CN202486962U

CN202486962U - 智能小区远程抄表系统

Info

Publication number: CN202486962U
Application number: CN2012201076837U
Authority: CN
Inventors: 韩成浩; 刘晓良; 陈伟利; 王琮泽; 崔星华; 徐春博; 魏立明; 金爱善
Original assignee: CHANGCHUN XINXIN TECHNOLOGY INFORMATION CO LTD
Current assignee: CHANGCHUN XINXIN TECHNOLOGY INFORMATION CO LTD
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2022-03-21

Abstract

智能小区远程抄表系统属于数据采集、信息处理和控制技术领域。智能小区远程抄表系统其特征是：包括用户节点、CAN总线通信网、楼宇中继器、GPRS通信模块、SQL数据库、各能源管理部门PC机、小区物业管理部门PC机，所述的楼宇中继器安装在每栋楼内，其通过CAN总线通信网与用户节点连接，楼宇中继器通过GPRS通信模块与拥有公网固定IP地址的专用服器相连接，并与SQL数据库连接；所述的SQL数据库与各能源管理部门PC机和小区物业管理部门PC机连接。本实用新型具有良好的人机界面交互功能，操作简单、直观、存储容量大、使用方便，其抗干扰能力强和工作可靠性高。

Description

智能小区远程抄表系统

技术领域

本实用新型属于数据采集、信息处理和控制技术领域，特别是涉及到利用计算机控制技术、数据库管理系统、互联网技术、无线通信技术、现场总线技术，实现小区能源使用量的准确采集、存储和远程传输的智能小区远程抄表系统。

背景技术

智能小区远程抄表系统是与住户密切相关的一个智能化数据采集系统。传统的计量方法是将水表、煤气表、电表、热力表安装在业主房间内或楼道内，每月各能源部门专门派抄表人员入户进行抄表或收费。这给小区业主的正常生活带来诸多不便，也给抄表人员带来烦恼，甚至有时造成很多不必要的经济纠纷。

为了更好地管理和统计小区各用户的能源消耗量，国内外很多科研院所和公司相继开发了具有远程抄表功能的计量系统。采集方式、传输方式和数据访问方式大同小异。在小区的每一栋楼内设置中继站，其负责统一采集和存储各用户所消耗的能源数据(水、电、煤气、热)，并将这些重要的数据通过有线方式传输到小区物业管理部门和相关的能源管理部门(电力公司、煤气公司、自来水公司、供热公司)。但这种方式存在一些隐患：一是设备的安全运行方面。比如总线一旦遭到雷电攻击，则造成与之相连的设备报废或元器件烧毁，严重者引起电气火灾；二是数据传输的可靠性方面。如果施工不当或其他原因断线，将会造成传输数据不准或整个系统瘫痪等后果。

现有技术中亟需要一套可以安全稳定运营的远程抄表系统。

发明内容

针对现有技术中存在的不足与缺陷，本实用新型提供一种智能小区远程抄表系统，通过利用现场总线技术和通用无线分组业务技术，实现智能小区内水、电、气、热使用量的远程计量。

智能小区远程抄表系统其特征是：包括用户节点、CAN总线通信网、楼宇中继器、GPRS通信模块、SQL数据库、各能源管理部门PC机、小区物业管理部门PC机，所述的楼宇中继器安装在每栋楼内，其通过CAN总线通信网与用户节点连接，楼宇中继器通过GPRS通信模块与拥有公网固定IP地址的专用服器相连接，并与SQL数据库连接；所述的SQL数据库与各能源管理部门PC机和小区物业管理部门PC机连接。

所述的楼宇中继器包括STC12C5A系列单片机、铁电存储器、DMT系列触摸屏、复位电路、CAN总线驱动器、光电隔离，所述的复位电路每隔500ms自动复位。

所述的用户节点包括STC12C5A系列单片机、四表数据采集模块、反控电路、铁电存储器、光电隔离、RS-485总线、CAN总线驱动器、液晶显示屏，其中四表数据采集模块、反控电路、铁电存储器、光电隔离、RS-485总线、液晶显示屏各部分分别与STC12C5A系列单片机连接；所述的四表包括水表、煤气表、电表、热力表；所述的反控电路包括固态继电器、电磁阀。

通过上述设计方案，本实用新型可以带来如下有益效果：

(1)本实用新型用户节点的现场数据采集模块(水表、煤气表、电表、热力表)采用计量精度高、数据传输可靠(均带RS-485总线通信接口)的计量器具，并与现场集操器相连接。除此之外电表还具有输出脉冲功能，当采用脉冲输出计量方式时，利用软件算法和硬件相结合，数据采集计量误差可控制在1％以内。

(2)各用户节点和楼宇中继器的控制芯片均采用STC12C5A系列单片机，其数据处理能力和抗干扰能力强、性价比高等特点。楼宇中继器和用户节点之间的通信采用一种传输误码率极低、传输速率快、抗干扰能力强的CAN总线通信技术，保证了数据传输的可靠性、传输速率及传输距离。

(3)楼宇中继器和服务器之间的通信采用GPRS模块来实现。其性能稳定、传输速率高、经济可靠、安装施工方便。各能源管理部门通过因特网和服务器上的数据库，非常方便地获取所需数据，即实现了不同部门的按需所取。

(4)根据业主欠费情况或突发事件，各能源管理部门和小区管理中心可通过楼宇中继器和用户节点上的固态继电器和电磁阀，对业主的水表、煤气表、电表、热力表进行远程控制(导通或切断)，实现了远程“反控”。

(5)楼宇中继器的数据输入和显示部分采用了DMT系列触摸屏。其具有良好的人机界面交互功能，操作简单、直观、存储容量大、使用方便。小区物业部门和各能源管理部门的管理人员可通过触摸屏，随时查询和调用相关数据。

(6)为了提高本系统的抗干扰能力和工作可靠性，在系统的硬件设计上采用加光电隔离、退耦电容等措施，在系统软件设计上采用每隔500ms自动复位等方式。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明：

图1为本实用新型总体结构框图。

图2为本实用新型楼宇中继器的结构框图。

图3为本实用新型用户节点的结构框图。

具体实施方式

如图1所示，系统主要由用户节点、CAN总线通信网、楼宇中继器、通用无线分组业务技术(即GPRS技术)通信网、互联网、数据库、小区物业管理部门和各能源管理部门的PC机组成。

如图2所示，楼宇中继器主要由STC12C5A系列单片机、DMT系列触摸屏、复位电路、电源、光电隔离、CAN总线驱动器、数据通信(CAN总线通信和GPRS无线通信)等部分组成。其主要作用是：①承上启下的作用，即分时采集小区业主用户节点上数据，并进行保存；②通过GPRS无线通信模块，定时将各用户节点采集到的数据信息传输到服务器的数据库中；③小区物业管理部门和各能源管理部门的负责人员，通过密码和权限随时调用和观察各用户的能源使用信息；④负责人员通过楼宇中继器可检测系统的运行情况，也可设置系统的不同参数，如电费、水费、煤气费、热力费等。

如图3所示，用户节点由STC12C5A系列单片机、反控制电路、固态继电器、电磁阀、带RS-485总线接口的数据采集模块(水表、煤气表、电表、热力表)、铁电存储器、CAN总线驱动器、光电隔离、液晶显示屏组成。其负责采集和存储业主使用水、电、气、热能量的数据信息，并通过CAN总线网络将采集到的各种数据传送到楼宇中继器。同时，接收楼宇中继器发来的命令，可对现场固态继电器和电磁阀进行“反控制”，切断和接通相关能源(水、电、煤气、热)。

楼宇中继器通过GPRS通信模块与拥有公网固定IP地址的专用服器相连接，并将各用户数据存储在SQL数据库系统中。各能源管理部门和小区物业管理部门通过访问数据库，随时获取自己所需的数据，并进行统计、管理、分析、保存和打印等。为了保证计量数据的可靠性和安全性，数据存储方面采用了四级保护方式，即用户节点、楼宇中继器、数据库管理系统、各能源管理部门和小区物业管理部门都可以对采集到的各种数据加以保存，并定期进行更新和删除操作。

(1)用户节点

用户节点主要完成各业主的“四表(水表、煤气表、电表、热力表)”数据采集、存储、显示、传输和反控等功能。这些功能均通过STC12C5A系列单片机来实现：

1)数据采集

每户安装的用户节点利用STC12C5A系列单片机串行发送和接收端口，通过RS-485总线驱动芯片MAX485器件与自带RS-485总线通信功能的水表、煤气表、电表、热力表相连接，并定时采集相关的用户数据。

2)采集数据存储

虽然STC12C5A系列单片机具备SRAM数据存储功能，但采集数据种类多、数量大、存储时间长等原因可能无法满足实际需要。为此，系统外挂RAMTRON公司生产的FM25256串行铁电存储器作为数据存储器，其存储容量为32k、通信采用SPI通信协议。

3)显示

采用LCD1602液晶显示器，负责显示时间、日期和各种采集表的运行情况和当前数据等。STC12C5A系列单片机的P2端口和P1端口与LCD1602液晶显示器的功能端口相连，完成相应操作。

4)用户节点与楼宇中继器之间的数据通信

用户节点与楼宇中继器之间的数据通信采用抗干扰能力强、数据通信准确、传输距离远等诸多特点的CAN总线通信。CAN总线通信主要包括CAN总线控制器和CAN总线驱动器。CAN总线控制器采用SJA1000芯片，其主要完成各用户节点和楼宇中继器之间的CAN总线通信协议，是进行数据通信的核心部件。SJA1000芯片的数据端口和STC12C5A系列单片机的P0端口相连接实现硬件连接。CAN总线驱动器采用Philips公司的PCA82C250作为CAN控制器与物理总线间的接口。

5)反控

用户节点的STC12C5A系列单片机接收各能源管理部门和小区物业管理部门发来的信息，并通过输入/输出端口(P1端口)和晶体三级管芯片、电阻等，对现场固态继电器和电磁阀进行控制，从而切断和接通相关能源(即：水、电、煤气、热)。

(2)楼宇中继器

楼宇中继器的微控制器采用STC12C5A系列单片机。数据存储器采用RAMTRON公司的专利产品FM1808铁电存储器。铁电存储器具有随机存储器和非易失性存储器特性。本系统设计中利用微控制器的ALE信号和片选控制端P1.5经过“或”门产生带有下降沿的FM1808片选信号。程序存储器采用ATMEL公司的W29C512器件。该器件是在线可编程、可擦除只读存储器，存储容量为64KB。微控制器的P0口经74LS373输出W29C512的低8位地址线A₀～A₇，P2口输出高8位地址A₈～A₁₅。

复位电路采用IMP810L芯片上电自动复位和软件复位(DS12887时钟芯片每500ms输出复位信号)两种方式，提高了系统的可靠性和抗干扰能力。由于CAN总线控制器SJA1000为低电平复位，所以IMP810L的输出端设置由晶体三极管组成的反相器，做为SJA1000的复位信号。

(3)无线数据传输

无线通信模块(GPRS MODEM)采用BENQ公司生产的PIML-900/1800模块。该模块集成语音呼叫、语音信道实时数据通信、短信收发和GPRS数据通信，可以完成手机的大部分功能。硬件集成有4×4键盘接口、双路MIC输入接口、SIM卡接口、标准的UART通信接口和RS-232C串口通讯接口。每栋楼设置的楼宇中继器定期将采集到的各用户数据，通过GPRS无线通信模块和互联网传输到服务器的数据库上，进行保存和处理。

(4)上位机数据管理

各能源管理部门和小区物业管理部门通过互联网的固定IP地址与服器相连，并将所需数据随时采集和存储、分析、打印等。为了便于各用户节点数据的管理和报表、分析、输出等操作，系统将各用户节点数据存储在企业级SQL数据库中。

Claims

1.智能小区远程抄表系统，其特征是：包括用户节点、CAN总线通信网、楼宇中继器、GPRS通信模块、SQL数据库、各能源管理部门PC机、小区物业管理部门PC机，所述的楼宇中继器安装在每栋楼内，其通过CAN总线通信网与用户节点连接，楼宇中继器通过GPRS通信模块与拥有公网固定IP地址的专用服务器相连接，并与SQL数据库连接；所述的SQL数据库与各能源管理部门PC机及小区物业管理部门PC机连接。

2.根据权利要求1所述的智能小区远程抄表系统，其特征是：所述的楼宇中继器包括STC12C5A系列单片机、铁电存储器、DMT系列触摸屏、复位电路、CAN总线驱动器、光电隔离，所述的复位电路每隔500ms自动复位。

3.根据权利要求1所述的智能小区远程抄表系统，其特征是：所述的用户节点包括STC12C5A系列单片机、四表数据采集模块、反控电路、铁电存储器、光电隔离、RS-485总线、CAN总线驱动器、液晶显示屏，其中四表数据采集模块、反控电路、铁电存储器、光电隔离、RS-485总线、液晶显示屏各部分分别与STC12C5A系列单片机连接；所述的四表包括水表、煤气表、电表、热力表；所述的反控电路包括固态继电器、电磁阀。