由于利用公网实现无线抄表的需要，从而设计并且开发了基于4G网络的DTU 模块，实现了DTU 模块在抄表系统中的应用。介绍了DTU 模块终端的技术要求、4G模块及组网、DTU 的硬件电路设计方案，以及PCB 板的抗干扰/可靠性设计、通讯模块软件设计，并探讨DTU 模块AT 指令交互功能及DTU 模块在无线抄表中的开发应用。

一、DTU 模块的终端技术要求

1) 供电电源

为了便于电能表的安装和接口电平需要，采用 5V 供电。可以用于绝大多数电能表以及其他工控设备。

2) 接口参数

作为无线数据终端，能支持 RS485/TTL/ RS232 接口电平，并且波特率能实现 1200-115200bps 可调。为了满足无线抄表的需求，能支

持奇偶校验。

3) TCP/IP 协议

DTU内置TCP/IP协议，可以自动进行TCP/IP的数据转换，方便开发。

4) 支持点对点、一点对多点的数据传送

DTU 模块可以实现对目标服务器进行点对点、一点对多点的数据传输。

5) AT 指令测试功能

DTU 提供超级终端的 AT 设置命令，可以设置 GSM/4G的参数和功能。

6) 数据透传功能

 DTU 模块可以实现数据实时透传，可以代替传统的线缆通讯。

 7) 睡眠功能

为了实现低功耗，低流量运行，模块在没有数据传输的时候会自动进入睡眠模式，仅保存握手保活信号。等到有数据传输需求的时候再进行唤醒。

二、DTU模块方案

成都纵横智控公司最近推出一款新型4G DTU模块，模组采用CAT1系列模组，价格属于市面上，较为便宜的产品。功能方面支持一对一组网、一对多组网、适合本次应用方案需求，同时支持定时重启、定时触发等特色功能。

三、组网方案

采用域名解析(DNS)的方法获取上位机 IP 地址，从而与上位机进行数据通讯，其优点在于：不必拥有固定 IP 地址，而是通过域名解析服务商提供获取域名。DTU 通过域名解析获得上位机IP地址，从而与上位机进行数据传输。通过DNS的。

四、通讯模块软件设计

DTU 模块的运行是由 GSM 模块通过目录服务器的连接进行数据采集的。GPRS 终端在完成连接后会主动与目录服务器进行网络连接，并且不断查询目录服务器是否有来自上位机的连接请求。如果有请求，则通过来自目录服务器发送的数据包获取通讯机的 IP 地址和端口号，然后向上位机发起连接。如果成果则自动启动与通信机的保活程序，同时开始准备数据传输。反之超时后进行重连。数据传输结束后，自动断开连接并停止保活程序。

五、DTU 模块在无线抄表中的应用

按照设计原理，DTU 模块与上位机配合，使得原有的 485 抄表系统的硬件、软件保持不变。作为 DTU 模块，要考虑到系统的可扩展性、易用性，在和电表对接的时候提供 RS232/RS485/ TLL 等接口形式，使得 DTU 模块能与电能表终端进行相连。不用再对电能表进行二次开发，方便了设备的接入。DTU 的设置选项包括服务器IP、服务器断开、接口速率、设置延迟、与服务器进行握手保活等功能。内置了《DL/T645-2007多功能电能表通信规约》，并通过串口与上位机连接，因此上位机软件也可以不进行修改就可以与电能表通讯。远程 GPRS 数据传输终端，功能是通过无线的方式接收上位机发送的电能表的协议指令，通过原来的 485 等接口进行透传，将数据传输给对应的电能表，然后电能表返回对应的响应数据给DTU 模块，DTU 模块通过 GPRS 将数据传送给通讯机，通讯机通过软件处理收到的数据，通过

RS485/RS232 传给数据中心。通讯机与目录服务器相连，目录服务器提供目录服务和数据库服务，使得通讯机与 DTU 建立连接并且保持在线通讯。在抄表的时候，通讯机通过目录服务器获取 DTU终端信息，通过串口接收数据中心的电报指令，然后通过目录服务器向 DTU 发送连接请求，DTU获得请求后和通信机建立透传，这样通讯机把指令发送给相应的 DTU 模块，等待 DTU 数据回传，从而完成一次抄表。

远程 GPRS 数据传输终端，功能是通过无线的方式接收上位机发送的电能表的协议指令，通过原来的485 等接口进行透传，将数据传输给对应的电能表，然后电能表返回对应的响应数据给DTU 模块，DTU 模块通过 GPRS 将数据传送给通讯机，通讯机通过软件处理收到的数据，通过RS485/RS232 传给数据中心。通讯机与目录服务器相连，目录服务器提供目录服务和数据库服务，使得通讯机与 DTU 建立连接并且保持在线通讯。在抄表的时候，通讯机通过目录服务器获取 DTU终端信息，通过串口接收数据中心的电报指令，然后通过目录服务器向 DTU 发送连接请求，DTU获得请求后和通信机建立透传，这样通讯机把指令发送给相应的 DTU 模块，等待 DTU 数据回传，从而完成一次抄表

DTU 模块系统设计合理、工作温度范围大、组网方便，并且可以方便实现网络化管理。同时考虑了电能表设计中的可扩展性和易用性，配置了多种接口，使得 DTU 模块的设置以及使用非常简单。内置《DL/T645-2007 多功能电能表通信规约》，并且可以通过串口与上位机相连进行设置和数据传输，化了软件设计。尽管 DTU 模块的优点众多，但是由于现阶段 GPRS 网络的本身问题，会导致模块响应速度较慢，登陆时间不一致等问题，从而影响到抄表的实时性。但是不大影响抄表系统的正常使用，因此 DTU 模块抄表系统可以作为现有抄表方案的补充，或者替代现有的抄表系统。