一種基于nfc的無線抄表系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于NFC的無線抄表系統(tǒng)及方法，包括嵌入式無線模塊、讀取平臺、支持NFC的手機,嵌入式無線模塊嵌入在電表中，將系統(tǒng)下行命令傳輸至電表，并將電表的數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)，讀取平臺安裝在用戶接觸范圍內(nèi)的墻上，讀取平臺完成NFC與手機間的數(shù)據(jù)交互，完成NFC與470MHz網(wǎng)路之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能，本發(fā)明采用NFC近場通信技術(shù)與手機交互，手機APP客戶端作為手抄器使用更通用便捷。
【專利說明】
_種基于NFG的無線抄表系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電力領(lǐng)域，具體是一種基于NFC的無線抄表系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]住宅區(qū)中每個住戶家中基本都有水表、電表、煤氣表等各種計量表計，安裝位置各異，有些表(如電表)集中安裝，有些表(如水表)卻分散在住戶家中；這樣就給管理部門的抄表統(tǒng)計工作帶來困難，逐戶抄表時要耗費很多人力和時間，而且入戶抄表很難一次完成，有時只能估計。申請?zhí)枮?01410110851.1的中國專利公開一種智慧抄表控制系統(tǒng)與實現(xiàn)方法，其中里面提及，無線網(wǎng)絡(luò)通訊為《丨打、36、46、6?1?、48&66、藍(lán)牙、即(:、紅外的一種或多種；所述的有線網(wǎng)絡(luò)通訊為串 P、485、USB、Can、Profi Bus、DeviceNet、FF、LonWorks、WorIdFI P、Contro INet、Ethernet、PLC電力線載波的一種或多種。但是該方案并未對其中的具體通訊方式作出具體的技術(shù)介紹，并不能根據(jù)該方案實現(xiàn)快速抄表。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于NFC的無線抄表系統(tǒng)及方法，采用NFC近場通信技術(shù)與手機交互，手機APP客戶端作為手抄器，使用更通用便捷。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種基于NFC的無線抄表系統(tǒng)，包括嵌入式無線模塊、讀取平臺、支持NFC的手機，其中:
[0006]嵌入式無線模塊嵌入在電表中，將系統(tǒng)下行命令傳輸至電表，并將電表的數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)，嵌入式無線模塊由主控制模塊一和無線模塊一構(gòu)成，其中主控制模塊一完成同電表之間通過串口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)處理以及與無線模塊一之間交互，無線模塊通過無線電波收發(fā)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)的調(diào)制解調(diào)；
[0007]讀取平臺安裝在用戶接觸范圍內(nèi)的墻上，讀取平臺完成NFC與手機間的數(shù)據(jù)交互，完成NFC與470MHz網(wǎng)路之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能;讀取平臺由主控制模塊二、無線模塊二、NFC模塊和電源模塊構(gòu)成，其中主控制模塊二完成無線模塊二數(shù)據(jù)收發(fā)及數(shù)據(jù)幀格式的轉(zhuǎn)換、NFC模塊與手機之間進(jìn)行交互和數(shù)據(jù)處理;無線模塊二用于同嵌入式無線模塊之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互;NFC模塊完成與手機之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，NFC模塊作為標(biāo)簽與手機之間通過P2P協(xié)議進(jìn)行交互。
[0008]優(yōu)選的，嵌入式無線模塊與電表之間通過RS485/RS232進(jìn)行連接通信。
[0009]優(yōu)選的，下行命令包括但不限于讀取電表數(shù)據(jù)命令、電表時間、電表狀態(tài)信息，上行數(shù)據(jù)包括但不限于對下行命令的響應(yīng)。
[0010]優(yōu)選的，P2P協(xié)議為NFC通信模式。
[0011]優(yōu)選的，電源模塊為可充電電池。
[0012]一種基于NFC的無線抄表方法，包括以下步驟:
[0013](I)默認(rèn)狀態(tài)下讀取平臺的NFC模塊處于睡眠模式，當(dāng)支持NFC的手機靠近讀取平臺的NFC標(biāo)簽天線時，激活NFC進(jìn)入工作模式，并初始化NFC標(biāo)簽等待接收數(shù)據(jù)；
[0014](2)支持NFC的手機通過NFC-DEP協(xié)議發(fā)送命令到讀取平臺，等待命令響應(yīng)；
[0015](3)讀取平臺的主控制模塊二提取命令，并將命令封裝到無線通信數(shù)據(jù)幀中；
[0016](4)通過無線模塊二將數(shù)據(jù)發(fā)送到無線模塊一，無線模塊一和無線模塊二之間通過自組網(wǎng)方式通信，數(shù)據(jù)通過嵌入式模塊中的主控制模塊一將數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫袠I(yè)電表中；
[0017](5)行業(yè)電表回復(fù)收到的命令，將數(shù)據(jù)通過嵌入式模塊發(fā)送至讀取平臺，命令包括回復(fù)抄表數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息；
[0018](6)讀取平臺將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成NFC格式數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至手機APP客戶端。
[0019]進(jìn)一步的，步驟(4)中包括路由檢測過程，如果檢測到不存在不存在到無線模塊一到無線模塊二之間的路由，通過自組網(wǎng)方式建立網(wǎng)路，完成數(shù)據(jù)交互。
[0020]本發(fā)明的有益效果:
[0021]本發(fā)明采用470MHz(ISM頻段)的無線通信系統(tǒng)與NFC近場通信技術(shù)的雙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，整個系統(tǒng)包括嵌入在電表中的嵌入式無線模塊、讀取平臺(網(wǎng)關(guān)模塊，完成470網(wǎng)絡(luò)跟NFC之間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換)、支持NFC的手機。采用NFC近場通信技術(shù)與手機交互，手機APP客戶端作為手抄器使用更通用便捷。
【附圖說明】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0023]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖。
[0024]圖2是本發(fā)明讀取平臺結(jié)構(gòu)框圖。
[0025]圖3是本發(fā)明嵌入式無線模塊結(jié)構(gòu)框圖。
[0026]圖4是本發(fā)明NFC與手機交互流程圖。
[0027]圖5是470網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互流程圖。
【具體實施方式】
[0028]以下將對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0029]如圖1所示，本發(fā)明公開一種基于NFC的無線抄表系統(tǒng)，包括嵌入式無線模塊、讀取平臺、支持NFC的手機。
[0030]如圖2所示，讀取平臺主要由PN532模塊、M⑶主控制模塊、SI4432射頻模塊和電源模塊組成，其中PN532是NXP公司推出的一款支持NFC協(xié)議的射頻芯片，本發(fā)明中使用NFC-DEP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交互;MCU主控制模塊采用ST意法半導(dǎo)體的STM32F4XX系列芯片，該芯片支持DSP的高性能芯片，支持低功耗工作模式;SI4432為芯科實驗室推出的一款微功率芯片，本發(fā)明采用免許可ISM頻段470Mhz進(jìn)行通信，采用GFSK調(diào)制方式具有較好的穿透性和抗干擾能力，由于整個系統(tǒng)的大部分時間工作在低功耗模式，因此電源模塊采用可充電電池供電即可長期工作。本發(fā)明的射頻模塊即為無線模塊。
[0031 ] PN532模塊與主控模塊M⑶之間通信采用UART協(xié)議，波特率設(shè)置為115200bps，無線通信模塊SI4432與M⑶通過SPI接口進(jìn)行連接通信，射頻天線采用增益為3.5dBi的吸盤天線。
[0032]如圖3所示，嵌入式無線模塊嵌入到行業(yè)電表中，由行業(yè)電表進(jìn)行供電，該模塊主要由主控制模塊M C U和射頻S14 4 3 2模塊組成。M C U主控制模塊采用S T意法半導(dǎo)體的STM32F4XX系列芯片，該芯片支持DSP的高性能芯片，支持低功耗工作模式;SI4432為芯科實驗室推出的一款微功率芯片，本發(fā)明采用免許可I SM頻段470Mhz進(jìn)行通信，采用GFSK調(diào)制方式具有較好的穿透性和抗干擾能力。
[0033]其中，主控制模塊M⑶與行業(yè)電表之間使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口RS485或者RS232進(jìn)行連接通信，無線通信模塊SI4432與MCU通過SPI接口進(jìn)行連接通信，射頻天線采用增益為3.5dBi的吸盤天線。
[0034]圖4為支持NFC的手機(即手抄器)與讀取平臺之間交互過程，該交互過程步驟如下:
[0035]步驟SI，手機打開NFC開關(guān)及抄表客戶端，選擇抄表指令，將手機靠近讀取平臺的NFC標(biāo)簽天線處，激活讀取平臺的NFC模塊。
[0036]步驟S2，讀取平臺處于激活狀態(tài)的NFC模塊，根據(jù)接收信息進(jìn)行本地初始化，選擇NFC 協(xié)議為 NFC-DEP，速率為 212Kbps。
[0037]步驟S3，將PN532設(shè)置為接收模式，獲取手機客戶端下發(fā)的通信命令，并將命令傳輸至470Mhz微功率網(wǎng)絡(luò)。
[0038]步驟S4，將470網(wǎng)絡(luò)上傳的數(shù)據(jù)封裝，設(shè)置PN532為發(fā)送模式，將數(shù)據(jù)上傳至手機客戶端。
[0039]步驟S5，完成數(shù)據(jù)交互后，將PN532設(shè)置為睡眠模式。
[0040]步驟S6，其他數(shù)據(jù)交互，重復(fù)步驟SI?S5。
[0041]圖5位微功率470網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信流程示意圖，①③⑤⑦為數(shù)據(jù)發(fā)送;②④⑥⑧為網(wǎng)絡(luò)回復(fù)，其中⑦數(shù)據(jù)重傳，⑧為網(wǎng)絡(luò)回復(fù)失敗，此時假定已經(jīng)存在讀取平臺與嵌入式無線模塊之間的路由，所述數(shù)據(jù)通信過程如下:
[0042]步驟SI，無線模塊一發(fā)送數(shù)據(jù)到無線模塊二。
[0043]步驟S2，無線模塊二接收到數(shù)據(jù)后，首先要判斷數(shù)據(jù)是否有效，如果有效發(fā)送網(wǎng)絡(luò)回復(fù)，無線模塊二接收到有后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行其他處理，否則不回復(fù)網(wǎng)絡(luò)回復(fù)。
[0044]步驟S3?S4，無線模塊二發(fā)送數(shù)據(jù)到無線模塊一，步驟同SI?S2。
[0045]步驟S5，無線模塊一發(fā)送數(shù)據(jù)到無線模塊二。
[0046]步驟S6，由于信號差等原因，導(dǎo)致無線模塊二未能成功接收網(wǎng)絡(luò)回復(fù)。
[0047]步驟S7，無線模塊一等待發(fā)送超時后，重新發(fā)送數(shù)據(jù)到無線模塊二.
[0048]步驟S8，同步驟S2。
[0049]基于NFC的無線抄表方法，包括以下步驟:
[0050](I)默認(rèn)狀態(tài)下讀取平臺的NFC模塊處于睡眠模式，當(dāng)支持NFC的手機靠近讀取平臺的NFC標(biāo)簽天線時，激活NFC進(jìn)入工作模式，并初始化NFC標(biāo)簽等待接收數(shù)據(jù)；
[0051 ] (2)支持NFC的手機通過NFC-DEP協(xié)議發(fā)送命令到讀取平臺，等待命令響應(yīng)；
[0052](3)讀取平臺的主控制模塊二提取命令，并將命令封裝到無線通信數(shù)據(jù)幀中；
[0053](4)通過無線模塊二將數(shù)據(jù)發(fā)送到無線模塊一，無線模塊一和無線模塊二之間通過自組網(wǎng)方式通信，數(shù)據(jù)通過嵌入式模塊中的主控制模塊一將數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫袠I(yè)電表中；
[0054](5)行業(yè)電表回復(fù)收到的命令，將數(shù)據(jù)通過嵌入式模塊發(fā)送至讀取平臺，命令包括回復(fù)抄表數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息；
[0055](6)讀取平臺將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成NFC格式數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至手機APP客戶端。
[0056]步驟(4)中包括路由檢測過程，如果檢測到不存在不存在到無線模塊一到無線模塊二之間的路由，通過自組網(wǎng)方式建立網(wǎng)路，完成數(shù)據(jù)交互。
[0057]以上所述的本發(fā)明實施方式，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于NFC的無線抄表系統(tǒng)，其特征在于，包括嵌入式無線模塊、讀取平臺、支持NFC的手機，其中: 嵌入式無線模塊嵌入在電表中，將系統(tǒng)下行命令傳輸至電表，并將電表的數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)，嵌入式無線模塊由主控制模塊一和無線模塊一構(gòu)成，其中主控制模塊一完成同電表之間通過串口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)處理以及與無線模塊一之間交互，無線模塊通過無線電波收發(fā)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)的調(diào)制解調(diào)； 讀取平臺安裝在用戶接觸范圍內(nèi)的墻上，讀取平臺完成NFC與手機間的數(shù)據(jù)交互，完成NFC與470MHz網(wǎng)路之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能;讀取平臺由主控制模塊二、無線模塊二、NFC模塊和電源模塊構(gòu)成，其中主控制模塊二完成無線模塊二數(shù)據(jù)收發(fā)及數(shù)據(jù)幀格式的轉(zhuǎn)換、NFC模塊與手機之間進(jìn)行交互和數(shù)據(jù)處理;無線模塊二用于同嵌入式無線模塊之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；NFC模塊完成與手機之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，NFC模塊作為標(biāo)簽與手機之間通過P2P協(xié)議進(jìn)行交互。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于NFC的無線抄表系統(tǒng)，其特征在于，嵌入式無線模塊與電表之間通過RS485/RS232進(jìn)行連接通信。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于NFC的無線抄表系統(tǒng)，其特征在于，下行命令包括但不限于讀取電表數(shù)據(jù)命令、電表時間、電表狀態(tài)信息，上行數(shù)據(jù)包括但不限于對下行命令的響應(yīng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于NFC的無線抄表系統(tǒng)，其特征在于，P2P協(xié)議為NFC通信模式。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于NFC的無線抄表系統(tǒng)，其特征在于，電源模塊為可充電電池。6.一種基于NFC的無線抄表方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)默認(rèn)狀態(tài)下讀取平臺的NFC模塊處于睡眠模式，當(dāng)支持NFC的手機靠近讀取平臺的NFC標(biāo)簽天線時，激活NFC進(jìn)入工作模式，并初始化NFC標(biāo)簽等待接收數(shù)據(jù)； (2)支持NFC的手機通過NFC-DEP協(xié)議發(fā)送命令到讀取平臺，等待命令響應(yīng)； (3)讀取平臺的主控制模塊二提取命令，并將命令封裝到無線通信數(shù)據(jù)幀中； (4)通過無線模塊二將數(shù)據(jù)發(fā)送到無線模塊一，無線模塊一和無線模塊二之間通過自組網(wǎng)方式通信，數(shù)據(jù)通過嵌入式模塊中的主控制模塊一將數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫袠I(yè)電表中； (5)行業(yè)電表回復(fù)收到的命令，將數(shù)據(jù)通過嵌入式模塊發(fā)送至讀取平臺，命令包括回復(fù)抄表數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息； (6)讀取平臺將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成NFC格式數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至手機APP客戶端。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于NFC的無線抄表方法，其特征在于，步驟(4)中包括路由檢測過程，如果檢測到不存在不存在到無線模塊一到無線模塊二之間的路由，通過自組網(wǎng)方式建立網(wǎng)路，完成數(shù)據(jù)交互。
【文檔編號】H04W4/00GK105913630SQ201610201897
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月31日
【發(fā)明人】谷江濤, 徐晴, 劉建, 孫經(jīng), 徐英
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院, 安徽南瑞中天電力電子有限公司