CN107767567A - 一种远程水、电信息管理系统 - Google Patents

一种远程水、电信息管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种远程水、电信息管理系统，涉及计算机领域，包括云端控制器、交换机、TCP/IP电路、集中器SAMA5D3模块、RS485电路、电表和水表等，集中器SAMA5D3模块分别连接TCP/IP模块和RS485电路，RS485电路分别连接电表和水表。本发明抄读一块电表或水表时间仅为0.5S一周期，效率速度比传统的集中器设备高近3倍，同时串口载波通信和RS485端口能够并接、共享通信口，自动识别切换信道功能，减少人为去控制时间，实现资源最大化利用，该方案适用于集中器远程自动抄水、电表变动值，预存费用低于设定值时，云端发出预警信息到PC、手机客户端，PC客户端或手机客户端快速充值、查阅当前值，云端可自动给水、电表设备充值。

Description

一种远程水、电信息管理系统
技术领域
本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种远程水、电信息管理系统。
背景技术
现有传统集中器抄读一块电表或水表时间常规为2s一周期，其运行速度缓慢无法保证用户端数据的实时性。同时，现有传统集中器串口载波通信和RS485端口完全独立，不能共享通信口，不能自动识别通信模式，而且现有传统集中器一般只有2路RS485端口，不能自动识别电表、水表在集中器的相应端口，现有PC机抄表系统无实时用手机客户端和PC客户端查询用户水、电表当前值以及充值功能。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种远程水、电信息管理系统，抄读一块电表或水表时间仅为0.5S一周期，效率速度比传统的集中器设备高近3倍，同时载波通信和RS485端口能够并接、共享通信口，能自动识别电表、水表设备在某一端口上。减少人为控制时间，实现资源最大化利用，该方案适用于集中器远程自动抄水、电表实时值，预存费用低于设定值时，云端发出预警信息到PC、手机客户端，PC客户端或手机客户端快速充值、查阅当前值，云端可自动给水、电表设备充值。
本发明通过以下技术手段解决上述问题：
一种远程水、电信息管理系统，其特征在于，包括云端控制器、交换机、TCP/IP接口、网络线圈、TCP/IP电路、集中器SAMA5D3模块和RS485电路，其中：所述云端控制器依次通过交换机、TCP/IP接口、网络线圈、TCP/IP电路连接所述集中器SAMA5D3模块；所述集中器SAMA5D3模块通过RS485电路分别连接电表和水表。
进一步的，还包括载波电路，所述载波电路连接所述集中器SAMA5D3模块。
进一步的，还包括显示屏和显示驱动，所述显示屏通过显示驱动连接集中器SAMA5D3模块。
进一步的，所述集中器SAMA5D3模块在系统设备市电转直流电源DC5V供电异常时，会自动将告警信息上传给云端控制器；所述集中器SAMA5D3模块可以自动备份水、电表数据信息，具有自动睡眠功能。
进一步的，所述集中器SAMA5D3模块具有4路RS485端口，能自动识别电表、水表设备在某一端口上。
进一步的，所述集中器SAMA5D3模块的载波通信和RS485端口并接、共享通信口，可以自动识别切换信道功能。
进一步的，还包括预存费用低于设定值时，云端发出预警信息到PC、手机客户端。
进一步的，还包括手机、PC客户端，所述手机、PC客户端通过网络连接云端控制器查询用户水、电表当前值和充值。
进一步的，所述与水表、电表连接，所述云端根据用户历史使用水、电数据进行分析后自动给水、电表设备充值。
进一步的，所述与水表或电表之间的通信具有加密功能。
本发明的一种远程水、电信息管理系统具有以下有益效果：
本发明公开了一种远程水、电信息管理系统，涉及计算机领域，包括云端控制器、交换机、TCP/IP电路、集中器SAMA5D3模块、RS485电路、电表和水表等，集中器SAMA5D3模块分别连接TCP/IP模块和RS485电路，RS485电路分别连接电表和水表。本发明抄读一块电表或水表时间仅为0.5S一周期，效率速度比传统的集中器设备高近3倍，同时串口载波通信和RS485端口能够并接、共享通信口，自动识别切换信道功能，云端根据用户历史使用水、电数据进行分析后自动给水、电表设备充值，减少人为去控制时间，实现资源最大化利用，该方案适用于集中器远程自动抄水、电表变动值，PC客户端或手机客户端快速充值，查阅当前值，云端自动给水、电表设备充值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种远程水、电信息管理系统的结构示意图；
图2是本发明一种远程水、电信息管理系统的集中器SAMA5D3模块结构示意图；
图3是本发明一种远程水、电信息管理系统的集中器(TCP/IP)模块结构示意图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以下将结合附图对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种远程水、电信息管理系统，包括云端控制器、交换机、TCP/IP接口、网络线圈、TCP/IP电路、集中器SAMA5D3模块、RS485电路、电表、水表和载波电路，其中：所述云端控制器依次通过交换机、TCP/IP接口、网络线圈、TCP/IP电路连接所述集中器SAMA5D3模块；所述集中器SAMA5D3模块通过RS485电路分别连接电表和水表；所述载波电路连接所述集中器SAMA5D3模块。
具体的，网络线圈选用HR601682芯片，TCP/IP接口选用RJ45，显示驱动选用74LVCH162245ADGG芯片。
具体的，还包括显示屏和显示驱动，所述显示屏通过显示驱动连接集中器SAMA5D3模块。
需要说明的是，本集中器采用ATMEL公司的ICSAMA5D3，同时还包括运算存储器型号：5EH17D9MDK，高速6层核心线路板，高稳定性能的三相开关电源。自动备份水电表数据信息，自动睡眠功能：主要线路包括CPU时刻对市电转给开关电源输出的DC5V进行检测，当检测到5V电源异常时，CPU向云端控制器主动发出供电异常信息，然后自动把当前采集的电、水表数据信息存储保护起来，最后再进入休眠待机状态，等待人为的查询或唤醒操作。
具体的，所述集中器SAMA5D3模块在停市电后会自动将告警信息上传给云端控制器。所述集中器SAMA5D3模块可以自动备份水、电表数据信息，具有自动睡眠功能。所述集中器SAMA5D3模块具有4路RS485端口，能自动识别电表、水表设备在某一端口上。所述集中器SAMA5D3模块的载波通信和RS485端口并接、共享通信口，可以自动识别切换信道功能。
如图2、3所示，本集中器串口载波通信和RS485端口并接，通过二个0603电阻0欧姆，使接收电路和发射电路信号并联，共享通信口。本集中器共有4路RS485端口，其IC型号为MAX1487ECSA，稳定的DC5V供电,并且还有护电路，能自动识别电表、水表设备在某一端口上，传统的376.2通信规约中，主站下发给集中器的电表信息需要携带‘端口’信息，‘端口配置错误’是集抄项目施工中经常出现的问题，而本集中器实现了端口的自动探测，设计师、施工人员、调试人员都不必再关心端口问题。
探测的基本原理：主站下发的表地址被集中存贮在一个存储池中，默认情况下端口是未配置的，集中器为每个端口开辟一个线程，线程从存储池中寻找属于本端口的电、水表或者未配置的电、水表，如果探测到电、水表属于本端口则修改存储池中该表的端口信息，从此该表不会再被其它线程探测。
具体的，还包括手机客户端，所述手机客户端通过网络连接云端控制器。还包括PC客户端，所述PC客户端通过网络连接云端控制器。所述云端根据用户历史使用水、电数据进行分析后自动给水、电表设备充值。所述手机客户端和PC客户端可以连接云端控制器查询用户水、电表当前值，并人工充值。
本系统中，可用手机或PC客户端查询用户水、电表当前值功能，传统的集抄系统一般是一天采集一次水、电表信息，而本集中器的做法是将水、电表的信息全部缓存在集中器内部，主站可以随时查询并立即反映到网页或者手持设备上。实时信息的原理：集中器24小时不间断的轮询水、电表信息并缓存在集中器中，当有主站查询某块表的信息时，只需从缓存里提取即可，不必再询问485总线或载波线路。具体代码方法如下：需要接收两个参数weId(水电表ID)、op(指令参数DB-INFO)。
发送查询指令的处理流程是：
1、根据水电ID获取水电对象，获取集中器编码(jzqId)和水电表表身号(dbId)；
2、根据集中器编码(jzqId)获取集中器对象，确保该集中器存在；
3、获取集中器cmd(每次发送指令之后则+1，此属性是获取该实例的对象锁，方法未结束之前其它线程只能等待)；
4、组装集中器所需全部参数(orderStr)：orderStr+＝”&op＝DB_INFO&jzq_id＝集中器编码&cmd＝集中器的cmd&db_id＝水电表表身号&weId＝水电表ID&passwd＝000”；
5、云端控制器数据库添加一条指令发送记录(RechargeOrder)；
6、根据集中器编码(jzqId)获取对应的socket连接；
7、通过数据流DataOutputStream把数据打包发送出去。
接收集中器返回来的充值指令的处理流程是：
1、接收集中器返回来的json信息解析后放入Map中；
2、返回的字段解析：
sq：赊欠量
val：当前量
dl：可用量
tx：告警量
h：充值历史记录(多条)
t：类型
b：充值单号
v：充值量
ret：0成功
本系统中，云端可自动给水、电表设备充值，省略了人为操作PC机或手机向水、电表设备充值的过程，大大方便用户，云端控制器服务器根据电表的历史用电记录，可以推导出下一缴费周期的额度范围，如果用户绑定了银行卡，则自动进行充值操作。
推导额度的原理：采用scikit-learn机器学习框架，根据水、电表的历史数据、公司类型、租金额度自动推导出下一个缴费周期的额度范围。
如下代码，需要接收三个参数weId(水电表ID)、op(指令参数：SET-JZQ-MODIFY-DL)、orderStr(其他参数：opt＝0&dl＝买了几度电&businessCode＝充值单号)，发送充值指令的处理流程是：
1、根据水电ID获取水电对象，获取集中器编码(jzqId)和水电表表身号(dbId)；
2、根据集中器编码(jzqId)获取集中器对象，确保该集中器存在；
3、获取集中器cmd(每次发送指令之后则+1，此属性是获取该实例的对象锁，方法未结束之前其它线程只能等待)；
4、组装集中器所需全部参数(orderStr)：orderStr+＝”&op＝SET-JZQ-MODIFY-DL&jzq_id＝集中器编码&cmd＝集中器的cmd&db_id＝水电表表身号&weId＝水电表ID&passwd＝000”；
5、云端控制器数据库添加一条指令发送记录(RechargeOrder)；
6、根据集中器编码(jzqId)获取对应的socket连接；
7、通过数据流DataOutputStream把数据打包发送出去。
接收集中器返回来的充值查询的处理流程是：
1、接收集中器返回来的json信息解析后放入Map中；
2、返回的字段解析：
opt：0充值
val：当前度数/吨数
pre_dl：买前用量
buy_dl：买用量
dl：水电表当前量(硬件中存储的实际用量)
h：充值历史记录(多条)
t：类型
b：充值单号
ret：0确定钱进了表,1确定钱没进表,2不确定
具体的，所述与水、电表之间的通信具有加密功能。
需要说明的是，本集中器与水、电表之间的通信帧采用TEA(TinyEncryptionAlgorithm)算法，TEA算法的优势是健壮度适中、运算难度低，适合运算速度不高的单片机。通信帧内部有滚动自增的序号，被恶意截获的通信帧不会被设备再次识别。
本发明本技术采用更快的ATMEL公司的ICSAMA5D3，其主频是536MHZ，数据线DDR32位和地址线13条通信，集中器抄读一块电表或水表时间为0.5S一周期，效率速度比传统的集中器设备高近3倍，能完全满足现有该行业需求。
集中器SAMA5D3模块在无强电220V转直流DC5V供电时，会自动告警信息上传给云端控制器，自动备份水、电表数据信息，自动睡眠功能；保护了重要数据信息。集中器SAMA5D3模块载波通信口和RS485端口并接，共享通信口，自动识别切换信道功能，减少人为去控制时间，资源最大化利用。集中器SAMA5D3模块共有4路RS485端口，能自动识别端口上的电表、水表设备，节约人为时间。集中器SAMA5D3模块与水、电表通信时有加密功能，更安全可靠。云端控制器远程抄水电表管理系统中，可用手机客户端或PC客户端查询用户水、电表当前值功能，节约人为排队等待时间，更方便高效。云端控制器远程抄水电表管理系统中，云端可自动给水、电表设备充值，省略了人为操作PC客户端或手机客户端向水、电表设备充值的过程，大大方便用户，节约用户宝贵时间。
需要说明的是，当云控制集中器远程抄水、电表管理系统中的硬件设备平台搭建好后，云端控制器通过internet连接交换机(通过socket来连接通讯，根据不同可用集中器编码建立独立的socket连接。发送指令与接收指令分开不同的socket线程)，交换机再通过自身的TCP/IP网络，查找到集中器设备，集中器设备再通过自身的RS485信号与电表、水表的RS485信号相连接，从而实现双向通信。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种远程水、电信息管理系统，其特征在于，包括云端控制器、交换机、TCP/IP接口、网络线圈、TCP/IP电路、集中器SAMA5D3模块和RS485电路，其中：所述云端控制器依次通过交换机、TCP/IP接口、网络线圈、TCP/IP电路连接所述集中器SAMA5D3模块；所述集中器SAMA5D3模块通过RS485电路分别连接电表和水表。
2.如权利要求1所述的远程水、电信息管理系统，其特征在于，还包括载波电路，所述载波电路连接所述集中器SAMA5D3模块。
3.如权利要求2所述的远程水、电信息管理系统，其特征在于，还包括显示屏和显示驱动，所述显示屏通过显示驱动连接集中器SAMA5D3模块。
4.如权利要求3所述的远程水、电信息管理系统，其特征在于，所述集中器SAMA5D3模块在系统设备市电转直流电源DC5V供电异常时，会自动将告警信息上传给云端控制器；所述集中器SAMA5D3模块可以自动备份水、电表数据信息，具有自动睡眠功能。
5.如权利要求4所述的远程水、电信息管理系统，其特征在于，所述集中器SAMA5D3模块具有4路RS485端口，能自动识别电表、水表设备在某一端口上。
6.如权利要求5所述的远程水、电信息管理系统，其特征在于，所述集中器SAMA5D3模块的载波通信和RS485端口并接、共享通信口，可以自动识别切换信道功能。
7.如权利要求6所述的远程水、电信息管理系统，其特征在于，还包括手机、PC客户端，所述手机、PC客户端通过网络连接云端控制器查询用户水、电表当前值。
8.如权利要求7所述的远程水、电信息管理系统，其特征在于，所述预存费用低于设定值时，云端发出预警信息到PC、手机客户端。
9.如权利要求8所述的远程水、电信息管理系统，其特征在于，所述手机客户端和PC客户端可远程给水、电表设备充值，云端可自动给水、电表设备充值。
10.如权利要求9所述的远程水、电信息管理系统，其特征在于，所述与水表或电表之间的通信具有加密功能。
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