CN104361730A - 智能计量仪表的数据传送系统及传送方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能计量仪表的数据传送系统及传送方法。传送系统包括若干个智能计量仪表，嵌入各仪表内的供电电源、数据采集模块、数据传输模块，与同一区域内的智能计量仪表适配的无线终端设备，以及远程监控主机，供电电源为数据采集模块及数据传输模块供电，数据采集模块采集智能计量仪表的数据，数据传输模块将数据近距离无线传送到无线终端设备，无线终端设备将数据远程无线传送到总控室内的远程监控主机，远程监控主机对数据进行记录与处理。传送方法是通过数据传输模块预设抄表时间，分时段对同网段内的各表具通过数据采集模块采集数据，并通过数据传输模块近距离无线传送到无线终端设备，由无线终端设备将数据远程无线传送到监控主机进行记录与处理。可应用于智能计量仪表领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能计量仪表的数据传送系统；另外，本发明涉及一种智能计量仪表的数据传送方法。
背景技术
随着城市智能化的发展和物联网的普及，目前出现了所谓的可数据远程传送并实现远程管控的智能水表、智能电表、智能煤气表和智能暖气表等。其实也是通过统一布线的方式，先把同一区域的用户的表具用通讯线统一连接起来，再通过无线终端或无线数据采集器的方式，把数据传输给监控主机，这类智能计量仪表的数据传送系统比较复杂，施工繁琐，数据传输效率较低。并且，这种现有的统一布线方式对于旧城改造或比较分散的用户来说，要实现起来所遇到的首要问题就是——施工困难，成本极高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种施工简化、数据传输效率高的模块化的智能计量仪表的数据传送系统，该数据传送系统无需用通讯线把表具统一连接起来，完全通过无线方式传送数据，真正地实现免布线的无线传输。
本发明还提供一种智能计量仪表的数据传送方法。
本发明的智能计量仪表的数据传送系统所采用的技术方案是：本发明的智能计量仪表的数据传送系统包括若干个智能计量仪表，与各所述智能计量仪表相适配的若干个独立的供电电源、数据采集模块、数据传输模块，与同一区域内的所述智能计量仪表相适配的无线终端设备，以及远程监控主机，所述供电电源、所述数据采集模块、所述数据传输模块嵌入各所述智能计量仪表内，所述供电电源用于为所述数据采集模块及所述数据传输模块供电，所述数据采集模块用于定时采集所述智能计量仪表的数据，所述数据传输模块用于将所述数据采集模块采集到的所述智能计量仪表的数据近距离无线传送到所述无线终端设备，所述无线终端设备将接收到的数据远程无线传送到所述远程监控主机，所述远程监控主机位于总控室，所述远程监控主机对收集到的各所述智能计量仪表的数据进行记录与处理。
所述数据采集模块包括第一电源电路、数字编码电路、第一信号处理电路、第一485通讯电路，所述第一电源电路用于为所述数字编码电路、所述第一信号处理电路、所述第一485通讯电路提供稳压电源，所述数字编码电路用于识别所述智能计量仪表的各字轮的位置以确定读数，所述第一信号处理电路用于接收、识别和处理所述数字编码电路传送的所述智能计量仪表的计数及所述数据传输模块传送的读表指令，所述第一485通讯电路用于与所述数据传输模块进行通信以收发数据和指令。
所述数据传输模块包括第二电源电路、透传模块、第二信号处理电路、第二485通讯电路，所述第二电源电路用于为所述透传模块、所述第二信号处理电路、所述第二485通讯电路提供稳压电源，所述第二485通讯电路用于与所述数据采集模块进行通信以收发数据和指令，所述第二信号处理电路用于在设定的时间向所述数据采集模块发送抄表指令，并将接收到的从所述第一信号处理电路发送的处理后的所述智能计量仪表的数据传送给所述透传模块，所述透传模块用于通过无线透传方式将收到的数据传送给无线终端设备。
所述透传模块是ZigBee数据传输模块。
所述无线终端设备将数据远程传送到所述监控主机的传送过程通过GPRS或GSM或CDMA或WCDMA或TD-LTE或FDD-LTE无线传输方式进行。
所述供电电源采用锂电池。
本发明的智能计量仪表的数据传送方法所采用的技术方案是：本发明的智能计量仪表的数据传送方法包括以下步骤：
(a)数据传输模块待机；
(b)判断数据传输模块内设的计时器是否到达预设抄表时间：如果未到抄表时间，则继续待机；如果到了抄表时间，则进行步骤(c)；
(c)唤醒数据传输模块内设的MCU，并给数据采集模块供电；
(d)数据采集模块读取智能计量仪表的数据，完成后关闭数据采集模块的供电；
(e)数据传输模块检测数据的上传序号；
(f)数据传输模块判断在同一网段内数据是否已经上传：如果数据未上传，则进行步骤(g)；如果数据已经上传，则进行步骤(h)；
(g)判断是否轮到本表具上传数据：如果轮到本表具上传数据，则数据传输模块将数据进行上传，近距离无线传送到无线终端设备，然后返回到步骤(e)，同时进行步骤(i)；如果未轮到本表具上传数据，则直接返回到步骤(e)；
(h)进一步检测并判断本网的最后一个表具的数据是否上传完毕：如果上传完毕，则设置下一次的唤醒时间，并进入休眠待机状态，然后返回到步骤(b)；如果未上传完毕，则直接返回到步骤(e)；
(i)无线终端设备将接收到的数据远程无线传送到监控主机，由监控主机进行数据记录与处理。
步骤(g)中，数据传输模块将数据近距离传送到无线终端设备的传送过程通过透传模块进行。
所述透传模块是ZigBee数据传输模块。
步骤(i)中，无线终端设备将数据远程传送到监控主机的传送过程通过GPRS或GSM或CDMA或WCDMA或TD-LTE或FDD-LTE无线传输方式进行。
本发明的有益效果是：由于本发明的智能计量仪表的数据传送系统包括若干个智能计量仪表，与各所述智能计量仪表相适配的若干个独立的供电电源、数据采集模块、数据传输模块，与同一区域内的所述智能计量仪表相适配的无线终端设备，以及远程监控主机，所述供电电源、所述数据采集模块、所述数据传输模块嵌入各所述智能计量仪表内，所述供电电源用于为所述数据采集模块及所述数据传输模块供电，所述数据采集模块用于定时采集所述智能计量仪表的数据，所述数据传输模块用于将所述数据采集模块采集到的所述智能计量仪表的数据近距离无线传送到所述无线终端设备，所述无线终端设备将接收到的数据远程无线传送到所述远程监控主机，所述远程监控主机位于总控室，所述远程监控主机对收集到的各所述智能计量仪表的数据进行记录与处理；本发明采用模块化的设计理念，将所述数据采集模块和所述数据传输模块内嵌于所述智能计量仪表内，不仅可作为有线智能计量仪表用，而且将数据采集模块与数据传输模块结合于一体可以作为无线智能计量仪表之用，数据传输模块拆分出来可应用于改装现有有线的智能水表、燃气表、暖气表等用途，通过数据传输模块预设抄表时间，定时主动采集智能计量仪表的数据，分时段对同一网段内的各表具通过数据采集模块采集数据，并通过数据传输模块将数据近距离无线传送到无线终端设备，由无线终端设备将数据远程无线传送到监控主机，由监控主机进行数据记录与处理，克服了现有的统一布线连接的方式的缺陷，通过无线近距离传送，将同一区域的用户的表具组网连接起来，从而使得施工便利性大大增加，数据传输效率提高，对于旧城改造或比较分散的用户表具更加适用，节省成本，该数据传送系统无需用通讯线把表具统一连接起来，完全通过无线方式传送数据，真正地实现免布线的无线传输，适宜作为用户智能计量仪表的应用，故本发明的智能计量仪表的数据传送系统施工简化、数据传输效率高，实现了模块化。
附图说明
图1是本发明实施例的智能计量仪表的数据传送系统的连接关系示意图；
图2(a)是本发明实施例中数据采集模块的第一信号处理电路的电路原理图；
图2(b)是本发明实施例中数据采集模块的第一485通讯电路的电路原理图；
图2(c)是本发明实施例中数据采集模块的第一电源电路的电路原理图；
图2(d)是本发明实施例中数据采集模块的编码盘接口的电路原理图；
图3(a)是本发明实施例中数据传输模块的透传模块的电路原理图；
图3(b)是本发明实施例中数据传输模块的第二485通讯电路的电路原理图；
图3(c)是本发明实施例中数据传输模块的第二信号处理电路的电路原理图；
图3(d)是本发明实施例中数据传输模块的第二电源电路的电路原理图；
图4是本发明实施例的数据采集模块对应的字轮编码盘的电路原理图；
图5是本发明实施例的智能计量仪表的数据传送方法的主要流程示意图。
具体实施方式
如图1～图4所示，本实施例的智能计量仪表的数据传送系统包括若干个智能计量仪表，与各所述智能计量仪表相适配的若干个独立的供电电源、数据采集模块、数据传输模块，与同一区域内(例如同一单元楼的一个水表箱内)的所述智能计量仪表相适配的无线终端设备，以及远程监控主机，所述供电电源、所述数据采集模块、所述数据传输模块嵌入各所述智能计量仪表内，所述供电电源用于为所述数据采集模块及所述数据传输模块供电，所述数据采集模块用于定时采集所述智能计量仪表的数据，所述数据传输模块用于将所述数据采集模块采集到的所述智能计量仪表的数据近距离无线传送到所述无线终端设备，所述无线终端设备将接收到的数据远程无线传送到所述远程监控主机，所述远程监控主机位于总控室，所述远程监控主机对收集到的各所述智能计量仪表的数据进行记录与处理；所述供电电源采用锂电池；所述数据采集模块包括第一电源电路、数字编码电路、第一信号处理电路、第一485通讯电路，所述第一电源电路用于为所述数字编码电路、所述第一信号处理电路、所述第一485通讯电路提供稳压电源，所述数字编码电路用于识别所述智能计量仪表的各字轮的位置以确定读数，所述第一信号处理电路用于接收、识别和处理所述数字编码电路传送的所述智能计量仪表的计数及所述数据传输模块传送的读表指令，所述第一485通讯电路用于与所述数据传输模块进行通信以收发数据和指令；所述数据传输模块包括第二电源电路、透传模块、第二信号处理电路、第二485通讯电路，所述第二电源电路用于为所述透传模块、所述第二信号处理电路、所述第二485通讯电路提供稳压电源，所述第二485通讯电路用于与所述数据采集模块(具体为所述第一485通讯电路)进行通信以收发数据和指令，所述第二信号处理电路用于在设定的时间向所述数据采集模块发送抄表指令，并将接收到的从所述第一信号处理电路发送的处理后的所述智能计量仪表的数据传送给所述透传模块，所述透传模块用于通过无线透传方式将收到的数据传送给无线终端设备，所述透传模块是ZigBee数据传输模块；所述无线终端设备将数据远程传送到所述监控主机的传送过程通过GPRS无线传输方式进行，当然也可以通过GSM或CDMA或WCDMA或TD-LTE或FDD-LTE无线传输方式进行。
具体来说，如图2(a)和图2(b)所示，当ZigBee数据传输模块发出抄表指令后，由485通讯接口J1将指令传送到数据采集模块的SP485通讯IC“U2”，再由SP485通讯IC“U2”将指令传送给单片机U1，单片机U1接到抄表指令后，开始读取图4所示的编码盘上的各位字轮的位置数据，然后进行处理，最后把处理后的精准数据以CJ-T_188协议的数据格式回传给ZigBee数据传输模块。其中，图4所示的编码盘电路对应于智能计量仪表的字轮，本实施例的智能计量仪表包括4个字轮即个位、十位、百位、千位，每个字轮的编码盘包括5对各自对应的光电发射管和光电接收管，即每个字轮的编码盘形成一个5位编码，用于识别字轮位置所对应的数据读数。
如图5所示，本实施例的智能计量仪表的数据传送方法包括以下步骤：
(a)数据传输模块待机；
(b)判断数据传输模块内设的计时器是否到达预设抄表时间：如果未到抄表时间，则继续待机；如果到了抄表时间，则进行步骤(c)；
(c)唤醒数据传输模块内设的MCU，并给数据采集模块供电；
(d)数据采集模块读取智能计量仪表的数据，完成后关闭数据采集模块的供电；
(e)数据传输模块检测数据的上传序号；
(f)数据传输模块判断在同一网段内数据是否已经上传：如果数据未上传，则进行步骤(g)；如果数据已经上传，则进行步骤(h)；
(g)判断是否轮到本表具上传数据：如果轮到本表具上传数据，则数据传输模块将数据进行上传，近距离无线传送到无线终端设备，然后返回到步骤(e)，同时进行步骤(i)，其中，数据传输模块将数据近距离传送到无线终端设备的传送过程通过透传模块进行，所述透传模块是ZigBee数据传输模块；如果未轮到本表具上传数据，则直接返回到步骤(e)；
(h)进一步检测并判断本网的最后一个表具的数据是否上传完毕：如果上传完毕，则设置下一次的唤醒时间，并进入休眠待机状态，然后返回到步骤(b)；如果未上传完毕，则直接返回到步骤(e)；
(i)无线终端设备将接收到的数据远程传送到监控主机，由监控主机进行数据记录与处理，其中，无线终端设备将数据远程无线传送到监控主机的传送过程通过GPRS无线传输方式进行，当然也可以通过GSM或CDMA或WCDMA或TD-LTE或FDD-LTE无线传输方式进行。
具体来说，如图3(a)～图3(d)所示，当到了预设的抄表时间时，单片机U4从休眠中唤醒，先控制9V升压电路工作，为数据采集模块中的各器件供电，再打开9V电源输出开关电路给表具供电，当供电系统工作稳定后，单片机U4通过485通讯IC“U3”和通讯接口J1将抄表指令发送给表具内的数据采集模块，当接收到表具的回传数据后，保存数据并关闭表具的供电电源；检测数据的上传序号，判断在同一网段内是否有数据上传，如果有数据上传，判断本网内最后一个表具的数据是否是上传完毕，若已上传完毕，则关闭9V升压电路，重新设置下一次唤醒时间，并进入休眠待机状态；否则，判断是否该上传本机的表具读数，若该本机上传了表具数据，则将数据传送给ZigBee透传模块U1，再由ZigBee透传模块U1通过无线传输把数据发给无线终端设备，最后由无线终端设备通过GPRS发送到远程的监控主机上，进行数据记录与处理，从而实现无线抄表的目的。
本发明采用模块化的设计理念，将所述数据采集模块和所述数据传输模块内嵌于所述智能计量仪表内，不仅可作为有线智能计量仪表用，而且将数据采集模块与数据传输模块结合于一体可以作为无线智能计量仪表之用，数据传输模块拆分出来可应用于改装现有有线的智能水表、燃气表、暖气表等用途，通过数据传输模块预设抄表时间，定时主动采集智能计量仪表的数据，分时段对同一网段内的各表具通过数据采集模块采集数据，并通过数据传输模块将数据近距离无线传送到无线终端设备，由无线终端设备将数据远程无线传送到监控主机，由监控主机进行数据记录与处理，克服了现有的统一布线连接的方式的缺陷，通过无线近距离传送，将同一区域的用户的表具组网连接起来，从而使得施工便利性大大增加，数据传输效率提高，对于旧城改造或比较分散的用户表具更加适用，节省成本，该数据传送系统无需用通讯线把表具统一连接起来，完全通过无线方式传送数据，真正地实现免布线的无线传输，适宜作为用户智能计量仪表的应用，因此，本发明的智能计量仪表的数据传送系统施工简化、数据传输效率高，实现了模块化。
本发明可广泛应用于智能计量仪表领域。
Claims (10)
1.一种智能计量仪表的数据传送系统，包括若干个智能计量仪表，与各所述智能计量仪表相适配的若干个独立的供电电源、数据采集模块、数据传输模块，与同一区域内的所述智能计量仪表相适配的无线终端设备，以及远程监控主机，所述供电电源、所述数据采集模块、所述数据传输模块嵌入各所述智能计量仪表内，所述供电电源用于为所述数据采集模块及所述数据传输模块供电，所述数据采集模块用于定时采集所述智能计量仪表的数据，所述数据传输模块用于将所述数据采集模块采集到的所述智能计量仪表的数据近距离无线传送到所述无线终端设备，所述无线终端设备将接收到的数据远程无线传送到所述远程监控主机，所述远程监控主机位于总控室，所述远程监控主机对收集到的各所述智能计量仪表的数据进行记录与处理。
2.根据权利要求1所述的智能计量仪表的数据传送系统，其特征在于：所述数据采集模块包括第一电源电路、数字编码电路、第一信号处理电路、第一485通讯电路，所述第一电源电路用于为所述数字编码电路、所述第一信号处理电路、所述第一485通讯电路提供稳压电源，所述数字编码电路用于识别所述智能计量仪表的各字轮的位置以确定读数，所述第一信号处理电路用于接收、识别和处理所述数字编码电路传送的所述智能计量仪表的计数及所述数据传输模块传送的读表指令，所述第一485通讯电路用于与所述数据传输模块进行通信以收发数据和指令。
3.根据权利要求1或2所述的智能计量仪表的数据传送系统，其特征在于：所述数据传输模块包括第二电源电路、透传模块、第二信号处理电路、第二485通讯电路，所述第二电源电路用于为所述透传模块、所述第二信号处理电路、所述第二485通讯电路提供稳压电源，所述第二485通讯电路用于与所述数据采集模块进行通信以收发数据和指令，所述第二信号处理电路用于在设定的时间向所述数据采集模块发送抄表指令，并将接收到的从所述第一信号处理电路发送的处理后的所述智能计量仪表的数据传送给所述透传模块，所述透传模块用于通过无线透传方式将收到的数据传送给无线终端设备。
4.根据权利要求3所述的智能计量仪表的数据传送系统，其特征在于：所述透传模块是ZigBee数据传输模块。
5.根据权利要求1所述的智能计量仪表的数据传送系统，其特征在于：所述无线终端设备将数据远程传送到所述远程监控主机的传送过程通过GPRS或GSM或CDMA或WCDMA或TD-LTE或FDD-LTE无线传输方式进行。
6.根据权利要求1所述的智能计量仪表的数据传送系统，其特征在于：所述供电电源采用锂电池。
7.一种采用权利要求1所述的智能计量仪表的数据传送系统的进行数据传送的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(a)数据传输模块待机；
(b)判断数据传输模块内设的计时器是否到达预设抄表时间：如果未到抄表时间，则继续待机；如果到了抄表时间，则进行步骤(c)；
(c)唤醒数据传输模块内设的MCU，并给数据采集模块供电；
(d)数据采集模块读取智能计量仪表的数据，完成后关闭数据采集模块的供电；
(e)数据传输模块检测数据的上传序号；
(f)数据传输模块判断在同一网段内数据是否已经上传：如果数据未上传，则进行步骤(g)；如果数据已经上传，则进行步骤(h)；
(g)判断是否轮到本表具上传数据：如果轮到本表具上传数据，则数据传输模块将数据进行上传，近距离无线传送到无线终端设备，然后返回到步骤(e)，同时进行步骤(i)；如果未轮到本表具上传数据，则直接返回到步骤(e)；
(h)进一步检测并判断本网的最后一个表具的数据是否上传完毕：如果上传完毕，则设置下一次的唤醒时间，并进入休眠待机状态，然后返回到步骤(b)；如果未上传完毕，则直接返回到步骤(e)；
(i)无线终端设备将接收到的数据远程无线传送到远程监控主机，由远程监控主机进行数据记录与处理。
8.根据权利要求7所述的智能计量仪表的数据传送方法，其特征在于：步骤(g)中，数据传输模块将数据近距离传送到无线终端设备的传送过程通过透传模块进行。
9.根据权利要求8所述的智能计量仪表的数据传送方法，其特征在于：所述透传模块是ZigBee数据传输模块。
10.根据权利要求7所述的智能计量仪表的数据传送方法，其特征在于：步骤(i)中，无线终端设备将数据远程传送到远程监控主机的传送过程通过GPRS或GSM或CDMA或WCDMA或TD-LTE或FDD-LTE无线传输方式进行。
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