郑国金 宁超群

摘要：文章提出了一种新型的、以远距离和近距离相结合的方式来检测煤气的压力。当距离检测地点比较远的时候，我们采用GSM模块来实现压力数据的传输；当距离比较近的时候，我们就采用ZIGBEE模块来进行数据的采集。

关键词：无线抄表；TC35i；CC2530；MSP430F149

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）35-0035-02

随着我国城镇化进程的加剧，煤气、天然气成为了城市居民生活的主要燃料来源。煤气、天然气属于易燃、易爆的气体，稍有不慎，就会造成大范围的气体泄漏，从而对民众生命造成危险，所以对煤气、天然气的压力检测就显得尤为重要。国内外对于天然气管道压力检测设备的研究起步都不同，截止到目前在国外的文献上还查不到太多关于电子式压力检测设备的资料，大多还是采用机械式的压力监测设备。所以，目前迫切地需要一种新型的煤气压力检测方式来代替传统的人工抄表方式。本设计采用了TC35i和CC2530分别作为无线数据传输的芯片来搭建无线数据传输模块。而考虑到低功耗，在处理器部分我们选择了MSP430F149这一款应用成熟的低功耗处理器。以这三款芯片为核心搭建了硬件平台。对于数据分析的上位机软件，我们采用了开发周期短的DELPHI开发平台，以便更好地来分析所采集到的数据。

1 系统功能及技术指标

由于是基于传统式压力记录仪，所以新型的远程压力记录仪也要具有传统压力记录仪的特点，那就是传统式压力仪器的外型和功能，外型方面就是小巧，能够深入到管道内部，功能就是可以实时地读取到当前管道的压力值。然后既然是新型的，所以还需要增加新的功能进来。系统需具有以下主要功能：（1）实时的采样当前管道的压力值；（2）将采集到的管道压力值保存在存储器里；（3）当管道内的气体压力值异常时，实时地发送告警命令；（4）不需要工人去现场就能够获取现场的压力值；（5）可以通过非接触的方式来调整系统参数。

由于天然气中转和采集的现场不是在一个恒温的环境下，现场的温度是随着当地的环境以及地理位置决定的，一旦当地的温度发生了巨大的改变，也不能够影响到系统采集煤气管道的压力值，所以本系统的赖温范围必须要宽泛一些。当温度变化过大的时候，仍然能够采集到精确的压力值。而对于天然气中转站，频繁地进入工作室，就有可能造成明火的带入，从而引起安全事故，所以系统必须要能够保证待机的时间长一些，从而减少现场工人进出天然气中转站的次数。所以本系统的待机功耗也是一个很重要的技术指标，当现场操作时间减少以后，既减少了安全事故发生的概率，也节约了人力、物力和财力，因而必须要使系统的待机功耗降低。根据现场实际情况，对本系统提出了如下技术指标：（1）工作温度适应范围-45℃～+60℃；（2）系统工作时间1年左右；（3）测量精确度0.05%；（4）测量范围0～0.9MPa；（5）保护等级IP65。

2 系统硬件设计

系统硬件由处理器部分和外围的模块所组成，各个模块负责实现相应的功能，而处理器则负责向各个模块发送命令，来协调各个模块来完成系统的工作。图1为系统整体硬件框图。

2.1 处理器外围电路设计

本设计选用的处理器是MSP439F149，对于它的应用已经比较成熟了。当不需要采样的时候，可以让它进入低功耗模式，这样对于系统电源的消耗就大大减少了。在应用时，只需要一个晶振和几个电容电阻就可以搭建成一个最小系统，根据系统的要求，适当添加一些外设接口。

图1 系统整体硬件框图

2.2 ZIGBEE模块外围电路设计

由于ZIGBEE工作频段在2.4G的高频段，所以对于电路信号线的走线非常重要，线路的走法会很大地影响到无线ZIGBEE模块外围电路设计数据的发送。所以为了缩短开发周期，我们选择了模块来进行设计，该模块对外提供了IO，这样我们只需要像控制芯片一样来控制该模块就可以进行短距离的无线数据收发了。本文选用FB2530RF模块作为ZIGBEE模块。

2.3 GSM模块外围电路设计

根据系统低功耗的要求，选择了德国西门子的TC35i模块来实现远距离的无线数据交换，在控制方式上我们可以通过串口通讯来控制它工作。

3 系统整体软件设计

由于系统硬件上分为控制部分和现场采集部分，所以在软件设计上也分为控制模块的软件设计和现场采集部分的软件设计，控制模块软件设计流程如图2所示：

图2 控制模块软件设计流程图

图3 现场采集部分软件设计流程图

现场采集部分软件设计流程图如图3所示。

参考文献

[1] 连瑞红.基于ZigBee的远程抄表系统设计[J].福建电

力，2007，27（1）：25-27.

[2] 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，2002，26（2）：44-48.

[3] 马永强，李静，冯立营.基于ZigBee技术的射频芯片

CC2430[J].新器件新技术，2006，（3）：45-47.

[4] 任少华.基于ZigBee的远程抄表系统收发功能模块的

研制[D].四川大学，2006.

[5] 朱向庆，王建明.ZigBee协议网络层的研究与实现

[J].电子技术应用，2006，（1）：129-132.

[6] 张恺，乐恺，和丽.GSM在自动抄表系统中的应用

[J].应用科技，2002，29（1）：23-25.

[7] 孙晨.对GPRS在电力系统的应用[J].电力系统通

信，2003，（11）：38-41.

[8] 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，2000，20（12）：14-18.

作者简介：郑国金，国网四川省电力公司宜宾供电公司安全监察质量部工程师，研究方向：电力安全监督管理；宁超群，湖南人，湖北纳福自动化设备有限公司电气工程师，研究方向：智能电气控制。