基于gprs的智能儀表數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及儀表數(shù)據(jù)采集傳輸技術(shù)領(lǐng)域，尤其是設(shè)及一種基于GPRS的智能儀表 數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 國內(nèi)外對(duì)智能儀表數(shù)據(jù)采集和傳輸該方面已經(jīng)做了很多的研究，并且也衍生出了 很多系統(tǒng)產(chǎn)品。在國內(nèi)，隨著人民生活水平的提高，人們對(duì)居住環(huán)境的安靜、方便和安全也 提出了更高的要求。抄表擾民和用氣安全問題越來越受到大家的重視。我國大連從1998 年開始就在新建住宅小區(qū)推廣水、電、燃?xì)膺h(yuǎn)程抄表和燃?xì)庑孤┍O(jiān)控系統(tǒng)，迄今為止已經(jīng)有 超過300萬戶居民住宅配置了該些系統(tǒng)。從監(jiān)控情況來看，系統(tǒng)運(yùn)行良好，遠(yuǎn)程抄表基本準(zhǔn) 確，且避免了多起燃?xì)庑孤┦鹿?，有效保障了居民人身?cái)產(chǎn)安全。而在國外，智能抄表、車輛 監(jiān)控、火災(zāi)報(bào)警等智能儀表系統(tǒng)也得到了普遍的運(yùn)用。
[0003] 隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，智能儀表在越來越多的場合得到應(yīng)用，它與各類模擬量輸出 的傳感器、變送器配合，完成溫度、壓力等物理量的測量、變換、顯示等。數(shù)據(jù)采集是物聯(lián)網(wǎng) 中重要的組成都分，為測試管理與控制實(shí)時(shí)提供數(shù)據(jù)，為實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)行產(chǎn)品性能分析提供 重要依據(jù)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步，W有線傳輸作為通信媒介已慢慢淘汰，目前需要采集 的各種數(shù)據(jù)有時(shí)環(huán)境比較特殊，無法采取傳統(tǒng)的人工采集方式，并且人工采集耗時(shí)耗力又 不夠準(zhǔn)確，所W需要通過傳感器對(duì)現(xiàn)場的溫度、壓力、濕度等進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取，并利用無線通 信網(wǎng)絡(luò)將該些數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)服務(wù)器，用戶可W到數(shù)據(jù)服務(wù)器端獲取數(shù)據(jù)，并對(duì)該些數(shù)據(jù) 進(jìn)行分析處理。無線傳輸方式有很多，比如像紅外、藍(lán)牙、3G、GPRS、Zi濁ee等等，其中基于 GPRS無線數(shù)據(jù)采集與傳輸W其資費(fèi)低、傳輸速度快、永遠(yuǎn)在線等優(yōu)點(diǎn)有著非常廣泛的應(yīng)用。
[0004] 相比傳統(tǒng)的人工測量、采集、計(jì)算、錄入數(shù)據(jù)的方式，本發(fā)明提供一種基于GPRS的 智能儀表數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)及方法，通過傳感器和GPRS無線技術(shù)來進(jìn)行數(shù)據(jù)的智能采集、 傳輸、處理和顯示。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于GPRS的智 能儀表數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)及方法，通過傳感器和GPRS無線技術(shù)來進(jìn)行數(shù)據(jù)的智能采集、傳 輸、處理和顯示，具有提高數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、人機(jī)界面良好、操作簡單方便、低成 本、高性能、擴(kuò)展方便等優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 本發(fā)明的目的可W通過W下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0007] 一種基于GPRS的智能儀表數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)和智能儀表，所 述智能儀表包括：
[000引恒流源發(fā)生模塊，提供直流電；
[0009] 恒流選檔單元，連接恒流源發(fā)生模塊，根據(jù)恒流檔位的選擇提供不同大小的直流 電；
[0010] 量程選檔單元，分別連接恒流源發(fā)生模塊和恒流選檔單元，根據(jù)不同的電阻測量 范圍確定量程檔位的選擇；
[0011] 電流換向單元，連接量程選檔單元，向?qū)w提供正或負(fù)方向的直流電；
[0012] 電阻傳感器，用于測量導(dǎo)體的電阻值；
[0013] 24位A/D轉(zhuǎn)換器，分別連接恒流源發(fā)生模塊和電阻傳感器，將電阻傳感器采集的 數(shù)據(jù)進(jìn)行24位模數(shù)轉(zhuǎn)換；
[0014] 量程比較單元，連接恒流源發(fā)生模塊，用于自適應(yīng)調(diào)節(jié)量程檔位；
[0015] 溫度傳感器，連接電流換向單元，測量導(dǎo)體的實(shí)時(shí)溫度；
[0016] 處理器，分別連接恒流源發(fā)生模塊、24位A/D轉(zhuǎn)換器、量程選檔單元、量程比較單 元、溫度傳感器和電流換向單元，接收并處理電阻值和溫度數(shù)據(jù)；
[0017] 鍵盤，連接處理器，包括數(shù)據(jù)輸入鍵和功能鍵；
[0018] 液晶顯示器，連接處理器，提供交互界面和顯示測量結(jié)果；
[0019] USB接口，分別連接處理器和計(jì)算機(jī)；
[0020] GPRS通訊器，分別連接處理器和計(jì)算機(jī)，利用ICP^P協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。
[0021] 所述恒流源發(fā)生模塊包括：
[0022] 電源接口，提供220V交流電；
[0023] 變壓器，連接電源接口，將220V交流電降壓；
[0024] AC/DC電源單元，分別連接恒流選檔單元、量程選檔單元、24位A/D轉(zhuǎn)換器、量程比 較單元和處理器，將降壓后的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，提供不同的直流電輸出。
[0025] 所述24位A/D轉(zhuǎn)換器為AD7710巧片，AD7710巧片與處理器進(jìn)行讀寫操作。
[0026] 所述AD7710巧片讀操作的步驟為：
[0027] A ;初始化AD7710巧片的微處理器和串行接口，置引腳面^巧引腳兩為高電 平；
[002引B ;檢測引腳M5?，若為低電平，則置引腳廊為低電平；
[0029] C ;連續(xù)S次讀取串行接口的數(shù)據(jù)；
[0030] D ;顛倒數(shù)據(jù)的高低位順序；
[003U E;判斷是否繼續(xù)進(jìn)行讀操作，若是，跳轉(zhuǎn)步驟B，若否，置引腳屏^為高電平，結(jié)束 讀操作；
[003引所述AD7710巧片寫操作的步驟為：
[003引 a;初始化AD7710巧片的微處理器和串行接口，置引腳屏S、引腳雨和引腳A。為 高電平；
[0034] b ;將數(shù)據(jù)從RAM中讀到累加器，并顛倒數(shù)據(jù)的高低位順序；
[003引 C ;置引腳雨和引腳A。為低電平；
[0036] d ;從累加器連續(xù)S次寫入串行接口數(shù)據(jù)；
[0037] e ;置引腳雨和引腳A。為高電平，結(jié)束寫操作。
[003引 所述處理器為Atmel AT91RM9200處理器。
[0039] 所述GPRS通訊器為MC35巧片或MC52i巧片。
[0040] 一種上述的基于GPRS的智能儀表數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)的方法，該方法包括：
[0041] 步驟S1 ;系統(tǒng)上電后，選擇恒流檔位、量程檔位和電流流向；
[0042] 步驟S2 ;采集導(dǎo)體的電阻值和溫度數(shù)據(jù)后模數(shù)轉(zhuǎn)換；
[0043] 步驟S3 ;將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的電阻值數(shù)據(jù)放大，整形濾波后與選擇的量程檔位中的標(biāo) 準(zhǔn)電阻比較，進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)量程檔位，獲得在合適量程下的電阻值數(shù)據(jù)；
[0044] 步驟S4 ;顯示處理后的電阻值和溫度數(shù)據(jù)，同時(shí)通過USB連接線傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，或 利用TCP^P協(xié)議構(gòu)建基于GPRS的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層，通過GPRS通訊器遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)；
[0045] 步驟S5 ;將接收到的數(shù)據(jù)保留存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫中，對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢、統(tǒng) 計(jì)和分析形成報(bào)表，并打印輸出。
[0046] 所述自適應(yīng)調(diào)節(jié)量程檔位的步驟包括：
[0047] 301 ;判斷是否已選擇相應(yīng)的量程檔位，若是，獲取量程檔位對(duì)應(yīng)的電流和分辨率， 執(zhí)行步驟302,若否，采用二分法，選擇量程中間檔位對(duì)應(yīng)的電流和分辨率，執(zhí)行步驟302 ;
[0048] 302 ;采集n次二進(jìn)制電阻值，去掉n次中電阻值的最高值和最低值后求其平均值， 并轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制；
[0049] 303 ;判斷選擇的量程檔位是否符合實(shí)測的電阻值，若是，輸出電阻值，若否，提示 量程不符合，再根據(jù)實(shí)測的電阻值進(jìn)行判斷，向上或向下調(diào)節(jié)量程檔位，跳轉(zhuǎn)步驟302。 [0化0] 所述向上或向下調(diào)節(jié)量程檔位的方法為；如果實(shí)測的電阻值小于所選量程阻值的 15%，則下調(diào)一個(gè)量程檔位；如果實(shí)測的電阻值大于所選量程阻值的15%，則上調(diào)一個(gè)量 程檔位。
[0化1] 所述GPRS通訊器遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)的步驟包括：
[0化2] 401 ;通過IGT信號(hào)控制GPRS通訊器上電復(fù)位啟動(dòng)；
[005引 402 ;通過AT指令分別創(chuàng)建GPRS服務(wù)和連接；
[0化4] 403 ;根據(jù)系統(tǒng)的發(fā)送和接收狀態(tài)，分別通過AT指令控制GPRS通訊器執(zhí)行GPRS發(fā) 送和接收功能，若GPRS通訊器在發(fā)送過程中發(fā)送失敗，則跳轉(zhuǎn)步驟402,重新創(chuàng)建GPRS服務(wù) 和連接。
[0化5] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0化6] 1)本發(fā)明采用自適應(yīng)調(diào)節(jié)量程檔位，能夠根據(jù)不同型號(hào)的電纜自動(dòng)選擇測試電 流，W最快的速度顯示測試結(jié)果。
[0化7] 2)本發(fā)明配有USB接口及GPRS無線技術(shù)與計(jì)算機(jī)通訊，不僅大大提高了數(shù)據(jù)采集 和傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，通過MC35巧片或MC52i巧片實(shí)現(xiàn)無線通訊網(wǎng)絡(luò)，而且計(jì)算機(jī)可實(shí)現(xiàn)報(bào)表 打印，加強(qiáng)了數(shù)據(jù)的分析功能。
[005引 3)本發(fā)明采用大屏幕液晶顯示器，人機(jī)界面良好，操作簡單方便，是直流電阻測試 工作中的首選設(shè)備。
[0059] 4)本發(fā)明通過Atmel AT91RM9200處理器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理，同時(shí)AD7710巧片適合 于低頻小信號(hào)測量的模數(shù)轉(zhuǎn)換，克服了 W人工方式在對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集時(shí)存在的工 作量大、易于出錯(cuò)、難W管理和效率低下等缺點(diǎn)，采用傳感器自動(dòng)采集可W很好地解決上述 問題，同時(shí)，具有低成本、高性能、擴(kuò)展方便等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0060] 圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[00川 圖2為AT91RM9200電路圖；
[006引圖3為本發(fā)明系統(tǒng)中AD7710讀操作流程圖；
[006引 圖4為本發(fā)明系統(tǒng)中AD7710寫操作流程圖；
[0064] 圖5為本發(fā)明系統(tǒng)中MC35巧片核屯、電路接口圖；
[00化]圖6為本發(fā)明方法中自適應(yīng)檔位調(diào)節(jié)算法流程圖；
[0066] 圖7為本發(fā)明方法中基于GPRS的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層示意圖；
[0067] 圖8為本發(fā)