CN1831888A - 用于远程无线抄表系统的手持机及其远程无线抄表的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于远程无线抄表系统的手持机，其特点是，包括外壳、设在外壳面板的键盘和显示屏、设在外壳内的控制电路以及提供各电路工作的工作电源；控制电路包括：一中央控制处理单元、一射频收发单元、一天线、一串口模块、一实时时钟电路、一复位电路；中央控制处理单元的输入端分别与实时时钟电路和复位电路的输出端连接，中央控制处理单元还分别与射频收发单元、串口模块及键盘电路双向连接，该中央控制处理单元与液晶模块连接；射频收发单元通过天线收发无线信号；串口模块与系统的各终端建立通讯。能对系统中各终端进行功能检测、参数设置、数据读取和显示等，对整个系统的监控、维护和管理提供的必要的保障，真正实现系统的智能化。

Description

用于远程无线抄表系统的手持机及其远程无线抄表的方法

技术领域

本发明涉及一种用于远程无线抄表系统的手持机，尤其涉及一种应用在小区内，数据通过多层无线网络逐层上传，再经由社区表具数据管理中转装置通过有线方式传至账务中心的远程无线抄表系统中的手持机。

背景技术

随着城市建设的发展，居民小区规模日益扩大，水表读取逐渐成为一个突出的问题，传统的抄表模式是挨家挨户入室进行，主要的不足在于用户与收费部门时间上难以协调、费时费力等，并带来了安全上的隐患，因此开发一种自动抄表系统迫不容缓，在自动抄表系统的不同方案中，无线传输模式因其无需布线、安装简便的优点而受到格外的重视。

现有技术中无线抄表系统如我国专利号96202204.7，公开了一种多用户煤气、电、水表自动抄表装置，它在每个用户仪表的转动位置安装一个用户数据采集单元，通过检测器件，将转动信号转换成电脉冲信号，对脉冲信号进行累计计数。再将每个数据采集单元汇总连接到一个数据集中处理单元，红外抄表器通过控制数据集中处理单元对每个数据采集单元的累计结果进行读取、清零。红外抄表器通过输出接口将读取的数据向其他装置输出。该技术采用红外方式传输数据，具有传输距离短，传输不稳定的不足。

在中国专利号02200581.1中，公开了一种利用电话线的自动抄表系统，该系统包括用户端和管理端，用户端由水表、采集器、数据处理器组成，水表将数据传输给采集器，采集器与数据处理器通过无线方式传输数据，无线发射频率为400MHz左右，数据处理器与管理端通过电话线传输数据，实现自动抄表。该系统的不足是无线方式只局限在用户端范围，要求用户必须具有电话线的硬件条件。

如果利用空间的无线信道实现远距数据传送的，其简单、方便，不需对现有的线路进行改动，传输频带较宽，通信距离长，(一般几十公里，还可通过中继站延伸到更远)，其避免布线入户，抄表入户，对旧城改造有着重要的实际意义，但这种系统面临着这样的一个问题：无线数据传输存在着在建筑物对无线电信号的反射、吸收等作用下，信号传输不稳定的问题，另外表具安装位置、空间干扰等也对其稳定工作有较大影响，同时也存在功耗等问题，如何很好的解决这个问题将对整个系统的优劣性起到很大的影响，因为系统中无论哪个模块一旦出现故障，它自己不具备及时反映具体问题的功能，于是系统就无法迅速确定故障位置乃至排除，这就使整个系统丧失了自检功能，很难保证系统能长期稳定的运行，并且不便于未来的维护。

发明内容

本发明是针对目前对无线抄表系统的需求以及需要重点解决的问题而开发的一种短距无线和有线连接方式相结合的，专用于以小区为基本应用对象的远程无线抄表系统的手持机，通过本手持机可以无线采集各表具的数据，在小区范围内再采用多层无线传输结构，数据逐级汇总到社区表具数据管理中转装置后利用有线网络将数据上报，达到省时省力的目的。

本发明采取的技术方案是：一种用于远程无线抄表系统的手持机，包括外壳、设在外壳面板的键盘和显示屏、设在外壳内的控制电路、以及提供各电路工作的工作电源；其特点是，还包括与键盘电连接的键盘电路、驱动显示屏显示的液晶模块，以及：一中央控制处理单元、一射频收发单元、一天线、一串口模块、一实时时钟电路、一复位电路；所述的中央控制处理单元的输入端分别与实时时钟电路和复位电路的输出端连接，所述的中央控制处理单元还分别与射频收发单元、串口模块及键盘电路双向连接，该中央控制处理单元与液晶模块连接；所述的射频收发单元通过天线收发无线信号；所述的串口模块与远程无线抄表系统的各终端建立通讯。

上述一种用于远程无线抄表系统的手持机，其中，所述的中央控制处理单元包括系统管理模块、键盘输入处理模块、参数设置模块、参数检测模块、信号测试模块、系统校时模块、社区表具数据管理中转装置处理模块、水表处理模块、楼层集中器处理模块、楼栋集中器处理模块、串口通信模块、无线通信模块；

所述的系统管理模块用于协调控制系统的整体流程和个功能单元的调度；

所述的键盘输入处理模块用于响应键盘输入，调用参数选择、参数输入的相关程序；

所述的参数设置模块用于完成对各终端参数的设置，包括频点、水量、ID列表、抄表间隔、上报时间；

所述的参数检测模块用于读取各终端的参数配置、状态信息等，并对采集到的数据分析，判断终端模块的工作状态；

所述的信号测试模块用于对各终端的信号强度进行测试并作分析处理；

所述的系统校时模块与社区表具数据管理中转装置处理模块一起，共同完成从社区表具数据管理中转装置获取系统时间的功能；整个系统以社区表具数据管理中转装置的时间为基准；

所述的水表处理模块、楼层集中器处理模块、楼栋集中器处理模块用于根据不同的终端，接收参数和信号，与其它终端进行通讯；

所述的无线通信模块负责无线数据的收发；将设置、测试数据打包发送以及接收响应数据；

所述的串口通信模块用于与各终端通信，发送接收串口数据。

上述一种用于远程无线抄表系统的手持机，其中，所述串口通信模块为RS232/TTL串口，通过TTL串口对无线表具进行参数设置以及读取、显示；通过RS232串口或者无线方式对楼层集中器、楼栋集中器进行参数设置以及读取、显示。

上述一种用于远程无线抄表系统的手持机，其中，所述通过TTL串口对无线表具进行参数设置的参数包括：系统时间、硬件标识、上报时间、频段、各表具用量、抄表间隔、时间片；所述通过RS232串口或无线方式对楼层集中器、楼栋集中器以及中继进行参数设置的参数包括系统时间、硬件标识(ID)、目的标识、标识列表、中继号、上报时间、获取参数时间、频段以及抄表间隔。

一种用于远程无线抄表系统的手持机进行远程无线抄表的方法，其特点是，包括以下步骤：

a、通过键盘输入，选择需要操作的终端和功能模块；

b、通过键盘输入相应的参数；

c、键盘输入处理模块接收键盘输入的参数，并按照设置的终端、功能，系统关联模块调用相应的功能模块和终端处理模块对数据进行组合，打包；

d、通过键盘选择通信方式，将步骤c打包的数据交给串口通信模块或者无线通信模块，然后将数据发送给所需要操作的终端。

上述一种用于远程无线抄表系统的手持机进行远程无线抄表的方法，其中，步骤a所述的功能模块包括水表处理模块、楼层集中器处理模块、以及楼栋集中器处理模块。

上述一种用于远程无线抄表系统的手持机进行远程无线抄表的方法，其中，步骤b所述的功能模块处理程序分参数设置、参数校对、信号测试和系统校时。

上述一种用于远程无线抄表系统的手持机进行远程无线抄表的方法，其中，参数设置中输入的参数的类型和具体数值；参数校对中输入需要校对的参数；信号测试中输入需要测试的硬件标识(ID)以及频点。

上述一种用于远程无线抄表系统的手持机进行远程无线抄表的方法，其中，步骤d中所述的无线通信模块和串口通信模块接收到的数据首先交给数据分流程序处理，数据分流程序按照数据的来源和服务类型对数据报文进行分类。

上述一种用于远程无线抄表系统的手持机进行远程无线抄表的方法，其中，还包括显示的步骤e：各功能模块对收到的数据进行分析，并根据数据判断各对应的终端的性能和状态，通过显示模块将结果显示在显示屏。

由于本发明在远程无线抄表系统中引入了手持诊断设备的开发，它能对系统中的各个终端进行功能检测、参数设置、数据读取和显示等，对整个系统的监控，设置起着很重要的作用。尤其在无线通信系统中，不确定的问题非常多，而手持诊断设备相当于给用户与系统各模块之间提供了一种沟通的手段，使用户能随时了解各模块的运行情况，参数是否正确，并能够通过它给水表，楼层集中器，楼栋集中器设置和修改参数，当系统出现异常时，利用手持诊断设备能迅速且准确的判断出异常发生的位置，并纠正错误，为系统的维护和管理提供的必要的保障，从而真正实现系统的智能化。

附图说明

本发明的具体特征、性能由以下的实施例及其附图进一步描述。

图1是远程无线抄表系统结构示意图；

图2是本发明手持机的外形结构示意图；

图3是本发明手持机的电方框图；

图4是本发明手持机中的中央处理单元的电方框图；

图5是本发明手持机的工作流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种应用于无线远程抄表系统中的手持机应用在无线远程抄表系统中。

请参阅图1。图1是该远程无线抄表系统100结构示意图，包括表具101、楼层集中器102、楼栋集中器103、社区表具数据管理中转装置104、手持机105、账务中心106、以及防火墙108组成。手持机是该系统中的重要环节。

在无线抄表系统中，手持机可以对水表模块、楼层集中器、楼栋集中器以及社区表具数据管理中转装置进行功率检测、参数读取、设置等，并可以从社区表具数据管理中转装置获取系统时间，进行系统校时。

请参阅图2，这是本发明手持机101的外形结构示意图。本发明用于无线远程抄表系统中的手持机包括包括外壳1、设在外壳面板的键盘2、电源开关3和显示屏4、以及设在外壳内的控制电路5和提供各电路工作的工作电源6(请配合参见图3)。

请参阅图3，这是本发明手持机的控制电路5的一种实施例的电方框图。本发明手持机的控制电路5包括：与键盘电连接的键盘电路51、驱动显示屏显示的液晶模块52、以及：一中央控制处理单元53、一射频收发单元54、一天线55、一串口模块56、一实时时钟电路57、一复位电路58，还可包括一功率放大器59和一射频(RF)开关60以及一发光二极管61。中央控制处理单元的输入端分别与实时时钟电路和复位电路的输出端连接，中央控制处理单元还分别与射频收发单元、串口模块及键盘电路双向连接，该中央控制处理单元与液晶模块连接；射频收发单元通过天线收发无线信号；串口模块与远程无线抄表系统的各终端建立通讯。发射信号时，射频收发单元的发射端与功率放大器的输入端连接，功率放大器的输出端与射频开关连接，通过天线发射信号；接收信号时，通过射频开关连接到射频收发单元的接收端。

在具体实施例中，液晶模块可为128×64的点阵，每屏可显示4行8列汉字；键盘电路16与键盘203相连接，键盘203为4X5键盘，包括数字键0～9，功能键F1～F4，确认键，取消键以及小数点按键和电源按键。

中央控制处理单元可由单片机CPU构成，CPU可采用例如型号为M430F149的单片机；实时时钟电路18例如可采用PCF8563型号，可提供年月日周小时分钟和秒的实时时钟。

RS232和TTL串口17中，TTL串口通讯用来与表具模块连接，设置表具模块的参数等，RS232串口和楼层集中器、楼栋集中器以及中继连接，设置和读取参数；

稳压电源电路提供3.3V的稳定电压输出。

射频收发模块可采用例如型号为CC1020的射频芯片；功率放大器可采用RF2117集成块；射频(RF)开关可使用芯片HMC154S8构成。

电源采用4.2V锂电池供电，电池容量为600mAH。

请参阅图4，这是本发明的中央控制处理单元53的功能的电方框图。本发明用于远程无线抄表系统的手持机中的中央控制处理单元53包括系统管理模块531、键盘输入处理模块532、参数设置模块533、参数检测模块534、信号测试模块535、系统校时模块536、社区表具数据管理中转装置处理模块537、功能模块538、通信模块539。其中，功能模块538包括水表处理模块5381、楼层集中器处理模块5382、楼栋集中器处理模块5383，通信模块539包括串口通信模块5391和无线通信模块5392。

本发明用于远程无线抄表系统的手持机的中央控制处理单元中：

系统管理模块用于协调控制系统的整体流程和个功能单元的调度；

键盘输入处理模块用于响应键盘输入，调用参数选择、参数输入等相关程序；

参数设置模块用于完成对各终端参数的设置，包括频点、水量、ID列表、抄表间隔、上报时间；

参数检测模块用于读取各终端的参数配置、状态信息等，并对采集到的数据分析，判断终端模块的工作状态；

信号测试模块用于对各终端的信号强度进行测试并作分析处理；

系统校时模块与社区表具数据管理中转装置处理模块一起，共同完成从社区表具数据管理中转装置获取系统时间的功能；整个系统以社区表具数据管理中转装置的时间为基准；

水表处理模块、楼层集中器处理模块、楼栋集中器处理模块用于根据不同的终端，接收参数和信号，与其它终端进行通讯；

无线通信模块负责无线数据的收发；将设置、测试数据打包发送以及接收响应数据；

串口通信模块用于与各终端通信，发送接收串口数据。串口通信模块为RS232/TTL串口，通过TTL串口对无线表具进行参数设置以及读取、显示；通过RS232串口或者无线方式对楼层集中器、楼栋集中器以及中继进行参数设置以及读取、显示。通过TTL串口对无线表具进行参数设置的参数包括：系统时间、硬件标识、上报时间、频段、各表具用量、抄表间隔、用于设定表具上报顺序的时间序列的时间片。所述通过RS232串口或无线方式对楼层集中器、楼栋集中器以及中继进行参数设置的参数包括系统时间、硬件标识、目的标识、标识列表、中继号、上报时间、获取参数时间、频段以及抄表间隔。

本发明手持机的具体功能如下：

①通过TTL串口对无线水表模块进行参数设置以及读取、显示，参数包括：系统时间，硬件标识ID，上报时间，频段，水量，抄表间隔，时间片；

②通过RS232串口或者无线方式对楼层集中器、楼栋集中器以及中继进行参数设置以及读取、显示，参数包括：系统时间、硬件ID、目的ID、ID列表、中继号、上报时间、获取参数时间、频段抄表间隔；

③对无线表具模块、楼层集中器和楼栋集中器进行功率测试，显示各点场强，方便进行实地安装；

④从社区表具数据管理中转装置获取系统时间，对整个系统进行校时。

使用手持设备，不但可以在安装的时候对各个模块进行初始化，测试无线信号场强，而且可以随时了解各模块的情况，为系统的维护和管理提供的必要的保障。

本发明手持机可以对水表模块、楼层集中器、中继和楼栋集中器进行功率检测，参数读取、设置等，并可以从社区表具数据管理中转装置获取系统时间，进行系统校时。手持机对各终端模块的操作，主要通过键盘的键入来进行，用户从键盘选择功能模块并进行相应的操作，同时手持机对操作进程进行显示。系统上电后，首先初始化缓冲区，包括RAM空间和FLASH空间，然后初始化其他外围模块，如串口，定时器，射频接口等，并进行显示初始化，显示主菜单。

请配合参见图5。本发明用于远程无线抄表系统的手持机进行远程无线抄表的方法包括以下步骤：

1-1通过键盘输入，用户选择需要操作的终端模块和功能模块。

1-2功能模块处理程序分参数设置、参数校对、信号测试和系统校时。

1-3选择功能后，用户通过键盘输入相应的参数；手持机的一个重要功能就是进行参数设置，用户通过键盘输入各参数，通过串口可以设定终端的各种参数，参数如系统时间，硬件ID，目的ID，ID列表，抄表间隔，初始水量，时间片，频段，上报时间。

1-4键盘输入处理模块接收键盘输入的参数，并按照设置的终端、功能，系统调用相应的功能模块、终端处理模块对数据进行组合，打包。

1-5用户通过键盘选择通信方式，系统将数据交给串口通信模块或者无线通信模块，然后将数据发送给终端。

1-6无线通信模块和串口通信模块接收到的数据首先交给数据分流程序处理，数据分流程序按照数据的来源和服务类型对数据报进行分类。

1-7系统收到的数据按照功能主要分为3类，参数校对、信号测试和系统校时，系统调用相应的功能模块处理程序进行处理。

1-8在各功能模块处理程序中，模块对收到的数据进行分析，并根据数据判断各终端的性能和状态，通过显示模块将结果显示。

手持机可以读取终端的参数并显示，读取参数既可以通过串口进行，也可以通过无线获取，参数获取后由手持机通过液晶显示屏进行显示。手持机读取硬件参数，由用户从键盘选择通讯的方式是串口或者射频接口。手持机从终端获取系统时间，作为整个小区内的时间基准。

使用手持机可以测试安装各点的无线信号发送强度，通过测试这个强度，用于确定具体各硬件的安装位置。场强测试的各点ID以及频段可以通过串口读取参数获得，也可以通过手工输入这个参数得到。

默认情况下，手持机处于无线接受数据状态，在和其他模块的通讯中，手持机都处于主动发送数据的状态。

下面结合手持机读取水表的参数的实施例对本发明的方法作进一步的叙述：

1：通过键盘输入，用户选择对水表进行操作；系统管理模块调用水表处理模块进行处理；

2：用户选择水表模块下参数读取功能；系统管理模块调用参数检测模块进行处理；

3：键盘输入处理模块接收输入的参数检测类型并传递到参数检测模块；参数类型包括水表ID、时间、频点、抄表间隔、上报时间、报警状态、水量等；

4：参数检测模块将数据组合打包；

5：系统管理模块调用串口通信模块将数据发送到水表；

6：水表返回相应的参数；

7：串口通信模块接收数据并将数据交给参数检测模块，水表处理模块进行数据分析；

8：显示模块显示水表的各参数以及当前状态等。

Claims (10)

1、一种用于远程无线抄表系统的手持机，包括外壳、设在外壳面板的键盘和显示屏、设在外壳内的控制电路以及提供各电路工作的工作电源；其特征在于，所述的控制电路包括与键盘电连接的键盘电路、驱动显示屏显示的液晶模块、以及：一中央控制处理单元、一射频收发单元、一天线、一串口模块、一实时时钟电路、一复位电路；所述的中央控制处理单元的输入端分别与实时时钟电路和复位电路的输出端连接，所述的中央控制处理单元还分别与射频收发单元、串口模块及键盘电路双向连接，该中央控制处理单元与液晶模块连接；所述的射频收发单元通过天线收发无线信号；所述的串口模块与远程无线抄表系统的各终端建立通讯。

2、根据权利要求1所述的一种用于远程无线抄表系统的手持机，其特征在于，所述的中央控制处理单元包括系统管理模块、键盘输入处理模块、参数设置模块、参数检测模块、信号测试模块、系统校时模块、社区表具数据管理中转装置处理模块、水表处理模块、楼层集中器处理模块、楼栋集中器处理模块、串口通信模块、无线通信模块；

所述的系统管理模块用于协调控制系统的整体流程和个功能单元的调度；

所述的键盘输入处理模块用于响应键盘输入，调用参数选择、参数输入的相关程序；

所述的参数设置模块用于完成对各终端参数的设置，包括频点、水量、ID列表、抄表间隔、上报时间；

所述的参数检测模块用于读取各终端的参数配置、状态信息等，并对采集到的数据分析，判断终端模块的工作状态；

所述的信号测试模块用于对各终端的信号强度进行测试并作分析处理；

所述的系统校时模块提供标准时间；

所述的水表处理模块、楼层集中器处理模块、楼栋集中器处理模块用于根据不同的终端，接收参数和信号，与其它终端进行通讯；

所述的无线通信模块负责无线数据的收发；将设置、测试数据打包发送以及接收响应数据；

所述的串口通信模块用于与各终端通信，发送接收串口数据。

3、根据权利要求2所述的一种用于远程无线抄表系统的手持机，其特征在于，所述串口通信模块为RS232和TTL串口，通过TTL串口对无线表具进行参数设置以及读取、显示；通过RS232串口或者无线方式对楼层集中器、楼栋集中器以及中继进行参数设置以及读取、显示。

4、根据权利要求3所述的一种用于远程无线抄表系统的手持机，其特征在于，所述通过TTL串口对无线表具进行参数设置的参数包括：系统时间、硬件标识、上报时间、频段、各表具用量、抄表间隔、时间片；所述通过RS232串口或无线方式对楼层集中器、楼栋集中器进行参数设置的参数包括系统时间、硬件标识、目的标识、标识列表、中继号、上报时间、获取参数时间、频段以及抄表间隔。

5、一种用于远程无线抄表系统的手持机进行远程无线抄表的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、通过键盘输入，选择需要操作的终端和功能模块；

b、通过键盘输入相应的参数，系统管理模块根据键入的参数调用相应的模块进行处理；

c、键盘输入处理模块接收键盘输入的参数，并按照设置的终端、功能，系统关联模块调用相应的功能模块和终端处理模块对数据进行组合，打包；

d、通过键盘选择通信方式，将步骤c打包的数据交给串口通信模块或者无线通信模块，然后将数据发送给所需要操作的终端。

6、根据权利要求5所述的一种用于远程无线抄表系统的手持机进行远程无线抄表的方法，其特征在于，步骤a所述的功能模块包括水表处理模块、楼层集中器处理模块、以及楼栋集中器处理模块。

7、根据权利要求5所述的一种用于远程无线抄表系统的手持机进行远程无线抄表的方法，其特征在于，步骤b所述的功能模块处理程序分参数设置、参数校对、信号测试和系统校时。

8、根据权利要求7所述的一种用于远程无线抄表系统的手持机进行远程无线抄表的方法，其特征在于，参数设置中包括输入的参数的类型和具体数值，包括：系统时间、硬件标识(ID)、目的标识(ID)、标识(ID)列表、中继号、上报时间、获取参数时间、频段抄表间隔；参数校对中包括输入需要校对的参数；信号测试中包括输入需要测试的硬件标识(ID)以及频点。

9、根据权利要求5所述的一种用于远程无线抄表系统的手持机进行远程无线抄表的方法，其特征在于，步骤d中所述的无线通信模块和串口通信模块接收到的数据首先交给数据分流程序处理，数据分流程序按照数据的来源和服务类型对数据报文进行分类。

10、根据权利要求5所述的一种用于远程无线抄表系统的手持机进行远程无线抄表的方法，其特征在于，还包括显示的步骤e：各功能模块对收到的数据进行分析，并根据数据判断各对应的终端的性能和状态，通过显示模块将结果显示在显示屏。

Images