專利名稱：基于低功耗無線技術的抄表系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通訊領域，特別涉及一種基于低功耗無線技術的抄表系統(tǒng)。
背景技術：
我國城市化快速發(fā)展進程中，建筑物能耗和工業(yè)能耗所占比重越來越大，能源與發(fā)展的矛盾日益突出。例如，為了最大化地挖掘各個建筑的節(jié)能潛力，就需要預先對既有的建筑進行能耗及其相關參數(shù)的數(shù)據(jù)采集，通過對采集到的數(shù)據(jù)進行分析，得到最優(yōu)化的節(jié)能方案。在現(xiàn)有技術中，在對諸如建筑進行能源審計過程中，建筑的能耗及與建筑能耗相關的數(shù)據(jù)的現(xiàn)場采集都是以手持式采集儀器，如手持式溫濕度采集儀、手持式二氧化碳采集儀等配合手工記錄為主，這種手持式儀器雖然具有操作簡單、攜帶方便、采集靈活的特點，但是智能采集某個時間點的參數(shù)，無法完成連續(xù)性數(shù)據(jù)采集。簡單的幾個現(xiàn)場數(shù)據(jù)及抄表數(shù)據(jù)顯然無法采集到該建筑的能耗點及能源使用規(guī)律。而如果在能源審計之前采用有線的方式則需要綜合布線，工期長、經濟負擔中，對于這種以審計為目的的工作顯然不太可能。同時，上述問題在工業(yè)生產的過程中也同樣存在。因此，有必要提供一種無線能耗采集設備，以方便能耗采集。

發(fā)明內容

為了克服現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明公開了一種基于低功耗無線技術的抄表系統(tǒng)，這種抄表系統(tǒng)具有低功耗、精度高、穩(wěn)定性強、體積小等特點，具有無線收發(fā)功能，可以實現(xiàn)與計算機上位機系統(tǒng)的通信能力。本發(fā)明公開了以下技術方案:
一種基于低功耗無線技術的抄表系統(tǒng)，包括無線抄表終端以及與所述無線抄表終端對應的若干無線計量設備；其中:
所述無線計量設備包括第一無線發(fā)射模塊以及與所述第一無線發(fā)射模塊相連的計量設備；
所述無線抄表終端與一 PC機進行通信；所述無線抄表終端包括第二無線發(fā)射模塊以及與所述第二無線發(fā)射模塊相連的數(shù)據(jù)采集器；
所述第一無線發(fā)射模塊與所述第二無線發(fā)射模塊之間進行數(shù)據(jù)的無線傳輸，從而實現(xiàn)所述無線抄表終端和所述無線計量設備之間的數(shù)據(jù)通信、采集和記錄；且所述無線抄表終端將采集到的數(shù)據(jù)上傳給所述PC機進行處理。較佳地，所述第一無線發(fā)射模塊包括第一微控制單元以及與所述第一微控制單元相連的第一低功率無線芯片；所述第二無線發(fā)射模塊包括第二微控制單元以及與所述第二微控制單元相連的第二低功率無線芯片；所述第一無線發(fā)射模塊與所述第二無線發(fā)射模塊之間通過所述第一低功率無線芯片與所述第二低功率無線芯片進行數(shù)據(jù)的無線傳輸。較佳地，所述第一低功率無線芯片以及所述第二低功率無線芯片為CCllOO芯片，所述第一微控制單元以及所述第二微控制單元為MSP430單片機。較佳地，所述CCllOO芯片使用433MHz無線頻段或470MHz無線頻段。較佳地，所述第一微控制單元與所述第一低功率無線芯片之間通過SPI接口連接。較佳地，所述第二微控制單元與所述第二低功率無線芯片之間通過SPI接口連接。較佳地，所述計量設備包括一雙脈沖端口，所述計量設備通過所述雙脈沖端口與所述第二微控制單元的外部中斷端口連接；當所述計量設備的指針轉動半圈，則在所述雙脈沖端口中的一端口中產生一次脈沖；當所述計量設備的指針轉動一圈，則在所述雙脈沖端口中的另一端口中產生一次脈沖；所述第二微控制單元根據(jù)所述雙脈沖端口中的脈沖次數(shù)來判斷和記錄所述計量設備的數(shù)據(jù)。較佳地，所述第二無線發(fā)射模塊與所述數(shù)據(jù)采集器通過UART接口進行數(shù)據(jù)交換。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果如下:
1、具有低功耗、精度聞、穩(wěn)定性強、體積小等特點； 2、具有無線收發(fā)功能；
3、成本比較低。


圖1為本發(fā)明具體實施例抄表系統(tǒng)的結構示意 圖2為本發(fā)明具體實施例無線抄表終端的結構示意 圖3A為本發(fā)明一具體實施例無線計量設備的結構示意 圖3B為本發(fā)明另一具體實施例無線計量設備的結構示意圖。
具體實施方式
:
下方結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的描述。
實施例如圖1，一種基于低功耗無線技術的抄表系統(tǒng)，無線抄表終端100以及與無線抄表終端100對應的若干無線計量設備200，其中，無線計量設備200內設置有第一無線發(fā)射模塊201，無線抄表終端100內設置有第二無線發(fā)射模塊101，無線抄表終端100和無線計量設備200各自通過其內部的第一無線發(fā)射模塊201與第二無線發(fā)射模塊101進行數(shù)據(jù)的無線傳輸，從而實現(xiàn)無線抄表終端和無線計量設備的數(shù)據(jù)通信、采集和記錄的功能。以下對無線抄表終端100以及無線計量設備200進行具體說明:
如圖2，無線抄表終端100包括第二無線發(fā)射模塊101、數(shù)據(jù)采集器104和UART接口，第二無線發(fā)射模塊101和數(shù)據(jù)采集器104通過UART接口進行數(shù)據(jù)交換；第二無線發(fā)射模塊101內設置有第二低功率無線芯片102和第二微控制單元103 (MCU);所述第二低功率無線芯片102為CCllOO芯片，所述CCl 100芯片使用433MHz無線頻段或470MHz無線頻段；所述第二微控制單元103為MSP430單片機；所述第二微控制單元103與所述第二低功率無線芯片102之間通過SPI接口連接。所述數(shù)據(jù)采集器104中的人機界面負責與所有無線計量設備200的數(shù)據(jù)通信、采集和記錄的功能。另外通過串口可與PC機105進行通信，將記錄在FLASH中的數(shù)據(jù)上傳到PC機上進行進一步處理，其中FLASH是在數(shù)據(jù)采集器中設置的。如圖3A至圖3B，所述無線計量設備200包括第一無線發(fā)射模塊201、通過雙脈沖接口與第一無線發(fā)射模塊201連接的具有雙脈沖功能的計量設備202。當然所述無線計量設備200還可以為其它形式，例如包括第一無線發(fā)射模塊201、通過485接口與第一無線發(fā)射模塊201連接的其他設備203 ;所述無線發(fā)射模塊內設置有第一低功率無線芯片204和第一微控制單元205 (MCU);所述第一低功率無線芯片102為CCllOO芯片，所述CCl 100芯片使用433MHz無線頻段或470MHz無線頻段；所述第一微控制單元為MSP430單片機。所述第一微控制單元205與所述第一低功率無線芯片204之間通過SPI接口連接。其中，470MHz無線頻段屬于低功耗無線頻段，該無線頻段廣泛應用在抄表系統(tǒng)中，在此不再對其進行具體描述。433MHz無線頻段屬于超低功耗無線頻段，基于433MHz的低功耗無線技術屬于近距離無線通訊技術，并且都使用ISM(Industrial Scientific Medical)免執(zhí)照頻段。433MHz的特點是低功耗、高可靠性、強抗干擾性，布網容易，通過無線中繼器可以非常方便地將網絡覆蓋范圍擴展至數(shù)倍，因此從小空間到大空間、從簡單空間環(huán)境到復雜空間環(huán)境的場合都可以使用。低功耗技術使用433MHz無線頻段，433MHz的顯著優(yōu)勢是無線信號的穿透性強、能夠傳播得更遠。因此433MHz技術一般只適用于數(shù)據(jù)傳輸量較少的應用場合。從通訊可靠性的角度來講，433MHz可以支持星型網絡的拓撲結構，通過多基站的方式實現(xiàn)網絡覆蓋空間的擴展。433HHZ無線技術的正常工作模式是:只有在有數(shù)據(jù)收發(fā)的時刻才會建立無線鏈路，因此極大地減少了對網絡中其它設備的干擾，同時也降低了設備本身的功耗。當然，該技術也可以從應用層的角度設計成類似于“永遠在線”的模式，通過設置合理的“刷新時間間隔”參數(shù)來實現(xiàn)功能、功耗及 可靠性之間的折中。其中，將無線計量設備200設置為這樣的形式，即:包括第一無線發(fā)射模塊201、通過雙脈沖接口與第一無線發(fā)射模塊201連接的具有雙脈沖功能的計量設備202的好處為:計量設備202的雙脈沖端口接到第一無線發(fā)射模塊201上的MCU 205的外部中斷端口，當計量設備202上的指針轉動半圈就會在其中一個端口中產生一次脈沖，轉動一圈就會在另一個端口中產生一次脈沖。這樣兩次脈沖就可以使MCU205用來判斷和記錄數(shù)據(jù)，防止誤觸發(fā)而使數(shù)據(jù)錯誤。本發(fā)明提供的基于低功耗無線技術的抄表系統(tǒng)的工作方式為:
無線抄表終端100負責發(fā)送無線計量設備200的地址、控制命令及數(shù)據(jù)，無線計量設備200負責收集現(xiàn)場信息，進行一定的數(shù)據(jù)處理，根據(jù)無線抄表終端的要求返回數(shù)據(jù)。無線計量設備200不主動發(fā)送命令或數(shù)據(jù)，一切都由無線抄表終端100控制。由于發(fā)送和接收共用同一物理信道，因此在任意時刻只允許一臺無線計量設備200處于發(fā)送狀態(tài)。只有被無線抄表終端100呼叫的無線計量設備200才能占用信道，對無線抄表終端100做出應答。每臺無線計量設備200均分配有一個唯一的地址。無線抄表終端100與無線計量設備200通信時，無線抄表終端100先呼叫某無線計量設備200地址，喚醒被叫無線計量設備200后，無線抄表終端100與無線計量設備200之間進行數(shù)據(jù)交換，而未被呼叫的無線計量設備200則繼續(xù)處于電磁波喚醒(WOR)狀態(tài)；無線抄表終端100發(fā)送的信息可以傳到多個無線計量設備200或指定的無線計量設備200，各無線計量設備200發(fā)送的信息只能被無線抄表終端100接收。喚醒功能可以保證無線芯片在沒有微處理器的干預下從睡眠狀態(tài)中周期性的醒來接收數(shù)據(jù)包。蘇醒周期由WOR定時器控制，該定時器時鐘來源于內部RC震蕩器。當在接收狀態(tài)周期內檢測到同步詞匯，則通過可配置的通用數(shù)字輸出引腳(GDO)將MCU喚醒，然后由MCU來進行進一步的數(shù)據(jù)處理，如果在這個周期內沒有檢測到同步詞匯，將會自動回到睡眠狀態(tài)。本發(fā)明優(yōu)選實施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實施例并沒有詳盡敘述所有的細節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實施方式
。顯然，根據(jù)本說明書的內容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實際應用，從而使所屬技術領域技術人員能很好地利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權利要求書及其全部范圍和等效物的 限制。
權利要求
1.一種基于低功耗無線技術的抄表系統(tǒng)，其特征在于，包括無線抄表終端以及與所述無線抄表終端對應的若干無線計量設備；其中: 所述無線計量設備包括第一無線發(fā)射模塊以及與所述第一無線發(fā)射模塊相連的計量設備； 所述無線抄表終端與一 PC機進行通信；所述無線抄表終端包括第二無線發(fā)射模塊以及與所述第二無線發(fā)射模塊相連的數(shù)據(jù)采集器； 所述第一無線發(fā)射模塊與所述第二無線發(fā)射模塊之間進行數(shù)據(jù)的無線傳輸，從而實現(xiàn)所述無線抄表終端和所述無線計量設備之間的數(shù)據(jù)通信、采集和記錄；且所述無線抄表終端將采集到的數(shù)據(jù)上傳給所述PC機進行處理。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于低功耗無線技術的抄表系統(tǒng)，其特征在于，所述第一無線發(fā)射模塊包括第一微控制單元以及與所述第一微控制單元相連的第一低功率無線芯片；所述第二無線發(fā)射模塊包括第二微控制單元以及與所述第二微控制單元相連的第二低功率無線芯片；所述第一無線發(fā)射模塊與所述第二無線發(fā)射模塊之間通過所述第一低功率無線芯片與所述第二低功率無線芯片進行數(shù)據(jù)的無線傳輸。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于低功耗無線技術的抄表系統(tǒng),其特征在于，所述第一低功率無線芯片以及所述第二低功率無線芯片為CCllOO芯片，所述第一微控制單元以及所述第二微控制單元為MSP430單片機。
4.根據(jù)權利要求3所述的基于低功耗無線技術的抄表系統(tǒng)，其特征在于，所述CCllOO芯片使用433MHz無線頻段或470MHz無線頻段。
5.根據(jù)權利要求2或3所述的基于低功耗無線技術的抄表系統(tǒng)，其特征在于，所述第一微控制單元與所述第 一低功率無線芯片之間通過SPI接口連接。
6.根據(jù)權利要求2或3所述的基于低功耗無線技術的抄表系統(tǒng)，其特征在于，所述第二微控制單元與所述第二低功率無線芯片之間通過SPI接口連接。
7.根據(jù)權利要求2所述的基于低功耗無線技術的抄表系統(tǒng)，其特征在于，所述計量設備包括一雙脈沖端口，所述計量設備通過所述雙脈沖端口與所述第二微控制單元的外部中斷端口連接；當所述計量設備的指針轉動半圈，則在所述雙脈沖端口中的一端口中產生一次脈沖；當所述計量設備的指針轉動一圈，則在所述雙脈沖端口中的另一端口中產生一次脈沖；所述第二微控制單元根據(jù)所述雙脈沖端口中的脈沖次數(shù)來判斷和記錄所述計量設備的數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權利要求1所述的基于低功耗無線技術的抄表系統(tǒng)，其特征在于，所述第二無線發(fā)射模塊與所述數(shù)據(jù)采集器通過UART接口進行數(shù)據(jù)交換。
全文摘要
一種基于低功耗無線技術的抄表系統(tǒng)，包括無線抄表終端以及與無線抄表終端對應的若干無線計量設備；其中，無線計量設備內設置有第一低功率無線芯片，無線抄表終端內設置有第二低功率無線芯片；所述第一低功率無線芯片以及所述第二低功率無線芯片為CC1100芯片，且所述CC1100芯片使用433MHz無線頻段或470MHz無線頻段；終端無線發(fā)射模塊與計量無線發(fā)射模塊之間通過述CC1100芯片進行無線通信，從而實現(xiàn)無線抄表終端和無線計量設備之間的數(shù)據(jù)通信、采集和記錄。這種抄表系統(tǒng)具有低功耗、精度高、穩(wěn)定性強、體積小等特點，具有無線收發(fā)功能，可以實現(xiàn)與計算機上位機系統(tǒng)的通信能力。
文檔編號G08C17/02GK103247162SQ201310179149
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月15日 優(yōu)先權日2013年5月15日
發(fā)明者畢俊人 申請人:上海先之決信息科技發(fā)展有限公司