基于GSM剩下电流动作保护器远程监测系统设计
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剩下电流动作保护器是低压电网中关键保护装置，在农网智能化改造中对剩下电流动作保护器实时状态监测，能够大大提升工作效率和节省人力成本。针对农网设备分布区域大而散特点，本文提出了一个基于GSM剩下电流动作保护器远程监测系统设计方案。
剩下电流动作保护器远程监测系统(简称检测系统)由前端剩下电流动作保护器、单片机控制系统、GSM短信收发模块、监控计算机和移动终端组成。一个单片机控制系统同时连接多台剩下电流动作保护器，进行数据通信和传输控制。
监测系统控制用单片机选择某企业MC68HC90JL8产品，检测连接到剩下电流动作保护器状态并完成相关数据通信。设备状态数据以短信方法传送，经过GSM收发模块到移动终端或监控计算机上。
短信收发模块选择某企业G100型号产品，集成了关键GSM模块TC35i和模块射频处理电路、SIM卡槽和MCU微处理器单元，利用RS232通信协议实现透明数据传输。
1监测系统工作原理
剩下电流动作保护器作为系统前端，安装在各个低压电网控制箱内，自动监测用电 当用电线路发生过载、短路、缺相、线路状态数据(包含负载电压/负载电流/漏电电流等)。
过压、欠压或剩下电流故障跳闸情况时，剩下电流动作保护器就会经过关键单片机控制系统和GSM短信收发模块向移动终端或监控计算机发送短信，关键内容包含告警地点、告警线路、告警原因、告警数值等状态数据。管理人员就能够据此立即掌握故障信息，快速采取方法，确保正常供电。
在整个系统工作过程中，单片机控制系统不仅对保护器状态数据进行了实时监测，当用电线路状态和数据发生改变时，能够自动将告警信息发送到管理平台和移动终端上。同时，单片机控制系统还可接收管理人员指令进行对应操作。
当控制系统接收到短信形式指令后，也能实时采集剩下电流动作保护器状态信息和数据参数，并回传给监控平台和移动终端，供管理人员分析和统计。
监控计算机经过搜集到各个用电线路剩下电流动作保护器状态信息在管理平台上，
和数据参数，基于已经有比对数据，对运行情况进行统计分析，而且能以输出报表形式为管理部门决议提供有效参考信息。
2监测系统硬件设计
监测系统采取有比较优势功效模块化设计，关键可分为单片机控制系统和通信模块设计;其中单片机控制系统和通信部分设计包含硬件电路设计、软件设计。
控制系统和通信模块关键由关键单片机、电源处理电路、键盘输入电路、信号处理电路、液晶显示电路、GSM收发模块等单元组成，图1所表示。
图1监测系统功效模块和外部连接结构图
依据实地调研分析，通常情况下连接在同一低压电网变压器上剩下电流动作保护器
基础布局在同一配电柜中，安装保护器数量相对较少，而且相互安装之间距离较近，这
是在低压电网中剩下电流动作保护器安装特点。针对其特点本系统中剩下电流动作保护器和单片机控制系统连接采取TTL电平直接方法，同时满足每个单片机控制系统能够连接控制4个剩下电流动作保护器。
单片机控制系统和GSM收发模块供电关键采取AC220V输入经过变压、整流、滤波以后供给其使用;剩下电流动作保护器编号由单片机控制系统通讯接口编码来决定;按键输入部分采取4*4行列扫描查询方法，实现数字和对应字符命令输入;显示单元部分采取点阵显示液晶，既能显示按键输入对应汉字信息，也在收发短信、收发模块初始化
和工作失常状态下显示对应告警信息。
3监测系统软件设计
3.1系统关键功效
监测系统关键实现以下功效：
(1)实现对所控制剩下电流动作保护器状态数据采集;
(2)根据要求格式，实现收发模块之间双向通信;
(3)实现对剩下电流动作保护器状态数据分析、处理、编码工作，并生成数据帧，再经过GSM模块将数据发送到监控计算机和移动终端上;
(4)实现对接收到短信解码、分析、处理，将控制命令作用于剩下电流动作保护器，使之完成对应动作;
(5)另外，能够灵活实现利用按键来设置或更改要发送手机号码，同时在液晶单元上显示相关信息;
(6)将剩下电流动作保护器多种故障显示在液晶单元上。
3.2关键功效模块设计
3.2.1数据采集模块设计
单片机数据采集模块对所连接多台剩下电流动作保护器状态数据进行实时采集。剩
下电流动作保护器本身会在线路上有欠压、过压、短路、漏电流过大等故障发生时有对
应保护动作，现在，单片机要对这类故障信息做到即时采集，并做出对应识别、处理，
以判定出发生故障具体线路和具体故障类型。后期完成故障信息整合，准备发出线路故障告警信息，故障信息内容通常包含发生故障地点，线路和具体时间等。图2为数据采集模块程序步骤图。
图2数据采集部分程序步骤图
3.2.2TC35i模块初始化
监测系统软件另一关键功效是实现数据可靠双向通信传输。一是能正确地把线路具
体告警信息立即发送给计算机管理平台或移动终端上，一线管理人员能够实时掌握线路运行状态;二是能实现被动查询，在管理人员发送查询请求信息传输给单片机系统，单片机系统完成对应查询任务并把取得信息重新发送回管理人员。
数据通信部分软件设计关键包含TC35i模块初始化、接口定义、对短信编码格式设
定和和单片机通信等内容。
监测系统中TC35i模块初始化过程为：
(1)发送握手信号(3个字节数据)，也就是指令AT;
(2)发送指令AT+IPR=9600，设置串口通信波特率为9600HZ;(3)发送指令AT+CSCA=+86，设置短信服务中心号码;
(4)发送指令AT+CNMI=2，1，设置短信工作模式;
(5)发送指令AT+CMGF=0，短信发送采取PDU编码模式。
从以上分析能够看出，TC35i模块初始化时，经过发送一系列AT指令就能够完成工作方法相关设置。
3.2.3发送线路告警短信
剩下电流动作保护器在线路故障时相关状态信息被单片机采集并处理编辑，具体内容包含故障位置、线路标号、采集时间，最终经过TC35i模块将短信发送给管理平台。
管理平台假如成功接收短信，系统能自动返回“OK”信息，提醒告警短信发送成功;相反，短信假如发送失败，系统能在短暂延时后重发信息，以确保故障报警信息成功接收。
3.2.4系统接收查询短信
要使系统能接收短信，先要在TC35i初始化过程中设置系统工作方法为能够接收短信。处理步骤是，管理人员能够实现经过监控计算机或移动终端发送要求格式查询请求短信，请求短信经过TC35i模块经过GSM网络传输给中心控制系统，单片机成功接收信息后经过信息解码、读取、识别、判定等处理，对查询信息正确性进行判定。假如是正确查询信息，单片机系统实施查询请求并将查询结果以短信形式回传给管理人员;假如是错误查询请求，系统不予实施，并返回“ERROR”警告信息进行提醒。
管理人员发送查询信息格式要求为：线路编号+剩下电流动作保护器编号。
3.2.5液晶显示模块
该部分关键针对选择LCM12864点阵液晶显示模块进行编程。LCM12864点阵液晶显示模块优势在于内置行列驱动控制模块，有专门液晶模块指令集，模块指令比较简练，包含显示开关指令，显示起始行控制命令，页设置命令，列地址设置指令，读状态指令，写状态指令和读数据指令。经过编程，最终实现128点*64点大小平板显示。
3.2.6键盘输入设计
系统设计中选择矩阵式键盘，为单片机系统节省了I/O口资源，采取扫描法来进行行列键盘扫描来获取键盘输入键值。具体程序实现步骤以下：
(1)第一步判定是否有按键按下。先向行扫描口输出全零扫描码，再从列检测口开始检测信号，只要有信号不为“1”，就表示有键被按下，并判定按下键所在列。
第一步已经得到了按下键所在列号，下来只要(2)第二步查询按键所在行和列位置。
确定按键所在行。即采取是逐行扫描方法，进行逐行检测，直到找到按下键所在行。 (3)第三步对以上取得行号和列号进行译码就能得到具体键值。
4系统调试结果分析
经过前期局部仿真和后期数次实体试验，本系统实现预定全部功效并正常工作：实时数据或故障信息可GSM网络可靠发到计算机平台和移动终端上;对于管理人员查询请 在LCD显示相关信息。求能做到即时正确回复;管理人员也能够经过键盘更改手机号码，
该系统完成软硬件开发、调试后，经过测试，全部功效和性能指标均达成系统功效要求。
5结论
本方案中所设计监测系统经过GSM网络进行通信，能够覆盖整个线路上保护器，无线通信方法能够使其不受安装地点限制。在实际应用中，本监测系统简练、实用、性价比较高。在设计时，关键考虑到现阶段对成本、可靠性等原因要求，但伴随相关技术发展，采取更为优异3G网络或是物联网技术，在较大供电范围内，对剩下电流动作保护器实现联网管理，处理数据量能够更大，管理起来也愈加方便，应用层面能够更智能化。