摘要：GPRS无线通讯具有掩盖面广、实时在线、按量计费、高速传输等特色，而电力载波通讯无需额定布线，能够维护修建的本来结构不受损坏，本文将两者相结合，充分发挥各自优势，规划出一套GPRS通讯与电力载波通讯相结合的长途操控体系。该体系扩展了通讯规模，有用处理了修建二次布线的问题，大大节省了本钱，终端节点即插即用，可一起操控多个节点，具有很好的市场前景。
导言
低压电力载波通讯在我国的运用时间尚短，可是这项技能一传入我国，就以极快的速度开展，并取得了惊人的成效。当时通讯办法首要分为两大类：无线通讯办法和有线通讯办法。
在无线通讯方面，GPRS相关于其他无线通讯办法，以其掩盖面广、实时在线、按量计费、通讯资费低、传输速率高级优势，被广泛运用于智能信息化年代。人们能够直接通过手机无线上网，对长途设备随时随地进行操控。
在有线通讯方面，电力线载波通讯作为处理“最终一公里”通讯问题的有用办法得到越来越多科技作业者的注重和研讨，是一种开展潜力巨大的通讯办法。近年来，国际规模内多个国家都相继展开了对智能电网的相关研讨，特别是美国将智能电网的改造列入美国经济复苏方案后，关于“智能电网”(Smart Grid)的论题已在电力工业和学术范畴变得炙手可热。比较于其他的有线通讯办法，电力载波通讯无需额定布线，维护了修建的本来结构，大大降低了本钱。可是，因为电网处于盲态，低压电力载波通讯的不确认性使其无法用一般的通讯组网办法来组成网络。别的，电力线上的强搅扰和强衰减形成的牢靠性低的问题也不容忽视。对此，本文选用蚁群算法和Modbus协议来进步低压电力载波通讯的牢靠性。
本文将GPRS通讯和电力载波通讯相结合，充分发挥各自优势，在扩展操控间隔、实时操控、削减通讯资费和从头布线本钱的一起，削减室内无线设备的辐射对人们健康形成的不良影响。
1 体系全体规划
该体系由Android智能移动终端、集中器与多个智能终端节点组成。智能移动终端规划运用软件作为操控端，与集中器通过GPRS进行无线通讯。集中器内含ARM处理器，作为中心处理器，将相应的指令通过电力线发送给各个子模块，然后完结整个体系的长途操控。体系体系结构图如图1所示。
2 体系硬件规划
集中器内选用友善之臂公司出产的Tiny6410开发板，主控芯片选用ARM11处理器S3C6410，它是一款低功率、高性价比、高功用的通用处理器，具有丰厚的硬件功用外设，便利更多的外部功用扩展。
GPRS模块选用华为的GTM900-C GPRS模块，该模块是一款两频段GSM/GPRS无线模块，内嵌TCP/IP协议模块，运用简略，易于集成，支撑规范的AT指令及增强AT指令，供给丰厚的语音和数据业务等功用，带有SIM卡座、耳机插座和话筒插座，能够完成通话、发短信和GPRS无线上网等功用，功用较优。
电力载波模块选用四川科强电子的KQ-130F电力载波模块，它是一款单列11针的高功用过零载波数据收发模块，选用FSK调制解调技能，专门为在220 V交流上、强搅扰、强衰减的环境下，需求牢靠传送数据的运用而特别规划和开发的性价比较高的载波模块。
智能终端节点以ATmega16单片机为操控中心，ATmega系列是AVR单片机中的高端产品，其明显的特色为高功用、高速度、低功耗，片内资源很丰厚。ATmega系列中ATmega8和ATmega16性价比较高。
3 体系软件规划
3.1 多节点电力载波通讯完成
因为电网处于动态的盲网络状况，具有噪声搅扰强、信号衰减大、多径效应且网络途径随机性等特色，致使低压电力载波通讯很不牢靠。为了削减相似的搅扰、获取最优途径，本文选用了Modbus协议和遗传-蚁群混合算法。
Modbus协议选用主从应对式通讯，具体规则了主、从设备的通讯行为，界说了设备能够辨认和运用的报文结构。该协议规则网络中只能有一个通讯主设备和多个子设备组成，各子设备通过仅有的地址ID号来辨认信息并呼应。
遗传算法(Genetic Algorithm，GA)是一类学习生物界天然选择和天然遗传机制的随机化查找算法，具有大局快速查找才能，但关于核算过程中体系反应的信息不能加以运用，导致很多不必要的冗余迭代，在后期功率较低。蚁群算法(Ant Colony Algorithm，ACA)是人们受天然界中实在的蚁群团体行为启示而提出的一种根据蚁群的模仿进化算法，通过信息素的累积和代数传递时的不断更新而收敛于最优途径，可是因为初期信息素匮乏，导致求解速度较慢。遗传-蚁群混合算法如图2所示，首要运用遗传算法的随机性、快速性、大局收敛性，发生有关问题的求解成果，然后在Tg时间，将遗传算法成果转换为蚁群算法出事信息素散布，充分运用蚁群算法的并行性、正反应机制和鲁棒性得到最优路释。
3.2 手机长途操控完成
3.2.1 手机运用软件的完成
智能插座操控运用程序的开发是在Eclipse+SDK+ADT开发环境下，根据Android 4.0开发的。软件首要包含3个功用模块：节点操控功用、SIM卡号设置与绑定功用和SIM卡解绑功用。节点操控功用能够完成翻开节点开关、封闭节点开关 2个首要功用，SIM卡号设置与绑定模块能够完成设置和绑定SIM号码(集中器内SIM卡)，SIM卡号解绑模块能够免除当时绑定的号码，以便能够从头设置新的号码。软件功用模块图如图3所示，软件界面图如图4所示。
3.2.2 GPRS无线通讯完成
完成GPRS无线通讯，首要要处理的问题便是完成集中器端GPRS无线上网功用。本文GPRS无线上网功用是通过TCP/IP协议中的数据链路层的PPP协议树立网络衔接来完成的。本体系直接运用Linux供给的PPP拨号功用，无需深入研讨PPP协议，然后大大进步了功率。完成PPP拨号前需求做的扼要作业如下：①装备Linux内核，使其支撑PPP拨号功用;②编译PPP拨号脚本;③修正拨号脚本;④仿制相关文件到开发板。若用户想要完成开机时主动拨号功用，只需在开机发动脚本中加如下句子：
PPP协议数据帧格局如下所示：
PPP协议数据，每一帧都是以0x7e开端和完毕的;地址字节为固定值0xff;操控字节为固定值0x03;协议字段相似于以太网协议中类型字段功用，不同的值对应着不同的信息字段，如值为0x 0021时表明一个IP数据包，值为0x c021时表明链路操控数据，而值为0x8021时信息字段则表明一组网络操控数据;信息内容最多为1500字节;CRC字段(或FCS，帧查验序列)是一个循环冗余查验码，用于检测数据帧过错。
第二个待处理问题便是服务器问题。完成GPRS通讯的传统办法是树立中心服务器，此办法需求另启用一台服务器且长时间处于待机状况，不契合智能城市节能的要求。本文将服务器设在集中器内，服务器一向处于监听状况，当手机宣布衔接恳求时，通过三步握手协议即可树立Socket通讯。三步握手协议如图5所示。
最终一个待处理的便是IP地址固定问题。因为一个Socket由一个IP地址和一个端口号仅有确认，因而手机端在衔接服务器时需求知道服务器的IP地址。本文选用动态域名解析软件，将分配到的动态IP地址解析到一个域名中，再将域名转换为固定的IP地址。处理了以上问题，就能够完成手机与集中器GPRS的无线通讯了，其流程如图6所示。
结语
在信息化年代，寻求智能化的一起，还要在节省能源和不影响健康等方面给予满意的注重。本文将GPRS无线通讯与电力载波通讯相结合，充分运用各自优势，在户内选用电力线传送信号，辐射少，无需布线，不损坏住所结构;野外，选用GPRS长途操控、实时在线、按量计费、通讯资费低、无需另设服务器和路由器、节省能源，契合才智城市节能的要求，一起也满意了信息传输的牢靠性、实时性等要求，具有很好的开展前景。
