基于GSM模块的电力变压器防盗系统设计

在油田等地域分布辽阔的野外地区，输电线路和电力变压器因远离供电局经常面临被盗的危险，一旦输电线和电力变压器被盗，将会造成很大的经济损失，给电力系统的稳定运行和油田安全生产造成极大的隐患。随着gsm移动通信网络的迅速发展和用户的日益扩大，gsm的信号覆盖范围很广，盲区越来越少，现在gsm机站建设迅速，设计上已经覆盖了整个地区。为此，本文利用gsm通讯网络开发出的输电线路和变压器防盗系统，能有效地对偏远地区的输电线路和电力变压器的运行情况实时监控。

2 系统设计

本文主要描述了利用stc89c52单片机实现的基于gsm模块的电力变压器防盗系统，包括stc89c52单片机的功能特点、gsm短信模块工作原理、传感器工作原理。文中使用的gsm（全球移动通信系统）模块为siemens公司推出的新一代无线通信gsm模块——tc35，利用该模块可以完成短消息收发、语音传输、与pc机进行数据传输等功能。系统由单片机和gsm模块以uart（通用异步收发器）形式通信完成数据的采集和发送，并通过gsm模块将采集到的信息通过gsm网络传送给用户终端；信号的检测采用二种传感器进行信号的采集，以确保电力变压器的安全性；同时为防止电网断电等因素所造成的影响，即在电网掉电后自动启动后备电池继续保证系统的正常工作，极大地提高了系统的稳定性与可靠性；在人机交互中，采用遥控布防和撤防的方式便于控制报警系统监控状态，另外，通过电脑终端可以对系统的工作状态进行动态掌握。系统的组成框图如图1所示。

图1系统基本原理框图

3 gsm模块tc35应用设计

tc35是siemens公司推出的新一代无线通信gsm模块，可以快速安全可靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务（short message service）和传真。模块的工作电压为3.3-5.5v，可以工作在900mhz和1800mhz两个频段，所在频段功耗分别为2w（900m）和1w（1800m）。模块有at命令集接口，支持文本和pdu模式的短消息、第三组的二类传真、以及2.4k，4.8k，9.6k的非透明模式。此外，该模块还具有电话簿功能、多方通话，漫游检测功能，常用工作模式有省电模式、idle、talk等模式。通过独特的40引脚的zif连接器，实现电源连接、指令、数据、语音信号、及控制信号的双向传输。通过zif连接器及50ω天线连接器，可分别连接sim卡支架和天线。

tc35模块主要由gsm基带处理器、gsm射频模块、供电模块（asic）、闪存、zif连接器、天线接口六部分组成。作为tc35的核心，基带处理器主要处理gsm终端内的语音、数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有的模拟和数字功能。在不需要额外硬件电路的前提下，可支持fr、hr和efr语音信道编码。

3.1 tc35硬件设计

（1） tc35 的硬件接口。tc35模块有40个引脚，通过一个zif（zero insertion force，零阻力插座）连接器引出。这40个引脚可以划分为5类，即电源、数据输入/输出、sim卡、音频接口和控制。其中igt是启动端，系统加电后为使tc35进入工作状态，必须给igt加一个大于100ms的低脉冲，电平下降持续时间不可超过1ms。单片机通过tc35的18、19脚交换数据。tc35的外围电路图如图2所示。

图2 tc35外围电路图

（2） tc35的开发技巧。在开发tc35的过程中，正确构建其外围电路是十分重要的。电源要求：模块的供电电压如果低于3.3v会自动关机。同时模块在在发射时，电流峰值可高达2a。同时在此电流峰值时，电源电压（送入模块的电压）下降值不能超过0.4v。所以该模块对电源的要求较高，电源的内阻+ffc联接线的电阻必需小于200mω；mcu与tc35通信：单片机通过两个i/o口控制tc35的开关机、复位等，通过串口与tc35进行数据通信，通信速率为9600kbps，采用8位异步通讯方式，1位起始位，8位数据位，1位停止位；逻辑电平的区别：tc35模块输入输出的ttl正电平逻辑不是+5v，而是+2.9v，因此必要时加端口保护；tc35上电后需要在igt引脚施加100ms左右的低脉冲才能启动。

（3） 如何解决模块无法登陆网络的问题。因为在tc35的整个外围电路中存在数字地和模拟地，考虑将上述电感换成磁珠，原因是电感无法吸收数字地和模拟地之间的高频谐波分量，而磁珠则可以很有效地吸收高频分量，很好的起到了隔离数字地和模拟地。另外，将+5v电源与tc35模块的vbatt+之间的滤波二极管换下，改为直流稳压电源（5v，2a）直接供电，解决二极管的最大导通电流达不到模块要求的瞬间的大电流（2a）的问题。

（4） 关于sim卡的管脚信号。sim卡有三种电气规范的，1.8v/3.0v/5.0v。现在我们手机上用的sim卡一般都是3.0v的。sim卡