專利名稱：無線能耗采集設(shè)備及其能耗采集方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能耗采集技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種無線能耗采集設(shè)備及其能耗采集方法。
背景技術(shù)：
我國城市化快速發(fā)展進(jìn)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(yù)先對既有的建筑進(jìn)行能耗及其相關(guān)參數(shù)的數(shù)據(jù)采集，通過對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到最優(yōu)化的節(jié)能方案。在現(xiàn)有技術(shù)中，在對諸如建筑進(jìn)行能源審計過程中，建筑的能耗及與建筑能耗相關(guān)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(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)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(chǎn)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(shè)備，以方便能耗采集。


發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明公開了一種無線能耗采集設(shè)備，這種能耗采集設(shè)備具有低功耗、精度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、體積小等特點，具有無線收發(fā)功能，可以實現(xiàn)與計算機(jī)上位機(jī)系統(tǒng)的通信能力。本發(fā)明公開了以下技術(shù)方案:
一種無線能耗采集設(shè)備，包括無線抄表終端以及與所述無線抄表終端對應(yīng)的若干無線計量設(shè)備；其中:
所述無線計量設(shè)備包括計量無線發(fā)射模塊以及與所述計量無線發(fā)射模塊相連的計量設(shè)備；所述計量無線發(fā)射模塊包括計量微控制單元以及與所述計量微控制單元相連的計量低功率無線芯片；
所述無線抄表終端與一 PC機(jī)進(jìn)行通信；所述無線抄表終端包括終端無線發(fā)射模塊以及與所述終端無線發(fā)射模塊相連的數(shù)據(jù)采集器；所述終端無線發(fā)射模塊包括終端微控制單元以及與所述終端微控制單元相連的終端低功率無線芯片；
其中，所述終端低功率無線芯片以及所述計量低功率無線芯片為CC430芯片；所述CC430芯片使用433MHz無線頻段或470MHz無線頻段；
所述終端無線發(fā)射模塊與所述計量無線發(fā)射模塊之間通過所述CC430芯片進(jìn)行無線通信，從而實現(xiàn)所述無線抄表終端和所述無線計量設(shè)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(jī)進(jìn)行處理。較佳地，所述計量設(shè)備包括一雙脈沖端口，所述計量設(shè)備通過所述雙脈沖端口與所述計量微控制單元的外部中斷端口連接；當(dāng)所述計量設(shè)備的指針轉(zhuǎn)動半圈，則在所述雙脈沖端口中的一端口中產(chǎn)生一次脈沖；當(dāng)所述計量設(shè)備的指針轉(zhuǎn)動一圈，則在所述雙脈沖端口中的另一端口中產(chǎn)生一次脈沖；所述計量微控制單元根據(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(shè)備的數(shù)據(jù)。較佳地，所述計量無線發(fā)射模塊通過485接口與所述計量設(shè)備相連。較佳地，所述終端微控制單元與所述計量微控制單元為MSP430單片機(jī)。較佳地，所述終端微控制單元與所述終端低功率無線芯片之間以及所述計量微控制單元與所述計量低功率無線芯片之間分別通過SPI接口連接。較佳地，所述終端無線發(fā)射模塊與所述數(shù)據(jù)采集器通過UART接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。較佳地，所述CC430芯片內(nèi)設(shè)置有喚醒機(jī)制模塊，正常情況下，所述CC430芯片處于睡眠狀態(tài)；當(dāng)需要進(jìn)行無線通信時，所述喚醒機(jī)制模塊使所述CC430芯片從睡眠狀態(tài)中喚醒，使其周期性地接收數(shù)據(jù)包。較佳地，所述CC430采用基于最小跳數(shù)的信息轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議進(jìn)行無線通信。一種能耗采集方法，利用上述的無線能耗采集設(shè)備進(jìn)行能耗采集，包括如下步驟:
S1:無線抄表終端通過數(shù)據(jù)采集器從PC機(jī)接收到需要進(jìn)行無線通信的無線計量設(shè)備的地址及控制命令；· 52:無線抄表終端根據(jù)接收到的無線計量設(shè)備的地址，向該地址對應(yīng)的無線計量設(shè)備發(fā)送控制命令；
53:接收到控制命令的無線計量設(shè)備收集現(xiàn)場信息，對現(xiàn)場信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，獲得計量數(shù)據(jù)，并將計量數(shù)據(jù)返回給所述無線抄表終端，由所述數(shù)據(jù)采集器將計量數(shù)據(jù)返回給所述PC機(jī)。較佳地，所述步驟S2進(jìn)一步包括:
S21:所述數(shù)據(jù)采集器把從所述PC機(jī)接收到的需要進(jìn)行無線通信的無線計量設(shè)備的地址及控制命令通過UART接口傳輸給所述終端微控制單元；
S22:所述終端微控制單元將所述需要進(jìn)行無線通信的無線計量設(shè)備的地址及控制命令發(fā)送給所述終端低功率無線芯片，并控制所述終端低功率無線芯片根據(jù)接收到的無線計量設(shè)備的地址，向該地址對應(yīng)的無線計量設(shè)備發(fā)送控制命令。較佳地，所述無線通信的通信協(xié)議為:
設(shè)定通信速率為250kbps ；
設(shè)定無線抄表終端數(shù)據(jù)的首字節(jié)為控制命令，其余字節(jié)為數(shù)據(jù)；無線抄表終端發(fā)送完數(shù)據(jù)后等待無線計量設(shè)備的響應(yīng)，如果在5秒之內(nèi)無線計量設(shè)備無響應(yīng)，則認(rèn)為超時，無線抄表終端轉(zhuǎn)向下一個任務(wù)；
需要進(jìn)行無線通信的無線計量設(shè)備接收到無線抄表終端的命令和數(shù)據(jù)后，在返回的數(shù)據(jù)前加入控制命令及無線計量設(shè)備地址，以便無線抄表終端確定與無線計量設(shè)備通信正
堂
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與現(xiàn)有技術(shù)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(qiáng)、體積小等特點；
2、具有無線收發(fā)功能，可以實現(xiàn)與計算機(jī)上位機(jī)系統(tǒng)的通信能力；
3、成本比較低。


圖1為本發(fā)明具體實施例無線能耗采集設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明具體實施例無線抄表終端的結(jié)構(gòu)示意 圖3A為本發(fā)明一具體實施例無線計量設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意 圖3B為本發(fā)明另一具體實施例無線計量設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意 圖4為本發(fā)明具體實施例網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的拓?fù)鋱D。
具體實施方式
:
下方結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
實施例如圖1，一種無線能耗采集設(shè)備，包括無線抄表終端100以及與無線抄表終端100對應(yīng)的若干個無線計量設(shè)備200，其中，無`線計量設(shè)備200內(nèi)設(shè)置有計量無線發(fā)射模塊201，計量無線發(fā)射模塊201包括計量低功率無線芯片204 ;無線抄表終端100內(nèi)設(shè)置有終端無線發(fā)射模塊101，終端無線發(fā)射模塊101包括終端低功率無線芯片102 ;且終端低功率無線芯片102以及計量低功率無線芯片204為CC430芯片；該CC430芯片使用433MHz無線頻段或470MHz無線頻段；所述終端無線發(fā)射模塊101與所述計量無線發(fā)射模塊201之間通過所述CC430芯片進(jìn)行無線通信，從而實現(xiàn)所述無線抄表終端100和所述無線計量設(shè)備200之間的數(shù)據(jù)通信、采集和記錄；且所述無線抄表終端100將采集到的數(shù)據(jù)上傳給PC機(jī)進(jìn)行處理。其中，470MHz無線頻段屬于低功耗無線頻段，該無線頻段廣泛應(yīng)用在抄表系統(tǒng)中，在此不再對其進(jìn)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(shù)屬于近距離無線通訊技術(shù)，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(qiáng)抗干擾性，布網(wǎng)容易，通過無線中繼器可以非常方便地將網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍擴(kuò)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(fù)雜空間環(huán)境的場合都可以使用。低功耗技術(shù)使用433MHz無線頻段，433MHz的顯著優(yōu)勢是無線信號的穿透性強(qiáng)、能夠傳播得更遠(yuǎn)。因此433MHz技術(shù)一般只適用于數(shù)據(jù)傳輸量較少的應(yīng)用場合。從通訊可靠性的角度來講，433MHz可以支持星型網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過多基站的方式實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋空間的擴(kuò)展。433HHZ無線技術(shù)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(wǎng)絡(luò)中其它設(shè)備的干擾，同時也降低了設(shè)備本身的功耗。當(dāng)然，該技術(shù)也可以從應(yīng)用層的角度設(shè)計成類似于“永遠(yuǎn)在線”的模式，通過設(shè)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。
以下對無線抄表終端100以及無線計量設(shè)備200進(jìn)行具體說明:
如圖2，所述無線抄表終端100與一 PC機(jī)105進(jìn)行通信；無線抄表終端100包括終端無線發(fā)射模塊101以及與終端無線發(fā)射模塊101相連的數(shù)據(jù)采集器104 ;終端無線發(fā)射模塊101包括終端微控制單元(MCU) 103以及與終端微控制單元103相連的終端低功率無線芯片102。其中，終端微控制單元103與終端低功率無線芯片102之間通過SPI接口連接。其中，包括無線發(fā)射模塊101、數(shù)據(jù)采集器104和UART接口，所述終端無線發(fā)射模塊101和所述數(shù)據(jù)采集器104通過UART接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；所述無線發(fā)射模塊內(nèi)設(shè)置有低功率無線芯片102和微控制單元103(MCU);終端微控制單元103所述微控制單元為MSP430單片機(jī)；所述數(shù)據(jù)采集器104中的人機(jī)界面負(fù)責(zé)與所有無線計量設(shè)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(jī)105進(jìn)行通信，將記錄在FLASH中的數(shù)據(jù)上傳到PC機(jī)105上進(jìn)行進(jìn)一步處理，其中FLASH是在數(shù)據(jù)采集器104中設(shè)置的。如圖3A及圖3B，所述無線計量設(shè)備200包括計量無線發(fā)射模塊201以及與計量無線發(fā)射模塊201相連的計量設(shè)備202 ;計量無線發(fā)射模塊201內(nèi)設(shè)置有計量低功率無線芯片204和計量微控制單元(MCU)205 ;所述計量微控制單元205為MSP430單片機(jī)。其中，計量微控制單元205與計量低功率無線芯片20之間通過SPI接口連接。在一些實施例中，計量無線發(fā)射模塊201通過雙脈沖端口與計量設(shè)備202相連。具體地，計量設(shè)備202包括一雙脈沖端口，計量設(shè)備202通過該雙脈沖端口與計量微控制單元205的外部中斷端口連接；當(dāng)計量設(shè)備202的指針轉(zhuǎn)動半圈，則在該雙脈沖端口中的一端口中產(chǎn)生一次脈沖；當(dāng)計量設(shè)備202的指針轉(zhuǎn)動一圈，則在該雙脈沖端口中的另一端口中產(chǎn)生一次脈沖；計量微控制單元205根據(jù)雙脈沖端口中的脈沖次數(shù)來判斷和記錄計量設(shè)備202的數(shù)據(jù)。從而能防止誤觸發(fā)而使數(shù)據(jù)錯誤。在其它實施例中，計量無線發(fā)射模塊201還可以通過485接口與計量設(shè)備202相連。或者，有的計量設(shè)備與計量無線發(fā)射模塊201通過雙脈沖端口相連，有的計量設(shè)備與計量無線發(fā)射模塊201通過485接口相連。CC430芯片內(nèi)設(shè)置有喚醒機(jī)制模塊，正常情況下，CC430芯片處于睡眠狀態(tài)；當(dāng)需要進(jìn)行無線通信時，所述喚醒機(jī)制模塊使所述CC430芯片從睡眠狀態(tài)中喚醒，使其周期性地接收數(shù)據(jù)包。無線計量設(shè)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(shè)備處于發(fā)送狀態(tài)。只有被無線抄表終端100呼叫的無線計量設(shè)備才能占用信道，對無線抄表終端100做出應(yīng)答。每臺無線計量設(shè)備均分配有一個唯一的地址。無線抄表終端100與無線計量設(shè)備通信時，無線抄表終端100先呼叫某無線計量設(shè)備地址，喚醒被叫無線計量設(shè)備后，主、從兩機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，而未被呼叫的無線計量設(shè)備則繼續(xù)處于電磁波喚醒(WOR)狀態(tài)。喚醒功能可以保證無線芯片在沒有微處理器的干預(yù)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(nèi)部RC震蕩器。當(dāng)在接收狀態(tài)周期內(nèi)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(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理，如果在這個周期內(nèi)沒有檢測到同步詞匯，將會自動回到睡眠狀態(tài)。

無線抄表終端100在每次與無線計量設(shè)備200進(jìn)行數(shù)據(jù)交換前都需要將其從WOR狀態(tài)中喚醒，因此在軟件中設(shè)計了一個定時發(fā)送子程序，每Ims發(fā)送一次喚醒數(shù)據(jù)，由于計量設(shè)備端的接收數(shù)據(jù)時間為9ms，這樣就可以保證在一次循環(huán)之內(nèi)就可以將計量設(shè)備喚醒，提聞了抄表的效率。本發(fā)明提供的無線能耗采集設(shè)備具有如下特點:節(jié)點移動少，傳輸信息量小，實時性要求高，系統(tǒng)對于網(wǎng)絡(luò)初始化時間要求不是很高，而更多關(guān)注于系統(tǒng)運行期間數(shù)據(jù)的可靠性和實時性。鑒于以上特點，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用基于最小跳數(shù)的信息轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議進(jìn)行無線通信，采用這個協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任何節(jié)點向集中器發(fā)送的信息都將沿著最短路徑(所經(jīng)過的中間節(jié)點最少)傳送。協(xié)議在建立最小跳數(shù)場時，采用了逐跳搜索的方法。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入初始化狀態(tài)后，集中器節(jié)點的跳數(shù)設(shè)置為0，網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點的跳數(shù)設(shè)置為極大值，然后集中器節(jié)點開始逐跳搜索節(jié)點。首先集中器節(jié)點發(fā)出I跳請求消息Req— hopl,這個消息被它的鄰居節(jié)點接收到，這些節(jié)點將自己的跳數(shù)設(shè)置為1，并返回加入網(wǎng)絡(luò)的消息Join—hopl。然后集中器節(jié)點通過所有I跳節(jié)點發(fā)出2跳請求消息Req—hop2,該消息被I跳節(jié)點的鄰居節(jié)點接收到，這些節(jié)點將請求消息中包含的最小跳數(shù)和自己當(dāng)前最小跳數(shù)比較，將兩者中較小的跳數(shù)設(shè)置為自己當(dāng)前最小跳數(shù)，同時向集中器節(jié)點返回加入網(wǎng)絡(luò)消息Join — hop2。這樣的過程一直持續(xù)下去，最后網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點都獲得了自己到集中器節(jié)點的最小跳數(shù)和轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點集，同時集中器節(jié)點根據(jù)各節(jié)點返回的加入網(wǎng)絡(luò)的消息，建立了一個包含網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點及其轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點集的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。如圖4所示，圖中的每個頂點代表網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點，Sink節(jié)點代表集中器，其他節(jié)點代表網(wǎng)絡(luò)中的表節(jié)點。每個頂點的出現(xiàn)表示該頂點所對應(yīng)節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的個數(shù)，每條有向弧的弧頭節(jié)點是其弧尾節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點。例如，頂點F代表節(jié)點F，其最小跳數(shù)為2，轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點個數(shù)為3，轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點集為{A、B、C}。根據(jù)這個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，在現(xiàn)場布置熱量表節(jié)點，每個節(jié)點相距20 m,數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的波特率都設(shè)為4800bps，下表I為理論計算和實際測量分別得到的I跳節(jié)點1、2跳節(jié)點2和3跳節(jié)點3的熱量表數(shù)據(jù)從發(fā)出到被集中器接收的耗時。 表1:1跳節(jié)點至3跳節(jié)點的數(shù)據(jù)的耗時
11跳節(jié)點|2跳節(jié)點|3跳節(jié)點集中器(計算)_122.3ms 262.1ms 402.5ms集中器(實測)|l42.3ms |306.2ms !489.8ms
無線能耗采集設(shè)備的通信采用短距離無線星型組網(wǎng)結(jié)構(gòu)；可以實現(xiàn)點對多點的無線雙
向通信，即簡單的主從通信方式。第一個點指的是“無線抄表終端”，第二個點指的是“無線
計量設(shè)備”。本發(fā)明提供的能耗采集方法，利用上述無線能耗采集設(shè)備進(jìn)行能耗采集，包括如下步驟:
S1:無線抄表終端通過數(shù)據(jù)采集器從PC機(jī)接收到需要進(jìn)行無線通信的無線計量設(shè)備的地址及控制命令；
S2:無線抄表終端根據(jù)接收到的無線計量設(shè)備的地址，向該地址對應(yīng)的無線計量設(shè)備發(fā)送控制命令；該步驟進(jìn)一步包括:
S21:所述數(shù)據(jù)采集器把從所述PC機(jī)接收到的需要進(jìn)行無線通信的無線計量設(shè)備的地址及控制命令通過UART接口傳輸給所述終端微控制單元；S22:所述終端微控制單元將所述需要進(jìn)行無線通信的無線計量設(shè)備的地址及控制命令發(fā)送給所述終端低功率無線芯片，并控制所述終端低功率無線芯片根據(jù)接收到的無線計量設(shè)備的地址，向該地址對應(yīng)的無線計量設(shè)備發(fā)送控制命令。S3:接收到控制命令的無線計量設(shè)備收集現(xiàn)場信息，對現(xiàn)場信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，獲得計量數(shù)據(jù)，并將計量數(shù)據(jù)返回給所述無線抄表終端，由所述數(shù)據(jù)采集器將計量數(shù)據(jù)返回給所述PC機(jī)。步驟S2和S3的通信是在433MHz無線頻段或470MHz無線頻段進(jìn)行通信的。該頻段的優(yōu)點如下:
基于433MHz的低功耗無線技術(shù)屬于近距離無線通訊技術(shù)，并且都使用ISM免執(zhí)照頻段。433MHz的特點是低功耗、高可靠性、強(qiáng)抗干擾性，布網(wǎng)容易，通過無線中繼器可以非常方便地將網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍擴(kuò)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(fù)雜空間環(huán)境的場合都可以使用。低功耗技術(shù)使用433MHz無線頻段，433MHz的顯著優(yōu)勢是無線信號的穿透性強(qiáng)、能夠傳播得更遠(yuǎn)。因此433MHz技術(shù)一般只適用于數(shù)據(jù)傳輸量較少的應(yīng)用場合。從通訊可靠性的角度來講，433MHz可以支持星型網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過多基站的方式實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋空間的擴(kuò)展。433HHZ無線技術(shù)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(wǎng)絡(luò)中其它設(shè)備的干擾，同時也降低了設(shè)備本身的功耗。當(dāng)然，該技術(shù)也可以從應(yīng)用層的角度設(shè)計成類似于“永遠(yuǎn)在線”的模式，通過設(shè)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。無線抄表終端發(fā)送的信息可以傳到多個無線計量設(shè)備或指定的無線計量設(shè)備，各無線計量設(shè)備發(fā)送的信息只能被無線抄表終端接收。為保證正常通信，數(shù)據(jù)傳送方式必須為半雙工傳送，收發(fā)器在發(fā)射時必須屏蔽自己的接收終端，發(fā)射結(jié)束后再開放。
上述步驟中，步驟S2和S3中的無線通信的通信協(xié)議為:
1)設(shè)定通信速率為250kbps;
2)設(shè)定無線抄表終端數(shù)據(jù)的首字節(jié)為控制命令，其余字節(jié)為數(shù)據(jù)；無線抄表終端發(fā)送完數(shù)據(jù)后等待無線計量設(shè)備的響應(yīng)，如果在5秒之內(nèi)無線計量設(shè)備無響應(yīng)，則認(rèn)為超時，無線抄表終端轉(zhuǎn)向下一個任務(wù)；
3)需要進(jìn)行無線通信的無線計量設(shè)備接收到無線抄表終端的命令和數(shù)據(jù)后，在返回的數(shù)據(jù)前加入控制命令及無線計量設(shè)備地址，以便無線抄表終端確定與無線計量設(shè)備通信正常。上述通信協(xié)議中的通信數(shù)據(jù)格式如表2所示:
表2通信數(shù)據(jù)格式
權(quán)利要求
1.一種無線能耗采集設(shè)備，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(yīng)的若干無線計量設(shè)備；其中: 所述無線計量設(shè)備包括計量無線發(fā)射模塊以及與所述計量無線發(fā)射模塊相連的計量設(shè)備；所述計量無線發(fā)射模塊包括計量微控制單元以及與所述計量微控制單元相連的計量低功率無線芯片； 所述無線抄表終端與一 PC機(jī)進(jìn)行通信；所述無線抄表終端包括終端無線發(fā)射模塊以及與所述終端無線發(fā)射模塊相連的數(shù)據(jù)采集器；所述終端無線發(fā)射模塊包括終端微控制單元以及與所述終端微控制單元相連的終端低功率無線芯片； 其中，所述終端低功率無線芯片以及所述計量低功率無線芯片為CC430芯片；所述CC430芯片使用433MHz無線頻段或470MHz無線頻段； 所述終端無線發(fā)射模塊與所述計量無線發(fā)射模塊之間通過所述CC430芯片進(jìn)行無線通信，從而實現(xiàn)所述無線抄表終端和所述無線計量設(shè)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(jī)進(jìn)行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線能耗采集設(shè)備，其特征在于，所述計量設(shè)備包括一雙脈沖端口，所述計量設(shè)備通過所述雙脈沖端口與所述計量微控制單元的外部中斷端口連接；當(dāng)所述計量設(shè)備的指針轉(zhuǎn)動半圈，則在所述雙脈沖端口中的一端口中產(chǎn)生一次脈沖；當(dāng)所述計量設(shè)備的指針轉(zhuǎn)動一圈，則在所述雙脈沖端口中的另一端口中產(chǎn)生一次脈沖；所述計量微控制單元根據(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(shè)備的數(shù)據(jù)。
3.根據(jù) 權(quán)利要求1所述的無線能耗采集設(shè)備，其特征在于，所述計量無線發(fā)射模塊通過485接口與所述計量設(shè)備相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線能耗采集設(shè)備，其特征在于，所述終端微控制單元與所述計量微控制單元為MSP430單片機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線能耗采集設(shè)備，其特征在于，所述終端微控制單元與所述終端低功率無線芯片之間以及所述計量微控制單元與所述計量低功率無線芯片之間分別通過SPI接口連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線能耗采集設(shè)備，其特征在于，所述終端無線發(fā)射模塊與所述數(shù)據(jù)采集器通過UART接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線能耗采集設(shè)備，其特征在于，所述CC430芯片內(nèi)設(shè)置有喚醒機(jī)制模塊，正常情況下，所述CC430芯片處于睡眠狀態(tài)；當(dāng)需要進(jìn)行無線通信時，所述喚醒機(jī)制模塊使所述CC430芯片從睡眠狀態(tài)中喚醒，使其周期性地接收數(shù)據(jù)包。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的無線能耗采集設(shè)備，其特征在于，所述CC430采用基于最小跳數(shù)的信息轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議進(jìn)行無線通信。
9.一種能耗采集方法，利用如權(quán)利要求1所述的無線能耗采集設(shè)備進(jìn)行能耗采集，其特征在于，包括如下步驟: S1:無線抄表終端通過數(shù)據(jù)采集器從PC機(jī)接收到需要進(jìn)行無線通信的無線計量設(shè)備的地址及控制命令； 52:無線抄表終端根據(jù)接收到的無線計量設(shè)備的地址，向該地址對應(yīng)的無線計量設(shè)備發(fā)送控制命令； 53:接收到控制命令的無線計量設(shè)備收集現(xiàn)場信息，對現(xiàn)場信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，獲得計量數(shù)據(jù)，并將計量數(shù)據(jù)返回給所述無線抄表終端，由所述數(shù)據(jù)采集器將計量數(shù)據(jù)返回給所述PC機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的能耗采集方法，其特征在于，所述步驟S2進(jìn)一步包括: S21:所述數(shù)據(jù)采集器把從所述PC機(jī)接收到的需要進(jìn)行無線通信的無線計量設(shè)備的地址及控制命令通過UART接口傳輸給所述終端微控制單元； S22:所述終端微控制單元將所述需要進(jìn)行無線通信的無線計量設(shè)備的地址及控制命令發(fā)送給所述終端低功率無線芯片，并控制所述終端低功率無線芯片根據(jù)接收到的無線計量設(shè)備的地址，向該地址對應(yīng)的無線計量設(shè)備發(fā)送控制命令。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的能耗采集方法，其特征在于，所述無線通信的通信協(xié)議為: 設(shè)定通信速率為250kbps ； 設(shè)定無線抄表終端數(shù)據(jù)的首字節(jié)為控制命令，其余字節(jié)為數(shù)據(jù)；無線抄表終端發(fā)送完數(shù)據(jù)后等待無線計量設(shè)備的響應(yīng)，如果在5秒之內(nèi)無線計量設(shè)備無響應(yīng)，則認(rèn)為超時，無線抄表終端轉(zhuǎn)向下一個任務(wù)；需要進(jìn)行無線通信的無線計量設(shè)備接收到無線抄表終端的命令和數(shù)據(jù)后，在返回的數(shù)據(jù)前加入控制命令及無線計量設(shè)備地址，以便無線抄表終端確定與無線計量設(shè)備通信正堂 巾O
全文摘要
一種無線能耗采集設(shè)備，包括無線抄表終端以及與無線抄表終端對應(yīng)的若干無線計量設(shè)備；其中，無線計量設(shè)備內(nèi)設(shè)置有計量低功率無線芯片，無線抄表終端內(nèi)設(shè)置有終端低功率無線芯片；所述終端低功率無線芯片以及所述計量低功率無線芯片為CC430芯片，且所述CC430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CC430芯片進(jìn)行無線通信，從而實現(xiàn)無線抄表終端和無線計量設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信、采集和記錄；且無線抄表終端將采集到的數(shù)據(jù)上傳給PC機(jī)進(jìn)行處理。這種無線能耗采集設(shè)備其具有低功耗、精度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、體積小等特點，具有無線收發(fā)功能，可以實現(xiàn)與計算機(jī)上位機(jī)系統(tǒng)的通信能力。
文檔編號G08C17/02GK103247163SQ20131017923
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月15日 優(yōu)先權(quán)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