專利名稱：基于Zigbee與GPRS的無線水表抄表系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及無線傳輸系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于Zigbee與GPRS的無線水表抄表系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，全世界水資源正在不斷減少，我國(guó)甚至國(guó)外的很多城市都面臨嚴(yán)重缺少可飲用水的情況，城市自來水供給與有效管理顯得十分重要。另外我國(guó)最近幾年正在大力進(jìn)行舊城改造，建設(shè)智能化小區(qū)以提升人均舒適度，這些都對(duì)現(xiàn)有的傳統(tǒng)水表及人工抄表方式提出了挑戰(zhàn)。長(zhǎng)期以來，我國(guó)城鎮(zhèn)居民普遍使用的是性能穩(wěn)定價(jià)格低廉的機(jī)械水表，然而隨著社會(huì)不斷的發(fā)展，現(xiàn)代化高層建筑和智能小區(qū)的不斷增加，傳統(tǒng)人工抄表方式以及目前市場(chǎng)存在的一些其它抄表方式的缺點(diǎn)逐漸暴露出來。一、傳統(tǒng)的人工抄表方式:抄表人員入戶讀取用戶用水?dāng)?shù)據(jù)，然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)費(fèi)，再到用戶家中收費(fèi)。這種方法存在很多弊端:1.抄表工作勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低；2.漏抄誤抄不可避免；3.從抄表到收費(fèi)的周期長(zhǎng)；4.管理費(fèi)用高；5.易被犯罪分子冒充,存在安全隱患。但是我國(guó)大部分地區(qū)仍以傳統(tǒng)人工抄表方式為主。二、IC卡式預(yù)付費(fèi)方式:抄表人員無需到用戶處，用戶通過銀行劃撥費(fèi)用或者到自來水管理部門購買磁卡、IC卡等，按購買額提供用量，完成收費(fèi)工作。它具有限量用水，用水付費(fèi)方便快捷的功能，并且不需要重新鋪設(shè)線管，安裝使用方便。但是國(guó)外很多發(fā)達(dá)國(guó)家不提倡這種付費(fèi)方式，原因是他們認(rèn)為不應(yīng)該讓居民因?yàn)橐粫r(shí)未繳水費(fèi)而失去使用最基本水資源的權(quán)利。三、遠(yuǎn)傳抄表方式:它是利用集中器將智能水表采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、處理，通過網(wǎng)絡(luò)總線與計(jì)算機(jī)相連，可根據(jù)要求與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行信息交換。主要包括有線和無線兩種傳輸方式，這種抄表方式方便可靠，其中有線抄表的投入成本大，需要鋪設(shè)大量的通信線路與建設(shè)大型的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)。支持這種抄表方式的水表主要包括GPRS無線抄表、電力線載波水表和攝像直讀式遠(yuǎn)傳水表等。(I) GPRS無線抄表:水表具有數(shù)據(jù)計(jì)量和處理功能，數(shù)據(jù)通過無線方式(GPRS/CDMA)實(shí)現(xiàn)接收和發(fā)送。此類水表無需敷設(shè)線路，維護(hù)與安裝方便，大多數(shù)使用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)業(yè)余無線頻率和自制的專用通信協(xié)議。但由于單表加裝無線收發(fā)裝置，成本相應(yīng)提高，并且經(jīng)常需要更換電池，更因?yàn)檎加檬召M(fèi)的無線頻點(diǎn)，還需交納一定的租金和管理費(fèi)；此外存在數(shù)據(jù)通信的安全問題，所以目前家用水表市場(chǎng)上應(yīng)用很少。(2)電力線載波水表:在國(guó)外電力線載波水表廣泛應(yīng)用的影響下，我國(guó)也不斷在低壓載波技術(shù)上力爭(zhēng)取得進(jìn)一步發(fā)展，很多機(jī)構(gòu)著力研究出利用低壓電力線作為通信載體的智能遠(yuǎn)傳水表。但是關(guān)鍵的電力線載波專用芯片大都由國(guó)外的公司生產(chǎn)，加上我國(guó)電網(wǎng)的干擾比較大，所以這種水表能否可靠使用也仍在討論，要使這種遠(yuǎn)傳水表廣泛應(yīng)用還需
要進(jìn)一步研究。(3)攝像直讀式遠(yuǎn)傳水表:在智能水表上安裝針孔攝像頭，實(shí)時(shí)拍攝水表使用水量的圖像，由于水表的電流很小，所以布線方便、使用的時(shí)間長(zhǎng)。可以通過手持機(jī)或者有線方式將用水?dāng)?shù)據(jù)的圖片傳輸給遠(yuǎn)方的控制室。但是這種攝像直讀式遠(yuǎn)傳水表的成本較大，在實(shí)際應(yīng)用中受發(fā)展條件制約。綜上所述，上述幾種水表方案都存在以下問題:(I)使用成本較高GPRS/CDMA數(shù)據(jù)傳輸需要付費(fèi)，對(duì)于家庭水表抄表來說，系統(tǒng)的運(yùn)行成本很高；(2)網(wǎng)絡(luò)的自管理能力有限采用無線數(shù)傳模塊，除了數(shù)據(jù)輪詢時(shí)間隨節(jié)點(diǎn)數(shù)增加而線形增加外，所組建的無線網(wǎng)絡(luò)的自管理功能非常有限，增加或者減少節(jié)點(diǎn)，都需要人工去修改相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫配置；節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，也常常需要人工去診斷等等；(3)抄表終端的供電問題難以很好地解決，由于抄表終端難以做到極低功耗，所以供電問題始終是一個(gè)瓶頸。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供基于Zigbee與GPRS的無線水表抄表系統(tǒng)，本實(shí)用新型有效解決了目前現(xiàn)有水表的抄表方式，存在使用成本高、網(wǎng)絡(luò)管理能力差以及功耗高的問題，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理，便于產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用。本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):基于Zigbee與GPRS的無線水表抄表系統(tǒng),包括智能水表,其特征在于:所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集端、數(shù)據(jù)集中端以及數(shù)據(jù)處理端，數(shù)據(jù)采集端、數(shù)據(jù)集中端、數(shù)據(jù)處理端之間無線數(shù)據(jù)傳輸；所述數(shù)據(jù)采集端包括多個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)集成單片機(jī)、無線傳輸模塊、數(shù)據(jù)接口 A以及工作電源，智能水表通過數(shù)據(jù)接口與單片機(jī)連接；所述數(shù)據(jù)集中端集成單片機(jī)、無線傳輸模塊、GPRS芯片以及工作電源；所述數(shù)據(jù)處理端包括上位機(jī)以及上位機(jī)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，上位機(jī)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)集成單片機(jī)、GPRS芯片、數(shù)據(jù)接口 B以及工作電源，上位機(jī)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)通過數(shù)據(jù)接口 B與上位機(jī)連接。本實(shí)用新型進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是:所述數(shù)據(jù)采集端、數(shù)據(jù)集中端以及數(shù)據(jù)處理端均集成設(shè)置有SMA天線。本實(shí)用新型更進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是:所述單片機(jī)采用型號(hào)為STC12C5A60S2的芯片；所述無線傳輸模塊采用型號(hào)為CC2530的無線傳感模塊；所述GPRS芯片型號(hào)為SM300。本實(shí)用新型更進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是:所述數(shù)據(jù)采集端設(shè)置有JTAG調(diào)試接口，數(shù)據(jù)接口 A為485串行通信接口 ；所述數(shù)據(jù)集中端設(shè)置有RS232調(diào)試接口，或?yàn)閁SB調(diào)試接口 ；所述數(shù)據(jù)接口 B為RS232串行通信接口，或?yàn)閁SB接口。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)，本實(shí)用新型結(jié)合結(jié)合Zigbee及GPRS技術(shù)的相互優(yōu)點(diǎn)，Zigbee技術(shù)功耗低、發(fā)射功率低，水表上加裝Zigbee通訊模塊，則可以實(shí)現(xiàn)水表數(shù)據(jù)的無線傳輸，這種抄表節(jié)點(diǎn)極易被用戶所接受，自來水管理中心維護(hù)起來也比較容易，所以容易推廣，而GPRS技術(shù)，是在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)上升級(jí)，可充分利用全國(guó)范圍的電信網(wǎng)絡(luò)，可以使用戶數(shù)據(jù)終端方便、快速、低成本的遠(yuǎn)程接入網(wǎng)絡(luò)，綜上所述，本系統(tǒng)使用成本、功耗低、網(wǎng)絡(luò)管理能力和組網(wǎng)靈活等優(yōu)點(diǎn)。

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集端、數(shù)據(jù)集中端以及數(shù)據(jù)處理端，數(shù)據(jù)采集端、數(shù)據(jù)集中端、數(shù)據(jù)處理端之間通過無線網(wǎng)絡(luò)采用無線數(shù)據(jù)傳輸；，所述數(shù)據(jù)采集端包括多個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)集成單片機(jī)、無線傳輸模塊、數(shù)據(jù)接口 A以及工作電源，智能水表通過數(shù)據(jù)接口與單片機(jī)連接；所述數(shù)據(jù)集中端集成單片機(jī)、無線傳輸模塊、GPRS芯片以及工作電源；所述數(shù)據(jù)處理端包括上位機(jī)以及上位機(jī)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，上位機(jī)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)集成單片機(jī)、GPRS芯片、數(shù)據(jù)接口 B以及工作電源，上位機(jī)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)通過數(shù)據(jù)接口 B與上位機(jī)連接，所述數(shù)據(jù)采集端、數(shù)據(jù)集中端以及數(shù)據(jù)處理端均集成設(shè)置有SMA天線，所述單片機(jī)采用型號(hào)為STC12C5A60S2的芯片；所述無線傳輸模塊采用型號(hào)為CC2530的無線傳感模塊；所述GPRS芯片型號(hào)為SM300，所述數(shù)據(jù)采集端設(shè)置有JTAG調(diào)試接口，數(shù)據(jù)接口 A為485串行通信接口，所述數(shù)據(jù)集中端設(shè)置有RS232調(diào)試接口，或?yàn)閁SB調(diào)試接口，所述數(shù)據(jù)接口 B為RS232串行通信接口，或?yàn)閁SB接口。綜上所述本實(shí)用新型達(dá)到了上述發(fā)明目的。
權(quán)利要求1.基于Zigbee與GPRS的無線水表抄表系統(tǒng),包括智能水表,其特征在于:所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集端、數(shù)據(jù)集中端以及數(shù)據(jù)處理端，數(shù)據(jù)采集端、數(shù)據(jù)集中端、數(shù)據(jù)處理端之間采用無線數(shù)據(jù)傳輸；所述數(shù)據(jù)采集端包括多個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)集成單片機(jī)、無線傳輸模塊、數(shù)據(jù)接口 A以及工作電源，智能水表通過數(shù)據(jù)接口與單片機(jī)連接；所述數(shù)據(jù)集中端集成單片機(jī)、無線傳輸模塊、GPRS芯片以及工作電源；所述數(shù)據(jù)處理端包括上位機(jī)以及上位機(jī)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，上位機(jī)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)集成單片機(jī)、GPRS芯片、數(shù)據(jù)接口 B以及工作電源，上位機(jī)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)通過數(shù)據(jù)接口 B與上位機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Zigbee與GPRS的無線水表抄表系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集端、數(shù)據(jù)集中端以及數(shù)據(jù)處理端均集成設(shè)置有SMA天線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于Zigbee與GPRS的無線水表抄表系統(tǒng)，其特征在于:所述單片機(jī)采用型號(hào)為STC12C5A60S2的芯片；所述無線傳輸模塊采用型號(hào)為CC2530的無線傳感模塊；所述GPRS芯片型號(hào)為SM300。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于Zigbee與GPRS的無線水表抄表系統(tǒng),其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集端設(shè)置有JTAG調(diào)試接口，數(shù)據(jù)接口 A為485串行通信接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于Zigbee與GPRS的無線水表抄表系統(tǒng),其特征在于:所述數(shù)據(jù)集中端設(shè)置有RS232調(diào)試接口，或?yàn)閁SB調(diào)試接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Zigbee與GPRS的無線水表抄表系統(tǒng),其特征在于:所述數(shù)據(jù)接口 B為RS232串行通信接口，或?yàn)閁SB接口。
專利摘要本實(shí)用新型公開了基于Zigbee與GPRS的無線水表抄表系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集端、數(shù)據(jù)集中端以及數(shù)據(jù)處理端，數(shù)據(jù)采集端、數(shù)據(jù)集中端、數(shù)據(jù)處理端之間采用無線數(shù)據(jù)傳輸；所述數(shù)據(jù)采集端包括多個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)集成單片機(jī)、無線傳輸模塊、數(shù)據(jù)接口A以及工作電源，智能水表通過數(shù)據(jù)接口與單片機(jī)連接；所述數(shù)據(jù)集中端集成單片機(jī)、無線傳輸模塊、GPRS芯片以及工作電源；所述數(shù)據(jù)處理端包括上位機(jī)以及上位機(jī)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，上位機(jī)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)集成單片機(jī)、GPRS芯片、數(shù)據(jù)接口B以及工作電源，上位機(jī)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)通過數(shù)據(jù)接口B與上位機(jī)連接。本實(shí)用新型有效解決了目前現(xiàn)有水表的抄表方式，存在使用成本高、網(wǎng)絡(luò)管理能力差以及功耗高的問題。
文檔編號(hào)G08C17/02GK202996002SQ20132001668
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月14日
發(fā)明者魏東旭, 馮小勤, 宋毅 申請(qǐng)人:淮陰師范學(xué)院