專利名稱：一種用于遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的樓層集中器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種遠(yuǎn)程無線抄表裝置，尤其涉及應(yīng)用在小區(qū)，數(shù)據(jù)通過多層無線網(wǎng)絡(luò)逐層上傳，再經(jīng)由小區(qū)終端通過有線方式傳至帳務(wù)中心的一種用于遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的樓層集中器。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)進(jìn)步和城市建設(shè)的發(fā)展，居民小區(qū)規(guī)模日益擴(kuò)大，由此水表讀取逐漸成為一個(gè)突出的問題。
傳統(tǒng)的抄表模式是由抄表人員挨家挨戶入室進(jìn)行用水的抄表記錄，然后交收費(fèi)部門開出用水賬單寄給用戶。上述的傳統(tǒng)的抄表模式的主要不足在于，①用戶與收費(fèi)部門在時(shí)間上難以協(xié)調(diào)；②人工抄表不僅用人多并且費(fèi)時(shí)費(fèi)力；③上門入室抄表帶來了安全上的隱患。
因此人們研究開發(fā)了自動(dòng)抄表系統(tǒng)。在眾多的不同方案的自動(dòng)抄表系統(tǒng)中，無線傳輸模式因其無需布線、安裝簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)而受到格外的重視。
如，中國(guó)專利號(hào)為ZL 96202204.7的專利公告中公開了一種多用戶煤氣、電、水表自動(dòng)抄表裝置，其特點(diǎn)是，它在每個(gè)用戶儀表的轉(zhuǎn)動(dòng)位置安裝一個(gè)用戶數(shù)據(jù)采集單元，通過檢測(cè)器件，將轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)，對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行累計(jì)計(jì)數(shù)，再將每個(gè)數(shù)據(jù)采集單元匯總連接到一個(gè)數(shù)據(jù)集中處理單元；紅外抄表器通過控制數(shù)據(jù)集中處理單元對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)采集單元的累計(jì)結(jié)果進(jìn)行讀取、清零；并且，紅外抄表器通過輸出接口將讀取的數(shù)據(jù)向其他裝置輸出。上述自動(dòng)抄表裝置存在的缺陷是，其傳輸方式采用的是紅外方式進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)，由于紅外具有傳輸距離短的特點(diǎn)，從而產(chǎn)生數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定的缺陷。
又如，中國(guó)專利號(hào)為ZL 02200581.1的專利公告中公開了一種利用電話線的自動(dòng)抄表裝置，該裝置包括用戶端和管理端，用戶端由水表、采集器、數(shù)據(jù)處理器組成，水表將數(shù)據(jù)傳輸給采集器，采集器與數(shù)據(jù)處理器通過無線方式傳輸數(shù)據(jù)，無線發(fā)射頻率為400MHz左右，數(shù)據(jù)處理器與管理端通過電話線傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表。該裝置由于是利用電話線進(jìn)行自動(dòng)抄表，因此無線方式只局限在用戶端范圍，要求用戶必須具有電話線的硬件條件。
如果利用空間的無線信道實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距數(shù)據(jù)傳送的，其優(yōu)點(diǎn)不僅簡(jiǎn)單、方便，并且不需對(duì)現(xiàn)有的線路進(jìn)行改動(dòng)，而且傳輸頻帶較寬，通信距離長(zhǎng)(一般幾十公里，還可通過中繼站延伸到更遠(yuǎn))，尤其是避免布線入戶、抄表入戶，對(duì)舊城改造有著重要的實(shí)際意義。但這種系統(tǒng)面臨著這樣的一個(gè)問題無線數(shù)據(jù)傳輸存在著在建筑物對(duì)無線電信號(hào)的反射、吸收等作用下信號(hào)傳輸不穩(wěn)定的問題，另外表具安裝位置、空間干擾等也對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定工作有較大影響，同時(shí)也存在功耗等問題。如何很好地解決上述問題將對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)劣性起到很大的影響，因?yàn)橄到y(tǒng)中無論哪個(gè)模塊一旦出現(xiàn)故障，它自己不具備及時(shí)反映具體問題的功能，于是系統(tǒng)就無法迅速確定故障位置乃至排除，這就使整個(gè)系統(tǒng)喪失了自檢功能，很難保證系統(tǒng)能長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行，并且不便于未來的維護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的樓層集中器，它能根據(jù)以小區(qū)為基本應(yīng)用對(duì)象的遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的需求，將樓層的用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行集中，提供遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)通過多層無線網(wǎng)絡(luò)逐層上傳，再經(jīng)由小區(qū)終端通過有線方式傳至帳務(wù)中心，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無線自動(dòng)抄表的目的。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種用于遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的樓層集中器，包括電源單元、中央控制單元和射頻單元，其特點(diǎn)是所述的電源單元由與AC交流輸入連接的AC/DC變換器和與AC/DC變換器連接的DC-DC變換器組成；所述的中央控制單元與電源單元連接，中央控制單元包括，一控制電路、設(shè)置在控制電路輸入端的接口電路、通過I2C總線與控制電路連接的時(shí)鐘電路；所述的射頻單元由通過SPI總線與中央控制單元中控制電路連接的射頻電路、與射頻電路連接的功率放大器、與功率放大器連接的天線組成。
在上述的一種用于遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的樓層集中器中，其中，所述的電源單元中的AC交流輸入是220V交流輸入；所述的AC/DC變換器采用的是型號(hào)為UU3的電源轉(zhuǎn)換集成電路芯片，以將交流電變換為5V直流電；所述的DC-DC變換器采用的是型號(hào)為UU3的電源轉(zhuǎn)換集成電路芯片，以將5V直流電變換為提供中央控制單元和射頻單元所需的3.3V工作電源。
在上述的一種用于遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的樓層集中器中，其中，所述的中央控制單元中的控制電路由CPU集成電路芯片構(gòu)成。
在上述的一種用于遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的樓層集中器中，其中，所述的由CPU集成電路芯片構(gòu)成的控制電路采用的是型號(hào)為MSP430F149低功耗的16位RSIC結(jié)構(gòu)的CPU集成電路芯片。
在上述的一種用于遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的樓層集中器中，其中，所述的中央控制單元中的接口電路由RS232轉(zhuǎn)換集成電路構(gòu)成；所述的時(shí)鐘電路由RTC時(shí)鐘集成電路芯片構(gòu)成。
在上述的一種用于遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的樓層集中器中，其中，所述的射頻單元中的射頻電路由工作在433MZH且GFSK調(diào)制形式的型號(hào)為CC1020的射頻集成電路芯片構(gòu)成，該射頻芯片通過SPI總線與中央控制單元中控制電路CPU通訊連接；所述的功率放大器由型號(hào)為RF2117的功率放大集成電路芯片構(gòu)成。
在上述的一種用于遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的樓層集中器中，其中，所述的中央控制單元還包括，一與電源單元DC-DC變換器連接的電源切斷電路，一與電源切斷電路連接的后備電池；所述的電源切斷電路由型號(hào)為UU2的電源轉(zhuǎn)換集成電路芯片構(gòu)成。
在上述的一種用于遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的樓層集中器中，其中，所述的中央控制單元中的控制電路包括，RTC時(shí)鐘模塊、參數(shù)申請(qǐng)模塊、無線通訊模塊、串口通訊模塊、數(shù)據(jù)接收緩存模塊、數(shù)據(jù)包拆分模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊、數(shù)據(jù)組合打包模塊、無線測(cè)試模塊、命令解析模塊、參數(shù)存儲(chǔ)模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、功率控制模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送存儲(chǔ)模塊；所述的RTC時(shí)鐘模塊分別與參數(shù)申請(qǐng)模塊和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊雙向連接；所述的參數(shù)申請(qǐng)模塊以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊、參數(shù)設(shè)置模塊的輸出端分別與數(shù)據(jù)組合打包模塊的輸入端連接；
所述的無線測(cè)試模塊、命令解析模塊、參數(shù)存儲(chǔ)模塊、參數(shù)設(shè)置模塊順序雙向連接；所述的數(shù)據(jù)組合打包模塊和無線測(cè)試模塊的輸出端分別與數(shù)據(jù)發(fā)送存儲(chǔ)模塊的輸入端連接；數(shù)據(jù)發(fā)送存儲(chǔ)模塊的輸出端分別與無線通訊模塊和串口通訊模塊的輸入端連接；所述的無線通訊模塊和串口通訊模塊的輸出端分別與數(shù)據(jù)接收緩存模塊的輸入端連接；所述的數(shù)據(jù)接收緩存模塊、數(shù)據(jù)包拆分模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊順序雙向連接；其中，數(shù)據(jù)包拆分模塊還分別與命令解析模塊和參數(shù)存儲(chǔ)模塊順序雙向連接；所述的功率控制模塊的輸出端與無線通訊模塊連接；所述的無線通訊模塊與天線連接。
本實(shí)用新型一種用于遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的樓層集中器，由于采用了上述的技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果本實(shí)用新型由于根據(jù)遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的實(shí)際抄表需求，能有效接收樓層中的各水表數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，是該系統(tǒng)的第一級(jí)傳輸接收環(huán)節(jié)，因此為系統(tǒng)的多層無線網(wǎng)絡(luò)逐層上傳奠定了基礎(chǔ)；2.本實(shí)用新型由于設(shè)置了電源切斷電路和后備電池供電，從而可在外部電源斷電時(shí)，通過電源切斷電路快速切斷與外部電源的連接且立即用后備電池向時(shí)鐘電路供電，由此可確保時(shí)鐘電路提供控制電路正常時(shí)鐘頻率，從而可保證中央控制單元的數(shù)據(jù)不遺失。


通過以下對(duì)本實(shí)用新型一種用于遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的樓層集中器的一實(shí)施例結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解本實(shí)用新型的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點(diǎn)。其中，附圖為圖1是一種以小區(qū)為基本應(yīng)用對(duì)象的遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及其原理的示意圖；圖2是本實(shí)用新型一種用于遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的樓層集中器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖3是圖2中控制電路的框圖；圖4(a)是本實(shí)用新型樓層集中器數(shù)據(jù)的收集、上報(bào)及參數(shù)申請(qǐng)(數(shù)據(jù)上行)的流程圖；圖4(b)是本實(shí)用新型樓層集中器的參數(shù)設(shè)置、讀取及安裝測(cè)試(數(shù)據(jù)下行)的流程圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參見圖1所示，這是一種以小區(qū)為基本應(yīng)用對(duì)象的遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)100的總體結(jié)構(gòu)及其原理的示意圖。這是根據(jù)目前對(duì)無線抄表系統(tǒng)的需求和需要重點(diǎn)解決的問題而發(fā)明的一種短距無線和有線連接方式相結(jié)合的以小區(qū)為基本應(yīng)用對(duì)象的遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)，通過在小區(qū)范圍內(nèi)采用多層無線傳輸結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)逐級(jí)匯總到小區(qū)終端后利用有線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上報(bào)，從而實(shí)現(xiàn)無線遠(yuǎn)程抄表。
從圖1可見，遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)100由水表101、樓層集中器102、樓棟集中器103、小區(qū)數(shù)據(jù)終端104、手持機(jī)105、帳務(wù)中心106、以及防火墻108、接收終端107組成。本實(shí)用新型樓層集中器是該系統(tǒng)中的第一級(jí)傳輸接收環(huán)節(jié)，同時(shí)是第二級(jí)傳輸?shù)陌l(fā)射環(huán)節(jié)。
請(qǐng)結(jié)合圖1參見圖2所示，這是本實(shí)用新型一種用于遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的樓層集中器的電路結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)用新型樓層集中器包括電源單元10、中央控制單元20和射頻單元30。
所述的電源單元10由AC交流輸入11、AC/DC變換器12以及DC-DC變換器13組成。其中，AC交流輸入11為220V交流輸入；AC/DC變換器12的輸入端與AC交流輸入11連接，AC/DC變換器12采用的是型號(hào)為UU3的電源轉(zhuǎn)換集成電路芯片，用以將交流電變換為5V直流電；DC-DC變換器13與AC/DC變換器12連接，DC-DC變換器13采用的是型號(hào)為UU3的電源轉(zhuǎn)換集成電路芯片，將5V直流電變換為提供中央控制單元20和射頻單元30所需的3.3V工作電源。
所述的中央控制單元20通過與電源單元10連接得到工作電源。中央控制單元20包括，一控制電路21、設(shè)置在控制電路21輸入端的接口電路22、通過I2C總線與控制電路21連接的時(shí)鐘電路23；還包括，與電源單元10的DC-DC變換器13連接的電源切斷電路24，以及，與電源切斷電路24連接的后備電池25。其中，接口電路22用于接收樓層的各水表數(shù)據(jù)，并將所接收到的樓層的各水表數(shù)據(jù)經(jīng)過轉(zhuǎn)換后送至控制電路21；在本實(shí)施例中，接口電路22由RS232轉(zhuǎn)換集成電路構(gòu)成，以將樓層的各水表數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為控制電路21能接收的電平；控制電路21用以將接口電路22接收的樓層的各水表數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將處理后的樓層的各水表數(shù)據(jù)通過射頻單元30發(fā)射出去，因此，控制電路21通常由具有處理功能的CPU集成電路芯片構(gòu)成；在本實(shí)施例中，控制電路21采用的是型號(hào)為MSP430F149低功耗的16位RSIC結(jié)構(gòu)的CPU集成電路芯片；控制電路21通過I2C總線與時(shí)鐘電路23連接，在本實(shí)施例中，時(shí)鐘電路23由RTC時(shí)鐘集成電路芯片構(gòu)成，以提供由CPU集成電路芯片構(gòu)成的控制電路21工作的時(shí)鐘頻率；中央控制單元20還包括，與電源單元10的DC-DC變換器13連接的電源切斷電路24、與電源切斷電路24連接的后備電池25。電源切斷電路24和后備電池25的設(shè)置是因?yàn)椋鲜龅挠蒖TC時(shí)鐘集成電路芯片構(gòu)成時(shí)鐘電路23在正常工作時(shí)由系統(tǒng)的電源供電，若外部電源斷電時(shí)，則由電源切斷電路24快速切斷與外部電源的連接且立即用后備電池25向時(shí)鐘電路23供電，為此在本實(shí)施例中，電源切斷電路24由型號(hào)為UU2的電源轉(zhuǎn)換集成電路芯片構(gòu)成，以確保時(shí)鐘電路23提供控制電路21正常時(shí)鐘頻率，從而可保證中央控制單元20的數(shù)據(jù)不遺失。
所述的射頻單元30通過SPI總線與中央控制單元20連接；射頻單元30由射頻電路31、功率放大器32和天線33組成；射頻電路31通過SPI總線與中央控制單元20中控制電路21連接，在本實(shí)施例中，射頻電路31由型號(hào)為CC1020的射頻集成電路芯片構(gòu)成，該射頻集成電路芯片工作在433MZH且調(diào)制形式是GFSK制式；功率放大器32連接在射頻電路31的輸出端，在本實(shí)施例中，功率放大器32采用的是的型號(hào)為RF2117的功率放大集成電路芯片，功率放大器32功率放大集成電路芯片的輸出端與天線33連接，由天線33將控制電路21處理后的樓層的各水表數(shù)據(jù)發(fā)射出去。
請(qǐng)參見圖3所示，這是圖3是圖2中控制電路的框圖。本實(shí)用新型本實(shí)用新型中央控制單元20中的控制電路21包括，RTC時(shí)鐘模塊2101、參數(shù)申請(qǐng)模塊2102、無線通訊模塊2103、串口通訊模塊2104、數(shù)據(jù)接收緩存模塊2105、數(shù)據(jù)包拆分模塊2106、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊2107、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊2108、數(shù)據(jù)組合打包模塊2109、無線測(cè)試模塊2110、命令解析模塊2111、參數(shù)存儲(chǔ)模塊2112、參數(shù)設(shè)置模塊2113、功率控制模塊2114、數(shù)據(jù)發(fā)送存儲(chǔ)模塊2115。
上述控制電路21的各模塊的連接關(guān)系如下RTC時(shí)鐘模塊2101分別與參數(shù)申請(qǐng)模塊2102和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊2108雙向連接；參數(shù)申請(qǐng)模塊2102以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊2108、參數(shù)設(shè)置模塊2113的輸出端分別與數(shù)據(jù)組合打包模塊2109的輸入端連接；無線測(cè)試模塊2110、命令解析模塊2111、參數(shù)存儲(chǔ)模塊2112、參數(shù)設(shè)置模塊2113順序雙向連接；數(shù)據(jù)組合打包模塊2109和無線測(cè)試模塊2110的輸出端分別與數(shù)據(jù)發(fā)送存儲(chǔ)模塊2115的輸入端連接；數(shù)據(jù)發(fā)送存儲(chǔ)模塊2115的輸出端分別與無線通訊模塊2103和串口通訊模塊2104的輸入端連接；無線通訊模塊2103和串口通訊模塊2104的輸出端分別與數(shù)據(jù)接收緩存模塊2105的輸入端連接；數(shù)據(jù)接收緩存模塊2105、數(shù)據(jù)包拆分模塊2106、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊2107、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊2108順序雙向連接；其中，數(shù)據(jù)包拆分模塊2106還分別與命令解析模塊2111和參數(shù)存儲(chǔ)模塊2112順序雙向連接；功率控制模塊2114的輸出端與無線通訊模塊2103連接；所述的無線通訊模塊2103與天線33連接。
上述控制電路21的各模塊的功能如下所述的RTC時(shí)鐘模塊2101分別與參數(shù)申請(qǐng)模塊2102和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊2108雙向連接；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊2108向RTC時(shí)鐘模塊2101設(shè)置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的時(shí)間，當(dāng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的時(shí)間到時(shí)，RTC時(shí)鐘模塊2101向數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊2108發(fā)出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)；參數(shù)申請(qǐng)模塊2102向RTC時(shí)鐘模塊2101設(shè)置參數(shù)申請(qǐng)的時(shí)間，當(dāng)參數(shù)申請(qǐng)的時(shí)間到時(shí)，RTC時(shí)鐘模塊2101向參數(shù)申請(qǐng)模塊2102發(fā)出申請(qǐng)參數(shù)的信號(hào)；所述的參數(shù)申請(qǐng)模塊2102以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊2108、參數(shù)設(shè)置模塊2113的輸出端分別與數(shù)據(jù)組合打包模塊2109的輸入端連接；當(dāng)參數(shù)申請(qǐng)模塊2102收到RTC時(shí)鐘模塊2101發(fā)出的參數(shù)申請(qǐng)信號(hào)時(shí)，參數(shù)申請(qǐng)模塊2102將所需申請(qǐng)的參數(shù)發(fā)給數(shù)據(jù)組合打包模塊2109；所述的無線通訊模塊2103用以與水表以及樓棟集中器、手持機(jī)進(jìn)行無線通訊，并完成數(shù)據(jù)的調(diào)制解調(diào)；無線測(cè)試模塊2110、命令解析模塊2111、參數(shù)存儲(chǔ)模塊2112、參數(shù)設(shè)置模塊2113順序雙向連接；所述的串口通訊模塊2104用以完成和手持機(jī)的有線通訊，包括參數(shù)的設(shè)置、修改、讀取；所述的數(shù)據(jù)接收緩存模塊2105用以將無線通訊模塊2103、串口通訊模塊2104接收到的樓層各水表數(shù)據(jù)存放到緩存區(qū)；所述的數(shù)據(jù)包拆分模塊2106用以將數(shù)據(jù)接收緩存模塊2105的緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)解包拆分，并分離出數(shù)據(jù)及命令；所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊2107用以將數(shù)據(jù)包拆分模塊2106分離出的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類并存儲(chǔ)；所述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊2108收到RTC時(shí)鐘模塊2101發(fā)出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)申請(qǐng)信號(hào)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊2108便在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)將收集到需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)組合打包模塊2109；所述的數(shù)據(jù)組合打包模塊2109將參數(shù)申請(qǐng)模塊2102、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊2108、參數(shù)存儲(chǔ)模塊2112傳遞的數(shù)據(jù)根據(jù)協(xié)議分組打包，并存放到數(shù)據(jù)發(fā)送存儲(chǔ)模塊2115；所述的無線測(cè)試模塊2110若接收到命令解析模塊2111發(fā)送的無線測(cè)試命令，無線測(cè)試模塊2110將測(cè)試數(shù)據(jù)打包存放到數(shù)據(jù)發(fā)送存儲(chǔ)模塊2115；所述的命令解析模塊2111接收到數(shù)據(jù)包拆分模塊2106發(fā)送的命令解析信號(hào)，命令解析模塊2111根據(jù)解析出的命令決定是否做無線測(cè)試、參數(shù)存儲(chǔ)或向水表設(shè)置參數(shù)；所述的參數(shù)存儲(chǔ)模塊2112進(jìn)行并完成參數(shù)的分類存儲(chǔ)；
所述的參數(shù)設(shè)置模塊2113進(jìn)行并完成對(duì)水表的參數(shù)設(shè)置；所述的功率控制模塊2114根據(jù)接收到的信號(hào)強(qiáng)度RSSI值，調(diào)整無線通訊模塊2103的射頻輸出信號(hào)功率；所述的數(shù)據(jù)發(fā)送存儲(chǔ)模塊2115緩存無線測(cè)試模塊2110的測(cè)試數(shù)據(jù)和組合打包模塊2109的數(shù)據(jù)；天線33接收無線通訊模塊2103發(fā)送的信息，并完成射頻信號(hào)的耦合及發(fā)射，使之達(dá)到與水表以及樓棟集中器、手持機(jī)的無線通訊。
請(qǐng)參見圖4所示，這是本實(shí)用新型樓層集中器的流程圖。樓層集中器的工作流程圖分為“層集中器數(shù)據(jù)的收集、上報(bào)及參數(shù)申請(qǐng)(數(shù)據(jù)上行)”和“樓層集中器的參數(shù)設(shè)置、讀取及安裝測(cè)試(數(shù)據(jù)下行)”兩部分。
請(qǐng)參見圖4(a)所示，圖4(a)是本實(shí)用新型樓層集中器數(shù)據(jù)的收集、上報(bào)及參數(shù)申請(qǐng)(數(shù)據(jù)上行)的工作流程圖。樓層集中器數(shù)據(jù)的收集、上報(bào)及參數(shù)申請(qǐng)(數(shù)據(jù)上行)主要工作的內(nèi)容是，樓層集中器收集多只水表的數(shù)據(jù)(水量信息、報(bào)警信息)，經(jīng)過查錯(cuò)、篩選，分類存儲(chǔ)；包括1.當(dāng)接收的是水表數(shù)據(jù)時(shí)，將水表數(shù)據(jù)排序、分類，然后存儲(chǔ)；當(dāng)RTC上報(bào)數(shù)據(jù)的時(shí)間到時(shí)，樓層集中器將數(shù)據(jù)打包，再分組上報(bào)，經(jīng)過無線傳輸，發(fā)送到樓棟集中器；2.當(dāng)接收的是水表的報(bào)警信息時(shí)，則將報(bào)警信息分類存儲(chǔ)；當(dāng)RTC上報(bào)數(shù)據(jù)的時(shí)間到時(shí)，樓層集中器將報(bào)警信息打包、上報(bào)，經(jīng)過無線傳輸，發(fā)送到樓棟集中器。
請(qǐng)參見圖4(b)所示，圖4(b)是本實(shí)用新型樓層集中器的參數(shù)設(shè)置、讀取及安裝測(cè)試(數(shù)據(jù)下行)的流程圖。樓層集中器的參數(shù)設(shè)置、讀取及安裝測(cè)試(數(shù)據(jù)下行)主要工作的內(nèi)容是，樓層集中器通過串口接收手持機(jī)的數(shù)據(jù)，通過無線接收手持機(jī)、樓棟集中器的數(shù)據(jù)，通過命令解析，按以下敘述處理1.參數(shù)設(shè)置樓層集中器接收手持機(jī)、樓棟集中器的參數(shù)設(shè)置，并將參數(shù)分類，再存儲(chǔ)；2.參數(shù)讀取樓層集中器接收手持機(jī)的參數(shù)讀取命令，則樓層集中器將手持機(jī)所讀取的參數(shù)打包，如果是無線接收的，通過無線傳輸；如果是通過串口接收的，則通過串口發(fā)送；3.安裝測(cè)試樓層集中器接收的是手持機(jī)的安裝測(cè)試命令，則將測(cè)試數(shù)據(jù)打包，通過無線傳輸發(fā)送給手持機(jī)。
由上述可知，本實(shí)用新型樓層集中器具有如下功能1.水表上報(bào)數(shù)據(jù)時(shí)，讀取上報(bào)水量數(shù)據(jù)并設(shè)置水表參數(shù)；2.水表復(fù)位鍵激活時(shí)檢測(cè)是否為本集中器管轄范圍，返回應(yīng)答及分配時(shí)間片；3.時(shí)間片池為20個(gè)時(shí)間片加5分鐘集中器上報(bào)時(shí)間；設(shè)置時(shí)寫入集中器，為絕對(duì)時(shí)間；4.在內(nèi)置的上報(bào)時(shí)間片上報(bào)樓棟集中器數(shù)據(jù)及水表工作狀態(tài)；5.上報(bào)數(shù)據(jù)時(shí)，接受參數(shù)設(shè)置和系統(tǒng)較時(shí)；6.保存2個(gè)月上報(bào)數(shù)據(jù)；7.交流供電，附加掉電保護(hù)電池，保證10天以上；8.看門狗；9.提供手持機(jī)接口用于功能檢測(cè)及數(shù)據(jù)讀取，可實(shí)現(xiàn)手持機(jī)模擬水表和集中器通信；10.接受手持機(jī)命令發(fā)送測(cè)試信號(hào)Beacon，以確定樓棟集中器安裝位置；11.按鍵功能擴(kuò)展。
綜上所述，本實(shí)用新型一種用于遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的樓層集中器，由于能夠根據(jù)遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的實(shí)際抄表需求，能有效接收樓層中的各水表數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，為系統(tǒng)的多層無線網(wǎng)絡(luò)逐層上傳奠定了基礎(chǔ)；同時(shí)，由于設(shè)置了電源切斷電路和后備電池供電，從而可在外部電源斷電時(shí)，通過電源切斷電路快速切斷與外部電源的連接且立即用后備電池向時(shí)鐘電路供電，由此可確保時(shí)鐘電路提供控制電路正常時(shí)鐘頻率，從而可保證中央控制單元的數(shù)據(jù)不遺失。
權(quán)利要求1.一種用于遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的樓層集中器，包括電源單元(10)、中央控制單元(20)和射頻單元(30)，其特征在于所述的電源單元(10)由與AC交流輸入(11)連接的AC/DC變換器(12)和與AC/DC變換器(12)連接的DC-DC變換器(13)組成；所述的中央控制單元(20)與電源單元(10)連接，中央控制單元(20)包括，一控制電路(21)、設(shè)置在控制電路(21)輸入端的接口電路(22)、通過I2C總線與控制電路(21)連接的時(shí)鐘電路(23)；所述的射頻單元(30)由通過SPI總線與中央控制單元(20)中控制電路(21)連接的射頻電路(31)、與射頻電路(31)連接的功率放大器(32)、與功率放大器(32)連接的天線(33)組成。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的樓層集中器，其特征在于所述的電源單元(10)中的AC交流輸入(11)是220V交流輸入；所述的AC/DC變換器(12)采用的是型號(hào)為UU3的電源轉(zhuǎn)換集成電路芯片，以將交流電變換為5V直流電；所述的DC-DC變換器(13)采用的是型號(hào)為UU3的電源轉(zhuǎn)換集成電路芯片，以將5V直流電變換為提供中央控制單元(20)和射頻單元(30)所需的3.3V工作電源。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的樓層集中器，其特征在于所述的中央控制單元(20)中的控制電路(21)由CPU集成電路芯片構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1或3所述的一種用于遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的樓層集中器，其特征在于所述的由CPU集成電路芯片構(gòu)成的控制電路(21)采用的是型號(hào)為MSP430F149低功耗的16位RSIC結(jié)構(gòu)的CPU集成電路芯片。
5.如權(quán)利要求1所述的一種用于遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的樓層集中器，其特征在于所述的中央控制單元(20)中的接口電路(22)由RS232轉(zhuǎn)換集成電路構(gòu)成；所述的時(shí)鐘電路(23)由RTC時(shí)鐘集成電路芯片構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1所述的一種用于遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的樓層集中器，其特征在于所述的射頻單元(30)中的射頻電路(31)由工作在433MZH且GFSK調(diào)制形式的型號(hào)為CC1020的射頻集成電路芯片構(gòu)成，該射頻芯片通過SPI總線與中央控制單元(20)中控制電路(21)CPU通訊連接；所述的功率放大器(32)由型號(hào)為RF2117的功率放大集成電路芯片構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1所述的一種用于遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的樓層集中器，其特征在于所述的中央控制單元(20)還包括，一與電源單元(10)DC-DC變換器(13)連接的電源切斷電路(24)，一與電源切斷電路(24)連接的后備電池(25)；所述的電源切斷電路(24)由型號(hào)為UU2的電源轉(zhuǎn)換集成電路芯片構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求1所述的一種用于遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的樓層集中器，其特征在于所述的中央控制單元(20)中的控制電路(21)包括，RTC時(shí)鐘模塊(2101)、參數(shù)申請(qǐng)模塊(2102)、無線通訊模塊(2103)、串口通訊模塊(2104)、數(shù)據(jù)接收緩存模塊(2105)、數(shù)據(jù)包拆分模塊(2106)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(2107)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊(2108)、數(shù)據(jù)組合打包模塊(2109)、無線測(cè)試模塊(2110)、命令解析模塊(2111)、參數(shù)存儲(chǔ)模塊(2112)、參數(shù)設(shè)置模塊(2113)、功率控制模塊(2114)、數(shù)據(jù)發(fā)送存儲(chǔ)模塊(2115)；所述的RTC時(shí)鐘模塊(2101)分別與參數(shù)申請(qǐng)模塊(2102)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊(2108)雙向連接；所述的參數(shù)申請(qǐng)模塊(2102)以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊(2108)、參數(shù)設(shè)置模塊(2113)的輸出端分別與數(shù)據(jù)組合打包模塊(2109)的輸入端連接；所述的無線測(cè)試模塊(2110)、命令解析模塊(2111)、參數(shù)存儲(chǔ)模塊(2112)、參數(shù)設(shè)置模塊(2113)順序雙向連接；所述的數(shù)據(jù)組合打包模塊(2109)和無線測(cè)試模塊(2110)的輸出端分別與數(shù)據(jù)發(fā)送存儲(chǔ)模塊(2115)的輸入端連接；數(shù)據(jù)發(fā)送存儲(chǔ)模塊(2115)的輸出端分別與無線通訊模塊(2103)和串口通訊模塊(2104)的輸入端連接；所述的無線通訊模塊(2103)和串口通訊模塊(2104)的輸出端分別與數(shù)據(jù)接收緩存模塊(2105)的輸入端連接；所述的數(shù)據(jù)接收緩存模塊(2105)、數(shù)據(jù)包拆分模塊(2106)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(2107)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊(2108)順序雙向連接；其中，數(shù)據(jù)包拆分模塊(2106)還分別與命令解析模塊(2111)和參數(shù)存儲(chǔ)模塊(2112)順序雙向連接；所述的功率控制模塊(2114)的輸出端與無線通訊模塊(2103)連接；所述的無線通訊模塊(2103)與天線(33)連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的樓層集中器，包括電源單元、中央控制單元和射頻單元，其特點(diǎn)是電源單元由與交流輸入連接的AC/DC變換器以及DC－DC變換器組成；中央控制單元包括控制電路、位于控制電路輸入端的接口電路、通過I2C總線與控制電路連接的時(shí)鐘電路；射頻單元由通過SPI總線與控制電路連接的射頻電路以及功率放大器和天線組成。本實(shí)用新型能根據(jù)遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的抄表需求，有效接收樓層中各水表數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，為系統(tǒng)的多層無線網(wǎng)絡(luò)逐層上傳奠定基礎(chǔ)；并且可在外部電源斷電時(shí)，通過電源切斷電路快速切斷與外部電源的連接且立即用后備電池向時(shí)鐘電路供電，使時(shí)鐘電路提供控制電路正常的時(shí)鐘頻率，從而保證中央控制單元的數(shù)據(jù)不遺失。
文檔編號(hào)G08C17/00GK2779354SQ20052003955
公開日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2005年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月5日
發(fā)明者趙玖德, 宋勇, 吳邁, 鮑士榮 申請(qǐng)人:上海自來水市北科技有限公司, 上海無線通信研究中心