息交换也是通过用户识别卡来进行的。数据传输的任务的完成必须要在GPRS无线模块中插有开通带有被叫数据业务的SIM卡的情况下才行。要想连入GPRS网络，SIM卡必须开通GPRS业务。
（5）多功能电表
本系统所涉及的电能表是指具有RS－485输出接口的全电子式多功能电能表，符合中华人民共和国电力行业标准《多功能电能表通信规约》D/T645-1997。
（6）监控中心
一台装有短消息模块的计算机在连接上Internet之后便可经Socket的网络接口和采集器来进行GPRS的数据传输，通过短消息模块与采集器进行短信息数据传输。
3.2.2系统体系结构
本课题实现的抄表系统分为两个层次。最底层次为反窃电数据采集单元，构成采集单元的是采集器和GPRS模块；数据接收处理单元为最高层次，由同Internet连接的PC监控中心及GSM短信息收发装置构成。采集器－系统的核心装置，是由反窃电电路、窃电信号及电能数据采集控制器模块、内嵌TCP/IP协议的GPRS模块，系统总体框架如图3-1所示：
图3-1系统总体物理模型
连入GPRS网络后，GPRS无线Modem需要与监控中心之间建立连接。当采集器收到监控中心发送的抄表命令之后，它便会根据多功能电能表的相关通信规范，经总线与电能表建立即时的通信联系。GPRS具备内置协议处理器，通过它对存储在电能表中的数据进行相关的处理以及协议封装。该数据被传送GPRS/GSM网络上之后，就可通过诸如ADSL的多种方式传输到各用户相应的控制中心。另外，在无GPRS覆盖的地区，系统信号较差的地区，抄表主机的参数（端口号或者IP地址或）发生改变，网络连接不够通畅的情况下，可选用短消息的方式对GPRS数据的传输作补充。
3.3系统方案设计
由系统总体架构可知，反窃电无线远程报警与抄表一体化采集系统由采集器、GPRS模块、GPRS无线移动网络信道、SIM卡、多功能电表、监控中心等部分组成，是一个硬件、软件相结合的系统。下面就从硬件、软件两方面对该系统进行具体方案设计。
3.3.1系统硬件方案
由下图3-2系统结构简图可知，系统的硬件方案设计主要包括电能表的选型，采集控制器的选型及无线通信模块的选型等，下面将具体介绍各部分最终的方案设计及特点。
图3-2系统结构简图
（1）电能表选型
电能表（电度表）是用来测量某一段时间内所消耗的电能的仪表，从结构原理上可分为感应式电能表、机电一体化电能表和全电子式电能表。感应式电能表已有100多年的生产历史，其工艺成熟，价格低廉，过载能力强，可靠性高，却有不易实现自动化等缺点。机电一体化电能表又称为脉冲电能表，优于感应式电能表的就是可以输出电平脉冲信号，该信号经过整形后就可输入全电子系统，不过其准确等级却没有提高。全电子电能表突出的优点就是灵敏度高，易实现自动化计量，可实现遥测遥控，数据自动分析，便于远方集中抄表。
综上所述，本系统最终选择了电子式三相四线多功能电能表作为反窃电及抄表对象，其主要功能特点为：
①精度高、过载高、可靠性高、功耗低、体积小、重量轻、结构性能好。
②为防范因交流电源和内部备用电源均失压所导致的任何数据的丢失，采用电能表专用集成电路、不挥发性存储器、以及多种硬件、软件抗干扰措施。
③任意组合显示和存储可通过有功双向、正弦式无功四象限分时电能计量来实现，另外还有几十种关于三相实时功率、电压、电流、功率因数、最大需量、缺相、电压合格率等的数据。
④配置的正向、反向有功、四象限无功等六路脉冲端口的表计符合测试和负荷控制远动终端对表计输出脉冲的需求。
⑤远传记录的电能量数据和失压记录数据可通过具有标准RS485接口的电表进行，电表包含的通讯协议和数据结构与DL/T645-1997标准一致。
⑥设置参数的方式包括任选手持电脑红外方式、RS485接口、国际标准IC卡等。
鉴于工业系统的GPRS数据传输模块种类繁多，下面对其中主要的一些产品进行对比，这些产品主要包括西门子的MC系列、摩托罗拉的G18和G20，Wavecom公司的产品以及Sony/Ericsson公司的GR47系列等。
⑦可按照用户要求加装无线抄表功能，以便解决反窃电改造和配变计量等高处装表的抄表问题。
（2）采集控制器选型
XMicrochip公司推出的PIC系列单片机，与其他单片机相比，在以下几方面有其独有的特点[29]。首先，PIC系列单片机的CPU采用RISC（精简指令集）结构嵌入式的微控制器，其运行速度较快，工作的电压较低，功耗较低；第二，输入输出的直接驱动性较大，它的I/O口拉灌电流可达到25mA，可直接驱动LED和低价位OTP等；再者，PIC系列单片机采用了Harvard双总线结构，引入双总线和两级指令流水结构。PIC系列8位单片机具有指令少（仅有三十几条指令），执行速度快，价格低廉等优点。综合以上特点，本系统终端采集器的核心控制芯片最终选择了PIC18F6620。
PIC18F6620单片机的具体功能特性为：
①高性能RISC结构的CPU
②最大拉电流/灌电流可达25mA
③高达4KB的数据存储器
④高达10MIPS执行速度
⑤16为宽指令，8位宽数据通道
⑥3个外部中断引脚
⑦8×8单周期硬件乘法器
⑧4个定时器
⑨有2种工作方式的主同步串行通信（MSSP）：SPI/I2C
（3）无线通信模块选型
截止至今，GPRS数据的传输模块在工业系统上的应用较多，其中包含Sony/Ericsson的GR47系列、Wavecom的产品、摩托罗拉的G20和G18系列以及西门子的MC系列等等。下面对这些产品进行一下对比[30-33]：
①MC35i（西门子）
采用紧凑型设计的MC35i是GSM/GPRS双模模块的新一代代表，与上一代的MC3产品基本兼容，同时提供给你用户的内嵌型GPRS无线连接操作简单。
优点：较小的体积和广泛的应用。
缺点：TCP/IP协议无集成。
②G18和G20（摩托罗拉）
G20具备集成型的IP/TCP协议，但是价格比G18要高；G18是GPRS的通信模块，具备优越的性能以及较强的适用性，彻底地解决了GPRS的无线通信及数据性传输终端的成本问题以及协议瓶颈，所以获得了包含遥测遥控系统、监控系统、GPS/GSM的卫星导航、GPRS的无线上网、短信中心等多种GPRS在无线通信和数据化传输产品方面上的应用。
优点：采用三频的模式，具有很高的适用性，有多种配置供选择。
缺点：较大的体积、较高的价格。
（3）Q2406（Wavecom）
Wavecom GSM调制解调器具有话音、短消息、数据及传真传送等功能，是Wavecom公司的通信产品。精细的WISMO Quik可以把所有组件配置在只有3.9毫米厚度的模块的一向，而全重仅为11克。Q2406在个人数码助理及手机等底板厚度具决定性的产品上非常适用。
优点：广泛的应用空间其合适的价位。
缺点：TCP/IP协议无集成。
优点：集成TCP/IP协议，开放内部CPU资源
缺点：价格偏高
（4）Sony/Ericsson公司的GR47
GR47由Sony/Ericsson公司推出，内嵌有TCP/IP协议的GSM/GPRS模块，可支持语音、数据、传真等多种功能。与其他无线Modem相比较而言，其最大的优势在于它具有TCP/IP协议栈功能及内部CPU资源的可开放性，使得用户研发GPRS产品的周期得到大幅度的缩短。而同时-30度到+75度的宽幅工作温度范围也使得GR47可以满足大多数客户的应用要求。
优点：它具备IP/TCP协议栈的功能以及内部的CPU资源具有可开放性，能使用户
缺点：价格偏高
诸如西门子公司的普通MC35i等GPRS模块由于没有内嵌TCP/IP协议栈就会有很大的使用局限性，因此需要TCP/IP提供支持，即需要将TCP/IP嵌入到正在所用的GPRS的模块上位机的单片机系统内。这种冗杂的工作，有的时候不但超出了应用自身的工作量，还需高要求含量的系统资源。
我们从性能方面考虑选择了Sony/Ericsson公司的GR47模块作为本设计的GPRS模块。
GR47是Sony/Ericsson公司推出的一款内嵌TCP/IP协议的GSM/GPRS模块，可支持语音、数据、传真、短消息和WAP等功能[36][37][38]。
3.3.2系统软件方案
监控中心软件是运行在抄表主机上的电量信息管理系统，实现的功能主要有：
（1）具有自动监测主机的IP地址的功能；
（2）可指示监控中心软件的工作状态；
（3）可显示数据采集终端的状态，包括运行状态、ID编号、安装地址、注册日期等；
（4）可查询数据采集终端的状态，是否有人窃电、通信是否正常等；
（5）具有设置黑名单用户（窃电怀疑对象）的功能；
（6）可随时抄写电能表的数据，并实时显示，包括ID编号，发送时间，电表数据等；
（7）可定时抄写电能表的数据，并实时显示，包括ID编号，发送时间，电表数据等；
（8）具有自动保存接收到的信息的功能；
（9）可根据用户的要求为用户设定使用权限；
（10）具有接收到窃电信号能报警的功能；
目前，市场上能完成上述功能的软件开发工具较多，如Visual Basic，Visual C++，Visual C#，Delphi等。通过分析和比较，C#以简单、现代、面向对象、安全、兼容、灵活等优点，为用户快速设计自己的软件提供了最佳环境。
C#语言是给那些愿意牺牲C++一点底层功能的企业开发人员为获得更方便和更产品化而创造的。它从C和C++演变而来，具有现代、简单、面向对象和类型安全等特点。C#语言在借鉴C和C++许多东西的同时也与它们之间保持着巨大的差异，比如在一些诸如名字空间、类、方法和异常处理等特定领域中就是如此。C#在诸如垃圾收集、类型安全、版本控制等方面为用户带来了巨大的便利，而其自身仅有的缺陷就是代码操作默认需为安全类型且不允许指针。
本系统的监控中心软件运行在控制中心的主机上，基于Winsocket网络通信技术设计，采用多线程技术开发。开发工具为Visual studio 2005。
3.4本章小结
本章从系统设计原则出发，根据电能表及相应的电能计量原理、窃电与反窃电的原理，给出本系统的方案设计步骤及系统总体架构，得出该系统由采集器、GPRS模块、GPRS无线移动网络信道、SIM卡、多功能电表、监控中心等部分组成。最后从硬件、软件两方面对该系统进行具体方案设计，主要包括电能表的选型，采集控制器的选型，无线通信模块的选型及监控中心软件平台选型等。
第四章终端采集器的硬件设计
终端采集器的功能主要是在反电能盗窃的同时对电能数据进行必要的采集、处理、存储、传输等，一般在变电站、发电厂、大用户及关口计算点等地方需要安装。通过对接各种类型的智能数字电表来获得数据，以达到处理和监视电能量数据的目的。本章首先介绍采集器的主要功能和指标以及硬件系统组成，给出硬件的抗干扰措施。
4.1采集器功能及硬件组成
终端采集器一般安装在不同的场合，有的甚至在没有网络通道的地方，但还是需要通过对接各种类型的智能数字电表来获得数据，以达到处理和监视电能量数据的目的。下面具体介绍采集器实现的功能。
（1）反窃电的能力：采用12个电流互感器和3个电压互感器在用户的高压侧和低压电能表侧同时采集信号，对信号进行比较来判断用户是否窃电。
（2）实时远程报警：当单片机的I/O口检测到窃电信号时，采集器控制GPRS无线模块经由GPRS/GSM网络实时的将窃电信息发送给控制中心。
（3）数据传输的两种模式：经由GSM网络发送的短消息是通过远端抄表主机串口所接的GSM短消息终端完成的、经由GPRS网络传输的透明数据是通过采集器控制GPRS无线模块进行的。
（4）电压、电流、有功无功功率、总有功电表读数、正反向无功电表读数、正反向最大需量读数等可通过现场用户表数据进行随机和定时采集。电表按照设定时间定期抄录，所抄数据按照一定的顺序于大容量数据存储器中存放，并以短信方式定时发送到抄表主机。任意时刻的实时电量数据均可通过随机抄收。
（5）使诸如出现设备异常或事故（保险熔断、负荷异动、缺相等）的负荷监测便成为了可能，抄表主机和供电管理人员也可通过自动发送的短信形式被告知以便尽快排除故障。
（6）历史数据可通过具有掉电保护的大容量存储电路进行定时保存。
为了保证在现场发生窃电事故时能实时检测到窃电信号，现场单元需要设计外部感应电路。为了存储大量的抄表数据，现场单元需要设计较大的数据存储器。基于这种思想，设计的采集器的结构框图如图4-1所示。
从采集器的框架结构图可以看出，采集器是基于单片机的核心控制去协调全部的现场工作；所有的计量数据都通经电能表来提供；
感应现场的情况变化可以经由感应电路来获得，模块的相关工作能随时地按照变化情况来启动；通信模块作为现场的单元，可与GPRS的网络通信工具进行连接，即可收发短消息以及发送GPRS数据；256KB的RAM（数据存储器）用来存储抄表数据。图4-1采集器结构框图
图4-1采集器结构框图
4.2反窃电信号检测电路设计
在用户的高压侧和低压电能表侧同时采集信号。利用采集器内的CT在高压侧采集用户用电电流的真实信号，与在用户低压电能表侧采集的电能表记录的用户用电信号进行比较来判断用户是否窃电。
反窃电电路可对以下窃电方式实现有效防止：
（1）断开/短接/交叉CT二次出线；
（2）CT一次线绕开CT/短接CT一次线；
（3）更换大变比的CT；
（4）使用大电流倒表器；
（5）使用高电压倒表器；
（6）使用强磁体窃电；
（7）由变压器次极到计量箱间的窃电；
（8）切断电度表任一相火线；
（9）切断监测信号线；
在以上窃电情况发生时，电能表还能正常计量。反窃电信号采集具体电路见附录图一。当窃电发生，对窃电信号进行识别后立即将窃电信号通过无线发送到监测中心和指定的手机上，并启动停窃查询子程序。窃电信号处理的流程如图4-2所示：
图4-2窃电信号处理流程图
4.3 RS-485与PIC单片机的接口设计
接口电路RS-485所包括的主要功能[34]有：通过“发送器”将发送信号TX（采集器）转换成差分信号（通讯网络），也可以通过“接收器”将差分信号（通讯网络）转换为RX信号（采集器）。但是不管如何变化，RS-485收发器的工作状态在任一时刻只能够处于“接收”或“发送”两种模式中一种。有鉴于此，再增加一个收/发逻辑控制电路到RS-485接口电路中就变得极为必要（图4-3所示）。图4-3 RS485接口电路图
SP485R芯片的RO引脚和DI引脚分别通过RXD和TXD直接连接微处理器的标准串行口[35]。SP485R芯片的发送器/接收器使能直接受控于由微处理器输出的R/D信号：R/D信号为“1/0”，则芯片SP485R的发送器有效/禁止，接收器禁止/有效，微处理器既可以发送数据字节给RS-485总线，也可以接收RS-485总线发送来的数据字节。电路中的SP485R芯片在任一时刻只能处于要么“接收器”工作状态，要么“发送器”工作状态。无连接的SP485R芯片要保持空闲状态需要通过上拉电阻R7（连接至A引脚）和下拉电阻R8（连接至B引脚）来实现，这样提供的网络失效保护可以牢固RS-485节点与网络的连接。如果微处理器80C51芯片的UART串口连接的是SP485R，则不需要将SP485R芯片的RO引脚上拉；同时可以根据实际情况需要确定在RO引脚增加1个大约10K的上拉电阻的可能性。
4.4 MCU振荡与复位电路
系统中单片机PIC18F6620需要设置人工复位按钮开关，以便在单片机运行到我们不希望的状态下或者死锁的情况下，利用人工复位按钮开关强迫使单片机复位，重新开始运行[36-37]。外接复位开关可以和外接延时复位电路可以统筹考虑，将两者有机的融合在一起。电路连接方法如图4-4所示。
当单片机供电电源电压VDD上升到一定值时，即产生一个上电复位（POR）脉冲。为了利用POR电路特性，可以直接或通过一个电阻把MCLR引脚与电源VDD相连。这样可以节省通常用于建立上电复位延时所需的外部RC组件。
当单片机芯片进入正常工作时，单片机的工作参数（电压、温度等）必须满足工作条件要求。如果这些条件不满足，单片机还保持在复位状态，直到条件满足为止。
图4-4 MCU振荡与复位电路
4.5电源设计
民用电能表一般取用单相220V作电源，而系统的电子器件一般都工作在5V直流的电压环境下，因此，电源电路就是将220V交流电压经过一系列降压、整流、滤波、稳压等处理后得到5V直流电压[39-40]。事实证明，电源的好坏将直接影响系统能否稳定工作，故该5V直流电源一要稳定，二要干扰少。本系统设计的工作电源如下图4-5所示：
图4-5电源模块接口电路
在电源的入口220V交流端接有VR101压敏电阻，该电阻阻值为20K，可耐压420V。当交流电路中因雷击或其他原因产生超过压敏电阻额定耐压值的瞬间浪涌电压时，压敏电阻的阻值就几乎为零，像短路一般，这样高压就不会跨过变压器窜入低压电路，从而保护了系统的安全。在交流端还接有0.47uF/275V的电解电容，起到滤除高次谐波的作用。经过变压器降压得到交流~12V，先通过两个电感滤波再经BR102全桥整流，得到直流+14.4V（12*1.2）。然后由电容滤波得到+12V，再经过电压转换芯片分别得到5V和3.8V电压。
4.6接口电路设计
4.6.1 GR47与PIC单片机的接口设计
3个串口分布在GR47的外部，具有AT指令通道或程序下载功能的是串口1，主要用于调试程序的是串口2，作为通用232口连接其它外部设备的是串口3，除此之外I2C、SPI总线和8根I/O线也包括在GR47。GR47模块的工作模式至少有两种，其一称为内部控制器方式，利用内嵌于模块的CPU和系统开放资源下载应用程序到模块中，模块内部控制器中是脚本运行，运行过程中数据从模块中发送、接收并获得处理；其二称为外部控制器方式，外挂处理器对嵌入到用户系统中使用的模块进行操作控制，而外部微控制器中是脚本在运行。我们可以看到这么一个典型的事例[40-41]：一个微控制器和GR47模块被结合起来，GR47接收来自从微处理器（通过UART1）的AT指令。
本课题中采用GR47外部控制器方式，从单片机通过UART1向GR47发送AT指令，如下图4-6所示：
由于单片机电源电压为5V，而GPRS模块的电源电压为3.8V，故需要通过电平转换电路将两者连接。单片机还可以用一个I/O接口控制GPRS模块的开关引脚实现GPRS模块的自动开关机，通过UART1向GR47发送AT指令。
图4-6 GR47与单片机接口电路
4.6.2 SIM卡接口电路
GR47必须跟SIM卡配合使用才能完成数据传输的任务。GR47有专门的SIM卡接口，用于扩展SIM卡[42]。SIM卡的另一个名称叫做用户身份识别卡。只有装上此卡的GSM数字移动电话机才能使用。它可以把数字移动电话客户的信息、加密的密钥等内容存储在一电脑芯片上，GSM网络也可利用SIM卡鉴别客户身份，SIM卡的使用还可在客户通话时的语音信息进行应用，这样做就使得并机及通话被窃听的行为可以有效地进行阻止。一般情况下是根据GSM国际化的标准及规范进行制作SIM卡的，目的便是可靠地保障客户的正常化通信[43]。
SIM卡为包含微处理器的小型芯片卡，它含有有五个模块，同时每一个模块对应着一个功能：串行性的通信单元、数据化存储器EEPROM（128–256kbit）、工作性存储器RAM（6–16kbit）、程序化的存储器ROM（3–8kbit）以及微处理器CPU（8位）。SIM卡可经卡面上的铜制接口进行连接卡内的逻辑电路及移动终端，SIM卡的芯片包含八个触点，而一般地同移动设备的连接需六个触点，具体的电路连接见4-7。
图4-7 SIM卡接口电路
4.7硬件抗干扰措施
在智能化仪器仪表领域深入而又广泛地应用单片机虽然使生产效率得到了有效提高，使工作条件得到大幅的改善，使控制质量与经济效益得到极大的提高；但是作为其应用必须要考虑的一个问题，即可靠性、安全性，就会因为比较恶劣和复杂的系统工作环境而变得非常突出。控制误差会因为干扰而不断加大，不仅会造成系统失灵，甚至会造成巨大的损失。
抗干扰一直是现场单元设计时的一个重要问题，而现场单元设计是根据GPRS网络的反窃电无线远程报警及抄表一体化采集系统来进行的；由于现场单元所处的电力计量柜往往受到十分严重的强电干扰，因此作为衡量整个系统可靠性的重要指标，现场单元的抗干扰性能就必须要得到足够的重视。考虑到系统硬件抗干扰能力的提高程度，设计中采用的抗干扰措施主要有[44-45]：
（1）出于对现场单元各个芯片可靠性的考虑，为了预防芯片的正常工作时尖峰电流的影响，往往在设计时将0.1μ的去耦合电容并联在每个芯片的电源与地之间；并且去耦合电容在制作PCB板时会被尽可能安排到靠近相应的芯片的位置。
（2）设计时通过10千欧的上拉电阻将地址/数据总线与电源相连是为了使总线的驱动能力和信号传输的可靠性得到有效提高，以便增强对电磁的抗干扰能力；同时通过10千欧的上来电阻将SMBus接口、外部中断引脚等均与电源相连。
（3）去除藕连设计：数字系统中会经常产生和传递由一个基波和许多高次谐波所组成的各种脉冲信号波形。其中很高的高次谐波会在脉冲信号边沿很陡时产生，此时包括PCB线迹、元器件及连接物等任何一个与之相连的电子元件都可成为辐射天线；同时高频噪声干扰也可通过辐射或电容祸合被相邻的线迹、元器件所接收。数字集成电路运行的电源电流瞬变噪声是数字系统中最主要的数字噪声，因此必须要先把电源去耦设计解决。一般采取的去祸措施是指在电源和地端并接去祸电容来吸收这个尖峰瞬变电流，如果不采取相应的去祸措施就造成会电磁对系统的干扰，去祸电容的容值一般为0.01 u F。由于瞬变电流在总线切换时产生而且一般很大，加之一些高频噪声也会通过电源被引入，因此对于一个数字系统，需要一个并接于数字系统电源入口处的电容（10～10011 u F）来进一步去藕。
所有的输入输出端可以在信号输入的情况下采用LC电路去祸，这一点对无屏蔽的输入输出线尤为重要。RC低通滤波器在信号线上的使用会减少带宽。例如，可以一个小电容（如47pF）并联在放大器、比较器的输入端与地之间去藕。滤去高频噪声可以加一个RC低通滤波器在传感器小信号输入到模数转换器CS5531之前。
（4）为了保证可靠的通信和基于对安装在强电场干扰计量柜中的现场单元的考虑，不锈钢外壳封装的通信模块往往被应用到设计中，同时将外置的GSC天线用来增强无线信号的接收能力；而设计时将整个现场单元装在屏蔽外来干扰的接地铝壳中则是为了降低对现场单元工作可靠性的强电场干扰影响。
4.8本章小结
在变电站、发电厂、大用户及关口计量点往往会安装终端采集器，一方面是为了反窃电，另一方面是针对电能数据的采集、处理、存储、传输等。本章首先涉及的是针对采集器主要功能和指标及硬件系统组成的介绍，其次具体介绍主要组成部分的硬件接口电路，如RS-485与PIC单片机的接口设计、MCU振荡与复位电路等，并同时给出单片机抄表软件程序设计，最后介绍软硬件的抗干扰措施。
第五章监控中心软件设计
中心主机上的信息管理系统中运行的是监控中心软件，采集器在接受来自Socket套接字所发送的命令后，监控中心软件基于Winsock网络通信技术设计的原理处理并显示返回数据[46]。本章首先就监控中心软件开发平台及开发语言做简要介绍，随后给出软件应有的功能及设计流程，最后介绍系统测试过程，结合系统开发过程中遇到的实际问题，介绍相应的解决办法。
5.1软件开发平台及工具
监控中心软件的体系结构采用的C/S体系结构，包括三个线程，进行用户界面输入、显示，GPRS和短消息数据发送，数据管理以及辅助线程的启动和停止等的是主线程；实施在指定端口监听和接收GPRS数据是辅助线程1；而处理短消息的识别、接收和存储的则是辅助线程2。
本系统的上层软件采用Visual Studio2005作为开发平台，C#为开发语言。模块化软件设计所采用主要的思想，其中包括设置系统、采集处理保存数据、窃电报警及权限管理等[47-48]。
Visual Studio2005是微软公司开发可视化的集成性的开发性工具，属于Visual Studio当中功能最为强大、代码效率最为高的开发性工具，在开发通信、设备接口、系统程序等相关的应用程序中，它的优势便是其它开发性工具不能比拟的。
下面具体介绍如何用C#实现托管Socket。
Visual C＃与Visual C＋＋的区别之一就是不同于Visual C＋＋，Visual C＃没有自身类库。Visual C＃的类库是一个公用的类库——.Net FrameWork SDK，是由.Net框架为所有开发.Net平台程序语言提供的。Visual C＃是通过使用.Net FrameWork SDK中所提供的二个命名空间“System.Net.Sockets”和“System.Net”来实现其主要网络功能的[49]。而命名空间“System.Net.Sockets”中的Socket类是用来实现Socket的。Visual C＃要实现Socket的托管版本可以通过创建Socket类的实例来完成。可以将网络中指定的终结点通过在Visual C＃中创建Socket实例的Bind方法绑定，也可以向指定的终结点通过其Connect方法建立连接。创建完毕的连接就可以将数据通过其Send或SendTo方法发送到Socket，同样可以将数据从Socket中通过其Receive或ReceiveFrom的方法进行读取。使用完Socket后，通过Shutdown和Close的方法分别将Socket禁用和关闭[50]。
5.2软件功能
监控中心软件包含三个线程，实施用户界面的显示、输入，短消息数据和GPRS的发送管理以及辅助线程的启动停止等的是主线程。承担在接收GPRS的数据以及指定端口的监听为辅助线程1。辅助线程2则为存储、接收和识别短消息的。
模块化的思想贯穿整个软件设计始终，包括系统设置、数据采集处理保存、窃电报警及权限管理等多个方面。
（1）系统设置功能
①可自动监测主机的IP地址；
②可设置采集器的ID编号；
③可设置终端用户的信息，包括安装地址、注册日期等；
④可设置重点黑名单用户（窃电怀疑对象）；
⑤可指示监控中心软件的工作状态；
（2）数据采集功能：
①可随时抄写电能表的数据；
②可定时抄写电能表的数据；
③可查询数据采集终端的状态，是否有人窃电、通信是否正常等；
（3）数据处理功能：
①可处理接收到的数据，并将数据分类显示；
②可显示数据采集终端的状态，包括运行状态、ID编号、安装地址、注册日期等；
（4）窃电报警功能：
若接收到窃电信号，可发出报警信号；
（5）数据保存功能：
具有自动保存接收到的信息的功能；
（6）权限管理功能：
可根据用户的要求为用户设定使用权限；
5.3软件设计流程
上层软件可分为三大线程[51][52]，其中，主线程的功能是用户界面的显示及输入，发送短消息数据及GPRS，管理数据以及启动和停止辅助性线程。辅助线程1用来负责指定端口的监听及GPRS数据的接收。辅助线程2则用来负责存储、接收和识别短消息。如图5-1.
图5-1软件主线程设计流程图
图5-2辅助线程1流程图
图5-3辅助线程2流程图
图5-1是设计主线程的流程图，主要用来负责显示、输入用户界面，发送短消息数据和GPRS，管理数据以及启动和停止辅助线程。如图5-2所示为设计辅助线程1的流程图，用来负责指定端口的监听及GPRS数据的接收。如图5-3所示为设计辅助线程2的流程图，用来负责存储、接收和识别短消息。
5.4接口软件设计
5.4.1 RS-485与PIC18F6620接口软件设计
RS-485与PIC18F6620的软件通信是通过PIC18F6620的USART2口来通信的，读取电能表计量的有功功率，无功功率等。电表系统的通讯协议采用多功能电能表通讯规约（DL/T645-1997），这是一个在RS-485网络中实现应用的行业标准[40]。
1、通讯字节格式
0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 P 1
起始位0 8位数据D0～D7偶校验位停止位1
传送方向从低到高位，一个起始位、一个停止位、一个偶校验位、8位数据位，总共11位。
2、通讯帧格式
帧起始符（68H）地址域（A0~A5）帧起始符（68H）命令码（C）数据长度（L）数据域（DATA）校验码（CS）结束符（16H）
地址域A0～A5：当地址位999999999999H时，为广播地址，同时当从控制器接收到一帧数据时，地址域相同时应响应命令，取得总线控制权，当响应命令之后，应把总线控制权归还给主控器。
命令码：执行操作的依据。
校验码：帧开始各个字节二进制算术和，不计溢出值。
前导字节：在发送信息之前，发送1个或多个字节FEH，以唤醒接收方。
数据域：发送时数据加33H，接收时数据减33H。
其中，整个通讯程序分为2个部分：数据接收部分、数据发送部分，如下图5-4，5-5所示。
图5-4数据接收流程图
图5-5数据发送流程图
5.4.2接口软件设计
本课题中采用GR47外部控制器方式，从单片机通过UART1向GR47发送AT指令。该系统主要采用SMS短消息与GPRS二种数据传输模式进行远距离无线数据传输，下面具体介绍这二种数据传输模式的流程及常用的AT命令。
（1）发送短消息流程
本系统中，因发送的内容为英文字母数字以及常用的一些符号，故采用文本模式发送短信。举例来说：譬如我们要发送英文字符串HAPPY NEW YEAR到号码为139********的手机上，我们可以通过如下几步完成：
AT+CMGF=1
AT+CMGS=”139********”
等待模块出现输入SMS的提示符号“>”后延时200ms，在“>”后面直接文本信息HAPPY NEW YEAR，然后按下Ctrl+Z即可。下图5-6为发送短消息流程图。
图5-6发送短消息流程图
（2）发送GPRS数据包流程
GPRS是一项高速数据处理的科技，以分组交换技术为基础，通过GPRS网络行各种高速数据业务。本系统中，使用GR47模块通过GPRS网络对Internet中的个站点进行访问，并进行数据传输，其具体步骤如下：
①设置PDP；
AT+CGDCONT=1，"IP"，"CMNET"（回车）
返回：OK，说明设置成功；
②激活IP（GPRS网络内分配的IP）
AT*E2IPA=1，1（回车）
返回：OK，说明成功；此时您如有兴趣可以查看一下该IP：用命令AT*E2IPI=0（回车），如成功就会返回该IP。
③在上两步成功的基础上就可以建立TCP或UDP连接了。
AT*E2IPO=1，"IP"，端口号；
比如现在我们可以连接到清华的BBS上面；
AT*E2IPO=1，"166.111.8.238"，23（23为其TCP端口号;）
返回：CONNECT说明连接成功；说明进入数据状态。
图5-7发送GPRS数据包流程图
下面详细介绍开发过程中经常用到的AT命令。
（1）短信常用AT命令介绍
①设置短信发送模式：AT+CMGF
发送：AT+CMGF=1//是按TEXT方式发送短信
返回：OK
说明：模块发送短信的方式有两种，一种TEXT方式，一种PDU方式。
②新短信到达提示方式：AT+CNMI
发送：AT+CNMI=3，1，2，0，0//短信到达后，保存到设置的区域，并提示保存位置
返回：OK
发送：AT+CNMI=3，2，2，0，0//短信到达后，不做保存，立即显示到串口
返回：OK
③发送短信，命令为AT+CMGS
发送：AT+CMGS＝”139********”//向号码为139********的手机发送短信
返回：〉//模块返回值
说明：AT+CMGS＝”139********”的有效返回值是“〉”，在收到这个返回值后就可以输入想要发送的内容，内容输入完成之后要输入键盘的”Ctrl+Z”，作为发送完成的标志，此时又有两种可能的返回值：+CMGS：1说明发送成功（１是发送成功的返回参数）；+CMS ERROR：<err>说明发送失败
④删除短信，命令为AT+CMGD
⑤列出短信，命令为AT+CMGL
（2）GPRS通信时常用的AT命令
①查询APN是否设置正确，命令为AT+CGDCONT
发送：AT+CGDCONT？
返回：+CGDCONT：N，”IP”，”CMNET”，””，0，0//N=1~10
OK
②激活IP，登陆GPRS网络，命令为AT*E2IPA
发送：AT*E2IPA=1，N//N=1~10
返回：OK
说明：返回OK后说明模块已经与GPRS网络连接了，这个时候模块就会有
自己的IP地址。查询自己的IP地址可以使用AT*E2IPA=0查询自己的IP地址。这个IP地址是GPRS网络内自己的IP地址，不是公网的IP地址，所以返回一般为“*E2IP：10.XX.XX.XXX”。
注意：在信号不好的地方，这条命令的返回时间会比较长，建议设置等待时间为10秒。
③建立TCP/UDP连接，进入数传状态，命令为AT*E2IPO
发送：AT*E2IPO=1，“中心IP地址”，中心端口号，本机端口号，强制退出时间
返回：CONNECT
说明：第一个参数为1时，是TCP连接；为0时是UDP连接
第二个参数为中心的IP地址，必须为公网的IP地址，如果使用动态域名解析要用AT*E2IPRH解析出域名的地址，如：
AT*E2UPRH=www.google.co.uk
*E2IPRH：123.123.123.123
OK
第三个参数为中心的端口号
第四个参数为本机端口号
第五个参数为程序设定强制退出时间，在信号不好或者GPRS网络比较繁忙的时候，这条命令的返回时间会比较长，建议设置强制退出时间大于60秒。
④关闭TCP/UDP连接，命令为AT*E2IPC
发送：AT*E2IPC
返回：OK
⑤退出GPRS网络，命令为AT*E2IPA
发送：AT*E2IPA=0，N//N=1~10
5.5软件抗干扰措施
（1）指令冗余技术。
人为在关键的地方插入某些比如NOP的单字节化指令，或者重新写入有效的单字节化指令的抗干扰软件措施被称做指令冗余化技术。这项技术可迅速地把没以规定的流程来执行的程序接入到正轨，进而有效地提高程序的抗干扰性［53］。本课题中涉及的指令冗余技术主要表现在：
①某些关键性的双字节指令以及3字节指令后来保证不拆散后续的指令。
②将两个65条的NOP指令插到能决定程序流向的相关指令（如RET、LCALL RETI、、LJMP等）中以及某些对于系统的工作状态起到重要性作用的相关指令（比如SETB EA等）前，确保在受干扰的时候，程序能够迅速地纳入到正轨中来，并得以正确地执行。
③把这些相关指令重写在能决定程序流向的相关指令（比如RETI、RET等）中以及一些对于系统的工作状态起着重要作用的指令（比如SETB EA等）之后，以确保正确执行这些指令。
（2）看门狗技术
在主程序中开放单片机的看门狗电路是现场单元为了防止程序由于陷入死循环带来的不良后果而采取的措施，并且主程序循环一次后看门狗就清零一次。这样通过看门狗电路的溢出，可以使现场单元在因为程序陷入死循环而不能及时使看门狗清零的情况下得到复位；之后程序可按正常步骤从头开始执行，避免了程序的死循环。
（3）软件陷阱法
所谓软件陷阱法指的是：用某种跳转引导指令把位于控制系统中未经使用的空间填满，将其作为软件的特定“陷阱”，来捕获“飞掉”的程序，并强行由一专用来处理错误的程序执行相关的处理命令，来恢复并维护系统的正常运行。通常情况下，还要额外在引导指令的前端设置几条空操作的指令，以提高相关已飞程序的捕获率。
5.6本章小结
作为监控中心的通信管理系统，监控中心软件根据Winsock的相关通信技术进行设计，经由Socket套接字发送命令至采集器，随之对返回数据进行显示及处理。同时，该软件可随时监测到抄表主机的IP地址的变化，而且还支持短信息方式。能够保证它正常运行的条件是运行主机必须具备公网IP地址而且保证一直接有因特网，另外，确保对计算机的端口没有任何限制，并没有执行任意的网关程序。因此，必须将系统的开发环节和调试环节有机地结合起来是，它们相辅相成，缺一不可。
第六章系统运行情况与测试
6.1系统测试及运行情况
作为相辅相成的两个环节，本章首先介绍的是系统的调试过程，然后结合实际问题，介绍相应的解决办法。
6.1.1 GPRS连接的测试
（1）服务器端监听程序的编制
首先打开未被占用的一个端口，并用C#在具有固定IP的一台计算机上编制一个Socket监听程序。
（2）实现客户机端GPRS的连接
在开发系统的初期使用的是由索尼公司公司生产GR47的GPRS模块。该GPRS模块操作比较简单，拥有GR47内嵌模块和外围电路，可以通过超级终端进行控制，并使用命令行进行操作的，下面是进行GPRS上网的基本步骤[52-53]。
①AT+CGDCONT=1，“IP”，“CMNET”：使得PDP的上下文得以建立。
②AT*E2IPA=1，1：IP的连接为存储在PDP的上下文所激活。
③AT*E2IPI=0：返回当前模块的IP状态。返回*E2IPI：10.123.12.234（分配于模块中的IP）。
④AT*E2IPO=1，“211.69.207.28”，1024：打开某个TCP连接之后，它的IP地址及端口号同服务器的端设置是相匹配的。IP的连接被激活之后便经返回Connect，进入到在线数据的模式，再经串口型输入进来的用户数据方可直接传输到服务器上。
⑤AT*E2IPC：当前被打开的IP连接程序被关闭。应当注意的是当没有通过AT*E2IPC来关闭IP的连接前，若一旦建立起相关的连接，那么不管是处在命令的方式还是数据的方式
调试过程中编制的测试程序的界面图见图6-1所示。
经过实际试验的测试，本系统不仅能准确地读取电子式电能表的数据，还能通过GPRS网络将电能数据包实时的发送给监控中心，并实时显示。
图6-1GPRS无线远程通讯测试结果
在进行GPRS事件格式表示线路的运行状态码，如下表6-1。
表6-1事件代表
事件代码线路运行状态监视和处理结果
三相电压和相序均正确，并均有正常电流（0.8A-5A）和电流极性仅电源指示灯亮，不计时、不报警，正常状态，液晶显示“GOOD”。
三相电压和相序均正确，A、B、C三相均无电流仅电源指示灯亮，不计时、不报警，停电检修状态，液晶显示“GOOD”。
02H任意相电压为零或TP断路电压指示灯和项序指示灯亮、记录时间（UX），1分钟后报警、显示“WRONG”、输出开关量。
03H任意相电压降低到78%士2V电压指示灯和项序指示灯亮、记录时间（UX），1分钟后报警、显示“WRONG”、输出开关量。
04H任意两个电压相序发生交换相序指示灯亮、记录时间（U*），1分钟后报警、显示“WRONG”、输出开关量。
05H某相TC发生短路，其它项正常用电（≥2A）电流指示灯亮、记录时间（lX），1分钟后报警、显示“WRONG”、输出开关量。
06H某相TC发生断路，其它项正常用电（≥2A）电流指示灯亮、记录时间（lX），1分钟后报警、显示“WRONG”、输出开关量。
07H A、B、C三相电流均<0.8A电流指示灯亮并记录时间（用ix表示，为参考量）；1分钟后显示“WRONG”。
08H某相无电流，其它项小电流（0.8A-1.8A）电流指示灯亮并记录时间（用ix表示，为参考量）；1分钟后显示“WRONG”。
09H A、B、C三相电流任意两相发生交换（三相电流均>0.8A）两极性指示灯亮、记录时间（I*）；1分钟后显示“WRONG”。
0AH A、B、C三相电流任意线发生交换（三相电流均>0.8A）极性指示灯亮、记录时间（I*）；1分钟后显示“WRONG”。
0BH停电后再上电，电压、电流、相序和极性以前有记录或报警液晶显示“WRONG”或报警（有报警时），再发生错误可累计记录。
6.1.2短消息终端的测试
短消息终端的调试需要在终端采集器与监控中心各配一个GPRS模块，下面简要介绍一下调试过程中常用的AT命令
下面简单地介绍调试中常使用的AT相关命令
（1）AT+CSCA?：返回短消息的服务中心地址。
（2）AT+CMGF=0：设定短消息的模式PDU。
（3）AT+CNMA=?：设置短消息来到之后的提示信息。
（4）AT+CNMI=3，1，0，0，1：设置短消息的接收模式。
（5）AT+CMGL=0：列举所有的未读短消息；其中AT+CMGL=4的意思是列举SIM卡当中全部的短消息。
（6）AT+CMGD=<n>：抹除SIM卡内的所有短消息，n是此信息在SIM卡内EEPROM存贮器里的序列号码。
（7）AT+CMGS=<L><CR><PDU Data><ctr-Z>：直接进行短消息的发送。L表示短消息长度。回车之后输入进去PDU Data，并把Ctrl—Z视为结束性的标志。
经过统筹分析，设备的数据流最终统一成以下的帧结构形式，如表6-2和表6-3所示。
表6-2终端数据帧格式
起始码FEH
FEH
FEH
地址码1字节
用户编号2字节
功能码1字节
数据长度2字节
数据域N字节
校验码1字节（纵向和）
结束码16H
地址码：代表数据来源，41H（抄表数据）31H（用电监视仪数据）21H（图像数据）10H（终端自身数据）
用户编号：为远程终端的地址
功能码：02H（应答命令）4F（终端主动上报数据）
数据长度：2字节，为数据区数据的个数
数据区：包括接收到的完整抄表数据包，监视仪报警数据或者JPEG数据
校验码：纵向校验
结束码：为16H
表6-3监控中心数据帧格式
起始码FEH
FEH
FEH
地址码1字节
功能码1字节
特征码1字节
数据长度2字节
数据域N字节
校验码1字节（纵向和）
结束码16H
地址码：代表系统下发数据对象。
功能码：01H（下发命令）02H（应答命令）03H（转发抄表中心命令）下发特征码：54H（拍照）
应答特征码：20H正确接收，10H请求重发；
数据长度和数据域在转发抄表中心命令时使用；
校验码：结束码与终端数据格式相同。
6.1.3反窃电远程报警的测试
反窃电远程报警的测试可以基于以上两种通讯方式，在这里主要阐述基于SMS短消息的测试过程。测试期望的结果如下：
（1）窃电发生时，电能表仍能准确计量；
（2）窃电发生时，采集器能采集窃电信号并准确地分辩出窃电方式；
（3）窃电信号能以短信息的方式发送给监控中心；
（4）中心控制器能准确接收到采集器发送的短消息，并能通过RS-232发送给监控中心的PC机上；
（5）监控中心能准确地显示窃电信息及终端用户的信息；
（6）监控中心可以实时查询用户终端的状态。
测试流程图如下图6-2所示：
图6-2反窃电远程报警通讯测试流程图
经过实际试验的测试，本系统不仅能有效的防止窃电，还能实时的将相关窃电信息通过GSM网络以短消息的方式发送给控制中心，并报警及显示，如下图6-3所示。
同时采集终端还能接受控制中心的查询信息并实时的反馈。
图6-3反窃电远程报警通讯测试结果
6.2运行情况及问题解决
另外，需要补充的是：实现该系统远程数据的传输需经由GPRS业务以及短消息业务来作为媒介。在保证系统运行情况良好既能够满足预期目标的前提下，需额外考虑GPRS和GSM网络本身的特点及其他实际情况，针对这些因素，为解决相关的问题，我们已经制定了有关的抄表规约以及软件的设计规范。下面简要说明一下：
（1）连接请求的定期发送
附着于GPRS网络后，GPRS系统会为本身不具备IP地址的GPRS模块分配一个动态IP地址，这样在采集器和监控中心之间的连接没有建立之前监控中心是找不到GPRS模块的，那么监控中心和采集器要进行双向数据通信，就必须由GPRS模块主动向监控发送连接请求后等待通道连接的建立，而且还要在连接建立后设定定期发送连接的请求以保证通畅的连接。
（2）传递确认机制和重发机制的设置
在GPRS的环境中，GPRS模块随时都处于透明传送或接受数据的“永远在线”状态，这样用户就将负责检查数据包是否发送成功。由于无线网络可能会出现堵塞和模块断电等突发情况引起的连接中断，相应的传递确认机制已经在单片机程序中进行了设置。具体来说就是采集器要定时发送连接请求给监控中心，监控中心收到后通过连接应答返回以确定是否正常运行GPRS模块数据传输。
由于在非稳定网络中GPRS可能会发生丢包现象，因此需要针对需要把这个问题考虑到系统设计中去。相关的重发机制也已经被设计到了监控中心中去，目的是为了获得稳定的系统和安全的数据，即在命令下达后的一定时间内，监控中心若没有收到来自采集器的回复，则系统自动认为超时并重新发送该命令。
（3）区分建立连接采集器的Socket连接号设置
在连接公网服务器中自动获得地址的功能不在有用，因此需要使用命令的形式来建立连接。目前采集器ID就是作为每台和监控中心之间建立连接的Server Socket连接号，在相应ID的TCP连接上收发数据即可进行数据传输。
6.3效果分析
表6-1是2012年12月中一段时间内系统某个用户的运行情况，在该表中可以清晰的展示用户用电量，线损率，不平衡率，是否窃电等基本情况。
表6-1系统运行状况
时间用电量（kwh）线损率（%）不平衡率（%）是否窃电
2012/12/11 614.52 0.9896 0.4439否
2012/12/12 587.72 0.9841 0.4827否
2012/12/13 529.24 0.9976 0.4665否
2012/12/14 666.52 0.9788 0.6947否
2012/12/15 690.04 0.9377 0.8234否
2012/12/16 764.92 0.9378 0.4524否
该系统在南安电力公司110kV水头变10kV福山线应用。该线路共有用户专用变压器11台，公用变压器6台，高压计量点4个，低压计量点13个，完整的一条线已能够测试系统的功能和性能，故在110kV水头变10kV福山线完整安装完毕的情况下进行试运行。通过在我公司110kV水头变10kV福山线安装了窃电测定系统，经过近10个月的运行，该系统运行稳定，性能可靠。实现了电能量数据自动抄收、线损统计和在线窃电监测等功能，基本达到了预期的效果。
6.4本章小结
本章首先简单介绍监控中心软件开发平台及开发语言，随后给出软件应有的功能及设计流程，并对接口软件，协议软件等关键软件部分进行了深入的分析，并对系统测试运行效果进行简要分析。
第七章总结与展望
7.1全文总结
本文详细阐述了反窃电无线远程报警与抄表一体化采集系统的原理及系统组成，提出了系统的软硬件设计方案，给出了系统组成模块的选型与研制。系统软硬件结合进行整体调试与测试后，达到系统设计的要求。
本课题中，主要完成了以下功能的实现：
（1）反窃电电路的实现，采用12个电流互感器和3个电压互感器完成反窃电功能，有效防止不法分子的窃电行为，并能给控制器窃电信号。
（2）采集器的软硬件设计及实现，向下通过RS－485接口与电表进行参数设置和电量读取，通过I/O口采集窃电信号，向上通过内置GPRS模块与控制中心进行远距离的无线数据通信。
（3）GPRS模块的使用，远程无线数据通信模块，采用内置TCP/IP协议处理功能的GPRS模块，同时支持短信息收发模式和GPRS数据传输模式。
（4）中心控制器的软硬件设计及实现，能接收终端采集器发送过来的短消息并通过RS-232转发给监控中心的PC机上。
（5）监控中心的上位机软件设计及实现，采用Windows多线程技术和Winsock网络通信技术实现与采集器的GPRS通信，用AT命令驱动短信息终端实现短消息收发，并能实时显示接收到的内容。
7.2展望
本课题设计的反窃电无线远程报警与抄表一体化采集系统，已经在南安电力公司进行了试运行。实践证明，本系统完全可以满足数据传输在数据量、通信质量、实时性等方面的要求，同时，由于GPRS业务流量是按包月进行计费，因此具有较好的经济效益。
由于现阶段运行的计量点的数量和线路的数量都不是很多，故可能还存在潜在的问题没有发现。
另外，本系统还有许多需要发展和完善的地方：
（1）GPRS数据传输过程中的数据安全性，虽然在系统设计过程中已认真加以考虑并采取了一定的措施，但还是有很多需要改进的工作，有待深入。
（2）系统的通信可靠性需要进一步的提高，可以使用一些数据处理方法，从软件角度，消除误差干扰，提高通信的可靠性。
（3）系统的模块的国产化程度还不高，可以考虑改用完全国产的GPRS模块或自己开发相应的模块。
（4）通信方式上还可以考虑采用CDMA等通信方式，以满足用户的不同需求。
（5）随着窃电方式的日益高科技化，反窃电的手段也要随时改进，以应对不断出现的各种新窃电手段。
随着网络、信息和控制技术的发展，反窃电自动抄表技术会得到进一步的提高，并成为社会的主流，并将在我国国内得到广泛的使用。
参考文献
[1]蒋俊峰.自动抄表技术的研究[J].电测与仪表，2012，40（10）：41-44.
[2]周世荣.对几种常见窃电现象的分析及防治对策探讨[J].湖南水利水电，2007，12：15-16.
[3]宋君烈，蓝永林.单片机在反窃电自动检测装置中的应用[J].微计算机信息，2012，18（2）：37-39.
[4]邱陶歆.关于反窃电研究[J].供电企业管理，2012，5:35-36.
[5]候晓君，汤光泽.窃电分析及反窃电技术措施[J].天津电力技术，2007，1：41-42.
[6]张巨辉.窃电与反窃电[J].湘电培训与教学，2012，2：37-38.
[7]查明华.基于GPRS业务的定位信息传输系统[J].电子设计应用，2012，1：30-32.
[8]蔡锐丹，许少云.GSM/GPRS通信在配电自动化系统中的应用[J].电子设计应用，2012，3：15-16.
[9]魏宁，王宇寰，施勇红.基于GPRS无线网络的数据采集系统的设计[J].北京电子科技学院学报，2012，12：21-22.
[10]李磊，林红日.GPRS技术在配电监控系统中的应用[J].农村电气化2012，8：6-7.
[11]Sabolic，D..Influence of the transmission medium quality on the automatic meter
reading system capacity[J].Power Delivery，2012，18（3）：725-728.
[12]Mak，S.，Radford，D..Design considerations for implementation of large scale
automatic meter reading systems[J].Power Delivery，1995，10（1）：97-103.
[13]吴在军，王峥，胡敏强.集中抄表装置及其通信系统的研究[J].电网技术，2012，26（2）：44-48.
[14]崔静安，赵峰，王艳伟.GSM远程抄表系统[J].电力需求侧管理，2012，4（8）：12-13.
[15]吴安岚.电能计量基础及新技术[M].北京：中国水利水电出版社，2012.
[16]李华.现代移动通信新技术－GPRS系统[J].无线通信技术，2001，5：15-16.
[17]朱庆豪，曾蕾.基于GPRS的远程自动抄表系统的设计[J].工业控制与自动化，
2012，12:57-58.
[18]杜琼.电子式电能表系列以及集中抄表系统的设计开发[M].无锡：江南大学出版社，2012.
[19]刘展蓬.窃电与反窃电技术探讨[J].电力系统自动化时代，2012，11：19-20.
[20]胡广，王芙蓉.GPRS上网的工作方式及其参数介绍[J].广东通信技术，2012，20（12）：14-18.
[21]石成锵，陈冲.基于2.5代移动通信（GPRS）的配电自动化通信解决方案[J].福建电脑，2012（3）：11-13.
[22]ain Cai，Goodman，D.J..General packet radio service in GSM[J].Communications Magazine，2019，35（10）：122-131.
[23]Rendon，J.，Casadevall，F.，Serarols，D.，Faner，J.L..Analysis of Snoop TCP protocol in GPRS system[J].Electronics Letters，2012，37（10）：651-652.
[24]Brasche，G.，Walke，B.Concepts，services，and protocols of the new GSM phase 2+general packet radio service[J].CommunicationsMagazine，2011，35（8）：94-104.
[25]蒋东兴.Windows Sockets网络程序大全[M].北京：清华大学出版社，2011.
[26]施炜，李铮，秦颖.Windows Sockets规范及应用[M].北京：电子工业出版社，2009.
[27]Douglas E.Comer，David L.Stevents.TCP/IP网络互联技术[M].北京：清华大学出版社，2012.
[28]徐振华.电网电能量计量系统设计的探讨[J].广东电力，2001，14（3）：36-40.
[29]王幸之等.单片机应用系统抗干扰技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2012.
[30]PIC18F6620/6621 Data Sheet[D].Microchip Technology Inc.，2005.
[31]窦振中.单片机外围器件实用手册-存储器分册[M].北京：北京航空航天大学出版社，2012.
[32]刘和平，刘林等，PIC18Fxxx单片机原理及接口程序设计[M].北京：北京航天航空大学出版社，2012.
[33]关德新.单片机外围器件实用手册[M].北京：北京航空航天大学出版社，2012.
[34]陈光东.单片微型计算机原理与接口技术[M].武汉：华中理工大学出版社，2009.
[35]GR47&48技术手册[D].Sony Ecrisson Mobile Communications International，2005.
[36]GR47-GR48 AT Commands Manual R1A[D].Sony Ericsson Mobile Communications International，2012.
[37]GR47-GR48 Integrators Manual R1A[D].Sony Ericsson Mobile Communications International，2012.
[38]GR47-GR48 Design Guidelines R1A[D].Sony Ericsson Mobile Communications International，2012.
[39]范逸之.Visual Basic与分布式监控系统[M].北京：清华大学出版社，2012
[40]Multi-function watt-hour meter communication protocol，DL/T 645—1997，多功能.
[41]电能表通信规约[D].中华人民共和国电力行业标准，1998.GR47参考原理图，北京科特威电子技术有限公司，2012.
[42]瞿坦.计算机网络原理及应用[M].北京：化学工业出版社，2012.
[43]李建华，郭明.RS-232和调制解调器高级通信编程[M].北京：人民邮电出版社，
2001，79-165.
[44]王幸之，王雷等.单片机应用系统抗干扰设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2012.
[45]白同云等.电磁兼容设计（第一版）[M].北京：北京邮电大学出版社，2001
[46]谭浩强.C语言设计（第二版）[M].北京：清华大学出版社，1999.
[47]Brasche，G.，Walke，B.Concepts，services，and protocols of the new GSM phase 2+general packet radio service[J].Communications Magazine，2012，35（8）：94-104.
[48]Sarikaya，B.，Packet mode in wireless networks：overview of transition to third generation[J].Communications Magazine，2012，38（9）：164-172.
[49]Peersman，C.，Cvetkovic，S.，Griffiths，P.，Spear，H..The Global System for Mobile Communications Short Message Service[J].Personal Communications，2012，7（3）：15-23.
[50]Andreadis，A.，Benelli，G.，Giambene，G.，Marzucchi，B..A performance evaluation approach for GSM-based information services[J].IEEE，2012，5（2）：313-325.
[51]周二贵.利用GSM短消息业务实现远程监控[J].科技情报开发与经济，2001，11（5）：29-30.
[52]叶力勤，罗飞，熊勇.配电变压器参数的GPRS网络远程监测系统[J].电子技术应用，2012（10）：64-67.
[53]黄承安，张跃.微控制器的GPRS无线上网[J].单片机及嵌入式系统应用，2012，12（2）：15-16.
致谢
本文是在郭谋发教授的精心指导下完成的，从课题选择、方案论证到具体的分析，都凝聚着导师的心血和汗水。在论文的完成过程中得到了家人和同事的大力支持与帮助，值此论文完稿之际，谨向郭老师等表示衷心的感谢！
在专业资料方面得到了公司诸位同仁的大力支持，在此谨表谢意！
最后我要感谢审阅本文的专家。
下载提示：
1、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等，请点击“文章版权申述”（推荐），也可以打举报电话：18735597641(电话支持时间：9:00-18:30)。
2、网站文档一经付费（服务费），不意味着购买了该文档的版权，仅供个人/单位学习、研究之用，不得用于商业用途，未经授权，严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等，侵权必究。
3、本站所有内容均由合作方或网友投稿，本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺！文档内容仅供研究参考，付费前请自行鉴别。如您付费，意味着您自己接受本站规则且自行承担风险，本站不退款、不进行额外附加服务。
原创文章，作者：写文章小能手，如若转载，请注明出处：https://www.447766.cn/chachong/13252.html,
