CN113405624A - 一种基于ZigBee网络的电子水表系统及其控制方法 - Google Patents

一种基于ZigBee网络的电子水表系统及其控制方法 Download PDF

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CN113405624A CN202110625716.0A CN202110625716A CN113405624A CN 113405624 A CN113405624 A CN 113405624A CN 202110625716 A CN202110625716 A CN 202110625716A CN 113405624 A CN113405624 A CN 113405624A
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熊钦
蔡金平
林金龙
梁永安
黄彬雄
杨建峰
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Abstract

本申请提供了一种基于ZigBee网络的电子水表系统及其控制方法，系统包括：服务器端，服务器端用于存储用户射频卡的编号以及与编号相关联的金额信息；通过网络接口与服务器连接的协调器，协调器用于组建ZigBee网络，使进行数据的传输；通过ZigBee网络与协调器连接的至少一个路由器，至少一个路由器用于转发ZigBee网络中的数据信息；以及与至少一个路由器连接的至少一个设备端；其中，协调器与至少一个路由器形成传输网络，至少一个路由器能够并接另一路由器。采用协调器与至少一个路由器形成传输网络，能够有效的实现将各个电子水表进行网络连接，而且通过至少一个路由器能够并接另一路由器，实现了网络的扩展，从而提高了网络的覆盖范围。

Description

一种基于ZigBee网络的电子水表系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及电子水表系统技术领域，特别涉及一种基于ZigBee网络的电子水表系统及其控制方法。
背景技术
在我国学校、工厂、社区等各个地方普遍使用了电子水表，电子水表需要使用射频卡读取使用者信息，在学校、工厂、社区等地方使用的电子水表，又有分布广、数量多等特点。如果使用有线方式将这些节点连接起来，将会产生巨大的成本。如果这些电子水表不使用联网的方式，又对安全情况存在隐患。
现有的电子水表系统虽然采用物联网技术，但是其安装成本高，而且网络的可扩展性差。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的是解决现有的电子水表系统安装成本高，而且网络的可扩展性差的问题。
本发明提供一种基于ZigBee网络的电子水表系统，包括：服务器端，所述服务器端用于存储用户射频卡的编号以及与所述编号相关联的金额信息；通过网络接口与所述服务器连接的协调器，所述协调器用于组建ZigBee网络，使进行数据的传输；通过ZigBee网络与所述协调器连接的至少一个路由器，所述至少一个路由器用于转发所述ZigBee网络中的数据信息；以及与所述至少一个路由器连接的至少一个设备端；其中，所述协调器与所述至少一个路由器形成传输网络，所述至少一个路由器能够并接另一路由器。
在本发明的一些实施方式中，所述设备端包括：STM32单片机、与所述至少一个路由器连接的ZigBee终端、用于显示数据信息的LCD显示屏、用于读取用户射频卡信息的NFC射频卡通讯模块、用于发送瞬时流量信息的水表、用于发出报警信号的蜂鸣器、用于控制电磁阀开闭的继电器以及用于控制用水部件开关的所述电磁阀；其中，所述ZigBee终端、所述LCD显示屏、所述NFC射频卡通讯模块、所述水表、所述蜂鸣器以及所述继电器分别与所述STM32单片机连接，所述电磁阀与所述继电器连接。
在本发明的一些实施方式中，所述STM32单片机通过串口通讯方式分别与所述ZigBee终端、所述LCD显示屏、NFC射频卡通讯模块以及所述水表，且所述STM32单片机通过输出端口分别与所述蜂鸣器、所述继电器连接。
在本发明的一些实施方式中，所述协调器通过网络接口接入以太网与所述服务器端的MYSQL数据库连接，其中，所述MYSQL数据库用于存储用户射频卡的编号以及与所述编号相关联的金额信息。
本发明还提供一种基于ZigBee网络的电子水表系统的控制方法，包括以下步骤：步骤一、NFC射频卡通讯模块实时识别用户射频卡的某一编号信息，并将所述某一编号信息传输至STM32单片机中；步骤二、所述STM32单片机向服务器端发送与所述某一编号信息相关联的扣钱指令；步骤三、所述服务器端查找所述某一编号信息相关联的当前金额，并判断所述当前金额是否小于待扣除的金额；步骤四、若所述当前金额不小于待扣除的金额，所述服务器端向所述STM32单片机发送开机指令；步骤五、所述STM32单片机基于开机指令控制继电器打开电磁阀，以使进行出水。
在本发明的一些实施方式中，所述控制方法还包括：步骤六、所述STM32单片机基于出水量实时计算消耗金额，并向所述服务器端再次发送扣钱指令，其中，扣除的金额为消耗金额；步骤七、所述服务器端判断当前金额是否小于消耗金额；步骤八、若服务器端判断当前金额小于消耗金额，所述服务器端停止对所述STM32单片机发送开机指令。
本发明提供的一种基于ZigBee网络的电子水表系统及其控制方法，通过将用户信息储存在服务器端，保障了信息的安全性，同时也降低了成本，采用协调器与至少一个路由器形成传输网络，能够有效的实现将各个电子水表进行网络连接，而且通过至少一个路由器能够并接另一路由器，实现了网络的扩展，从而提高了网络的覆盖范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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为本发明一实施例提供的一种基于ZigBee网络的电子水表系统的ZigBee网络原理图；
图2为本发明一实施例提供的一种基于ZigBee网络的电子水表系统的设备端结构示意图。
其中：1、服务器端；2、协调器；3、路由器；4、ZigBee终端；5、STM32单片机；6、LCD显示屏；7、NFC射频卡通讯模块；8、水表；9、继电器；10、电磁阀；11、蜂鸣器；12、设备端；13、网络接口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
请参阅图1-图2，其示出了本申请的一种基于ZigBee网络的电子水表系统，包括：服务器端1，服务器端1用于存储用户射频卡的编号以及与编号相关联的金额信息；通过网络接口13与服务器1连接的协调器2，协调器2用于组建ZigBee网络，使进行数据的传输；通过ZigBee网络与协调器2连接的至少一个路由器，至少一个路由器用于转发ZigBee网络中的数据信息；以及与至少一个路由器连接的至少一个设备端12；其中，协调器2与至少一个路由器形成传输网络，至少一个路由器能够并接另一路由器。
ZigBee网络是由服务器端1、协调器2、路由器3、设备端12和网络接口13构成，其中设备端12包含了ZigBee终端4、STM32单片机5、LCD显示屏6、NFC射频卡通讯模块7、水表8、继电器9、电磁阀10、蜂鸣器11，服务器端1，负责存储射频卡的编号以及金额等信息等，并能够收取和发送信息，协调器2，负责组建ZigBee网络，同时将终端的信息发送到服务器端1，以及转发从服务器端1发来的信息，服务器端1与协调器2之间是通过协调器2连接网络接口13接入以太网而进行信息交互的，路由器3，负责转发ZigBee网络中的信息，通过路由器接力方式，让ZigBee网络覆盖更广，设备端12，负责接收服务器端1发送的信息并对信息进行分析，对设备端12中的其他的各个模块进行控制，以至于出水部件能够运行，同时设备端12也能够将其各个模块得到的信息或是指令转发到ZigBee网络中的服务器端1处，记录下各个模块工作的情况，以至于能够得到射频卡金额的最新的数据。
针对设备端12的具体结构，设备端12包括：STM32单片机5、与至少一个路由器连接的ZigBee终端4、用于显示数据信息的LCD显示屏6、用于读取用户射频卡信息的NFC射频卡通讯模块7、用于发送瞬时流量信息的水表8、用于发出报警信号的蜂鸣器11、用于控制电磁阀10开闭的继电器9以及用于控制用水部件开关的电磁阀10；其中，ZigBee终端4、LCD显示屏6、NFC射频卡通讯模块7、水表8、蜂鸣器11以及继电器9分别与STM32单片机5连接，电磁阀10与继电器9连接。
具体地，STM32单片机5通过串口通讯方式分别与ZigBee终端4、LCD显示屏6、NFC射频卡通讯模块7以及水表8，且STM32单片机5通过输出端口分别与蜂鸣器11、继电器9连接。
在一个具体的实施例中，一种基于ZigBee网络的电子水表系统，包括服务器端1、协调器2、路由器3、ZigBee终端4、STM32单片机5、LCD显示屏6、NFC射频卡通讯模块7、水表8、继电器9、电磁阀10、蜂鸣器11、网络接口13。当用户将水卡即射频卡放在NFC射频卡通讯模块7上时，NFC射频卡通讯模块7会识别到该射频卡的编号，将射频卡的编号信息通过串口通讯发送给STM32单片机5，STM32单片机5会通过ZigBee终端4、路由器3和协调器2将信息传递到服务器端1处，服务器端1会根据得到的射频卡编号在MYSQL数据库中查询到该射频卡的金额信息，同时，STM32单片机5会通过ZigBee网络中的各个模块向服务器端1发送一个扣钱指令，当服务器端1收到这个扣钱指令后，会扣除该射频卡的一部分金额，扣除的金额一般很少，同时得到射频卡剩余的金额是多少，将金额信息继续保存在MYSQL数据库中，若剩余金额大于零，则服务器端1会通过ZigBee网络向STM32单片机5发送一个开机指令，当STM32单片机5收到这个开机指令后，会控制继电器9打开电磁阀10，用水部件便可出水，同时，随着水的使用，水表8会时刻记录下用水部件的用水量，并将用水量时刻发送至STM32单片机5处，而STM32单片机5每隔一段时间，一般是五秒，会计算出该段时间内水的消耗量，并通过转化计算成为金额的消耗量，再通过ZigBee网络向服务器端1发送扣钱指令，扣除的金额为该金额的消耗量，服务器端1接收到后便会执行这个扣钱指令，对射频卡中的金额进行扣除，服务器端1每隔一段时间，便会查询射频卡的金额剩余量，一般是三秒钟，如果金额大于零，便会继续通过ZigBee网络向STM32单片机5发送开机信号，控制电磁阀10的开关，以供用水部件能够持续用水，同时也会将金额信息以及消耗金额信息发送至LCD显示屏6处，以显示出来供用户了解。如果射频卡中金额不足时，服务器端1便会停止向STM32单片机5发送开机信号，当STM32单片机5在一段时间内没有收到开机信号时，一般是五秒钟，则会控制继电器9关闭电磁阀10，用水部件便不能出水，而此时，STM32单片机5也会控制蜂鸣器11进行报警，以提醒用户。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于ZigBee网络的电子水表系统，其特征在于，包括：
服务器端，所述服务器端用于存储用户射频卡的编号以及与所述编号相关联的金额信息；
通过网络接口与所述服务器连接的协调器，所述协调器用于组建ZigBee网络，使进行数据的传输；
通过ZigBee网络与所述协调器连接的至少一个路由器，所述至少一个路由器用于转发所述ZigBee网络中的数据信息；以及
与所述至少一个路由器连接的至少一个设备端；
其中，所述协调器与所述至少一个路由器形成传输网络，所述至少一个路由器能够并接另一路由器。
2.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee网络的电子水表系统，其特征在于，所述设备端包括：STM32单片机、与所述至少一个路由器连接的ZigBee终端、用于显示数据信息的LCD显示屏、用于读取用户射频卡信息的NFC射频卡通讯模块、用于发送瞬时流量信息的水表、用于发出报警信号的蜂鸣器、用于控制电磁阀开闭的继电器以及用于控制用水部件开关的所述电磁阀；
其中，所述ZigBee终端、所述LCD显示屏、所述NFC射频卡通讯模块、所述水表、所述蜂鸣器以及所述继电器分别与所述STM32单片机连接，所述电磁阀与所述继电器连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于ZigBee网络的电子水表系统，其特征在于，所述STM32单片机通过串口通讯方式分别与所述ZigBee终端、所述LCD显示屏、NFC射频卡通讯模块以及所述水表，且所述STM32单片机通过输出端口分别与所述蜂鸣器、所述继电器连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee网络的电子水表系统，其特征在于，所述协调器通过网络接口接入以太网与所述服务器端的MYSQL数据库连接，其中，所述MYSQL数据库用于存储用户射频卡的编号以及与所述编号相关联的金额信息。
5.一种基于ZigBee网络的电子水表系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、NFC射频卡通讯模块实时识别用户射频卡的某一编号信息，并将所述某一编号信息传输至STM32单片机中；
步骤二、所述STM32单片机向服务器端发送与所述某一编号信息相关联的扣钱指令；
步骤三、所述服务器端查找所述某一编号信息相关联的当前金额，并判断所述当前金额是否小于待扣除的金额；
步骤四、若所述当前金额不小于待扣除的金额，所述服务器端向所述STM32单片机发送开机指令；
步骤五、所述STM32单片机基于开机指令控制继电器打开电磁阀，以使进行出水。
6.根据权利要求5所述的一种基于ZigBee网络的电子水表系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
步骤六、所述STM32单片机基于出水量实时计算消耗金额，并向所述服务器端再次发送扣钱指令，其中，扣除的金额为消耗金额；
步骤七、所述服务器端判断当前金额是否小于消耗金额；
步骤八、若服务器端判断当前金额小于消耗金额，所述服务器端停止对所述STM32单片机发送开机指令。
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