專利名稱:一種遠程無線抄表控制方法
技術領域:
:本發(fā)明屬于電力儀表信息無線采集技術領域,涉及一種遠程無線抄表控制方法,特別是一種ZigBee技術與GPRS技術相結合的遠程無線抄表控制方法。
背景技術:
:遠程智能抄表計量工作,關系著公用事業(yè)行業(yè)和能源供給企業(yè)的經(jīng)營、管理效益,傳統(tǒng)的人工抄表由抄表人員每月逐戶查抄電表,消耗大量的人力和物力,而且采集數(shù)據(jù)的時間跨度大,采集數(shù)據(jù)的準確度低,無法滿足“周期性、實時性、準確性”的要求,采用傳統(tǒng)的人工抄表方式已不能適應現(xiàn)代社會發(fā)展;遠程自動化抄表系統(tǒng)是現(xiàn)代化電力系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分,遠程自動化抄表系統(tǒng)是指在電力網(wǎng)用戶終端進行自動計量,并將計量數(shù)據(jù)周期性自動回傳至控制中心,由控制中心對數(shù)據(jù)進行記錄分析,以完成后續(xù)的優(yōu)化調度、控制和計費等功能;目前,在現(xiàn)有的抄表系統(tǒng)和技術方法中主要包括有線抄表系統(tǒng)、掌上抄表系統(tǒng)和無線抄表系統(tǒng),其中有線抄表系統(tǒng)增加了綜合布線的費用和難度,降低了系統(tǒng)的應用靈活性,有線抄表系統(tǒng)已難以廣泛的推廣和應用;掌上抄表系統(tǒng)需抄表部門用掌上抄表器抄取數(shù)據(jù),抄取數(shù)據(jù)不易管理且只能抄取少量數(shù)據(jù),其自動化程度低,限制了應用范圍;現(xiàn)有的無線抄表系統(tǒng)雖然采用無線收發(fā)設備傳輸數(shù)據(jù),不需要專門架線,系統(tǒng)結構簡單,可節(jié)省人力和物力,相對有線抄表系統(tǒng)和掌上抄表系統(tǒng)更有應用優(yōu)勢,但是其制備成本高,抄表范圍小,因此,尋求設計一種采用低設備成本的無線網(wǎng)技術(ZigBee技術)與GPRS網(wǎng)絡技術相結合實現(xiàn)遠程無線自動抄表的控制方法,為供電企業(yè)帶來技術改進,為廣大用戶的用電消費帶來許多便利,具有很好的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟效益,可以提高抄表效率,減少人工誤差,節(jié)約運行成本,實現(xiàn)自動化抄表功能
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的缺陷,尋求設計提供一種ZigBee和GPRS技術相結合的遠程無線抄表控制方法,提高抄表系統(tǒng)自動化程度,實現(xiàn)實時、準確和周期性的將采集信息傳回至控制中心。為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明方法在遠程無線抄表控制系統(tǒng)裝置中完成,系統(tǒng)裝置基于ZigBee技術進行收發(fā)信號,通過ZigBee終端節(jié)點進行采集數(shù)據(jù),然后經(jīng)過數(shù)據(jù)采集終端(ZigBee網(wǎng)絡總節(jié)點)協(xié)調器將采集的數(shù)據(jù)傳給GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端,最后通過GPRS網(wǎng)絡傳給監(jiān)控中心站,實現(xiàn)遠程無線抄表功能;其具體工藝過程為:(I)、先在監(jiān)控中心站的上位機中建立數(shù)據(jù)庫,分別將所要采集的電能表信息和用戶信息關聯(lián)起來存入數(shù)據(jù)庫;(2)、再接通GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端單元的電源模塊,完成無線數(shù)傳模塊和網(wǎng)絡注冊的初始化工作;(3)、由監(jiān)控中心站發(fā)送網(wǎng)絡連接請求,GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端自動進行PPP撥號后通過TCP/IP協(xié)議與位于互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)中心建立連接,同時為監(jiān)控中心站和數(shù)據(jù)采集終端(ZigBee網(wǎng)絡總結點)建立一條雙向透明傳輸?shù)臒o線通信鏈路;(4)、然后由監(jiān)控中心站發(fā)送抄表指令(命令字+數(shù)據(jù))給GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端的無線數(shù)傳模塊,無線數(shù)傳模塊將收到的信號轉發(fā)給數(shù)據(jù)通信接口模塊,數(shù)據(jù)通信接口模塊通過RS232串口將信號發(fā)送至數(shù)據(jù)采集終端(ZigBee網(wǎng)絡總結點);(5)數(shù)據(jù)采集終端(ZigBee網(wǎng)絡總結點)收到GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端的數(shù)據(jù)通信接口模塊傳來的抄表信號后,數(shù)據(jù)采集終端(ZigBee網(wǎng)絡總結點)自動組織網(wǎng)絡,同時將抄表信號進行分析處理,然后通過ZigBee射頻芯片將多個路由節(jié)點加入ZigBee網(wǎng)絡;(6)、多個路由節(jié)點將各自收到的抄表信號通過ZigBee射頻芯片傳送給終端節(jié)點,終端節(jié)點將接收到的抄表信號依次發(fā)送給電能表;(7)、終端節(jié)點將采集到的電能表數(shù)據(jù)回傳至相應的路由節(jié)點,路由節(jié)點再對收到的電能表數(shù)據(jù)進行路由選擇,然后回傳至數(shù)據(jù)采集終端(ZigBee網(wǎng)絡總結點),再由數(shù)據(jù)采集終端(ZigBee網(wǎng)絡總結點)對收到的數(shù)據(jù)進行綜合分析處理,回傳至GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端的數(shù)據(jù)通信接口模塊,然后由串行存儲模塊對接收到的數(shù)據(jù)進行存儲;(8),GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端將串行存儲模塊存儲的數(shù)據(jù)封裝成IP包(包頭+數(shù)據(jù)),然后通過數(shù)據(jù)通信接口模塊傳回至監(jiān)控中心,實現(xiàn)ZigBee和GPRS技術相結合的遠程無線抄表及控制。本發(fā)明涉及的遠程無線抄表控制系統(tǒng)裝置主體結構包括監(jiān)控中心站、GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端、數(shù)據(jù)采集終端(ZigBee網(wǎng)絡總節(jié)點)、路由節(jié)點、終端節(jié)點、電能表、電源模塊、無線數(shù)傳模塊、數(shù)據(jù)通信接口模塊、串行存儲模塊和微處理器(MCU)模塊;GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端由電源模塊、無線數(shù)傳模塊、數(shù)據(jù)通信接口模塊、串行存儲模塊和微處理器(MCU)模塊電信息連通組成;微處理器(MCU)模塊的結構為內(nèi)帶Flash存儲的單片機,具有16位RISC結構,其CPU中的16個寄存器和常數(shù)發(fā)生器使其能達到最高的代碼效率,靈活的時鐘源能夠使各模塊和器件的功率消耗降低,微處理器(MCU)模塊的芯片各管腳分別與無線數(shù)傳模塊、數(shù)據(jù)通信接口模塊、串行存儲模塊和電源模塊按電學原理對應電連接,通過微處理器模塊的管腳分別控制各個功能模塊協(xié)同工作;無線數(shù)傳模塊選用Motorola公司生產(chǎn)的高速GSM/GPRS/EDGE的G24模塊,支持850/900/1800/1900MHz四種頻率,由標準的AT指令控制,無線數(shù)傳模塊通過一個70PIN、0.5mm間距的表面安裝插座和應用電路板相連接;數(shù)據(jù)通信接口模塊分別與無線數(shù)傳模塊和數(shù)據(jù)采集終端(ZigBee網(wǎng)絡總結點)電連接;串行存儲模塊存儲電能表數(shù)據(jù);電源模塊使GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端的各個連接模塊供電并正常工作;數(shù)據(jù)采集終端(ZigBee網(wǎng)絡總結點)自動組網(wǎng),將多個路由節(jié)點加入ZigBee網(wǎng)絡,通過ZigBee射頻芯片與多個路由節(jié)點之間進行數(shù)據(jù)通信,同時路由節(jié)點通過ZigBee射頻芯片分別與各個終端節(jié)點進行數(shù)據(jù)通信,終端節(jié)點再分別對每個電能表進行數(shù)據(jù)采集,終端節(jié)點將采集到的電能表數(shù)據(jù)傳遞給路由節(jié)點,路由節(jié)點再將收集到的數(shù)據(jù)匯總至數(shù)據(jù)采集終端(ZigBee網(wǎng)絡總節(jié)點),數(shù)據(jù)采集終端(ZigBee網(wǎng)絡總節(jié)點)將接收到的數(shù)據(jù)進行分析處理后把數(shù)據(jù)傳送給GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端,GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端再通過無線數(shù)傳模塊將數(shù)據(jù)回傳至監(jiān)控中心站,實現(xiàn)對電能表的遠程無線控制。本發(fā)明與現(xiàn)有抄表技術相比,采用ZigBee和GPRS兩種通信技術相結合的組網(wǎng)方式,改變了以往全人工抄表的模式,提高了抄表人員的工作效率和準確率;集中抄表范圍廣,便于安裝和維護,不需要進行專門布線,同時可對儀表設備進行遠程控制、參數(shù)調整和開關等控制操作,可根據(jù)抄表用戶的不同分布,靈活地構建抄表的無線網(wǎng)絡,實時、準確、有效地實現(xiàn)對電力儀表信息采集的控制,也可以將ZigBee無線模塊集成到電能表、水表和燃氣表中,實現(xiàn)居民區(qū)集中抄表、無布線和快速組網(wǎng)以及三表統(tǒng)一抄收的功能;其抄表系統(tǒng)裝置結構簡單,原理可靠,實現(xiàn)遠程無線抄表的自動化程度高,抄表準確度好,節(jié)省人力和財力,環(huán)境友好。
:圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)裝置主體結構原理示意框圖。圖2本發(fā)明涉及的系統(tǒng)裝置初始化工作流程示意框圖。圖3為本發(fā)明涉及的GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端工作流程示意框圖。圖4為本發(fā)明涉及的數(shù)據(jù)采集終端工作流程示意框圖。
具體實施方式
:下面結合附圖并通過實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。實施例:本實施例涉及的遠程無線抄表控制系統(tǒng)裝置主體結構包括監(jiān)控中心站1、GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端2、數(shù)據(jù)采集終端(ZigBee網(wǎng)絡總節(jié)點)3、路由節(jié)點4、終端節(jié)點5、電能表6、電源模塊7、無線數(shù)傳模塊8、數(shù)據(jù)通信接口模塊9、串行存儲模塊10和微處理器(MCU)模塊11 ;GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端2由電源模塊7、無線數(shù)傳模塊8、數(shù)據(jù)通信接口模塊9、串行存儲模塊10和微處理器(MCU)模塊11電信息連通組成;微處理器(MCU)模塊11的結構為內(nèi)帶Flash存儲的單片機,具有16位RISC結構,其CPU中的16個寄存器和常數(shù)發(fā)生器使其能達到最高的代碼效率,靈活的時鐘源能夠使各模塊和器件的功率消耗降低,微處理器(MCU)模塊的芯片各管腳分別與無線數(shù)傳模塊8、數(shù)據(jù)通信接口模塊9、串行存儲模塊10和電源模塊7按電學原理對應電連接,通過微處理器模塊11的管腳分別控制各個功能模塊協(xié)同工作;無線數(shù)傳模塊8選用Motorola公司生產(chǎn)的高速GSM/GPRS/EDGE的G24模塊,支持850/900/1800/1900MHZ四種頻率,由標準的AT指令控制,無線數(shù)傳模塊8通過一個70PIN、
0.5mm間距的表面安裝插座和應用電路板相連接;數(shù)據(jù)通信接口模塊9分別與無線數(shù)傳模塊8和數(shù)據(jù)采集終端(ZigBee網(wǎng)絡總結點)3電連接;串行存儲模塊10存儲電能表數(shù)據(jù);電源模塊7使GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端2的各個連接模塊供電并正常工作;數(shù)據(jù)采集終端(ZigBee網(wǎng)絡總結點)3自動組網(wǎng),將多個路由節(jié)點4加入ZigBee網(wǎng)絡,通過ZigBee射頻芯片與多個路由節(jié)點4之間進行數(shù)據(jù)通信,同時路由節(jié)點4通過ZigBee射頻芯片分別與各個終端節(jié)點5進行數(shù)據(jù)通信,終端節(jié)點5再分別對每個電能表6進行數(shù)據(jù)采集,終端節(jié)點5將采集到的電能表數(shù)據(jù)傳遞給路由節(jié)點4,路由節(jié)點4再將收集到的數(shù)據(jù)匯總至數(shù)據(jù)采集終端(ZigBee網(wǎng)絡總節(jié)點)3,數(shù)據(jù)采集終端(ZigBee網(wǎng)絡總節(jié)點)3將接收到的數(shù)據(jù)進行分析處理后把數(shù)據(jù)傳送給GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端2,GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端2再通過無線數(shù)傳模塊8將數(shù)據(jù)回傳至監(jiān)控中心站1,實現(xiàn)對電能表6的遠程無線控制。本實施例在遠程無線抄表控制系統(tǒng)裝置中完成,系統(tǒng)裝置基于ZigBee技術進行收發(fā)信號,通過ZigBee終端節(jié)點進行采集數(shù)據(jù),然后經(jīng)過數(shù)據(jù)采集終端(ZigBee網(wǎng)絡總節(jié)點)3協(xié)調器將采集的數(shù)據(jù)傳給GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端2,最后通過GPRS網(wǎng)絡傳給監(jiān)控中心站I;其具體工藝過程為:(I)、在監(jiān)控中心站I的上位機中建立數(shù)據(jù)庫,分別將所要采集的電表信息和用戶信息關聯(lián)起來存入數(shù)據(jù)庫;(2)、接通GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端2的電源模塊7,完成無線數(shù)傳模塊8和網(wǎng)絡注冊的初始化工作;(3)、監(jiān)控中心站I發(fā)送網(wǎng)絡連接請求,GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端2自動進行PPP撥號后通過TCP/IP協(xié)議與位于互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)中心建立連接,同時為監(jiān)控中心站I和數(shù)據(jù)采集終端(ZigBee網(wǎng)絡總結點)3建立一條雙向透明傳輸?shù)臒o線通信鏈路;(4)、監(jiān)控中心站I發(fā)送抄表指令(命令字+數(shù)據(jù))給GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端2的無線數(shù)傳模塊8,無線數(shù)傳模塊8將收到的信號轉發(fā)給數(shù)據(jù)通信接口模塊9,數(shù)據(jù)通信接口模塊9通過RS232串口將信號發(fā)送至數(shù)據(jù)采集終端(ZigBee網(wǎng)絡總結點)3 ;(5)數(shù)據(jù)采集終端(ZigBee網(wǎng)絡總結點)3收到GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端2的數(shù)據(jù)通信接口模塊9傳來的抄表信號后,數(shù)據(jù)采集終端(ZigBee網(wǎng)絡總結點)3自動組織網(wǎng)絡,同時將抄表信號進行分析處理,然后通過ZigBee射頻芯片將多個路由節(jié)點4加入ZigBee網(wǎng)絡;(6)、多個路由節(jié)點4將各自收到的抄表信號通過ZigBee射頻芯片傳送給終端節(jié)點5,終端節(jié)點5將接收到的抄表信號依次發(fā)送給電能表6 ;(7)、終端節(jié)點5將采集到的電能表數(shù)據(jù)回傳至相應的路由節(jié)點4,路由節(jié)點4將對收到的電能表數(shù)據(jù)進行路由選擇,然后回傳至數(shù)據(jù)采集終端(ZigBee網(wǎng)絡總結點)3,數(shù)據(jù)采集終端(ZigBee網(wǎng)絡總結點)3對收到的數(shù)據(jù)進行綜合分析處理,回傳至GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端2的數(shù)據(jù)通信接口模塊9,串行存儲模塊10對接收到的數(shù)據(jù)進行存儲;(8)、GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端2將串行存儲模塊10存儲的數(shù)據(jù)封裝成IP包(包頭+數(shù)據(jù)),然后通過數(shù)據(jù)通信接口模塊9傳回至監(jiān)控中心1,實現(xiàn)ZigBee和GPRS技術相結合的遠程無線抄表控制。
權利要求
1.一種遠程無線抄表控制方法,其特征在于在遠程無線抄表控制系統(tǒng)裝置中完成,系統(tǒng)裝置基于ZigBee技術進行收發(fā)信號,通過ZigBee終端節(jié)點進行采集數(shù)據(jù),然后經(jīng)過數(shù)據(jù)采集終端協(xié)調器將采集的數(shù)據(jù)傳給GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端,最后通過GPRS網(wǎng)絡傳給監(jiān)控中心站,實現(xiàn)遠程無線抄表功能;其具體工藝過程為: (1)、先在監(jiān)控中心站的上位機中建立數(shù)據(jù)庫,分別將所要采集的電能表信息和用戶信息關聯(lián)起來存入數(shù)據(jù)庫; (2)、再接通GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端單元的電源模塊,完成無線數(shù)傳模塊和網(wǎng)絡注冊的初始化工作; (3)、由監(jiān)控中心站發(fā)送網(wǎng)絡連接請求,GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端自動進行PPP撥號后通過TCP/IP協(xié)議與位于互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)中心建立連接,同時為監(jiān)控中心站和數(shù)據(jù)采集終端建立一條雙向透明傳輸?shù)臒o線通信鏈路; (4)、然后由監(jiān)控中心站發(fā)送抄表指令給GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端的無線數(shù)傳模塊,無線數(shù)傳模塊將收到的信號轉發(fā)給數(shù)據(jù)通信接口模塊,數(shù)據(jù)通信接口模塊通過RS232串口將信號發(fā)送至數(shù)據(jù)采集終端; (5)數(shù)據(jù)采集終端收到GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端的數(shù)據(jù)通信接口模塊傳來的抄表信號后,數(shù)據(jù)采集終端自動組織網(wǎng)絡,同時將抄表信號進行分析處理,然后通過ZigBee射頻芯片將多個路由節(jié)點加入ZigBee網(wǎng)絡; (6)、多個路由節(jié)點將各自收到的抄表信號通過ZigBee射頻芯片傳送給終端節(jié)點,終端節(jié)點將接收到的抄表信號依次發(fā)送給電能表; (7)、終端節(jié)點將采集到的電能表數(shù)據(jù)回傳至相應的路由節(jié)點,路由節(jié)點再對收到的電能表數(shù)據(jù)進行路由選擇,然后回傳至數(shù)`據(jù)采集終端,再由數(shù)據(jù)采集終端對收到的數(shù)據(jù)進行綜合分析處理,回傳至GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端的數(shù)據(jù)通信接口模塊,然后由串行存儲模塊對接收到的數(shù)據(jù)進行存儲; (8)、GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端將串行存儲模塊存儲的數(shù)據(jù)封裝成包頭+數(shù)據(jù)的IP包,然后通過數(shù)據(jù)通信接口模塊傳回至監(jiān)控中心,實現(xiàn)ZigBee和GPRS技術相結合的遠程無線抄表及控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的遠程無線抄表控制方法,其特征在于涉及的遠程無線抄表控制系統(tǒng)裝置主體結構包括監(jiān)控中心站、GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端、數(shù)據(jù)采集終端、路由節(jié)點、終端節(jié)點、電能表、電源模塊、無線數(shù)傳模塊、數(shù)據(jù)通信接口模塊、串行存儲模塊和微處理器模塊;GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端由電源模塊、無線數(shù)傳模塊、數(shù)據(jù)通信接口模塊、串行存儲模塊和微處理器模塊電信息連通組成;微處理器模塊的結構為內(nèi)帶Flash存儲的單片機,具有16位RISC結構,其CPU中的16個寄存器和常數(shù)發(fā)生器使其能達到最高的代碼效率,靈活的時鐘源能夠使各模塊和器件的功率消耗降低,微處理器模塊的芯片各管腳分別與無線數(shù)傳模塊、數(shù)據(jù)通信接口模塊、串行存儲模塊和電源模塊按電學原理對應電連接,通過微處理器模塊的管腳分別控制各個功能模塊協(xié)同工作;無線數(shù)傳模塊選用Motorola公司生產(chǎn)的高速GSM/GPRS/EDGE的G24模塊,支持850/900/1800/1900MHz四種頻率,由標準的AT指令控制,無線數(shù)傳模塊通過一個70PIN、0.5mm間距的表面安裝插座和應用電路板相連接;數(shù)據(jù)通信接口模塊分別與無線數(shù)傳模塊和數(shù)據(jù)采集終端電連接;串行存儲模塊存儲電能表數(shù)據(jù);電源模塊使GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端的各個連接模塊供電并正常工作;數(shù)據(jù)采集終端自動組網(wǎng),將多個路由節(jié)點加入ZigBee網(wǎng)絡,通過ZigBee射頻芯片與多個路由節(jié)點之間進行數(shù)據(jù)通信,同時路由節(jié)點通過ZigBee射頻芯片分別與各個終端節(jié)點進行數(shù)據(jù)通信,終端節(jié)點再分別對每個電能表進行數(shù)據(jù)采集,終端節(jié)點將采集到的電能表數(shù)據(jù)傳遞給路由節(jié)點,路由節(jié)點再將收集到的數(shù)據(jù)匯總至數(shù)據(jù)采集終端,數(shù)據(jù)采集終端將接收到的數(shù)據(jù)進行分析處理后把數(shù)據(jù)傳送給GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端,GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端再通過無線數(shù)傳模塊將數(shù)據(jù)回傳至監(jiān)控中心站,實 現(xiàn)對電能表的遠程無線控制。
全文摘要
本發(fā)明屬于電力儀表信息無線采集技術領域,涉及一種遠程無線抄表控制方法,該方法在遠程無線抄表控制系統(tǒng)裝置中完成,系統(tǒng)裝置基于ZigBee技術進行收發(fā)信號,通過ZigBee終端節(jié)點進行采集數(shù)據(jù),然后經(jīng)過數(shù)據(jù)采集終端(ZigBee網(wǎng)絡總節(jié)點)協(xié)調器將采集的數(shù)據(jù)傳給GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端,最后通過GPRS網(wǎng)絡傳給監(jiān)控中心站,實現(xiàn)遠程無線抄表功能;其抄表系統(tǒng)裝置結構簡單,原理可靠,實現(xiàn)遠程無線抄表的自動化程度高,抄表準確度好,節(jié)省人力和財力,環(huán)境友好。
文檔編號H04L29/08GK103152427SQ20131008952
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月20日 優(yōu)先權日2013年3月20日
發(fā)明者王海軍 申請人:杭州乾程弘泰電力科技有限公司