CN102855745A - 一种手持式无线抄表器及其远程数据同步查询方法 - Google Patents

一种手持式无线抄表器及其远程数据同步查询方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种手持式无线抄表器及其远程数据同步查询方法，包括抄表器、GPRS/CDMA或其他移动通信模块，其特征在于：还包括短距离无线通信模块，利用具有低功耗唤醒射频无线通信技术和移动通信技术，先通过手持式无线抄表器中的短距离无线通信模块，读取现场智能无线表具的数据，再通过手持式无线抄表器的GPRS/CDMA或其他移动通信模块，将数据发送至后台管理系统；同时通过手持式无线抄表器的GPRS/CDMA或其他移动通信模块，实时地查询用户的缴费、欠费情况，再通过手持式无线抄表器中的短距离无线通信模块，对用户的智能无线表具进行开阀或关阀操作；并现场打印收费单据、催费单据票据，方便用户的及时缴费。

Description

一种手持式无线抄表器及其远程数据同步查询方法
技术领域
本发明涉及一种无线抄表器，特别是公开一种手持式无线抄表器及其远程数据同步查询方法，广泛应用于水表、电表、气表等抄表器的公用事业单位或相似应用的单位的计量抄表器的抄表和数据处理。
背景技术
当前国内公用事业民用计量抄表器的抄表方式大多为人工上门手动抄取，多采用的是抄表人员挨家逐户手工抄表，返回集抄中心后把抄得的数据逐条手工输入管理计算机中的方法。这种抄表方式误差大、统计工作量大，人为造成错误的几率大，给用户和管理部门带来极大的不便，并且一旦发生错误，更正手续也比较麻烦。特别是公用事业费的处理目前基本都是在集抄中心数据汇总后再将相应的账单邮寄至用户地址，不仅邮寄费用巨大，而且如果遇到邮路问题，极容易造成票据遗失或错过缴费期限等问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术中存在的缺陷，提供一种手持式无线抄表器及其远程数据同步查询方法，本发明基于低功耗唤醒射频无线通信技术和移动通信技术，并实现了现场实时抄表、实时控制和票据打印。
本发明是这样实现的：一种手持式无线抄表器及其远程数据同步查询方法，包括抄表器、GPRS/CDMA或其他移动通信模块，其特征在于： 还包括短距离无线通信模块，所述的短距离无线通信模块采用低功耗唤醒射频无线通信技术。所述的远程数据同步查询方法是利用具有低功耗唤醒射频无线通信技术和移动通信技术，先通过手持式无线抄表器中的短距离无线通信模块，读取现场智能无线表具的数据，再通过手持式无线抄表器的GPRS/CDMA或其他移动通信模块，将数据发送至后台管理系统；同时通过手持式无线抄表器的GPRS/CDMA或其他移动通信模块，实时地查询用户的缴费、欠费情况，再通过手持式无线抄表器中的短距离无线通信模块，对用户的智能无线表具进行开阀门或关阀门操作；并能现场打印收费单据、催费单据票据，方便用户的及时缴费。
本发明的手持式无线抄表器由硬件部分和软件部分构成。硬件主要包括三部分：短距离无线通信模块（低功耗唤醒射频无线通信技术）、手持式无线抄表器主机（如PDA、智能终端、抄表器等，）、GPRS/CDMA或其他移动通信模块（移动通信技术）。软件包括手持式无线抄表器的操作系统以及在手持式无线抄表器上运行的远程数据实时同步查询方法及现场实时抄表、实时控制和票据打印的应用程序。
所述的远程数据同步查询方法中低功耗唤醒射频无线通信技术是利用抄表器的表端及其主机模块实现的。
所述的低功耗唤醒射频无线通信技术中智能无线表具的表端工作方法是：智能无线表具的表端无线通信模块（以下简称表端模块）在待机模式下为间歇工作模式，整个表端模块在此模式下的休眠电流小于30μA，在此功耗下表端模块利用18505M锂电池供电，可以无故障连续工作7年以上，此模式下，表端模块以一定的频率扫描空中同频信号，如果侦测到的同频信号强度小于起初设置的门限值，微处理单元MCU则通过串行外设接口SPI总线改变射频芯片RFIC的工作模式，使其校准接收频率RX的中心频率并随后进入Power down模式等待下次频率扫描的开始；如果侦测到的同频信号强度大于起初设置的门限值，MCU则通过SPI总线改变RFIC的工作模式，使其工作在RXD接收工作模式继续接收长度为200bit的空中同频唤醒导言信号；在接收的过程中对其唤醒导沿进行数据格式和终端ID号的CRC16编码字节进行比对，如果比对正确那么MCU会继续接收空中的导沿信号，直到接收到数据链最末端的有效数据帧为止，在接收帧数据的过程中MCU会在接收bit与bit之间的100μS里通过SPI总线读取RFIC接收空中帧数据的信号强度，并随返回的帧数据一起上传到主机，表端模块接收到数据帧后MCU先解交织白化，关键数据解密，然后在对其数据校验，最后按协议对数据帧进行解析，并执行相应动作，阀控除外；执行任务后MCU会通过SPI总线改变RFIC的工作模式，使其工作在TXD发送工作模式，返回经过交织白化和关键数据加密的帧数据；数据帧交织白化的目的是减少帧数据流中数据连续为高或连续为低的概率，从而提高无线传输的成功率和可靠性，关键数据加密的目的：提高关键数据的安全性，降低被恶意破坏的概率，返回的帧数据是不带唤醒导沿的，数据发送完成后，MCU通过SPI总线改变RFIC的工作模式，使其工作在RXD模式，然后校准RX中心频率并随后进入Power down模式等待下次频率扫描的开始。
所述的低功耗唤醒射频无线通信技术中手持式无线抄表器的主机工作原理为：手持式无线抄表器的主机无线通信模块（以下简称主机模块）在读取智能无线表具数据时，需先把数据通过通用异步通信UART发送给主机模块，主机模块按照协议对手持式无线抄表器发来的数据进行校验，校验通过则对数据帧进行交织白化和关键数据加密处理，然后在数据帧前增加唤醒导沿，最后发送到空中，数据发送完毕后主机模块自动切换为RXD模式，等待表端数据的返回；在唤醒表端模块的导沿里为减少同频信号对邻近表的干扰，在唤醒导言里增加了被叫智能无线表具ID号的CRC16的压缩码，以便表端模块快速判断数据所指向的智能无线表具，从而达到降低表端模块功耗的目的，主机模块接收到智能无线表具返回的数据后先对其解交织白化，然后再对其关键数据解密，最后在对其数据校验，从而确保数据的可靠性和安全性；只有所有校验都通过后主机模块才把数据通过UART口返回给手持式无线抄表器进行智能无线表具同步，否则放弃此次接收的空中数据。
本发明的有益效果是：
1、可以实时远程查询用户的缴费、欠费情况；
2、可以对用户的抄表器实行开阀、关阀操作，公用事业单位的用户欠费情况；
3、可以现场打印收费单据、催费单据等票据，减少公用事业单位的票据投递费用，方便用户的及时缴费；
4、本发明基于低功耗唤醒射频无线通信技术和移动通信技术的手持式无线抄表器，可以广泛应用于水表、电表、气表等抄表器的公用事业单位或相似应用的单位。
附图说明
图1  是本发明低功耗唤醒射频无线通信技术的表端工作原理图。
图2  是本发明低功耗唤醒射频无线通信技术的主机模块工作原理图。
图3  是本发明手持式无线抄表器的远程数据同步查询方法。
具体实施方式
本发明一种手持式无线抄表器，包括抄表器、GPRS/CDMA或其他移动通信模块和短距离无线通信模块，短距离无线通信模块采用低功耗唤醒射频无线通信技术。
本发明远程数据同步查询方法：利用具有低功耗唤醒射频无线通信技术和移动通信技术，先通过手持式无线抄表器中的短距离无线通信模块，读取现场智能无线表具的数据，再通过手持式无线抄表器的GPRS/CDMA或其他移动通信模块，将数据发送至后台管理系统；同时通过手持式无线抄表器的GPRS/CDMA或其他移动通信模块，实时地查询用户的缴费、欠费情况，再通过手持式无线抄表器中的短距离无线通信模块，对用户的智能无线表具进行开阀门或关阀门操作；并能现场打印收费单据、催费单据票据，方便用户的及时缴费。
本发明的远程数据同步查询方法中低功耗唤醒射频无线通信技术是利用抄表器的表端及其主机模块实现的。
根据附图1，本发明中低功耗唤醒射频无线通信技术的表端工作原理是：智能无线表具的表端无线通信模块，简称表端模块，其在待机模式下为间歇工作模式，整个表端模块在此模式下的休眠电流小于30μA，在此功耗下表端模块利用18505M锂电池供电，可以无故障连续工作7年以上，此模式下，表端模块以一定的频率扫描空中同频信号，如果侦测到的同频信号强度小于起初设置的门限值，微处理单元MCU则通过串行外设接口SPI总线改变射频芯片RFIC的工作模式，使其校准接收频率RX的中心频率并随后进入Power down模式等待下次频率扫描的开始；如果侦测到的同频信号强度大于起初设置的门限值，MCU则通过SPI总线改变RFIC的工作模式，使其工作在RXD接收工作模式继续接收长度为200bit的空中同频唤醒导言信号；在接收的过程中对其唤醒导沿进行数据格式和终端ID号的CRC16编码字节进行比对，如果比对正确那么MCU会继续接收空中的导沿信号，直到接收到数据链最末端的有效数据帧为止，在接收帧数据的过程中MCU会在接收bit与bit之间的100μS里通过SPI总线读取RFIC接收空中帧数据的信号强度，并随返回的帧数据一起上传到主机，表端模块接收到数据帧后MCU先解交织白化，关键数据解密，然后在对其数据校验，最后按协议对数据帧进行解析，并执行相应动作，阀控除外；执行任务后MCU会通过SPI总线改变RFIC的工作模式，使其工作在TXD发送工作模式，返回经过交织白化和关键数据加密的帧数据；数据帧交织白化的目的是减少帧数据流中数据连续为高或连续为低的概率，从而提高无线传输的成功率和可靠性，关键数据加密的目的：提高关键数据的安全性，降低被恶意破坏的概率，返回的帧数据是不带唤醒导沿的，数据发送完成后，MCU通过SPI总线改变RFIC的工作模式，使其工作在RXD模式，然后校准RX中心频率并随后进入Power down模式等待下次频率扫描的开始。
根据附图2，本发明中低功耗唤醒射频无线通信技术的主机模块工作原理：手持式无线抄表器的主机无线通信模块，简称主机模块，其在读取智能无线表具数据时，需先把数据通过通用异步通信UART发送给主机模块，主机模块按照协议对手持式无线抄表器发来的数据进行校验，校验通过则对数据帧进行交织白化和关键数据加密处理，然后在数据帧前增加唤醒导沿，最后发送到空中，数据发送完毕后主机模块自动切换为RXD模式，等待表端数据的返回；在唤醒表端模块的导沿里为减少同频信号对邻近表的干扰，在唤醒导言里增加了被叫智能无线表具ID号的CRC16的压缩码，以便表端模块快速判断数据所指向的智能无线表具，从而达到降低表端模块功耗的目的，主机模块接收到智能无线表具返回的数据后先对其解交织白化，然后再对其关键数据解密，最后在对其数据校验，从而确保数据的可靠性和安全性；只有所有校验都通过后主机模块才把数据通过UART口返回给手持式无线抄表器进行智能无线表具同步，否则放弃此次接收的空中数据。
根据附图3，本发明远程数据同步查询方法是：手持式无线抄表器中的应用程序通过移动通信技术，根据服务器的连接参数，通过移动网络连接到Internet中相应服务器，连接成功后，手持式无线抄表器中的应用程序会发送连接的用户登录信息，服务器上的服务程序收到用户登录信息后，服务程序将用户登录信息与数据库的用户登录信息进行比对，验证用户登录的有效性；用户登录验证通过后，手持式无线抄表器与服务器通信链路建立成功，手持式无线抄表器中的应用程序将查询或同步命令通过此链路发送给服务器的服务程序，服务器的服务程序接收到查询或同步命令后，根据查询或同步命令，到数据库中查询或同步处理，并将查询或同步的结果返回给手持式无线抄表器，手持式无线抄表器中的应用程序接收到查询或同步结果后，显示出查询或同步的结果内容；手持式无线抄表器中的应用程序断开服务器的通信链路。

Claims (4)

1.一种手持式无线抄表器，包括抄表器、GPRS/CDMA或其他移动通信模块，其特征在于： 还包括短距离无线通信模块，所述的短距离无线通信模块采用低功耗唤醒射频无线通信技术。
2.一种权利要求 1 所述手持式无线抄表器的远程数据同步查询方法，其特征在于：利用具有低功耗唤醒射频无线通信技术和移动通信技术，先通过手持式无线抄表器中的短距离无线通信模块，读取现场智能无线表具的数据，再通过手持式无线抄表器的GPRS/CDMA或其他移动通信模块，将数据发送至后台管理系统；同时通过手持式无线抄表器的GPRS/CDMA或其他移动通信模块，实时地查询用户的缴费、欠费情况，再通过手持式无线抄表器中的短距离无线通信模块，对用户的智能无线表具进行开阀门或关阀门操作；并能现场打印收费单据、催费单据票据，方便用户的及时缴费。
3.根据权利要求 2 所述的手持式无线抄表器的远程数据同步查询方法，其特征在于所述的远程数据同步查询方法中低功耗唤醒射频无线通信技术是利用抄表器的表端及其主机模块实现的；
所述的低功耗唤醒射频无线通信技术中智能无线表具的表端工作方法是：智能无线表具的表端无线通信模块(以下简称表端模块)在待机模式下为间歇工作模式，其整个表端模块在此模式下的休眠电流小于30μA，在此功耗下表端模块利用18505M锂电池供电，可以无故障连续工作7年以上，此模式下，表端模块以一定的频率扫描空中同频信号，如果侦测到的同频信号强度小于起初设置的门限值，微处理单元MCU则通过串行外设接口SPI总线改变射频芯片RFIC的工作模式，使其校准接收频率RX的中心频率并随后进入Power down模式等待下次频率扫描的开始；如果侦测到的同频信号强度大于起初设置的门限值，MCU则通过SPI总线改变RFIC的工作模式，使其工作在RXD接收工作模式继续接收长度为200bit的空中同频唤醒导言信号；在接收的过程中对其唤醒导沿进行数据格式和终端ID号的CRC16编码字节进行比对，如果比对正确那么MCU会继续接收空中的导沿信号，直到接收到数据链最末端的有效数据帧为止，在接收帧数据的过程中MCU会在接收bit与bit之间的100μS里通过SPI总线读取RFIC接收空中帧数据的信号强度，并随返回的帧数据一起上传到主机，表端模块接收到数据帧后MCU先解交织白化，关键数据解密，然后在对其数据校验，最后按协议对数据帧进行解析，并执行相应动作，阀控除外；执行任务后MCU会通过SPI总线改变RFIC的工作模式，使其工作在TXD发送工作模式，返回经过交织白化和关键数据加密的帧数据；数据帧交织白化的目的是减少帧数据流中数据连续为高或连续为低的概率，从而提高无线传输的成功率和可靠性，关键数据加密的目的：提高关键数据的安全性，降低被恶意破坏的概率，返回的帧数据是不带唤醒导沿的，数据发送完成后，MCU通过SPI总线改变RFIC的工作模式，使其工作在RXD模式，然后校准RX中心频率并随后进入Power down模式等待下次频率扫描的开始；
所述的低功耗唤醒射频无线通信技术中手持式无线抄表器的主机工作原理为：手持式无线抄表器的主机无线通信模块(以下简称主机模块)在读取智能无线表具数据时，需先把数据通过通用异步通信UART发送给主机模块，主机模块按照协议对手持式无线抄表器发来的数据进行校验，校验通过则对数据帧进行交织白化和关键数据加密处理，然后在数据帧前增加唤醒导沿，最后发送到空中，数据发送完毕后主机模块自动切换为RXD模式，等待表端数据的返回；在唤醒表端模块的导沿里为减少同频信号对邻近表的干扰，在唤醒导言里增加了被叫智能无线表具ID号的CRC16的压缩码，以便表端模块快速判断数据所指向的智能无线表具，从而达到降低表端模块功耗的目的，主机模块接收到智能无线表具返回的数据后先对其解交织白化，然后再对其关键数据解密，最后在对其数据校验，从而确保数据的可靠性和安全性；只有所有校验都通过后主机模块才把数据通过UART口返回给手持式无线抄表器进行智能无线表具同步，否则放弃此次接收的空中数据。
4.根据权利要求 2 所述的手持式无线抄表器的远程数据同步查询方法，其特征在于所述的远程数据同步查询方法是：手持式无线抄表器中的应用程序通过移动通信技术，根据服务器的连接参数，通过移动网络连接到Internet中相应服务器，连接成功后，手持式无线抄表器中的应用程序会发送连接的用户登录信息，服务器上的服务程序收到用户登录信息后，服务程序将用户登录信息与数据库的用户登录信息进行比对，验证用户登录的有效性；用户登录验证通过后，手持式无线抄表器与服务器通信链路建立成功，手持式无线抄表器中的应用程序将查询或同步命令通过此链路发送给服务器的服务程序，服务器的服务程序接收到查询或同步命令后，根据查询或同步命令，到数据库中查询或同步处理，并将查询或同步的结果返回给手持式无线抄表器，手持式无线抄表器中的应用程序接收到查询或同步结果后，显示出查询或同步的结果内容；手持式无线抄表器中的应用程序断开服务器的通信链路。
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